Массообменная колонна

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциалистическииРеспублик и 882540ию делам изобретений и открытий(71) Заявитель Проектно-конструкторское бюро для производства синтетически(54) МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА ртает производительность аппарата сравкительно низкой. При скорости газовогпотока более 3 м/с происходит уносжидкости с пластин завихрителей в вышележащие конта;стные ступени ввидумалой эффективности поля центробежныхсил закрученного газожидкостного потока. В результате этого перелив жидкости в нижние ступени прекращается инаступает режим "захлебывания" колонНЫвИзвестна также массообменная колонна, включающая корпус с расположеннымипо его высоте контактными устройствами, состоящими из горизонтальногокольцевого основания и установленногона нем завихрителя с лопатками, выполненными в виде многозаходной спирали Архимеда.Выходные кромки лопаток завихрите бой криволинейные меют сечение пряля образуют между сканалы. Эти каналымоугольной формы вщей через ось аппар оскости, проходя а. ГазожидкостИзобретение относится к массообменным аппаратам и может быть использова-. но в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности для проведения массообменных про-.5 цессов, в особенности для очистки вентвыбросов промышленных производств от загрязнений, в частности для очистки воздуха от капролактама.Известна массообменная колонна;1 О включающая корпус с расположенными последовательно по высоте колонны плоскими завихрителями. Благодаря рассечению потока газа пластинами завихрителей обеспечивается равномерное15 перемешивание газа и жидкости, поступающей на пластины из переливных стаканов 11.Однако по гиДродинамической картине газожидкостногопотока эта колонна приближается к барботажным аппаратам с клапанно-вихревыми тарелками и поэтому не позволяет получить скорость газового потока более 3 м/с, что деВ. А. Вальдман ,1 с;,". .Р , ЕХ 1;д,1 -;Л1 у%"- з " ф проектированию бборуЦПвани смол и пластических масс82540 ньй поток на выходе из каналов завихрителя имеет тангенциальное по отношению к стенке аппарата направление, что позволяет получить закрученный газожидкостный пбток с высокоэффективным полем центробежных сил. Тем самым достигается сепарация жидкости без брызгоуноса при скорости газа в полном сечении аппарата до величины 5 м/с 21.Однако дальнейшее повышение скорости газа приводит к брызгоуносу из-за высокой местной скорости газа в кольцевом зазоре. между завихрителем истенкой корпуса аппарата. Жидкость сепарирования на внутренней сторонестенки корпуса аппарата задерживаетсяв виде кольцеобразно циркулирующейпленки в зоне верхнего основания завихрителя, Под действием высокоскоро-,стного потока газа в упомянутом зазоре жидкость срывается со стенки аппарата, диспергируется и уносится ввышележащие контактные ступени, чтоснижает эффективность массообмена аппарата, а также сопровождается нарастанием величины задержки жидкости ваппарате с последующим его "захлебываниемНаряду с этим в известном аппаратенаблюдается неравномерное распределение жидкости в сечении каналов завихрителя по их высоте, Основная частьжидкости оттесняется потоком газа вверхнюю часть завихрителя, а у нижнейчасти выходных кромок лопаток завихрителя образуется "застойная" зонагде поверхность лопаток оголена отжидкости, а скорость газа столь мала,что не обеспечивает эффективного контакта жидкости и газа, С увеличениемскорости газа неравномерность распределения жидкости и газа по высоте канапов завихрителя увеличивается.Цель изобретения - увеличение эффективности массообмена и производительности по газу за счет равномерного распределения газожидкостного потока по высоте контактного устройстваи снижения брызгоуноса.Поставленная цель достигается тем,что лопатки завихрителя установленынаклонно к оси колонны с переменнымуглом наклона, увеличивающимся подлине лопатки по направлению к периферийной кромке,При этом целесообразно чтобы уголнаклона лопатки завихрителя к оси колонны составлял у центральной кромки ,4лопатки 5-Ф, а у периферийной - 2030Кроме того, верхняя и нижняя кромки лопатки выполнены профилированны- Э миНа фиг, 1 схематически представлена массообменная колонна, продольныйразрез; на фиг. 2 - изометрическоеизображение лопатки завихрителя; нафиг. 3 - развертка лопатки завихрителя.Колонна имеет корпус 1, разделенный по высоте кольцеобразными перегородками 2 на контактные ступени 3.1 Э Перегородка 2 имеет центральное отверстие 4 для прохода газа. На перегородке установлен завихритель 5,состоящий из лопаток 6, изогнутых поспирали Архимеда, и диска 7, с которымлопатки жестко соединены своей верхнейкромкой. Для придания большей жесткости завихрителю лопатки 6 у нижнихкромок соединенымежду собой перемычками не показано).С целью обеспечения центровки завихрителя 5 относительно отверстия 4перегородка 2 снабжена по кромке этогоотверстия буртиком 8. Сливные трубы 9,коллектор 1 О и центральная сливнаятруба 11 образуют сливную систему контактной ступени, служащую для сливанакопленной по перегородке 2 жидкостив нижележащую контактную ступень. Стакан 12 образует на нижнем конце центральной сливной трубы 11 гидрозатвор. ЭЗДиск 7 завихрителя имеет центральноеотверстие 13 для размещения центральной сливной трубы 11. Прокладки 14.обеспечивают. герметичность соединенияконтактных ступеней.40Каждая лопатка 6 завихрителя установлена наклонно к оси колонны с переменным углом наклона. Минимальныйугол наклона 11 лопатка имеет у центральной кромки, причем сторона аК па Э раллельна оси ОО., колонны фиг. 2.