Роторный пленочный аппарат

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 24.1273 (21) 1979856/23-26с присоедииением заявки Ио 1979859/23-26(51)М, К,з В 01 О 3/30 Государствеииый комитет С.СС Р яо делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 300781(54) РЯТОРНЫИ ПЛЕНОЧНЫИ АППАРАТ Изобретение относится к конструкциям .роторных пленочных аппаратов для проведения Физико-химических процессов с участием жидкой фазы, например, массо-теплообмена в пленке, мокрой очистки газов от пыли, брызгоулавливания, химических реак" ций в жидкой Фазе и т.п.Известен роторный пленочный аппа, рат для проведения физико-химических процессов с участием жидкой фазы, содержащий корпус, связанные с корпусом переточные устройства, вал, установленные на валу втулки или стаканы для подачи орошаемой жидкости и связанные с ними отбортованные пластины, закрученные вокруг вала в виде плоских многозаходных спиралей и образующие орошаемую контактную ступень Г 1 . 20Недостатками известного .роторного пленочного аппарата в различных случаях его применения являются неравномерность распределения жидкости на многозаходных спиралях и неконтролируемость протекания экзотермических химических реакций, что ухудшает общую эффективность работы аппарата в том.или ином процессе с участием жидкой фазы. ЗО Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата.Поставленная цель достигаетсявыполнением многозаходной спиралииз нескольких типов пластин, различающихся по степени удаленности ихконцов от вала и расположенных в периодически повторякщейся последовательности, а .также тем, что средство для подачи жидкости на орошениевыполнено в виде связанной с орошаемоф ступенью двух концентрическихкольцевых желобов с переливами,каждый из которых обеспечивает подачу орошаемой жидкости на различныеучастки спиралей,На Фиг. 1 изображен аппарат дляпроведения процесса брызгоулавливания, продольный разрез на фиг. 2 ступень аппарата, сечение А-А нафиг. 1; на Фиг. 3 - аппарат для проведения процессов тепло-массообменаили мокрой очистки газа от пыли,продольный разрез на фиг. 4 - ступень аппарата, сечение Б-Б на Фиг,3на фиг. 5 - в продольном разрезе аппарат для проведения экзотермическиххимических реакций в жидкой Фазе,продольный разрез; на фиг, б - сечение В-В на Фиг. 5.Каждый иэ аппаратов имеет своюпериодически повторяющуюся последовательность расположения спиралей вконтактной ступени,Роторный пленочный аппарат дляпроведения процесса брызгоулавливания (Фиг. 1 н 2) состоит из корпуса1, вала 2, установленных на валувтулОк 3 и связанных с ними пОсреДством радиальных ребер 4 отбортованных пластин 5 а, 5 в, 5 с. Пластинызакручены вокруг вала 2 в виде плоской многозаходной логариФмическойспирали и образуют контактную ступень. Переточные устройства, необходимые для сбора жидкости и выводаее из аппарата, не показаны, поскольку их конструктивное выполнение неявляется существенным для его работы.Иногозаходная спираль состоит изтрех типов пластин 5 а, 5 в, 5 с, расположенных в периодически повторяю щщейся последовательности, Пластины5 а представляют собой самые длинныезаходы логариФмической спирали,а пластины 5 с - самые короткие заходы. Наружные концы ба, бв бс пластин 5 а, 5 в, 5 с находятся на одинаковом удалении От вала, а внутренниеконцы 7 ар 7 в, 7 с расположены на различном удалении От зала. Все пластины снабжены бОкОвыми кромками 8.Наружные концы б различных пластинрасположены в периодически повторяющейся последовательности а-с-в-с,а-с-в-с.Аппарат работает следующим образом.35Газовый ноток, в котором взвешенычастицы жидкости, пропускают черезаппарат. При этом.поток пересекаетступень иэ вращающихся пластин 5 а,в,с, проходя в зазорах между пластина- ф 9ми и:их боковыми кромками 8. Наличиепоследних приводит к некоторомуискривлению траектории потока газа.В результате этого, а также вследствие вращения пластин капли жидкостиотбрасываются на внутреннюю поверхность пластин. Ос лжденная жидкостьтечет по пластинам 5 ав,с, от центрак периФерии аппарата под действиемцентробежных сил. С концов ба,в,спластин жидкос.