Роторный ректификационный аппарат

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 72 ОЗЗ 1)5 ЕТЕНИ ический ин яев, В.Ю, Шкарупа ьство СС 30, 1977 Н ИфИКАЦИОН Ый ится к аппаратам для идких компонентови может быть иской, нефтегазовой. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) РОТОРНЫИ РЕКТ АППАРАТ(57) Изобретение относразделения смесей жметодом ректификациипользовано в химичес Изобретение относится к аппаратам для разделения смесей жидких компонентов методом ректификации и может быть использовано в химической; нефтегазовой, фармацевтической, пищевой и других родственных отраслях промышленности,Известен аппарат, состоящий из цилиндрического корпуса с патрубками подвода и отвода фаз, в котором размещен ротор с кольцевой насадкой, снабженный лопастями, изогнутыми в направлении, противоположном вращению,Данной конструкции присущ конструктивный недостаток, не позволяющий разработать ректификационнци аппарат высокой производительности. Пг оизвс дительность аппарата рассматриваемой конструкции определяется длиной ротора, скоростью течения фаз и, э основном, диаметром патрубка 2 фармацевтической, пище ственных отраслях про целью увеличения произ парата и повышения над ты, в полости ротора, своб на полой оси, жестко укр се, укреплен конденсато кронштейнах смонтирова сата с отверстиями в ниж боковой стенке сборника ной патрубок, причем пер установлен со стороны женного на торцовом ди роны насадки. При этом каналы для подвода и от отвода жидкой фракции, о кокипящим компонентом вой и других родмышленности, С водительности апежности его рабоодной от насадки,епленной в корпур, под которым на н сборник конденней его части, а на укреплен переливеливной патрубок кармана, располоске ротора со став оси выполнены вода хладагента и богащенной высо . 2.ил. вывода. паровой фазы, В данной конструкции диаметр патрубка вывода паровой фазы не может быть больше диаметра внутреннего слоя насадки. Именно этот фактор ограничиваетпроизводительностьаппарата,так как скорость течения паровой фазы по выходному патрубку значительно выше скорости течения пара через насадку, И если для увеличения производительности аппарата длина ротора взята в несколько раз больше его. диаметра, гидравлическое сопротивление возрастает, Это происходит из-за увеличения скорости течения пара через выходной патрубок, которая достигает весьма значительной величины, что делает невозможным испольэовать данную конструкцию для проведвния процесса ректификации большой производительности. Данный вывод следует из того, что главным10 15 20 25 30 35 40 50 55 требованием, предъявляемым к аппаратам для ректификации, является низкое гидравлическое сопротивление,Необходимо отметить и такой недостаток, как значительный брызгоунос распределяемой жидкости из полости ротора, свободной от насадки, к выходному патрубку, что приводит к нарушениям технологического процесса и стабидьности работы аппарата на заданных режимах, Кроме того, в случае создания аппарата повышенной производительности с использованием конструкционных особенностей внутренних устройств рассматриваемой конструкции возникают сложности, касающиеся надежности работы. Так, распределяющие устройства традиционных конструкций не обеспечивают равномерного распределения жидкости по всей длине ротора при условии, что длина ротора в несколько раз больше диаметра, а неравномерность орошения отрицательно влияет на качество разделения компонентов, приводит к сбою работы аппарата.Рассмотренный аппарат является наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению и принят за прототип.Целью изобретения является увеличение производительности роторного ректификатора и повышение надежности его работы,Поставленная цель достигается за счет того, что в аппарате, содержащем цилиндрический корпус с патрубками ввода пара и вывода жидкой фазы, в котором размещен ротор с кольцевой насадкой и лопастями, укрепленными на наружной поверхности ротора и изогнутыми в направлении, противоположном вращению, в полости ротора, свободной от насадки, на оси укреплен конденсатор, под которым установлен сборник конденсата с отверстиями в нижней его части, снабженный переливным патрубком, установленным со стороны кармана, расположенного на торцовом диске ротора со стороны насадки, при этом ось выполнена полой и жестко укрепленной к корпусу и в ней выполнены каналы подвода и отвода хладагента и отвода конденсата.