PL101424B1 - Wymiennik masy z wypelnieniem komorkowym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest wymiennik masy z wypelnieniem komórkowym do przeprowadzania operacji absorpcji, desorpcji, destylacji, rektyfikacji, nawilzania lub suszenia gazów, ekstrakcji, odpylania gazów oraz bezprzeponowej wymiany ciepla. Znane wymienniki masy, takie jak skrubery wypelnione pierscieniami Raschiga, siodelkami Berla, pierscieniami Palla, pierscieniami Bialeckiego lub rusztami, budowane sa w postaci kolumn. Wypelnienie od góry zraszane jest ciecza splywajaca po powierzchni wypelnienia ku dolowi kolumny.

Gaz, który podlega obróbce doprowadzany jest od dolu i przeplywa przez wypelnienie kontaktujac sie z filmem cieczy. Skrubery z wypelnieniem posiadaja te wade, ze szybkosci przeplywu gazu liczone na wolny przekrój sa nieduze, z czym wiaze sie mala intensywnosc procesu wymiany masy i znaczne wymiary aparatu. Przy duzych przekrojach aparatu wymagana jest duza ilosc cieczy zabezpieczajacej wlasciwe zraszanie powierzchni wypelnienia. Aparaty tego typu charakteryzuje mala elastycznosc ograniczona mozliwoscia zachlystywania, wlasciwym zroszeniem powierzchni wypelnienia i tzw. kanal i kowaniem. Przy znacznych wysokosciach skrube- rów istnieje koniecznosc podzialu kolumny, badz stosowania blach kierujacych ciecz od sciany do srodka.

Stosowane takze od wymiany masy kolumny pólkowe w postaci pólek dzwonkowych, sitowych, rusztowych, zaworowych i innych równiez nie pozwalaja na znaczne zwiekszenie szybkosci przeplywu gazu, gdyz nastepuja przebicia gazów, utrudniony jest równomierny rozplyw cieczy, zwlaszcza w kolumnach o duzych wymiarach i obserwuje sie niestabilna prace w przypadku znacznie zmieniajacych sie natezen przeplywu gazu i cieczy.

Do wymiany masy stosowane sa takze aparaty pianowe i zwezki Venturiego. Aparaty pianowe moga pracowac tylko w okreslonym rezimie to jest wtedy, kiedy wystepuje piana, co znacznie zaweza zakres stosowania tych urzadzen. Przy znacznych srednicach aparatu wystepuja takze duze trudnosci w utrzymywaniu wlasciwego poziomu cieczy na pólce i zdarzaja sie przebicia gazu. Zwezki Venturiego posiadaja te wade, ze wystepujace bardzo duze szybkosci przeplywu powoduja silna erozje, wystepuja duze spadki cisnienia. Powoduje to duze trudnosci w doborze wentylatorów.

Wymiennik masy wedlug wynalazku ma wypelnienie w postaci krat tworzacych komórki, przy czym2 101 424 komórki sa zagiete w dolnej czesci i tworza szczeline. Komórki posiadaja w dolnej czesci zagiecia promieniowe lub skosne. Kraty utworzone sa ze scian pojedynczych lub podwójnych. Korzystnie kolejne kraty sa obrócone w stosunku do siebie o kat do 90°, a najkorzystniej o 45°. Gaz podlegajacy obróbce wprowadza sie w dolnej czesci wymiennika i przechodzi on przez wypelnienie zraszane od góry ciecza rozprowadzana do poszczególnych komórek. Strumien gazu rozdziela sie na poszczególne komórki i styka sie z ciecza doprowadzana od góry.

W komórkach nastepuje silne wzburzenie, rozbicie cieczy, co znacznie zwieksza powierzchnie kontaktu faz i intensyfikuje mechanizm wymiany masy. Rozbicie glównej strugi gazu doprowadzonej od dolu skrubera na poszczególne komórki ma te zalete, ze obrabia sie male strumienie gazów w malych komórkach zakonczonych zwezeniem i zasilanych indywidualnie ciecza.

W wymienniku masy wedlug wynalazku mozna stosowac bardzo duze szybkosci gazu, do 7 m/s i nie obserwuje sie zjawiska zachlystywania aparatu. Przy malych szybkosciach, z powodu istnienia malych komórek ciecz utrzymuje sie na powierzchni scianek i w pracy wymiennika nie obserwuje sie negatywnych zmian w charakterze procesów miedzyfazowych. Wypelnienie w wymienniku wedlug wynalazku zapewnia elastyczna prace urzadzenia przy znacznie zmieniajacych sie szybkosciach przeplywu od 0,5 do 7 m/s. Ma to duze znaczenie praktyczne. Natezenia przeplywu cieczy moga sie znacznie zmieniac i mozna je obnizyc w stosunku do skruberów tradycyjnych do wartosci bilansowo niezbednych. Jest to mozliwe poniewaz w wymienniku wedlug wynalazku nie zachodzi koniecznosc zraszania duzych powierzchni, a zasilanie malych komórek odbywa sie nieznaczna iloscia cieczy.

Przedmiot wynalazku pokazano w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podluzny wymiennika masy z wypelnieniem komórkowym, fig. 2 — przekrój podluzny wypelnienia o podwójnych scianach z komórkami zagietymi promieniowo, fig. 3 — przekrój podluzny wypelnienia o poje¬ dynczych sciankach posiadajacych w dolnej czesci zagiecia skosne, a fig. 4 — przekrój podluzny wypelnienia o pojedynczych scianach z komórkami zagietymi promieniowo i kratami obróconymi wobec siebie o kat 45°, natomiast fig. 5 — przekrój poprzeczny wypelnienia z podwójnymi scianami.

Gaz podlegajacy obróbce doprowadzany jest króccem 4 umieszczonym w dolnej czesci skrubera.

W srodkowej czesci skrubera znajduje sie wypelnienie zraszane z góry ciecza doprowadzana do poszczególnych komórek wypelnienia za pomoca zraszacza 5. Na wypelnieniu nastepuje silne wzburzenie cieczy i wymiana masy. Obrabiany gaz przechodzi nastepnie do odkraplacza 6 skladajacego sie z takiego samego wypelnienia jak w czesci srodkowej. Nastepuje tam odkroplenie gazu. Odkroplony gaz wychodzi króccem 7 umieszczonym w górnej czesci aparatu. W przypadku wydzielania czastek ciala stalego na odkraplaczu, usuwa sie je przez przemywanie za pomoca cieczy doprowadzanej zraszaczem 8. Splywajaca z wypelnienia ciecz, odprowadza sie ze skrubera króccem 9 umieszczonym w dolnej czesci aparatu.

Claims (6)

Zastrzezenia patentowe

1. Wymiennik masy z wypelnieniem komórkowym, znamienny tym, ze ma wypelnienie w postaci krat (1) tworzacych komórki (2), przy czym komórki (2) sa zagiete w dolnej czesci tworzac szczeline.

2. Wymiennik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze komórki (2) posiadaja w dolnej czesci zagiecia promieniowe (3).

3. Wymiennik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze komórki (2) posiadaja w dolnej czesci zagiecia skosne (3).

4. Wymiennik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kraty (2) utworzone sa ze scian pojedynczych.

5. Wymiennik wed fug zastrz. 1, znamienny tym, ze kraty (1) utworzone sa ze scian podwójnych.

6. Wymiennik wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze kolejne kraty (1) sa obrócone w stosunku do siebie o kat 90°, a korzystnie 45°.101 424 Fig. I Fig. 2 Fig. }101 424 tThrt » ?,?1 i I fi Fit. 4 isiliyiii i Flf I Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl