PL76588B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: VEB Petrochemisches Kombinat Schwedt, Schwedt (Niemiecka Republika Demokratyczna) Urzadzenie do dokladnego, wzajemnego kontaktowania cieklych czynników o róznych gestosciach Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do do¬ kladnego, wzajemnego kontaktowania cieklych czynników o róznych gestosciach, a zwlaszcza do ekstrakcji cieklych skladników, na przyklad z ole¬ jów mineralnych lub olejów zwierzecych oraz do kontaktowania czynników gaz-ciecz.Znany jest sposób kontaktowania róznych ciek¬ lych czynników o róznych gestosciach w którym intensywnosc kontaktowania poprawia sie, gdy z jednej strony zwieksza sie powierzchnie styku wzglednie powierzchnie granicy faz, a z drugiej strony podwyzsza tabulencje przez doprowadzanie energi mechanicznej. Doprowadzenie energii me¬ chanicznej moze odbywac isie przez wprowadzenie impulsów jak to jest np. w przypadku' pulsacyjnej kolumny pólkowonsitowej gdzie zostaje doprowa- clzona poprzez poduszke gazowa albo prosto do cie- rffey za pomoca uderzenia pulsacyjnego pompy tlo¬ kowej.Przez zastosowaniie obracajacego sie walka z tarczami rozpryskowymi lub obrotowymi konieczne jest równoczesne doprowadzanie energii mecha¬ nicznej.Znane jest urzadzenie do przeprowadzania kon¬ taktowania cieklych czynników skladajace sie z pionowej cylindrycznej kolumny, której scianka wewnetrzna zaopatrzona jest w poziome pierscie¬ nie stojanowe przy czym w tej obudowie obraca sie walek z wieloma poziomymi tarczami, rozpry¬ skujacymi na zewnatrz skladniki cieczy. 10 15 20 25 30 Znany jest przy tym fakt, ze róznica miedzy srednica tarczy a srednica obudowy nie moze prze¬ kraczac pewnej wartosci, gdyz w przeciwnym ra¬ zie staje sie niestabilne wytwarzanie przeplywu pomiedzy 'tarczami i pierscieniami stojanowymi, tj. strumien fazy zostaje przez dzialanie spietrzenia zmniejszony. To ma tiaki skutek, ze szczególnie przy wiekszych srednicach urzadzenia, odleglosci tarcz ad wewnetrznej scianki urzadzenia staja sie tak *duze, ze dla pewnej okreslonej liczby stopni kontaktowania potrzebna jest znaczna wysokosc urzadzenia, wskutek czego niepewna jest spraw¬ nosc tego urzadzenia.Znane sa równiez urzadzenia do przeprowadza¬ nia kontaktowania cieklych czynników zaopatrzone w poziome dziurkowane tarcze obrotowe w któ¬ rych otwory sa ulozone wspólsrodkowo wokól wal¬ ka urzadzenia. W stosunku do opisanego wyzej urzadzenia mozna powiekszyc sprawnosc o 20— —30°/o, poniewaz intensywniejsze kontaJktowande zapewnione jest przez wyzsza turbulencje i wie¬ ksze powierzchnie granic.Te znane urzadzenia dzieki zastosowaniju dziur¬ kowanyich tarcz obrotowych maja wprawdzie duza sprawnosc przez podzial strumieni czynników ciek¬ lych przy tworzeniu wiekszych powierzchni wy¬ miany i wzmocnionej turbulencji, ale maja te wa¬ de, ze szczególnie przy niskich predkosciach obwo¬ dowych na wysokosci srednicy rozmieszczenia ot¬ worów, to jest przy niskich obrotach wirnika, po- 76 58876 588 wstaje nie kontrolowane prowadzenie przeplywu, co oznacza, ze lekka faza wyplywa przez otwory od ispodu tarcz obrotowych do góry, podczas gdy ciecz ciezka przechodzi przez otwory pionowo do dolu, wskutek czego nie zapewnia sie skutecznosci procesu. Przy