NL7810269A

NL7810269A - Inrichting voor warmte-massa-uitwisselingsprocessen waarbij een vloeistof betrokken is.

Info

Publication number: NL7810269A
Application number: NL7810269A
Authority: NL
Original assignee: Shafranovsky Alex V
Priority date: 1978-10-03
Filing date: 1978-10-12
Publication date: 1980-04-15
Also published as: CH642860A5; US4198360A; GB2033245A; GB2033245B; BE871099A

Description

Γ - i - * 4. * Η.Ο. 26.756

Alexandr Vladimirovich SHAFRANOVSKY, te Moskovskaya oblasti, Balashikha, U.S.3.R., Viktor Markovich. OLEVSKY-,

Vladimir Kazimirovich CHUBUKOV en Jury Alexandrovich BASKOV, allen te MOSKOU.

: Inrichting voor warmt e-mas s a-uitwi s s elingspro cessen waar- : hi.i een vloeistof betrokken is. !

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor warmte-massa-uitwisselingsprocessen met deelneming ; van een vloeistof, bijvoorbeeld voor het verdampen van een vloeistof in een film, destillatie, rectificatie, | chemische reacties waarbij warmte vrijkomt, voor het koe- ; 5 i len en verwarmen van gassen en vloeistoffen, absorptie en ; bevochtigen van gassen. Het gebied waarop de uitvinding bij voorkeur wordt toegepast is verdichting en destillatie1 van voor verhoogde temperaturen gevoelige stoffen, bij- \ voorbeeld lactamen, vetzuren, veelwaardige alcoholen, 10 ethanolaminen, hoogkokende ethers, verscheidene oliën, voedingsmiddelen en farmaceutische produkten.

Uit de stand van de techniek is bekend een inrichting voor warmte-massa-uitwisselingsprocessen waaraan een vloeistof deelneemt, omvattende een huis met middelen voor. 15 het toevoeren van de uitgangsstoffen die deelnemen in de werkwijze en voor het afvoeren van de eindprodukten, welk huis een aantal sproeiorganen omvat die roteerbaar om hun i assen zijn gemonteerd en met het huis verbonden middelen : die bestemd zijn voor het afgeven van een vloeistof op de i - 20 ' centrale delen van de sproeiorganen. Elk van deze sproei- ; organen bestaat uit een aantal glijbanen die met elkaar zijn verbonden en. zijn gebogen in de vorm van een spiraal met een aantal beginpunten, die van de as van het sproei- j "orgaan afbuigt. De glijbanen van elk sproeiorgaan zijn j 25 78 1 0 2 69 -I- * 2 tussen horizontale, radiaal gemonteerde staven geklemd die star met de centrale montagehus zijn verbonden. De omtrek-einden van de glijbanen van het sproeiorgaan hebben een toegespitste vorm en zijn in een en hetzelfde vlak gelegen dat loodrecht op de as van het sproeiorgaan staat. De in- 5 richting volgens de stand van de techniek heeft een vertika-le schacht, waarop deze sproeiorganen boven elkaar zijn gemonteerd. Bovendien is de inrichting volgens de stand van de techniek voorzien van middelen voor het overbrengen van de vloeistof van het ene sproeiorgaan naar het andere. Deze 10 middelen hebben de vorm van cirkelvormige holten die tegen de binnenwand van het huis zijn bevestigd en bestemd zijn voor het opvangen van de vloeistof die van de sproeiorganen wordt afgeworpen, alsmede van overstroombakken die in de ruimte tussen de sproeiorganen zijn aangebracht. De op- 15 vangeinden van de bakken staan in verbinding met de cirkelvormige holten voor het opvangen van de vloeistof die vanaf de er boven liggende sproeiorganen omlaag stroomt. De af-voereinden van de bakken zijn boven de er onder liggende sproeiorganen gelegen. Aldus functioneren deze bakken als 20 middelen voor het afgeven van de vloeistof aan de centrale gedeelten van de sproeiorganen. Het huis van de inrichting kan aan de buitenzijde een mantel bezitten voor een warm-tedrager of een koelmiddel.

ïijdens het bedrijven van de bekende inrichting 25 komt de vloeistof in het centrale deel van elk sproeiorgaan dat om zijn eigen as roteert. Onder invloed van de centrifugale krachten geraakt de vloeistof in de holten van de spiraalvormig gebogen glijbanen. Daarna stroomt de vloeistof langs de holte van de glijbaan over een spiraal- 30 vormige weg vanaf het centrum naar de omtrek van het sproeiorgaan. Vanaf de omtrek van het roterende sproeiorgaan wordt de vloeistof op het inwendige oppervlak van het huis van de inrichting geworpen in de vorm van druppels en sproeinevel. Daar het huis en de as van het sproeior- 35 gaan vertikaal staan, stroomt de vloeistof tengevolge van 78 1 02 69 * 4 ’ 3 de zwaartekracht in de vorm van een film over het inwendige oppervlak van het huis omlaag. Op deze weg wordt de film krachtig in beweging gebracht op een smalle cirkelvormige strook van de binnenwand van het huis die de omtrek van het sproeiorgaan direkt ontvangt. 5

