SU1111782A1 - Отгонна колонна - Google Patents

Abstract

1. ОТГОННАЯ КОЛОННА, содержаща  цилиндрический корпус с рубашкой дл  теплоносител , внутри которого по высоте размещены многолопастные завихрнтели, выполненные из секторных элементов, расположенные в обечайках в виде конусов, установленных основани ми вниз, холодильник с р дами труб, размещенный в верхней части корпуса, испаритель, расположенный в нижней части корпуса, патрубки дл  подвода и отвода раствора и теплоносител , отличающа с  тем, что, с целью повышени  эффективности за счет обеспечени  равномерности пленки жидкости по высоте аппарата, увеличени  степени чистоты конечного продукта и расширени  диапазона устойчивости работы, она снабжена цилиндрическими обечайками с завихрител ми , установленными соосно над коническими обечайками, при этом завихритель в цилиндрической обечайке, расположенный под патрубком дл  подвода раствора, выполнен в виде полых лопастей , жестко закрепленных с одной стороны на патрубке дл  подвода раствора , а с другой - на цилиндрической обечайке, 2.Колонна по п. 1, отличающа с  тем, что в испарителе над зеркалом,раствора установлена (Л перфорированна  перегородка с отбортованным вверх отверстием, расположенным соосно корпусу и выполненным Q с диаметром меньше внутреннего диаметра корпуса, 3.Колонна по пп, 1 и 2, отличающа с  тем, что она снабжена тангенциально установленными между р дами теплообменных труб М холодильника вертикальными перегородками и горизонтальными перегородками, расположенными по высоте р дов труб.

Description

1 1

Изобретение относитс  к тепломасс обменным аппаратам и может быть использовано в химической, пищевой и других родственных отрасл х промышленности , в частности дл  отгонки легколетучих компонентов из жидких смесей.

Известен тепломассообменный аппарат , содержащий корпус с тарелками, состо щими из нижнего и верхнего усеченных конусов, соединенных меньшими основани ми и образующих контактный элемент, в узкой части контактного элемента установлен завихритель СП.

Однако в таком аппарате не достигаетс  равномерность пленки по высоте аппарата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  устройство, содержащее вертикальный цилиндрический корпус с рубашкой дл  теплоносител , внутри которого по высоте размещены в конических обечайках многолопастные завихрители З,.,

Недостатком, известного устройства  вл етс  низка  эффективность работы его при широком изменении диапазона нагрузок по жидкой фазе. При ведении технологического процесса часто возникают ситуации, когда часть жидкой фазы поступает в аппарат периодически . В известном устройстве при малых нагрузках жидкость не задерживаетс  в зазоре между корпусом и конической обечайкой (т.е. не происходит его наполнени ) и, как следствие , дальнейшее ее распределение происходит в виде пленки неравномерной- толщины. При этом возникают локальные перегревы раствора и вместе с легкой фазой происходит испарение т желокип щих примесей, что снижает качество конечного продукта и, следовательно , эффективность аппарата. Уменьшение нагрузки по жидкой фазе по высоте аппарата происходит также за счет отгонки легколетучей фазы из раствора, а это вызывает необходимость индивидуального расчета кольцевого зазора дл  каждой ступени контакта . При увеличенных нагрузках по жидкости происходит переполнение объема кольцевого зазора и жидкость переливаетс  через коническую обечайку на завихритель, . приводит к по влению пульсационного режима в зоне завихрител . При таком режиме

17822

работы часть жидгости может проваливатьс  в куб колонны без отгонки, что требует повторени  процесса, а часть уноситс  вместе с легколетучими ком5 понентами.

Кроме того, устройство отличаетс  недостаточно высокой эффективностью работы нагревающего (испарител ) и охлаждающего (холодильника) теплооб0 менников.

Цель изобретени  - повышение эффективности работы колонны за счет ; обеспечени  равномерности пленки жидкости по высоте аппарата, увеличе5 ни  степени чистоты конечного продукта и расширени  диапазона устойчивой работы.

Эта цель достигаетс  тем, что колонна, содержаща  корпус с рубашкой

0 дл  теплоносител , внутри которого по высоте размещены многолопастные завихрители, выполненные из секторных элементов, расположенные в обечайках в виде конусов, установленных

5 основани ми вниз, холодильник с р дами труб, размещенный в верхней части корпуса, испаритель, расположенный в нижней части корпуса, патрубки ДД1Я подвода и отвода раствора

0 и теплоносител , снабжена цилиндрическими обечайками с завихрител ми, установленными соосно над коническими обечайками, при этом завихритель в цилиндрической обечайке, расположенный под патрубком дл  подвода раствора, выполнен в виде полых лопастей , жестко закрепленных с одной стороны на патрубке дл  подвода раствора , а с другой - на цилиндрической обечайке.

Кроме того, в испарителе над зеркалом раствора установлена перфорированна  перегородка с отбортованным вверх отверстием, расположенным соосно корпусу и выполненным с диаметром меньше внутренцего диаметра корпуса.

При этом радами труб холодильника тангенциально установлены вертикальные перегородки, а по высоте р дов труб установлены горизонтальные перегородки .

На фиг. 1 изображена предлагаема  колонна, продольный разрез на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.

Отгонна  колонна содержит цилиндрический корпус 1, рубашку 2 дл  теплоносител . Внутри корпуса 1 установлены в цилиндрических обечайках 31 3 миоголопастные завихрители 4, причем обечайки 3 размещены с зазором 5 и коаксиальло расшир ющимс  вниз коническим обечайкам 6, которые уста новлены с зазором 7 по отношению к стенке корпуса 1. Верхний многолопастной завихритель 8 выполнен из по лых лопастей 9, которые жестко закреплены на питающем патрубке 10 с одной стороны и на цилиндрической обечайке 3 с другой стороны. В питаю щем патрубке 10 и в цилиндрической обечайке 3 имеютс  соответственно отверсти  11 и 12 дл  прохода жидкой фазы. В верхней части колонны установлен холодильник 13 с горизонтальными р дами труб. Между трубами уста новлены вертикальные тангенциальные перегородки 14 и горизонтальные 15. Холодильник содержит штуцера подачи хладагента 16 и дл  его вывода 17, штуцера вывода инертов 18 и дл  слива дистилл та 19. В нижней части холодильника установлена коническа  перегородка 20, служаща  отбойным устройством дл  верхнего завихрител  и создани  накопительной камеры 21 дл  дистилл та. В нижней части колонны размещен испаритель 22 со штуцерами дл  подач раствора 23, дл  отвода т желокип щих примесей 24 и дл  подачи 25 и отвода теплоносител  26 в змеевик 2 Над зеркалом раствора 28 установлена перфорированна  перегородка 29 с отбортованным вверх отверстием соосным корпусу и с диаметром меньш внутреннего диаметра корпуса J) Отгонна  колонна работает следующим образом. Исходный раствор подаетс  в пита щий патрубок 10. Через отверсти  11, полые лопасти 9 и отверсти  12 исходный раствор попадает в объем 3 между корпусом 1 аппарата и обечайками 3 и 6. Такое выполнение узла ввода раствора обеспечивает предварительное равномерное распределение его через полые лопасти 9 по всему периметру кольцевого объема 30. При этом происходит частичное накоплени раствора в объеме 30, из которого посредством зазора 7 он распредел етс  в виде тонкой пленки по обогре ваемой поверхности. Зазор 7 рассчитываетс  по известным зависимост м дл  минимальных нагрузок по жидкост При условии повышени  расхода раствора возрастает уровень его в объем 24 30 и он начинает переливатьс  через зазор 5 между обечайками 3 и 6, по внутренней поверхности которого поступает на стенку аппарата. Предварительное распределение раствора, создание пленки равномерной толщины по всей обогреваемой поверхности при широком диапазоне изменени  нагрузок обуславливают повышенную эффективность разделени . Из стекак цей по обогреваемой стенке аппарата пленки раствора происходит интенсивное испарение легкокип щего компонента, пары которого поднимаютс  вверх и, проход  многолопастные завихрители 4, приобретают вращательное движение. Капли т желокип щих компонентов, унесенные парами, попадают в поле центробежных сил, отбрасываютс  на стенку аппарата и оседают на стекающей пленке. Поднимающийс  по аппарату паровой поток проходит через верхний завихритель 8, где происходит частична  рекупераци  тепла. При этом поступающий через полые лопасти 9 завихрител  8 исходный раствор подогреваетс , а паровой поток охлаждаетс . Вследствие этого на лопаст х завихрител  происходит частична  конденсаци , в первую очередь, т желокип щих примесей, которые отбрасываютс  на стенку аппарата. Такое выполнение верхнего завихрчтел  позвол ет не только частично рекуперировать тепло отход щих паров, но и повысить чистоту паровой фазы легкокип щего компонента , а следовательно, и эффективность установки. Пройд  верхний завихритель 8, паровой поток поступает в холодильник 13, в котором происходит конденсаци  легкокип щего компонента . За счет установки в средней части холодильника горизонтальной перегородки 15 осуществл етс  перекрестное движение парового потока, а благодар  размещенным между трубами вертикальным тангенциальным перегородкам 14 паровой поток движетс  по касательной к охлаждающей поверхности . Така  организаци  движени  первого потока в холодильнике позвол ет в значительной мере интенсифицировать процесс конденсации и обеспечивает сепарацию капель конденсата в поле центробежных сил. Несконденсировавшийс  паровой поток мен ет направление движени  в верхней части холодильника. При повороте парового потока и входе его