Размещение конденсатора паров в полости ротора, свободной от насадки, позволяет достигнуть производительности аппарата по паровой фазе при минимальном гидравлическом сопротивлении в широком диапазоне величин.Увеличить производительность аппарата при неизменно гидравлическом сопро- ТИВЛВНИИ 6 ГО ПОЗВОЛЯЕТ ОТКЙЗ ОТ использования выводного патрубка для выхода паров из аппарата. Гидравлическое сопротивление роторного аппарата рассматриваемой конструкции увеличивается при увеличении его производительность по пару вследствие значительного увеличения скорости потока по выводному патрубку. Следовательно, не выводя паровой поток послеконтакта с жидкой фазой в слое насадки иэ аппарата, а конденсируя пар непосредственно в рабочем объеме аппарата (в полости ротора, свободной от насадки) с помощьюконденсатора, можно значительно увеличить производительность аппарата при низком гидравлическом сопротивлении паровой фазы, которое определяется лишь сопротивлением слоя насадки. А это сопротивление, как показывает практика, незначительно, что делает возможным проводить процессы разделения термически нестойких продуктов, изомеров с близколежащими температурами кипения и т.п. продуктов методом ректификацииУстановка сборника конденсата с отверстиями в нижней его части повышает надежность работы аппарата при увеличении его производительности по паровой фазе. С помощью сборника конденсата на конденсаторе собирается сконденсировавшаяся жидкость, которая в виде капель стекает по трубам конденсатора и попадает в сборник. Таким образом, по осей длине ротора происходит перераспределение сконденсировавшейся жидкости, часть которойвытекает через отверстия, выполненные внижней части сборника конденсата, и равномерно орошает насадку, способствуя тем самым повышению стабильности и надежности работы аппарата при высокой производительности по пару.Применение переливного патрубка на сборнике конденсата, установленного на его стенке со стороны кармана, расположенного на торцовом диске ротора со стороны насадки, повышает надежность работы аппарата. С помощью переливного патрубка поддерживается постоянный уровень жидкости в сборнике конденсата, что способствует равномерному вытеканию жидкости из сборника и равномерному орошению насадки по всей длине ротора, что положительно сказывается на повышении надежности работы аппарата при увеличении его производительности, Жидкость из сборника конденсата по переливному патрубку при этом вытекает в карман, расположенный на торцовом диске со стороны насадки.Расположение кармана на торцовом диске со стороны насадки позволяет повысить надежность вывода части сконденсировавшейся жидкости из аппарата в виде готового продукта, Если карман, из которого производится вывод жидкости из аппарата,выполнить на торцовом диске не со сторонынасадки, а со стороны корпуса, то это всеравно потребует установки предварительного кармана со стороны насадки и выпол. нения отверстий в торцовой стенке ротора,чтобы полости обоих карманов были сообщающимися, Как видно, надежность такойконструкции невелика из-за возможностизасорения отверстий и неоправданного усложнения конструкции и ее утяжеления. Таким образом, расположение кармана наторцовом диске ротора со стороны насадкиспособствует повышению стабильности инадежности работы аппарата повышеннойпроизводительности.Наконец, использование полой оси, жестко укрепленной к корпусу, в которой выполнены каналы подвода и отводахладагента и отвода конденсата, позволяетповысить надежность конструкции и надежность стабильности ведения технологического процесса. Используя неподвижнуюполую ось вместо вала, получают возможность отказаться от сложных уплотненийпри подводе хладагента к неподвижной оси,что повышает надежность конструкции и ееработоспособность,На фиг,1 изображен роторньв. ректификатор; на фиг,2 - разрез А - А на фиг.1.