De inrichting kan worden gebruikt voor het verschaffen van contact tussen een gas en een vloeistof» hetgeen nodig is in processen zoals rectificatie» absorptie, bevochtigen en koelen van gassen, en koeling van vloeistoffen als gevolg van gedeeltelijke verdamping in de gasstroom. 10 In dit geval treedt het gas de inrichting binnen door een pijp in het onderste deel van het huis, passeert al de sproeiorganen, waarbij het door de openingen tussen de glijbanen passeert, en wordt door een pijp in het bovenste deel van het huis van de inrichting afgevoerd. De vloei- 15 stof wordt door een bovenste pijp op het bovenste sproeiorgaan toegevoerd. De van het onderste sproeiorgaan afgeworpen vloeistof wordt door een pijp in het onderste deel van het huis afgevoerd. De warmte- en massa-uitwisseling tussen het gas en de vloeistof in de kolom heeft plaats in 20 de ruimten tussen de glijbanen, in de sproeiwolk die de ruimten tussen de sproeiorganen en de wanden van het huis/^aïsmede op het oppervlak van de film die het inwendige oppervlak van het huis bevochtigt.

Wanneer het huis een uitwendige mantel met circu- 25 lerende warmtedrager of koelmiddel heeft, wordt het mogelijk de processen van koeien, verwarmen of verdampen van de vloeistoffilm op het inwendige oppervlak van het huis uit te voeren. In dit geval, wanneer de inrichting alleen voor het verwarmen van een vloeistof wordt gebruikt, is 30 het mogelijk middelen voor het toevoeren en afvoeren van de gasfase achterwege te laten. Wanneer de inrichting wordt gebruikt voor het verdampen van een vloeistof, moet ze zijn voorzien van een pijp voor het afvoeren van de gas (damp) fase, in welk geval er natuurlijk geen noodzaak 35 bestaat voor de pijp die de gasfase in de inrichting voert.

7810269 4

Sen nadeel Tan de bekende inrichting voor warmte-massa-uitwisselingsprocessen waaraan een vloeistof deelneemt ligt in een eng gelokaliseerde vloeistofnevel die van het sproeiorgaan wordt afgeworpen. Wanneer de inrichting wordt gebruikt om contact tussen het gas en de vloeistof 5 te verschaffen, doet zich dit gevoelen door het onvoldoende ontwikkelde disperse contactoppervlak gevormd door het sproeiorgaan.

Wanneer de inrichting als een verdamper wordt gebruikt, veroorzaakt de eng gelokaliseerde vloeistofnevel 10 een onvoldoende sterke beweging van de vloeistoffilm die over het verwarmde inwendige oppervlak van het huis omlaag stroomt. De vloeistoffilm wordt alleen intensief bewogen op de smalle cirkelvormige strook van het inwendige oppervlak van het huis die de omtrek van het sproeiorgaan om- 15 geeft. Intussen is een aanzienlijk gedeelte van de wanden van het huis bedekt met een rustig·stromende, niet in turbulentie verkerende vloeistoffilm. Dit vermindert de plaatselijke intensiteit van de warmtewisseling tussen de warme wand van het huis en de vloeistoffilm. 20

Het voornaamste doel van de uitvinding ligt in het verschaffen van een inrichting voor warmte-massa-uitwisse-lingsprocessen waarin een vloeistof deelneemt, waarbij het sproeiorgaan een bredere vloeistofnevel produceert en aldus het effect van de warmte-massa-uitwisseling in de in- 25 richting vergroot*

Het wezenlijke van de uitvinding ligt in het verschaffen van een inrichting voor warmte-massa-uitwisselings-processen waarin een vloeistof deelneemt, omvattend een huis met middelen voor het toevoeren van de uitgangsmate- 30 rialen die deelnemen in het proces en voor het afvoeren van de eindprodukten, welk huis ten minste een sproeiorgaan bevat dat roteerbaar rondom zijn eigen as is gemonteerd en uit glijbanen bestaat die in de vorm van een spiraal met een aantal beginpunten zijn gebogen,die van' de as van het 35 sproeiorgaan afbuigt, waarbij de windingen van de spiraal 78 1 02 6 9 5 op bepaalde afstanden van elkaar zijn gerangschikt, middelen voor het afgeven van een vloeistof op het centrale deel van het sproeiorgaan waarin, volgens de uitvinding, ten minste de omtrekgedeelten van ten minste twee glijbanen geleidelijk verder van de as van het sproeiorgaan zijn ver- 5 wijderd in een richting evenwijdig aan de as van het sproeiorgaan, zodat de omtrekeinden van de glijbanen in verschillende vlakken liggen, die loodrecht op de as van het sproeiorgaan staan.

Het gebruik van zulk een sproeiorgaan in de massa- 10 uitwisselingsinrichting verschaft een groter contactoppervlak tussen de vloeistof en het gas tengevolge van de vor-. ming van een sproeiwolk door het hele werkzame volume van de inrichting. Dit vergroot het effect van de massa-uit-wisseling. 15

Het gebruik van zulk een sproeiorgaan in een inrichting die voorzien is van een mantel voor circulatie van een verwarmings- hf koelvloeistof verbetert de verdeling en . het bewegen van de vloeistof op het bevochtigde oppervlak van de mantel. Dit vergroot de warmteoverdrachts- 20 coëfficiënt tussen de vloeistofstroom en het bevochtigde oppervlak.