wiekszej predkosci obwodowej lub wyzszych obrotach zanika z drugiej strony calko¬ wicie dzialanie otworów, poniewaz wskutek bez¬ wladnosci cieklych czynników nie ma zadnego przeplywu przez te otwory. Z tym wlasnie jest zwiazane znaczne obnizenie skutecznosci.Otwory miuisza wykazywac nastepnie pewna (mi¬ nimalna srednice, aby wieksza skutecznosc byla w ogóle osiagalna. Uwarunkowana wielkoscia ot¬ worów rozproszona faza pozwala sie nie rozpro¬ wadzona dokladnie wprowadzac do fazy ciaglej i wreszcie przez wspólsrodkowe ulozenie otworów wokól osi wirnika nie osiaga sie nad przekrojem tarcz obrotowych równomiernego podzialu dysper¬ syjnej fazy.Szczególnie przy kontaktowaniu faz gaz-ciecz w kolumnach ze stalymi róznorodnymi elementami wbudowanymi, turbulencje przy rozpraszaniu jed¬ nej fazy osiaga sie przy pomocy róznych gestosci obydwu faz. Znany jest przy tym równiez fakt, ze turbulencje przy kontaktowaniu cieklych czynni¬ ków wzmacnia sie przez zastosowanie mieszadel.Nierównomierny rozdzial rozproszonej fazy wy¬ stepuje zwlaszcza w przypadku niskiego stosunku ilosci gazu do ilosci cieczy przy kolumnach ze sta¬ lymi wbudowanymi elementami, wskutek czego ma to ujemny wplyw na kontaktowanie, a przez to na skutecznosc procesu. Zastosowanie miesza¬ del w celu zwiekszenia turbulencji powoduje z drugiej strony zjawiska mieszania wstecznego, które stoja na drodze zamierzonego przeplywu.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej wymienionych wad i wzmozenie w spo'sób ukie¬ runkowany wymiany substancji, ciepla oraz im¬ pulsów przy kontaktowaniu cieklych czynników o róznych gestosciach.Przeto zadaniem wynalazku jest wykonanie urzadzenia, za pomoca którego przy doprowadze¬ niu energii mechanicznej przez wirujacy walek z tarczami obrotowymi osiaga sie równiez przy wie¬ kszej srednicy urzadzenia .ukierunkowane prowa¬ dzenie przeplywu przy intensywniejszej wymianie substancji, ciepla i impulsów, wraz z wyelimino¬ waniem w znacznym stopniu zjawisk mieszania wstecznego, wskutek czego mozna zapewnic przy kontaktowaniu diuza skutecznosc, jak równiez ma¬ ksymalna przepustowosc urzadzenia.Osiagniete jest to dzieki temu, ze w cylindrycz¬ nej, pionowej obudowie, z umieszczonymi wew¬ natrz pod okreslonym katem licznymi pierscienia¬ mi stojanowymi, usytuowany jest wirujacy walek z licznymi tarczami obrotowymi, przy czym pier¬ scienie istojanowe oraz tarcze obrotowe wykonane sa z ksztaltowej, perforowanej blachy, która za¬ opatrzona jest w ukierunkowane otwory przelo¬ towe.Uklad otworów przelotowych, jest w blasze tak dobrany, ze otwory przelotowe tarcz obrotowych sa skierowane zgodnie z kierunkiem obrotu tarcz obrotowych, a otwory przelotowe pierscieni stoja¬ nowych — przeciwnie ido kierunku obrotu tarcz; obrotowych.Ksztaltowa, perforowana blacha z ukierunkowa¬ nymi otworami przelotowymi jest wykonana z me- 5 talu odksztalcailnego. Ukierunkowane otwory prze¬ lotowe tarcz obrotowych i pierscieni stojanowych znajduja sie, afllbo na górnej, albo na dolnej po¬ wierzchni wbudowanej blachy.Przy krawedzi tarcz obrotowych usytuowana 10 jest klatka, stojaca pod okreslonym katem w sto¬ sunku do plaszczyzny tarcz obrotowych, wykonana z ksztaltowej, perforowanej blachy z (ukierunko¬ wanymi otworami przelotowymi, przy czym otwo¬ ry zwrócone sa w kierunku obrotu; tarczy cjbro- 15 towej i znajduja sie na klatce od strony osi Wir¬ nika. * Kanaly kierujace poprowadzone sa albo od dol¬ nej powierzchni pierscieni do srodka, obudowy, w poblize dolnej powierzchna znajdujacej sie nad 20 pierscieniami tarczy obrotowej lub od górnej po¬ wierzchni pierscieni sitojana do srodka obudowy i w poblize górnej powierzchni znajdujacej sie pod pierscieniami tarczy obrotowej.Wckól wirnika usytuowane sa na wysokosci 25 pierscieni stojanowych pierscienie zaopatrzone w lopatki kierujace, za pomoca których poprawia sie prowadzenie cieczy do srodka urzadzenia. Zewne¬ trzne otwory lopatek kierujacych zwrócone sa w kierunku obrotu wirnika. Dzialanie urzadzenia we- 30 dlug wynalazku polega na tym, ze za pomoca urzadzen kierujacych, jak tarcze obrotowe czy pierscienie stojanowe, które utworzone sa przez ukierunkowane otwory przelotowe, otrzymuje sie znaczne wykorzystanie cisnienia dynamicznego,. 35 wskutek czego zostaje dokladnie rozprowadzona rozproszona faza cieczy oraz osiaga sie podwyz¬ szenie turbulencji i intensywnosci wymiany w po¬ laczeniu z kontrolowanym prowadzeniem przeply¬ wu, przy zmniejszeniu zjawisk wstecznego miesza- 40 nia. Wynikiem wewnetrznego ukierunkowanego kontaktowania jest powiekszenie skutku wymiany i przepustowosci urzadzenia w porównaniu z tra¬ dycyjnymi aparatami o podobnych wymianach.Nastepnie osiaga sie w porównaniu z tradycyjny- 45 mi aparatami poprawienie czulosci urzadzenia na Obciazenie i liczbe otworów.Wedlug wynalazku, zwlaszcza przy kontaktowa¬ niu czynników gaz-ciecz, dzieki kierowaniu na bie¬ zaco oraz ponownemu rozprowadzeniu rozproszo- 50 nej fazy gazowej osiaga sie z jednej strony wza¬ jemne, dokladne kontaktowanie, a z drugiej stro¬ ny, nawet przy malych ilosciach gazu, maksymal¬ ny czas przebywania gazu w cieczy. Wskutek te¬ go osiaga sie bardzo dobre efekty wymiany, zwla- 55 szcza przy jednoczesnej reakcji miedzy gazem i cie¬ cza, przy której to reakcji chemiczny stan równo¬ wagi ustala sie w ogóle bardzo wolno. Przykladami sa tu takie procesy, jak laczenie dwutlenków we¬ gla oraz .fermentacja. 60 Przedmiot wynalazku jest przedstawiony przy¬ kladowo na rysunku na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie w przekroju wzdluz jego osi pionowej,, fig. 2 — urzadzenie wedlug fig. 1 w przekroju wedlug plaszczyzny A-A, fig. 3 — szczegól C z 65 fig. 2, fig,. 4 — szczegól D z fig. 2 w przekroju,76 588 Sig. 5 — odmiane wykonania urzadzenia wedlug fig. 1 w widoku z przodu, fig. 6 — urzadzenie wedlug fig. 5 w przekroju wedlug plaszczyzny A-A, fig. 7 — dalsza odmiane wykonania urza¬ dzenia wedlug fig. 1 w widoku z przodu, fig. 8 — urzadzenie wedlug fig. 7, w przekroju wedlug plaszczyzny A-A, fig. 9 — szczegól B z fig. 8, fig. 10 — szczegól C z fig. 7 w przekroju.W urzadzeniu wyikonanym wedlug fig. 1—4 two¬ rza 'sie strumienie ciezkiego skladnika cieczy, któ¬ ra wprowadzana jest w górnej czesci urzadzenia i która przechodzi do dolu oraz lekkiego skladni¬ ka cieczy, która podawana jest w dolnej czesci urzadzenia i która przechodzi do góry.Dla lepszego zilustrowania strumien ciezkiego skladnika cieczy oznaczono w obydwu polówkach fig. 1 cienka ciagla