i 1

в тангенциальные каналы между вертикальными перегородками образуетс  зЬ на с нулевым градиентом тангенциальной скорости пара, где в значительной мере про вл ютс  гравитационные силы, что снижает унос конденсата с паровым потоком. Образующийс в холодильнике конденсат (дистилл т) с горизонтальной перегородки труб, стенки корпуса стекает вниз в -накопительную камеру 21, из которой через штуцер 19 выводитс  из аппарата. Отсос инертов из аппарата осуществл етс  через штуцер 18.

Т желокип щие примеси, пройд  отгонную часть, поступают вниз колонны и стекают на перфорированную перегородку 29. Выполнение перфорированной перегородки 29 в испарителе 22 отгонной колонны с центральным отверстием меньше диаметра аппарата и с отбортовкой вверх способствует тому, что раствор, стекающий со стенок отгонной части колонны, задерживаетс  на перфорированной перегородке и растекаетс  по ней. Это увеличивает врем  контакта жидкой фазы с

117826

паровой в пленочном режиме, когда эффективность теплообмена наиболее высока. Далее жидка  фаза через отверсти  в перфорированной перегород5 ке поступает в виде капель в паровое пространство. При этом происходит нагрев капель, что увеличивает отгонку легкокип щего компонента и улучшает качество конечного продукта. to Такое конструктивное решение способствует также равномерному распределению жидкой фазы по всему поперечному сечению испарител , что повышает эффективность его работы. Окон15 чательна  отгонка легкокип щих примесей происходит с зеркала раствора 28 путем разогрева раствора через встроенный теплообменник. Т желокип щие примеси вывод тс  из испарител  20 через штуцер 24.

Таким образом, предлагаема  конструкци  позвол ет вести эффективно технологический процесс в широком 25 диапазоне изменени  нагрузок по жидкой фазе, обеспечива  при этом высокое качество конечного продукта.

ю

/Ч

i

/1

Z3

/т-

1. .Г

5

/ ZZ

26

J 5.

л /

s Т2 г

-Z7 «

/

уг./

Claims (3)

1. ОТГОННАЯ КОЛОННА, содержащая цилиндрический корпус с рубашкой для теплоносителя, внутри которого по высоте размещены многолопастные завихрители, выполненные из секторных элементов, расположенные в обечайках в виде конусов, установленных основаниями вниз, холодильник с рядами труб, размещенный в верхней части корпуса, испаритель, расположенный в нижней части корпуса, патрубки для подвода и отвода раствора и теплоносителя, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности за счет обеспечения равномерности пленки жидкости по высоте аппарата, увеличения степени чистоты конечного продукта и расширения диапазона устойчивости работы, она снабжена цилиндрическими обечайками с завихрителями, установленными соосно над коническими обечайками, при этом завихритель в цилиндрической обечайке, расположенный под патрубком для подвода раствора, выполнен в виде полых лопастей, жестко закрепленных с одной стороны на патрубке для подвода раствора, а с другой - на цилиндрической обечайке.

2. Колонна по π. 1, отличающаяся тем, что в испарителе над зеркалом.раствора установлена перфорированная перегородка с отбортованным вверх отверстием, расположенным соосно корпусу и выполненным с диаметром меньше внутреннего диамет· О ра корпуса.

3. Колонна по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена тангенциально установленными между рядами теплообменных труб холодильника вертикальными перегородками и горизонтальными перегородками, расположенными по высоте рядов труб.