Het is gewenst dat de afvoer/delen van de omtrekeinden van de glijbanen van het sproeiorgaan toegespitst zijn en verschillende hoeken vormen ten opzichte van het 25 vlak dat loodrecht op de as van het sproeiorgaan staat.

Dit waarborgt een nauwkeuriger gerichte en geregelde afvoer van de vloeistof vanaf het sproeiorgaan. Zulk een constructie van het sproeiorgaan in een massa-uitwisselings-inrichting vergroot de mogelijkheid van het vormen van de 30 sproeinevel in de gewenste richting. In een warmteuitwis-selingsinrichting draagt dit bij tot een uniformere verdeling van vloeistof over het verwarmde oppervlak.

Het is gewenst dat het sproeiorgaan glijbanen bevat waarvan de omtrekeinden op verschillende afstanden van 35 de as van het sproeiorgaan zijn gelegen en die rondom de 7810269 6 as in een periodiek wisselende volgorde zijn gerangschikt, zodat de omtrekeinden van de glijbanen die dichter bij de as van het sproeiorgaan liggen bij benadering naar de middelste delen van de naburige glijbanen worden gebracht, waarvan de omtrekeinden verder van de as van het sproei- 5 orgaan zijn gelegen.

In dit geval zou het mogelijk zijn het aantal sproeiorganen dat in het centrale deel van het sproeiorgaan begint te vergroten in vergelijking met het aantal glijbanen dat bij de omtrek van het sproeiorgaan eindigt, 10 wat het weer mogelijk zou maken de vloeistof direkt op de centrale einden van de glijbanen af te geven zonder gebruik van speciale verdeelbussen, omdat de capaciteit van de glijbanen toeneemt met het aantal daarvan. Dit vergemakkelijkt het afgeven van de vloeistof aan het centrale deel van het 15 sproeiorgaan en sluit voortijdigs afvoer vanaf het sproeiorgaan uit.

Het is ook gewenst dat de ruimten tussen de naburige glijbanen in het vlak loodrecht op de as van het sproeiorgaan in het centrale deel kleiner zijn dan]^ ontrek. Dit 20 zal ook het afgeven van vloeistof aan het sproeiorgaan vergemakkelijken en het veibruik van het constructiemateriaal verminderen door het vergroten van de openingen in dat gedeelte van het sproeiorgaan (bij de omtrek ervan), waar de afmeting van de openingen geen invloed op het functioneren 25 van de inrichting uitoefent.

Het is ook gunstig als de middelen voor het afgeven van vloeistof op het centrale deel van het sproeiorgaan zijn uitgevoerd in de vorm van een pijp die onder een zodanige hoek ten opzichte van het inwendige oppervlak van de 30 glijbanen staat, dat rotatie van het sproeiorgaan onder de invloed van de kracht van de vloeistofnevel die uit de genoemde pijp stroomt wordt gewaarborgd. In dit geval is het mogelijk een speciaal aandrijforgaan voor het roteren van het sproeiorgaan rondom zijn as achterwege te laten. De 35 kinetische energie van de vloeistofnevel, die mét een vol- 7810269 J» < 7 doende hoge snelheid door deze pijp stroomt, zal rotatie van het sproeiorgaan in het proces van botsing tussen de nevel en de glijbanen waarborgen. ,

Het is gewenst dat de as van het sproeiorgaan vertikaal is opgesteld en de omtrekdelen van de glijbanen van 5 het sproeiorgaan dienen zich neerwaarts te verplaatsen naarmate zij van de as van het sproeiorgaan terugwijken. In dit geval wordt de vloeistof op de glijbanen niet alleen versneld door de centrifugale kracht die in de loop van de rotatie van het sproeiorgaan optreedt, maar ook door de 10 zwaartekracht. Het aandeel van de zwaartekracht bij het versnellen van de vloeistof op de glijbanen van het roterende sproeiorgaan neemt toe met de vermindering van de hoeksnelheid van dit orgaan en met het lager worden van de omtrekeinden van de glijbanen. De snelheid waarmee de vloei- I5 stofdruppels en -nevel op het besproeide oppervlak vallen is gelijk aan de geometrische som van de lineaire snelheid van het omtrekeind van de sproeigoot en de snelheid van de vloeistof ten opzichte van de sproeigoot; de laatste snelheids component is van beslissend belang bij lage rotatie- 20 snelheden van het sproeiorgaan. In vergelijking met gekende inrichting waarborgt de inrichting volgens de uitvinding dus bij lage hoeksnelbeden van het sproeiorgaan een grotere snelheid van de vloeistofdruppels en -nevel op het moment dat zij op het besproeide oppervlak vallen en dientengevol- 25 ge een grotere mate van turbulentie van de vloeistofstroom door het toepassen van de zwaartekracht voor extra versnelling van de vloeistof op de glijbanen van het sproeiorgaan. Dientengevolge wordt het effect van de warmte- of massa-uitwisseling op het besproeide oppervlak van de inrichting 30 vergroot.