linia, a strumien lekkiej fazy linia przerywana.Na fig. 2 naniesiono strzalki, które wskazuja kierunek otworów przelotowych 5 w metalu od- ksztalcalnym, przy czym na fig. 3 i 4 pokazano wykonane w kierunku strzalki przekroje metalu odksztalcalnego.Urzadzenie sklada sie z obudowy 1, pierscieni stojanowych 2 i walka 3, który wyposazony jest w tarcze obrotowe 4.Pierscienie stojanowe 2 i tarcze obrotowe sa wy¬ konane z metalu odksztalcalnego, który zainstalo¬ wany jest w sposób pokazany strzalka na fig. 2, w polaczeniu z podanymi szczególami B i C na fig. 3 i 4, jak równiez z podanymi na fig. 1 ukie¬ runkowanymi otworami.Sposób dzialania urzadzenia jest nastepujacy: Lekki skladnik cieczy, przechodzacy z dolu do gó¬ ry, trafia na (tarcze obrotowa 4 wykonana z me¬ talu odksztalcalnego i wskutek dzialania kieruja¬ cego ukierunkowanych otworów przelotowych, znajdujacych sie na dolnej powierzchni tarczy obrotowej 4, zostaje dokladnie rozprowadzony i jako rozproszona faza z diuza predkoscia wprowa¬ dzony do ciaglego skladnika cieczy, znajdujacego sie nad tarcza 4. Inna czesc lekkiego skladnika zo¬ staje wyrzucona na zewnatrz przez tarcze obroto¬ wa 4, wchodzac przy Itym w kontakt z ciezkim skladnikiem i gromadzac sie nastepnie pod pier¬ scieniem stojanowym 2. Poniewaz wskutek obrotu walka 3 z nasadzonymi tarczami ciecz jest w cia¬ glym ruchu obrotowym, równiez tu dzieki .stale¬ mu pierscieniowi stojanowemu 2 wykonanemu z metalu odksztalcalnego oraz wskutek kierujacego dzialania ukierunkowanych otworów 5 metalu odksztalcalnego, które znajduja sie na dolnej po^ wierzchni pierscienia istojanowego 2, lekki sklad¬ nik zastaje dokladnie rozprowadzony i z duza predkoscia wjprowadzony do znajdujacego sie nad pierscieniem stojanowym 2 ciezkiego skladnika cieczy. Wreszcie wskultek dzialania ssacego, które wytwarza sie miedzy tarczami obrotowymi 4, po¬ zostala czesc lekkiego skladnika cieczy dostaje sie do srodka aparatu, pod znajdujaca sie wyzej tar¬ cza obrotowa 4. Tu wskutek dzialania .sily odsrod¬ kowej ta czesc skladnika zostaje wyrzucona na zewnatrz i bedac dokladnie rozprowadzona zostaje wymieszana przy tym przez ciezki skladnik.Ciezki skladnik, który jest tu faza rozproszona, dzieki ukladowi ukierunkowanych otworów prze¬ lotowych, znajdujacych sie na górnej powierzchni tarczy obrotowej 4 oraz dzieki dzialaniu kieruja- 5 cemu otworów 5 zostaje wskutek istniejacego cis¬ nienia dynamicznego dostarczony dc fazy lekkiej, pod tarcza obrotowa 4. Wypierany na zewnatrz z górnej tarczy obrotowej 4 lekki skladnik groma¬ dzi sie pod pierscieniem stojanowym 2 i dostar- 10 czany jest tu na skutek dzialania ssacego do srod¬ ka urzadzenia. Przy tym znowni dzieki kierujace¬ mu dzialaniu ukierunkowanych otworów 5 metalu odksztalcalneigo, znajdujacych sie na górnej po¬ wierzchni pierscienia stojanowego 2, ciezki skla- 15 dnik, jako .dokladnie rozprowadzony, przenika przez znajdujaca sie pod pierscieniem stojanowym 2 warstwe lekkiego skladnika.Urzadzenie wedlug fig. 5 i 6 sklada sie z cy¬ lindrycznej obudowy 1, która wyposazona jest w 20 wykonane z odksztalcainego metalu pierscienie stojanowe 2, umieiszczone .pod katem ostrym w sto¬ sunku do osi obudowy. W obudowie 1 obraca sie walek 3 z nasadzonymi tarczami