ь сбрасывается настенки корпуса 1 аппарата и с пбмощью переточных устройств (не показа"ны) выводится из аппарата наружу. Количество жидкости, находящейся йа пластине, увеличивается по мере удаления от вала 2 вследствие характера самого процЕССа брызгоулавливания. В известном аппарате зто приводит к снижению зФФективности процес са брызгоулавливлнияр так как уже осажденная жидкость имеет .Тенденцию вновь возвращаться в газовый поток вследствие срыва брызг с ее поверхности в том месте спиральной плести- д ныр где толщина пленки жидкости пре вышает допустимую величину.В предлагаемом аппарате недопустимое увеличение толщины пленки жидКОСтн На ПЛаСТИНаХ ИСКПОЧЕНОр так как по мере удаления от вала в рабо 1 ту включаются вначале пластины 5 в, затем пластины 5 с, при этом происходит разгрузка пластин 5 а. Таким образам, происходит выравнивайие рас,пределения жидкости на многозаходной спирали, что способствует повышению зФФективности брызгоулавливания.Роторный пленочный аппарат для проведения процесса тепло-массообмена или мокрой очистки газа от пыли (Фиг. 3 и 4) состоит иэ вертикального корпуса 9, связанных с корпусом переточных устройств кольцевых карманов 10 и лотков 11, вала 12 и контактных ступеней, образованных отбортованными пластинами 13 а и 13 в, свернутыми в виде многозаходной плоской архимедовой спирали вокруг стакана 14. Стаканы 14 установлены на валу 12 и жестко связаны с пластинами 13 а, 13 э посрДствОм радиальных ребер 15. Смежные (в данном случае наружные) концы 1 ба и 1 бв лю бой пары соседних пластин размещены на различном расстоянии от вала 12 Такимобразом, спиральные пластины ступени выполнены в виде двух типов 13 а и 13 в, различающихся по своему ожению Относительно вала 12 и установленных на ступени в периодически повторяющейся последовательносСоседние пластны 13 а и 13 в сту- пени имеют различную длину, Пластины 13 в короче пластин 13 а. Внутренние концы пластин обоих типов примыкают к стакану 14, С концов 16 в пластин 1.3 в жидкость сбрасывается на пластины 13 а, при этом жидкость орошения пластин 13 а ступенчато увеличивается. Это ослабляет неодинаковость основных параметров процесса в различных участках поперечного сечения корпуса, в том числе неравномерность распределения жидкости на ступени.Аппарат (Фиг, 1 и 2) работает сле-. Дчо,рим образом.По лотку 11 жидкость попадает в центральный распределительный стакан 14 откуда через его верхний край сливается иа отбортованные пластины 13 а и 13 в и течет далее по их внутренней поверхности от центра к периФе 15 ии ступени под действием центробежных сил, С концов 1 бв пластин 13 в жидкость сбрасывается на пластины 13 а, при этом плотность орошения в месте сброса жидкости ступенчато увеличивается. В случае электрического обогрева пластин 13 а и 13 в (электропроводка условно не показана) происходит испарение жидкости по иере ее движения и уменьшения ее расхода (т,е. появляется тенденциянеравно 1 ерного Оас 7 пмделения жиднос ги по с тупенио Позтом ступенчатое увеличение плотности орошения на пластинах 13 а способствует лучшему орошению многозаходной спирали на ее периферииэ С концов 168. Пластин 13 а жидкость Сбрасывается на ступени корпуса 9 и собирается в его :кольцевых карманах, откуда вновь стекает на лотки 11. 1 аз (пар) движется в колоние снизу, контактируя С ЛЧК 1 ИЛЧОСТИВ случае работы аппарата в процессе мдссООбмена (ректификация абсорбция) или мокрого пьлеулавливания, кОгда расход жидкости на ступени остается постоянным, ступенчатое изменение заходности спирали также действует в благоприятном направлении, Расположенные ближе к валу 13 учачтки пластин обладают меньшей .пропускной спосОбнОсью по жидкОсти2 О из-за меньшей величины центробежных сил Вблизи Вала ПОэтому число захО дов спирали на ее вчутренней части следует выбинать большими, чем на ее внешней части, чтобы суммарная "цзо 1 усуя сособнонь сгчгени го жидкости существенно не изме мялась в поперечном сечении аппарата.