Het is eveneens gewenst, dat de glijbanen van het sproeiorgaan openingen bezitten die hen in een aantal opeenvolgende secties verdelen, waarbij de secties van de glijbanen die dichter bij de as van het sproeiorgaan zijn 35 gelegen in een gemeenschappelijk vlak loodrecht op de as 78 1 02 6 9 8 van het sproeiorgaan zijn gerangschikt, een platte spiraal vormen en afvoeren naar de naburige secties van de glijbanen bezitten die verder van de as van het sproeiorgaan zijn gelegen. Dit vergemakkelijkt de vervaardiging van het sproeiorgaan. 5

Het is gewenst dat het sproeiorgaan afzonderlijke groepen glijbanen bevat, die verschillen in de afstand van him centrale einden van de as van het sproeiorgaan en dat de middelen voor het afgeven van de vloeistof op het centrale deel van het sproeiorgaan is' nitgevoerd in de vorm 10 van verdeelmiddelen die het afgeven van vloeistof op de afzonderlijke groepen glijbanen waarborgen.

De verdeelmiddelen kunnen worden gebruikt voor het afgeven van vloeistoffen van verschillende chemische aard aan de verschillende groepen glijbanen in een en hetzelfde 15 sproeiorgaan. Op deze wijze maakt de constructie van de inrichting het mogelijk verschillende chemische reagentia direkt op het gekoelde oppervlak van het huis te mengen op het moment van vrijkomen van reactiewarmte. Zulk een inrichting is in hoge mate werkzaam voor exotherme chemische 20 reacties. Het gebruik ervan voorkomt een overmatige verhoging van de temperatuur van het reactiemengsel.

De uitvinding zal nu in bijzonderheden worden beschreven bij wijze van voorbeeld met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin·* 25

Fig. 1 een overlangse doorsnede van de inrichting voor warmte-massa-uitwisselingsprocessen met deelneming van een vloeistof volgens de uitvinding is; fig. 2 een doorsnede langs lijn II-II in fig. 1 is; fig. 3 ©en overlangse doorsnede van de inrichting 30 voor warmte-massa-uitwisselingsprocessen met deelneming van een vloeistof is, omvattend een aantal sproeiorganen en middelen voor het overbrengen van de vloeistof tussen de sproeiorganen volgens de uitvinding; fig. 4- een doorsnede langs lijn IV-IV in fig. 3 is; 35 fig. 5 een. overlangse doorsnede van de inrichting 7810269 9 dr·' * .

τοογ warmte-massa-uitwisselingsprocessen met deelneming ran een vloeistof, geschikt τοογ exotherme chemische reacties, volgens de uitTinding is; fig. 6 een doorsnede langs lijn VI-YI in fig. 5 is.

De inrichting τοογ warmte-massa-uitwisselingspro- 5 cessen met deelneming Tan Tloeistof die speciaal geschikt is τοογ uitkoken Tan een Tloeistof omvat een horizontaal cilindrisch huis 1 (fig. 1) met middelen τοογ het toevoeren van de uitgangsstoffen die deelnemen in het proces en voor het afvoeren van de eindprodukten. Deze middelen om- 10 vatten een pijp 2 voor het toevoeren van te verdampen vloeistof in de inrichting, een stomp 3 voor het afvoeren van de niet-verdampte vloeistof en een stomp 4 voor het afvoeren van de gevormde dampen. Roteerbaar en coaxiaal met het huis 1 is een horizontale schacht 6 in legers 5 gemon- 15 teerd, die een sproeiorgaan 7 draagt. Dit orgaan bestaat uit glijbanen 8 en 9 (fig. 1,2) van verschillende lengte, verbonden met een centrale montagebus 10 en tot een van deze bus af buigende spiraal met een aantal beginpunten gebogen. Al de korte glijbanen 8 liggen over hun hele lengte, 20 met inbegrip van hun centrale einden 11 (fig. 2) en omtrekeinden 12, in een en dezelfde dwarsdoorsnede van het huis 1 onder vorming van een platte Archimedische schroef.

De omtrekdelen van de glij'banen 9 die zich geleidelijk van de as van het sproeiorgaan 7 verwijderen zijn evenwijdig 25 aan de as van het sproeiorgaan geplaatst, dat wil zeggen aan.- de schacht 6, zodanig dat de omtrekeinden 13 van de glijbanen in verschillende vlakken zijn gelegen die loodrecht op de as van het sproeiorgaan staan.

Tijdens het roteren van het sproeiorgaan moet dit 30 een brede vloeistofnevel waarborgen.

De omtrekeinden 13 van de lange glijbanen 9 zijn door middel van klemmen 14 op een spiraalvormige ribbe 15 bevestigd. Deze laatste is door verbindingsmiddelen 16 verbonden met een schijf 17, die onder de glijbanen 8 en 9 is 35 gelegen. De schijf 17 is met de centrale montagebus 10 van 7810269 10 het sproeiorgaan 7 verbonden. De glijbanen 8, 9 zijn ook door middel van de schijf 17 met de centrale montagebus 10 verbonden. De omtrekeinden 137de glijbanen 9 zijn bij het afvoergedeelte toegesplitst en onder verschillende hoeken ten opzichte van het vlak loodrecht op de achacht 6 ge- 5 plaatst. Dit moet een geregelde afvoer van de vloeistof van de glijbanen 9 van het sproeiorgaan 7 op de wanden van het huis 1 waarborgen, welk huis aan de buitenzijde van een ver-warmingsmantel 18 met stompen 19 voor het toevoeren en afvoeren van de warmtedrager is voorzien. De omtrekeinden 12 10 (fig. 2) van de korte glijbanen 8 zijn op een kleinere afstand van de schacht 6 gelegen dan de omtrekeinden 13 van de lange glijbanen 9* De korte en lange glijbanen 8 en 9 zijn rondom de bus 10 in een periodiek afwisselende volgorde gerangschikt. De omtrekeinden 12 van de korte glijbanen 15 9 zijn bij benadering bij de centrale delen van de naburige lange glijbanen 9 gelegen. Het aantal beginpunten van de spiraal in het centrum van het sproeiorgaan 7 in fig.1 en 2 is 6#·,, terwijl het aan de omtrek 16 bedraagt. De ruimten 20 (fig. 2) tussen de naburige glijbanen 8 en 9 in het een- 20 trale deel van het sproeiorgaan 7 zijn kleiner dan de ruimten 21 bij de omtrek ervan.