obrotowymi 4, które sa równiez wykonane z metalu odksztalcal- 25 nego i których krawedz ograniczona jest wykona¬ na z metalu odksztalcalnego klatka 6, zalozona pionowo lub pod pewnym katem do tarczy. Do urzadzenia sa nastepnie wmontowane kanaly kie¬ rujace 7 dla lekkiego skladnika cieczy, które pro¬ so wadza od pierscieni stojanowych 2 do srodka urza¬ dzenia, pod znajdujace sie nad nimi tarcze obro¬ towe 4. Czesc lekkiej fazy dostaje sie pod tarcze obrotowa 4 i tu wskutek kierujacego dzialania ukierunkowanych otworów przelotowych 5, zmaj- 35 dujacych sie na dolnej powierzchni tarczy obroto¬ wej, bedac dokladnie rozprowadzona, zostaje wpro¬ wadzona do ciezkiej fazy, która powstaje jako faza ciagla nad tarcza obrotowa 4. Druga czesc lekkiej fazy zostaje przez tarcze obrotowa 4 wyrzucona na 40 zewnatrz pod pierscien stójanowy 2 i przez kla¬ tke 6, umieszczona na zewnetrznej krawedzi tar¬ czy obrotowej 4, dokladnie rozprowadzona.Zbierajac sie pod stojanowym pierscieniem 2 lekka faza cieczy dzieki ukierunkowaniu otworów 45 przelotowych 5, które znajduja sie na dolnej po¬ wierzchni pierscienia Stojanowego 2, zostaje jako czesciowo dokladnie rozprowadzona faza znowu wprowadzona do znajdujacego sie nad pierscieniem stojanowym 2 ciezkiego skladnika cieczy. 50 Pozostala czesc lekkiego skladnika kanaly kie¬ rujace 7 przekazuja do srodka urzadzenia, pod znajdujaca sie wyzej itarcza obrotowa 4 gdzie opi¬ sany wlasnie proces znowu sie powtarza. Jezeli skladnik ciezki ma byc faza rozproszona, caly ten 55 uklad kanalów i czesci z metalu odksztalcalnego wykonuje sie jako uklad Odwrócony.W urzadzeniu wedlug fig. 7—10 powstaje, jak opisano wyzej strumien cieczy jako faza ciagla, który splywa z góry na dól i zaznaczony jest li- 60 nia ciagla. Za posrednictwem otworów 5 w me¬ talu odksztalcalnym stojana 2 i tarcz obrotowych 4, wskutek cisnienia dynamicznego, powstajacego przy obrocie walka 3 z nasadzonymi tarczami obrotowymi 4 z metalu odksztalcalnego, zostaje do 65 tej cieczy wprowadzona dokladnie rozprowadzona,76 5 7 zaznaczona linia przerywana, zbierajaca sie od dolu do góry faza gazowa. Za pomoca lopatek kie¬ rujacych 8, które sa zamocowane na przyklad w pierscieniu mocujacym 9, strumien cieczy jest sil¬ niej wciagany do srodka .urzadzenia, przez co po- 5 prawia sie zamierzone krzyzowe prowadzenie prze¬ ciwnego strumienia cieczy. PL PL PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do dokladnego, wzajemnego kon- 1Q taktowania cieklych czynników o róznych gestos¬ ciach, które oklada sie z cylindrycznej stojacej obudowy z zainstalowanymi pod pewnym katem w stosunku do jej osi licznymi pierscieniami sto- janowymi, przy czym w osi obudowy jest wsytu- „c 15 owany walek zaopatrzony w liczne tarcze obroto¬ we, znamienne tym, ze pierscienie stojanowe (2) i tarcze obrotowe (4) wykonane sa z ksztaltowej perforowanej blachy, która zaopatrzona jest w ukierunkowane otwory przelotowe (5), a uklad otworów przelotowych (5) w uksztaltowanej, per¬ forowanej blasze jest wykonany w ten sposób, ze otwory przelotowe (5) tarcz obrotowych (4) maja kierunek zgodny z kierunkiem obrotu tarcz (4), a otwory przelotowe (5) pierscieni stojanowych (2) sa skierowane przeciwnie do kierunku obrotu tarcz obrotowych (4).