Величина с 1 выбирается в пределах 510. Максимальный угол наклона с 1. лопатка имеет у периферийной крОмки,причем сторона ЬГ параллельна оси 001 ф колонны, Величина угла с выбирается в пределах 20-30.Верхняя и нижняя кромки лопаткивыполняются профилированными. Опреде,ленный профиль кромок задается загоЭф товке лопатки, развертка которой показана на фиг. 3, где профипированыкромки аЬ и сд. Профилирование кромоклопатки выполняется так, что после882540 изгиба лопатки по форме спирали Архимеда и установки ее с наклона на перегородке 2 верхняя и нижняя кромкилопатки лежат в горизонтальных плоскостях, параллельных плоскости перегородки 2. При этом представляетсяболее удобным крепление лопаток завихрителя к диску 7 и исключается байпасирование газа из каналов 15 завихрителя у верхней и нижней кромок лолаток 6.За счет уменьшения поперечного сечения каналов верхней части завихрителя и увеличения их сечения в нижнейего части достигается благоприятное 1%для массообмена перераспределениемассы газожидкостного потока по высоте каналов: поскольку уменьшение сечения каналов в верхней части сопровождается увеличением местного гидросопротивления, происходит отклонениегазожидкостного потока к нижнему основанию завихрителя и. увеличению егоскорости в нижней части каналов завихрителя. Таким образом достигается 2равномерное распределение жидкости и.газа по высоте каналов завихрителя,что обеспечивает максимальный контактжидкости и газа на каждой контактнойступени и повышает тем самым эффектив-ЗОность массообмена всей колонны в це-,лом.В результате наклона лопаток завихрителя в направлении к центру аппарата эавихритель по общему контурусвоей геометрии представляет собойусеченный конус с меньшим основаниемкверху. Поэтому зазор между завихрителем и стенкой корпуса аппарата увеличен в зоне верхнего основания завих Орителя,Формула изобретения Таким образом увеличено сечение щелевого канала для прохода в зоне сепарации жидкости, позволяющее снизить местную скорость газожидкостного потока в этом месте примерно в два раза и предотвратить тем самым срыв сепарированной жидкости с внутренних стенок колонны и ее брызгоунос. Это, в свою очередь, позволяет увеличить скорость газа в полном сечении колонны дом/с.Колонна работает следующим образом.Гаэ подается нагнетателем в нижнюю часть корпуса 1 колонны н движется снизу вверх по его проточной полости, проходя последовательно в этом направлении все контактные ступени 3. В каждую контактную ступень Фаз посту,пает через центральное отверстие 4 вперегородке 2,Жидкость подается в верхнюю частьколонны и движется противотоком по отношению к направлению движения газа -сверху вниз, при прямоточном контактес газом в каждой контактной ступени.Жидкость из предыдущей (верхней контактной ступени сливается с перегород"ки 2 по сливным трубам 9, коллектору10 и центральной сливной трубе 1 встакан 12. Далее жидкость переливается из стакана 12 в движущийся снизупоток газа. В результате контакта жидкости с быстродвижущимся потоком газапроисходит мелкодисперсное распылениеее и перемешивание с газом.Образовавшийся газожидкостной потокнаправляется далее по криволинейнымканалам 15 завихрителя 5 . На выходеиэ каналов завихрителя газожидкостнойпоток имеет примерно тангенциальное направление по отношению к стенке корпуса 1 колонны, в результате чего онприобретает вращательное движение относительно оси колонны.Под действием поля центробежныхсил вращающегося потока жидкость отбрасывается к стенке корпуса колонныи сепарируется на внутренней ее стороне в виде кольцеобразно циркулирующей жидкостной пленки, откуда под дей-ствием силы тяжести непрерывно стекаетвниз и собирается на горизонтальнойперегородке 2. Затем жидкость стекаетс перегородки 2 по сливным трубам; внижележащую контактную ступень и процесс взаимодействия жидкости и газаповторяется до тех пор, пока отработанная жидкость не будет выведена из корпуса колонны в нижней его части. Газовый поток, из которого жидкость сепарирована.под действием, центробежныхсил, поступает в вышележащие ступенидля последующего контактирования .сжидкостью,Изобретение позволяет увеличитьпроизводительность колонны на 407.Экономический эффект составит24 тыс. руб, в год. 1. Массообменная колонна, включающая корпус с расположенными по его высоте контактными устройствами, каждое из которых состоит из горизонтального кольцевого основания и установленна 882540го на нем завихрителя с лопатками, выполненными в виде многозаходной спирали Архимеда, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения эффективности массообмена и произвоцительности по газу за счет равномерного распределения газожидкостного потока по высоте контактного устройства и снижения брызгоуноса, лопатки установ" лены наклонно .к оси колонны с переменным углом наклона, увеличивающимся по длине лопатки в направлении к периферийной кромке.2. Колонна по и, 1, о т л и ч а " ю щ а я с я тем, что угол наклона лопатки к оси колонны составляет уцентральной кромки лопатки 5-10 , ау периферийной - 20-303, Колонна по пп, 1 и 2, о т л и 3 ч аю щ а я с я тем, что верхняя инижняя кромки лопатки завихрителявыполнены профилированными. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ф 439297, кл. В 01 О 3/30, 972. 2. Авторское свидетельство СССР Р 558679, кл. В 01 О 3/20, 1976 (прототип),