De pijp 2 voor het toevoeren van de vloeistof in de inrichting dient ook als middel voor het toevoeren van de vloeistof naar het centrale deel van het sproeiorgaan 7- 25

Het einde 22 van de pijp 2 ligt dicht bij het centrum van het sproeiorgaan 7· Dit· einde 22 staat onder een scherpe hoek ten opzichte van het vlak van de dwarsdoorsnede van het huis 1 en onder een hoek ten opzichte van het inwendi-• ge oppervlak van de glijbanen 8 en 9. Ten opzichte van de 30 as van het sproeiorgaan 7 is Het einde 22 van de pijp 2 zodanig gericht, dat de weg van de sproeivloeistof die onder druk uit de pijp stroomt deze as niet kruist. In dit geval wordt de kinetische energie van de uit de pijp 2 stromende vloeistof omgezet in rotatie van het sproeior- 35 gaan 7.

7810269 11

De inrichting voor warmte-massa-uitwisselingsproces-sen met deelneming van vloeistof volgens de onderhavige uitvinding, die een aantal sproeiorganen coaxiaal hoven elkaar gerangschikt omvat, bezit een vertikaal cilindrisch huis 23 (fig. 3), waarin coaxiaal en roteerbaar een vertik 5 kale schacht 24 is gemonteerd, die de sproeiorganen 25 draagt. Gemakshalve toont de tekening alleen dat gedeelte van de inrichting en niet de middelen voor het toevoeren van de in het proces deelnemende uitgangsstoffen en voor het afvoeren van de eindprodukten. Voor het overbrengen van 10 de vloeistof van het ene sproeiorgaan 25 naar het andere omvat de inrichting middelen bestaande uit cirkelvormige holten 26 en overstroombakken 27, 28, 29 (fig. 4). Deze laatste dienen ook voor het toevoeren van vloeistof naar het centrale deel van de sproeiorganen 25. 15

Het sproeiorgaan 25 omvat glijbanen 30, 3% 32, 33» die in de vorm van een spiraal met een aantal beginpunten rondom de schacht 24 zijn gewonden.

De omtrekeinden 34-, 35, 36, 37 van de glijbanen 30, 31, 32, 33 zijn op verschillende niveaus gelegen. De een- 20 trale einden 38» 39» 40, 41 van de glijbanen 30, 31, 32, 33 liggen op hetzelfde niveau. De glijbanen 30, 31, 32, 33 bevatten bij benadering in het middelste gedeelte onderbrekingen, die hen in opeenvolgende secties 42 en 43 verdelen. Tezamen vormen de secties 42 van de glijbanen 30, 3^, 25 32, 33 een zich in een horizontaal vlak ontwikkelende spiraal met vier beginpunten, dat wil zeggen een vlakke spiraal. Secties 43 van de glijbanen 30, 3^, 32, 33 vormen tezamen ook een spiraal met vier beginpunten, maar zijn neerwaarts hellend, zodat de vloeistof in het roterende sproei- 30 orgaan 25 niet alleen zich van de schacht 24 afbeweegt, maar ook neerwaarts stroomt vanaf het horizontale oppervlak, waarop de secties 42 van de glijbanen 30, 3Ί, 32, 33 zijn gelegen, hetgeen betekent dat de omtrekeinden van de glijbanen 30, 3^, 32, 33 neerwaarts zijn verplaatst naar- 35 mate zij geleidelijk van de as van het sproeiorgaan 25 af- 7810269 12 wijken. Deze vorm van het sproeiorgaan 25 is gunstig, doordat versnelling van de vloeistof op de spiraalvormige glijbanen 30, 31,· 32, 33 niet slechts door de centrifugale kracht, maar ook door de zwaartekracht wordt bereikt. Het relatieve aandeel van de zwaartekracht in het versnellen 5 van de vloeistof op de glijbanen 30, 3% 32, 33 neemt toe met het afnemen van de rotatiesnelheid van de schacht 24 en van het lager liggen van de omtrekeinden 34-, 35, 36, 37» van de glijbanen 30, 31, 32, 33· snelheid van de vloei-stofdruppels en -nevel die op het besproeide inwendige op- 10 pervlak van het huis 23 valt is gelijk aan de geometrische lengte van de lineaire snelheid van de omtrekeinden 34·, 35, 36, 37, van de glijbanen 30, 31, 32, 33 en van de snelheid van de vloeistof ten opzichte van de glijbanen 30, 31, 32, 33, welke laatste snelheidscomponent een beslissende fac- 15 tor is bij lage hoekrotatiesnelheden van het sproeiorgaan 25. De platte spiraal bestaande uit de secties 4-2 van de glijbanen 30, 3^, 32, 33 is °P een cirkelvormige bus 44 (fig. 3) bevestigd, die een uitwendige zijwand 4-5 (fig. 4-) en een centrale montagebus 4-6 bevat;die met radiale ribben 20 4-7» 4-8 (fig. 3) zijn verbonden. Een van de bakken 27 (fig. 4-) is bedoeld om vloeistof aan de cirkelvormige bus 44 toe te voeren. De bakken 28, 29 geven de vloeistof di- rekt af aan de secties 42 van de glijbanen 30, 31, 32, 33·

