RU2081656C1

RU2081656C1 - Mass-transfer column

Info

Publication number: RU2081656C1
Application number: RU94019073A
Authority: RU
Inventors: Ю.Г. Нечаев; Г.П. Есипов; С.В. Солнцев
Original assignee: Кубанский государственный технологический университет
Priority date: 1994-05-25
Filing date: 1994-05-25
Publication date: 1997-06-20
Also published as: RU94019073A

Abstract

FIELD: devices for conduction of mass-transfer processes, such as absorption, rectification, humidification, particular, in the processes of vacuum rectification in chemical, petrochemical, food and other industries. SUBSTANCE: the offered column has contact members in form of truncated cones perforated with arch holes. Truncated cones are staggered on trays. Cone bases are secured in upper tray and truncated tops of cones with ports are secured in lower tray. In so doing, cone bases protrude beyond tray plane and made with slots. Arch holes are located on cones in horizontal rows and directed to the same side. A distinguishing feature of the offered mass- transfer column are contact members made in form of truncated overturned cones and providing of cones with horizontal rows of arch holes. EFFECT: higher efficiency of mass-transfer and productivity by steam phase due to provision of rotary motion of gas-liquid flow within each contact member. 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для проведения массообменных процессов, таких как абсорбция, ректификация, увлажнение, в частности в процессах ректификации под вакуумом в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. The invention relates to devices for conducting mass transfer processes, such as absorption, rectification, humidification, in particular in vacuum distillation processes in the chemical, petrochemical, food and other industries.

Известен ряд конструкций тепломассообменных колонн, например а.с. N 1636002, 882537, 1118397, предназначенных для проведения указанных процессов. Однако этим конструкциям присущ ряд недостатков. A number of designs of heat and mass transfer columns are known, for example, a.s. N 1636002, 882537, 1118397, designed to carry out these processes. However, these designs have a number of disadvantages.

В тепломассообменной колонне (а.с. N 1118397) массообмен протекает на поверхности перфорированных цилиндров, соединяющих тарелки. Массообмен протекает в условиях гравитационного стекания пленки жидкости по наружной поверхности цилиндров, при турбулизации пленки струями газа (пара), проходящими через перфорацию. При этих условиях пленочного взаимодействия фаз эффективность массообмена недостаточно высока. In a heat and mass transfer column (a.s. N 1118397), mass transfer occurs on the surface of the perforated cylinders connecting the plates. Mass transfer occurs under conditions of gravitational runoff of a liquid film on the outer surface of the cylinders, with turbulence of the film by jets of gas (steam) passing through the perforation. Under these conditions of film interaction of the phases, the mass transfer efficiency is not high enough.

В тепломассообменной колонне (а.с. N 1636002) в пространстве между тарелками расположены переливные трубы, обеспечивающие с помощью стаканов диспергирование пленки на капли и циркуляцию газожидкостной фазы. Следует отметить, что роль дробления жидкости на капли на основе известных теорий в общей величине эффективности массообмена очень незначительна. In the heat and mass transfer column (a.s. N 1636002) in the space between the plates there are overflow pipes, which, by means of glasses, disperse the film into droplets and circulate the gas-liquid phase. It should be noted that the role of liquid crushing into droplets based on well-known theories in the total value of mass transfer efficiency is very insignificant.

Массообменный аппарат (а. с. N 882537), принятый в качестве прототипа, состоящий из тарелок, соединенных вертикальными перфорированными цилиндрами с распределителями жидкости в верхней части, имеют недостаток, присущий рассмотренным конструкция. Mass transfer apparatus (a.s. N 882537), adopted as a prototype, consisting of plates connected by vertical perforated cylinders with liquid distributors in the upper part, have the disadvantage inherent in the considered construction.

Цель изобретения повышение эффективности массообмена и производительности по паровой фазе за счет создания направленного вращательного движения газожидкостного потока в пределах каждого контактного элемента. The purpose of the invention is to increase the efficiency of mass transfer and productivity in the vapor phase by creating a directed rotational movement of the gas-liquid flow within each contact element.

Поставленная цель достигается тем, что колонна снабжена контактными элементами в виде усеченных перфорированных арочными отверстиями конусов, расположенных на тарелках в шахматном порядке, причем основания конусов закреплены в верхней тарелке, а усеченные вершины конусов с окнами закреплены в стаканах на нижней тарелке, при этом основания конусов выступают над плоскостью тарелки и выполнены с щелями, а арочные отверстия расположены на конусах горизонтальными рядами и направлены в одну сторону. This goal is achieved by the fact that the column is equipped with contact elements in the form of truncated perforated arched holes cones located on plates in a checkerboard pattern, with the bases of the cones fixed in the upper plate and the truncated tops of the cones with windows fixed in glasses on the lower plate, while the bases of the cones protrude above the plane of the plate and are made with slots, and arched holes are located on the cones in horizontal rows and are directed in one direction.

Существенным отличием массообменной колонны является выполнение контактных элементов в виде усеченных перевернутых конусов и оснащение конусов горизонтальными рядами арочных отверстий. A significant difference of the mass transfer column is the implementation of contact elements in the form of truncated inverted cones and equipping the cones with horizontal rows of arched openings.

На фиг. 1 схематически изображен разрез колонны, на фиг. 2 общий вид контактного элемента, на фиг. 3 арочное отверстие. In FIG. 1 is a schematic sectional view of a column; FIG. 2 is a general view of the contact element, in FIG. 3 arched hole.