оторный аппарат В исполнении для проведения зкзотермических химических реакций (фиг. 5 и 6) имеетрнальяй нор-у с 17 с внутренни ми кольцевыми карманами 18, На валуустановлены ступени содержащие отбортованные пластины 20 а, 20 в, РаСПОЛОЖЕННЫЕ В ВИДЕ ПЛОкой многО- заходной спирали. Пластины 20 а, 20 В установлены на. стугени В чередующейся послеДОвательности Наружные кон цы пластин 20 а расположены дальшенаружные концы плас- фо тин 20 в. Точно так же расположены и Внутренние концы пластин, На ступени соосно с центральным желобом 21 установлен кольцевой желоб 22 патрубками 23. Последние подведены к внутренней поверхности отбортованных пластин 20 в внутренние концы КОТОрых дальше удалены От Вала 19Наружные концы пластин 20 а образуют пологий угол Й со стенкой корпуса 17, а наружные концы пластин 20 в наклонены к стенке корпуса 17 под более крутым углом. Наружные концы,пластин 20 а заужены чтОбы жидкость направлялась со ступени в кольцевой карман 18 корпуса, На корпусй 17 укреплены оадиальные лотки илн парубки 24 и 25. Л 8 тки 25 распОПОжены пОд сточными Отверстиями карманов 18. К кольцевым желобам 22подведены лотки 24. Карманы 18 и лотО ки 24 и 25 представляют собой переточные устройства, Центральный распределительный желоб 21 не имеет перФораций и сливных патрубков. Сливнойкромкой служит его Верхиий край, рас-Я положенный над спиральными пластинами 20 а под кольцевым желобом 22. Корпус 17 снабжен наружной охлаждающейрубашкой 26,Принцип действия аппарата в качестве реактора может быть показан напримере реакции перегруппировки цик-логексаноноксима в капролактам. Этареакция протекает с выделением тепла,причем, если тепло не отводить сразуиз реагирующей жидкой смеси, то реакция может протекать слишком бурно идаже со взрывом. Следовательно, такуюреакцию целесообразно проводить втурбулентной пленке на. охлаждаемойповерхности. Охлаждающая среда, например вода, циркулирует через рубашку 26. При работе аппарата вал 13вращается вместе со всеми ступенями.Концентрированная серная кислотаподается в верхнюю часть аппарата иперетекает со ступени на ступень полоткам 25. Плав циклогексаноноксимапри соотВетствующей температуре пОдается в аппарат через лотки 24. Излотка 24 раствор оксима выгружаетсяв кольцевой желоб 22 и через сливныепатрубки 23 распределяется на внутренней поверхности пластин 20 а и течет по спиральной траектории от центра к периферии ступени. Подогретаяконцентрированная серная кислота излотка 25 выгружается в желоб 21 самойверхней ступени и, свободно перелиВаясь через край желоба 21, орошаетвнутреннюю поверхность вращающихсяпластин 20 В. С концов пластин 20 вгорячая кислота сбрасывается напластины 20 а, орошаемые оксимом, гцеи происходит реакция перегруппировки. Реакционная смесь почти мгновенно пробегает остальной участок спиральных пластин 20 а и сбрасываетсяна Внутреннюю Охлаждаемую поверхностькорпуса 17, где из реакционной смеси отводится выделяющееся тепло.СЬ стенок корпуса 17 реакционнаясмесь собирается в кольцевой карман18, откуда она сливается в нижерасдоложенный лоток 25 и вновь черезжелоб 21 попадает на пластины 20 в,но другой ступени, на которой оксимсмешивается уже не с чистой сернойкислотой, а с кислотой, содержащейнекоторое количество продукта реакции - капролактама. Со ступени наступень реакционная смесь перетекает аналогичным образом. На каждуюступень вводится свежая порция оксима через лотки 24.Формула изобретения1. Роторный пленочный аппарат для проведения процессов Взаимодействия газа (пара) с жидкостью, содержащий корпус и, по меньшей мере, одну орошаемую ступень со средством850104 о для подачи орошащщей жидкости, установленную в корпусе с возможностьювращения вокруг своей оси и выполненную в виде расходящихся от осивращения плоских спиралей, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения эффективности работы аппарата, спирали имеют различную длинуи заканчиваются на разных расстояниях от оси орошаемой ступени, причемспирали различной длины расположенывокруг оси орошаемой ступени в периодически повторяющейся последовательности,2. Аппарат по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что средство для подачи жидкости на орошение выполнено в виде связанных с орошаемой ступенью двух концентрических кольцевых желобов с переливами, каждый из которых обеспечивает подачу орошаемой жидкости на различные участки спиралей. о Источники информации,принятые во внимание при экспертизе Р 1. Авторское свидетельство СССР 9203621, кл. В 01 О 3/30, 19 бб.