РоТорный ректификационный аппаратсодержит цилиндрический корпус 1, внутрикоторого на полой оси 2 на подшипниках 3скольжения укреплен ротор 4 с кольцевойнасадкой 5, В полости ротора;свободной отнасадки, нэ полой, жестко укрепленной ккорпусу 1 оси 2 укреплен конденсатор 6, подкоторым установлен на кронштейнах 7сборник 8 конденсата с отверстиями 9 внижней его части, на боковой стенке сборника конденсата 8 укреплен переливнойпатрубок 10. На торцовой стенке ротора 4со стороны насадки 5 выполнен карман 11,в который входит патрубок 12 вывода конденсата, укрепленный на полой.оси 2; Внутри полой оси 2 имеется перегородка 13, спомощью которой в оси образованы каналыподвода и отвода хладагента. На наружной.поверхности ротора между торцовыми дисками установлены изогнутые лопасти 14.Корпус 1 имеет патрубки 15 входа пара и 16выхода жидкости, обогащенной высококипящим компонентом,Роторный ректификационный аппаратработает следующим образом.Пар из кипятильника поступает в рабочий объем аппарата по сужающемуся пат.рубку 15, который расположен на цилиндрическом корпусе 1 аппарата тэнгенциально по ходу вращения ротора 4, Припопадании в аппарат поток пара попадаетна изогнутые лопасти 14, расположенные на5 наружной поверхности ротора 4. При этомэнергия потока пара передается лопастям14 и ротор 4 с расположенной в нем насадкой 5 начинает вращаться на оси 2 в подшипниках 3. Пар через кольцевой слой10 насадки 5 движется к оси 2 аппарата, Пройдя слой насадки 5, пар попадает в полостьротора 4, свободную от насадки. В этой полости расположен конденсатор 6, по которому из полой оси 2 движется хладагент.15 Таким образом, на теплообменнике 6 происходит конденсация паров. Сконденси ровавшиеся капли жидкости по поверхностиконденсатора 6 скатываются в сборник 8конденсата, откуда часть жидкости через от 20 верстия 9 в виде флегмы орошает насадку 5.Эта часть жидкости движется по слою насадки в виде равномерной тонкои пленки винтенсивном контакте с паром, движущимся в противотоке. Выйдя из ротора, жид 25 кость, обогащенная высококипящимкомпонентом, выводится из аппарата попатрубку 16,Другая часть жидкости из сборника 8конденсата по переливному пэтрубку 1030 удаляется в карман 11, расположенный наторцовой стенке ротора 4 со стороны насадки 5. С помощью переливного патрубкэ 10поддерживается постоянный уровень конденсата в сборнике 8. что способствует рав 35 номерному истечению жидкости изотверстий и равномерному орошению насадки. Из кармана 11 под действием центробежной силы жидкость, обогащеннаянизкокипящим компонентом, удаляется по40 патрубку 12.Использование предложенного аппарата позволяет значительно упростить схемуразделения продуктов. Так, в новой схеме,использующей предложенный аппарат, от.45 сутствуют внешний конденсатор паров, трубопроводы и коммуникации, насосы длятехнологических потребностей, необходимые в традиционной схеме. Новое аппаратурное оформление процесса ректификации50 будет, таким образом, отличаться от традиционного меньшими материало- и энергоемкостью, а также экономией производственныхплощадей.Формул а изобретен и я55 Роторный ректификационный аппарат,включающий цилиндрический корпус с патрубками ввода пара и вывода жидкости, вкотором размещен ротор с кольцевой насадкой и лопастями, укрепленными на нааужной поверхности ротора и изогнутыми внаправлении, противоположном вращению,отличающийся тем.что. счелью увеличения производительности аппарата и повышения надежности его в работе, ротор в полости, свободной от насадки, снабжен укрепленным на его оси конденсатором, под которым установлен сборник конденсата с отверстиями в нижней его части и переливным патрубком, установленным в стенке сборника со стороны кармана, расположенного на торцовом диске ротора со стороны насадки, при этом ось ротора вы полнена полой и жестко укрепленной ккорпусу и в ней выполнены каналы подвода и отвода хладагента и отвода конденсата.1722517 Составитель В. ШкарупаРедактор Я. Маковская Техред М.Моргентал Корректор аулен аз 1012 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, у ина