Массообменная колонна состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, горизонтально установленных полотен тарелки 2, усеченных конусов 3, приемно-распределительных стаканов 4. Mass-transfer column consists of a vertical cylindrical body 1, horizontally mounted paintings plates 2, truncated cones 3, receiving and distribution glasses 4.

Усеченные конусы своим основанием закреплены в верхней тарелке, несколько выступая над ее плоскостью. Основание конуса снабжено вертикальными щелевыми прорезями или выполнено зубчатым для равномерного орошения конуса. Усеченная часть конуса крепится в стакане и нижней тарелке и снабжена окнами для выпуска жидкости в стакан, через который жидкость равномерно распределяется на тарелку. Truncated cones with their base are fixed in the upper plate, slightly protruding above its plane. The base of the cone is equipped with vertical slotted slots or is serrated for uniform irrigation of the cone. The truncated part of the cone is mounted in a glass and a lower plate and is equipped with windows for discharging liquid into the glass, through which the liquid is evenly distributed on the plate.

Колонна работает следующим образом. Жидкость с плоскости тарелки 2 через щелевые или зубчатые распределители конусов 3 равномерно пленкой стекает внутрь последних. Пар из пространства между тарелками через арочные отверстия струями поступает внутрь конусов. Благодаря тому что арочные отверстия выполнены в виде горизонтальных рядов и направлены в одну сторону, паровой поток приобретает вращательное движение и, контактируя с гравитационно стекающей пленкой жидкости, придает ей вращательное движение, турбулизируя ее. The column works as follows. The liquid from the plane of the plate 2 through the slotted or gear distributors of the cones 3 evenly flows into the latter with a film. Steam from the space between the plates through the arched openings streams into the cones. Due to the fact that the arched openings are made in the form of horizontal rows and are directed in one direction, the steam flow acquires a rotational motion and, in contact with the gravitationally flowing film of liquid, gives it a rotational motion, turbulizing it.

Вследствие трения парового (газового) потока пленка жидкости приобретает вращательное движение в горизонтальной плоскости, а под действием сил тяжести вниз, по образующей конуса. В результате действия этих сил результирующим является движение пленки жидкости по внутренней поверхности конуса по спирали сверху вниз, до приемно-распределительного стакана 4, через который жидкость равномерно распределяется на плоскость тарелки. Due to the friction of the vapor (gas) stream, the liquid film acquires a rotational motion in the horizontal plane, and under the action of gravity downward along the generatrix of the cone. As a result of the action of these forces, the result is the movement of the liquid film along the inner surface of the cone in a spiral from top to bottom, to the receiving and distribution cup 4, through which the liquid is evenly distributed on the plane of the plate.

Повышение эффективности массообмена достигается, таким образом, за счет интенсивного вращательного движения пленки по внутренней поверхности конусов, непрерывной турбулизауцией пленки паровыми струями, выходящими из арочных отверстий и пронизывающих и дробящих пленку. Кроме того, суммарная внутренняя поверхность контактных элементов (конусов) значительно больше площади горизонтальных тарелок, что в целом увеличивает поверхность контакта и, следовательно, эффективность массообмена. The increase in mass transfer efficiency is thus achieved due to the intensive rotational movement of the film along the inner surface of the cones, continuous turbulization of the film by steam jets emerging from arched openings and penetrating and crushing the film. In addition, the total inner surface of the contact elements (cones) is much larger than the area of the horizontal plates, which generally increases the contact surface and, consequently, the mass transfer efficiency.

Повышение производительности колонны достигается также за счет принятого движения порового потока в нем возникают центробежные силы. Под действием центробежных сил капельки жидкости, которые могут быть сорваны с пленки жидкости паровым потоком, возвращаются на поверхность пленки, т.е. происходит интенсивная сепарация парового потока от капель жидкости, что ликвидирует унос капель на вышележащую тарелку. При достаточно высоких скоростях пара в арочных отверстиях за счет большого количества отверстий, большого "живого" сечения основания конусов можно достичь больших расходов пара (газа), равных 3-5 м/с в сечении колонны, что превышает производительность известных тарельчатых колонн в 2-3 раза. Increasing the performance of the column is also achieved due to the accepted movement of the pore flow, centrifugal forces arise in it. Under the action of centrifugal forces, liquid droplets that can be torn from the liquid film by the vapor stream return to the film surface, i.e. Intensive separation of the vapor stream from liquid droplets occurs, which eliminates the entrainment of droplets on the overlying plate. At sufficiently high steam velocities in the arched openings due to the large number of openings, the large "live" section of the base of the cones, it is possible to achieve high steam (gas) consumption equal to 3-5 m / s in the column section, which exceeds the productivity of known plate columns in 2- 3 times.

Большое "живое" сечение контактных элементов позволяет проводить процессы массообмена при незначительном гидравлическом сопротивлении, позволяет рекомендовать данную конструкцию колонны для ректификации смесей под вакуумной. A large "live" cross section of the contact elements allows for mass transfer processes with little hydraulic resistance, and allows us to recommend this column design for distillation of mixtures under vacuum.

Claims

Mass transfer column for the interaction of gas (vapor) with a liquid, consisting of plates located at the height of the plates with contact perforated elements fixed in their holes, characterized in that the contact elements are made in the form of truncated cones perforated with arched holes located on the plates in a checkerboard pattern, with the bases cones are fixed in the upper plate, the truncated tops of the cones with windows are fixed on the lower plate, while the bases of the cones protrude above the plane of the plate and are made with slots, and arched holes are located on the cones in horizontal rows and directed in one direction.