Aldus vervullen^eoverstroombakken 27, 28, 2S/^incties van de 25 middelen voor het toevoeren van vloeistof naar het centrale deel van het sproeiorgaan 25. De secties 43 van de glijbanen 30, 31» 32, 33 zijn door middel van overlangse staven 49 (fig. 3) en met de staven 49 verbonden radiale stroken 50 bevestigd.. Op het verbindingspunt ajn de secties 42 30 en 43 met de radiale ribben 48 verbonden. Deze verbindingen maken het overgaan van de vloeistof van de secties 42 op de secties 43 van de glijbanen 30, 3"1, 32, 33 (fig· 4·) mogelijk. De overlangse staven 49 (fig· 3) zijn door radiale ribben 48 met de cirkelvormige bus 44 en door middel van 35 de radiale ribben 51 met de montagebus 52 verbonden. Het 7810269 13 sproeiorgaan is met behulp-, van de cirkelvormige bus 44· en de montagebus 52 op de schacht 24.gemonteerd. Indien het huis 23 van de inrichting voorzien is van een uitwendige mantel 53 voor een warmtedrager die er in circuleert, kan de inrichting niet alleen voor warmte- en massa-uitwisse- 5 lings, maar ook voor het verdampen van de vloeistof op het inwendige oppervlak van het huis 23 worden gebruikt. Wanneer de inrichting hoofdzakelijk-als verdamper wordt gebruikt, is er geen noodzaak voor identieke ruimten tussen de glijbanen 30, 3% 32, 33 (fig. 4) in het vlak loodrecht 10 op de schacht 24. De openingen 54 tussen de omtrekeinden 34, 35, 36, 37 van de glijbanen 30, 31, 32, 33 zijn bijvoorbeeld aanzienlijk groter dan de openingen tussen de centrale einden 38, 39, 40, 41 van dezelfde glijbanen 30, 31, 32, 33. 15

De inrichting voor warmte-massa-uitwisselingspro-cessen met deelneming van een vloeistof volgens de onderhavige uitvinding, in een speciaal voor exotherme reacties aangepaste uitvoeringsvorm, omvat een vertikaal huis 56 (fig. 5) met pijpen 57, 58 voor het toevoeren van ver- 20 schillende vloeibare reagentia, een stomp 59 voor het afvoeren van het reactiemengsel en een stomp 60 voor het afvoeren van gassen of dampen die in de loop van de chemische reactie zijn gevormd. Eoteerbaar en coaxiaal in het huis 56 is een vertikale schacht 62 in legers 61 gemon- 25 ireerd. Deze schacht 62 draagt een sproeiorgaan 63. De vloeistoftoevoerpijpen 57, 58 behoren tegelijkertijd tot de middelen voor het toevoeren van de vloeistof naar het centrale deel van het sproeiorgaan 63,' Het sproeiorgaan 63 omvat glijbanen 64 en 65 . (fig. 5, 6), die in een periodiek 30 afwisselende volgorde rondom de schacht 62 zijn gerangschikt.

De glijbanen 64 en 65 verschillen van elkaar in de eerste plaats door het feit dat hun centrale einden 66 en 67 (fig. 6) op verschillende afstanden van de schacht 35 62 zijn gelegen. De ruimten tussen de glijbanen 64 en 65 7810269 14 zijn gedeeltelijk, ten minste van "boven, bedekt door deflectors 68 (fig. 5, 6-). ïn bet centrum van het sproei-orgaan 63 (fig. 5) is een cirkelvormige bus 69 gelegen. De deflectors 68 tezamen met de cirkelvormige bus 69 en de pijpen 57, 58 vormen verdeelmiddelen die het stromen van 5 de- vloeistof op de twee afzonderlijke groepen glijbanen 64, 65 waarborgt (waarbij één groep een combinatie van de glijbanen 64 en de andere van de glijbanen 65 is).