2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze ksztaltowa, perforowana blacha z ukierunkowa¬ nymi otworami przelotowymi (5) wykonana jest z Q metalu odkisztalcialnego. 8

3. Urzadzenie, wedlug zastrz. 1 i 2, znamienne tym, ze ukierunkowane otwory przelotowe (5) tarcz obrotowych (4) oraz pierscieni stojanowych (2) znajduja sie na powierzchni górnej lub na po¬ wierzchni dolnej* wbudowanej perforowanej bla¬ chy ksztaltowej.

4. Urzadzenia wedlug zastrz. 1—3, znamienne tym, ze krawedz tarczy obrotowej (4) jetst kazdo¬ razowo ograniczona zamknieta, ustawiona pod pewnym okreslonym katem w stosunku do [pla¬ szczyzny tarczy klatka (6), wykonana z ksztalto¬ wej, perforowanej blachy i majacej ukierunkowa¬ ne otwory przelotowe (5), przy czym otwory te skierowane sa zgodnie z kierunkiem obrotu tarcz obrotowych (4) i znajduja sie na tej!- czesci klatki (6), która zwrócona jest w strone "riralika (3). 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 1—4, znamienne tym, ze kanaly kierujace (7) poprowadzone sa od dolnej powierzchni pierscieni stojanowych (2) do srodka obudowy (1) w poblize dolnej powierzchni znajdujacych sie nad nimi tarcz obrotowych (4) lub od górnej powierzchni pierscieni stojanowych (2) do srodka obudowy (1) w poblize górnej po¬ wierzchni znajdujacych sie pod nimi tarcz obro¬ towych (4). 6. Urzadzenia wedlug zastrz. 1—5, znamienne tym, ze na wysokosci pierscieni stojanowych (2) zalozone sa wokól wirnika (3) lopatki kierujace (8), przy czym zewnetrzne otwory lopatek rnaja^ kierunek zgodny z kierunkiem obrotu wirnika (3)^ CZYTELNIA Urzedu Patentowego Polsklaj taczam' ej L \KI. 12g, 1/01 76 588 MKP BOlj 11/22 tm tl!f .i i , 111 1111 111 111 111 . ¦ i ii. 1111 iijj i ! ! ! M+W A****\ \w& T1' 1 i i 44H 1'' JJlu ! ! i yww \ "n a-n rrTT W W 7WVVl ftAAAA WvM M LVVVV ? t t t % f xyx^yx f/M SAx!^ f/M iCZYl tLNIAl Urzedu Po+en+^w^n I Polskiej Rzr-KI. 12g, 1/01 76 588 MKP BOlj 11/22 Fig.

5. Fig.

6. A-A CZY IbLNlA Urzedu Pa«entovwao p-1; e; lv-'--KI. 12g, 1/01 76 588 MKP BOlj 11/22 Fig. 8 CZY T LU, I A Urzedu P Pyk;. r;: r PL PL PL