Aangezien het afvoereinde van de pijp 57 boven de cirkelvormige bus 69 is gelegen, voert dit de vloeistof 10 inderdaad alleen op de in een afzonderlijke groep gecombineerde glijbanen 64 toe. De andere pijp 58 is van boven op de deflectors 68 gericht, zodat zij vloeistof slechts op de centrale .einden 67 (fig- 6) van de glijbanen 65 kan afgeven, die ook een afzonderlijke groep glijbanen vormen. 15

De verdeelmiddelen bestaande uit de dflectors 68, cirkelvormige bus 69 (fig. 5) en pijpen 57» 58, die het toevoeren van de vloeistof op de afzonderlijke groepen glijbanen waarborgen, vervullen de functie van middelen voor het toevoeren van vloeistof naar het centrale deel van 20 het sproeiorgaan 65. Het huis 56 is aan de buitenzijde voorzien van een mantel 70 voor het circuleren van een koelvloeistof, bijvoorbeeld water, bedoeld voor het ogenblikkelijk koelen van de vloeistof die van de omtrekeinden 71, 72 van de glijbanen 64, 65 wordt afgeworpen. De omtrek- 25 einden 7Ί, 72 van de naburige glijbanen 64, 65 zijn tot paren gecombineerd, zodat de afvoereinden van een paar glijbanen 64, 65 op een en hetzelfde besproeide deel van het inwendige oppervlak van het huis 56 zijn gericht. Tegelijkertijd hebben de verschillende paren glijbanen 64, 30 65 omtrekeinden 7^, 72, die op verschillende dwarsdoorsneden van het huis 56 zijn gelegen. Dientengevolge worden de vloeistoffen met een verschillend chemisch karakter direkt op het gehele oppervlak van de gekoelde wand gemengd. De centrale einden 66 (fig. 6) van de glijbanen 64 zijn met 35 de. cirkelvormige bus 69 (fig. 5) verbonden. De glijbanen 78 1 0 2 6 9 ' t> ·.£·· 15 64, 65 zijn op de onderring 73 "bevestigd, die door radiale ribben 74 met de montagebuis 75 is verbonden, die één geheel vormt met de cirkelvormige bus 69· De omtrekeinden 71, 72 van de glijbanen 64, 65 zijn met een spiraalvormig ver-deelorgaan 76 verbonden, dat op zijn beurt met behulp van 5 verbindingsstukken 77 aan de montagebus 75 is bevestigd.

De vorm en de constructie van het huis van de inrichting hebben geen wezenlijke invloed op de realisering van de onderhavige uitvinding; derhalve kan dit huis cilindrisch, conisch, half-boIvormig zijn of een willekeurige 10 andere configuratie hebben.

In het platte vlak gezien kunnen de glijbanen een spiraal met een aantal beginpunten van elk willekeurig type hebben, bijvoorbeeld Archimedisch, logaritmisch, hyperbolisch,' enz. Eveneens kan de rotatierichting van het sproei- 15 orgaan aangepast aan de actuele constructie van de inrich-! ting volgens de uitvinding worden gekozen. De methode van bevestigen van de glijbanen is eveneens niet essentieel in de constructie volgens de uitvinding, evenmin als de vorm van de dwarsdoorsnede van de glijbanen (trogvormig, 20 half-cirkelvormig, enz.) en de oriëntatie van de zijranden van de glijbanen ten opzichte van de as van het sproeior-gaan.

De inrichting voor warmte-massa-uitwisselingspro-cessen met deelneming van een vloeistof, geïllustreerd in 25 fig. 1, 2,functioneert als volgt:

De vloeistof wordt door een (niet in de tekening aangegeven) pomp door de pijp 2 toegevoerd in de vorm van een straal met grote snelheid op het inwendige oppervlak van de glijbanen 8, 9 in bet centrale deel van het sproei- 30 orgaan 7. Dientengevolge wordt dit orgaan in rotatie gebracht. De zin van de rotatie van het sproeiorgaan 7 is zodanig, dat de omtrekeinden 13 van de glijbanen 9 in een richting tegenovergesteld aan die van hun beweging worden georiënteerd. De vloeistof wordt door de centrifugale 35 krachten langs de glijbanen 8, 9 bewogen en op het inwen- 7810269 h 16 dige oppervlak van liet huis 1 geworpen, dat uitwendig wordt verwarmd. Dit oppervlak raakt bedekt met een continue vloeistoffilm;die door de druppels en nevels van de vloeistof constant wordt bewogen. Een deel van de vloeistof wordt in het proces -verbruikt. De niet-verdampte overblij- 5 vende vloeistof wordt door de stomp 3 uit het huis 1 ver-· wijderd. De gevormde dampen worden door de stomp 4 uit het huis 1 afgevoerd. De inrichting kan bijvoorbeeld worden gebruikt voor het verdampen van sporen water en laagkoken-de mengsels die in kleine hoeveelheden (2 tot 5 %) in het 10 uitgangsmateriaal aanwezig zijn, bijvoorbeeld ruw caprolactam, bij een verminderde druk van 1 - 3 mm kwik.

De inrichting voor warmte-massa-uitwisselingspro-cessen met deelneming van een vloeistof,^fïlustreerd in fig. 3» 4, functioneert als volgt: 15

De schacht 24 wordt door een niet in de tekening aangegeven aandrijfinrichting in rotatie gebracht. De om-trekeinden 34, 35» 30, 37 (fig. 4) van de glijbanen 30, 31» 32, 33 worden in de richting van hun beweging georiënteerd.

De vloeistof stroomt over de overstroombakken 27, 28, 29 20 op het centrale deel van het sproeiorgaan 25, hetzij di-rekt van boven af (bakken 28, 29) hetfddor de cirkelvormige bus 44 (bak 27). Onder invloed van centrifugale krachten stroomt de vloeistof verder over de glijbanen 30, 31» 32, 33, waöfc ten opzichte van deze glijbanen versneld en op de 25 binnenwanden van het huis 23 geworpen met een absolute snelheid die groter is dan de omtreksnelheid van de omtrek van het sproeiorgaan 25. Vanaf de wanden van het huis 23 stroomt de vloeistof omlaag in de cirkelvormige holte 26, waaruit zij in de daaronder liggende overloopbakken 27, 28, 30 29 valt. Hiervandaan wordt de vloeistof over een ander sproeiorgaan 25 verdeeld. De damp beweegt zich in het huis van onderen af en komt in contact met de vloeistof. In het geval van rectificatie heeft massa-warmte-uitwisseling plaats op de glijbanen 30, 31, 32, 33, in de sproeiwolk en 35 op de besproeide wand van het huis 23. Wanneer de mantel 7810269

Claims

1. Inrichting voor warmte-massa-uitwisselingspro- 50 cessen met deelneming van een vloeistof, omvattend een huis met middelen voor het toevoeren van de uitgangsstoffen en het afvoeren van de eindprodukten, welk huis ten minste een sproeiorgaan bevat dat roteerbaar rondom zijn eigen as is gemonteerd en is uitgevoerd in de vorm van tot 35 een spiraal met een aantal beginpunten gebogen glijbanen 78 1 02 6 9 ' die van de as van het sproeiorgaan af "buigen, waarbij de windingen van de spiraal op bepaalde afstanden van elkaar zijn gelegen, en middelen voor het toevoeren van vloeistof aan het centrale deel van het sproeiorgaan, met het kenmerk, dat ten minste de omtrekdelen van ten minste 5 twee glijbanen (9) die geleidelijk afwijken van de as van het sproeiorgaan (7) in een richting evenwijdig aan de as van het sproeiorgaan (7) zijn verplaatst, zodat de omtrek- einden (13) van de glijbanen (9) in verschillende vlakken zijn gelegen, die loodrecht op de as van het sproeiorgaan 10 (7) staan.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de afvoerdelen van de omtrekeinden (13) van de glijbanen (9) zijn toegespitst en onder verschillende hoeken staan ten opzichte van het vlak dat loodrecht op 15 de as van het sproeiorgaan (7) staat.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het -kenmerk, dat het sproeiorgaan (7) glijbanen (8 en 9) omvat, die van elkaar verschillen in de afstand van de omtrekeinden (12 en 13) van de as van het sproei- 20 orgaan (7) en die rondom de as in een periodiek afwisselende volgorde zijn gerangschikt, zodat de omtrekeinden (12) van de glijbanen (8) die dichter bij de as van het sproeiorgaan (7) zijn gelegen bij benadering bij de middelste delen van de naburige glijbanen (9) zijn gelegen, 25 waarvan de omtrekeinden (13) verder van de as van het sproeiorgaan (7) zijn verwijderd.

4. Inrichting volgens conclusies 1 tot 3? met het kenmerk, dat de ruimten tussen de naburige glijbanen (8, 9) in een vlak loodrecht op de as van het 30 sproeiorgaan (7) in het centrale deel kleiner zijn dan de bij de omtrek gelegen ruimten (21).

5. Inrichting volgens conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat de middelen voor het toevoeren van een vloeistof naar het centrale deel van het sproei- 35 orgaan (7) de vorm „heb/^van een pijp (2), die onder een 7810269 zodanige hoek ten opzichte van het inwendige oppervlak van itL glijbanen fe, 9) staat,,dat rotatie van het sproeiorgaan (7) onder invloed van de/buitenste pijp (2) tredende vloeistof-stroom wordt gewaarborgd.

6, inrichting volgens conclusies 1 tot 5» met 5 het kenmerk, dat de as van het sproeiorgaan (25) vertikaal staat, terwijl de omtrekdelen van de glijbanen (50, 31» 32, 33) geleidelijk neerwaarts zijn verplaatst, naarmate zij van de as van het sproeiorgaan (25) afwijken.

7· Inrichting volgens conclusies 1 tot 6, met 10 het kenmerk, dat de glijbanen (30, 31, 32, 33) onderbrekingen bevatten die hen in een aantal opeenvolgende secties (42 en 43) verdelen waarbij de secties (42) van de glijbanen (30, 31, 32, 33) die dichter bij de as van het sproeiorgaan (25) zijn gelegen in een gemeenschappelijk 15 vlak zijn gelegen, dat loodrecht staat op de as van het sproeiorgaan 25:/eeen vlakke spiraal vormen en afvoeren bezitten die op de naburige secties (43) van de glijbanen (30, 31, 32, 33) zijn gericht, die verder van de as van het sproeiorgaan (25) zijn verwijderd. 20

8. Inrichting volgens conclusies 1 tot 7, m e t het kenmerk, dat het sproeiorgaan (63) afzonderlijke groepen glijbanen (64 en 65) omvat, die van elkaar verschillen in de afstand van hun centrale einden (respectievelijk 66 en 67) tot de as van het sproeiorgaan (63) en 25 de middelen voor het toevoeren van een vloeistof naar het centrale deel van het sproeiorgaan /zi4ïitgevoerd in de vorm van verdeelorganen die het afgeven van de vloeistof op de afzonderlijke groepen glijbanen (64, 65) waarborgen. 7810269