SU1722517A1

SU1722517A1 - Роторный ректификационный аппарат

Info

Publication number: SU1722517A1
Application number: SU904844105A
Authority: SU
Inventors: Иван Максимович Плехов; Владимир Николаевич Гуляев; Виталий Юрьевич Шкарупа; Виктор Станиславович Шахно
Original assignee: Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1990-07-02
Filing date: 1990-07-02
Publication date: 1992-03-30

Abstract

Изобретение относитс к аппаратам дл разделени смесей жидких компонентов методом ректификации и может быть использовано в химической, нефтегазовой, фармацевтической, пищевой и других родственных отрасл х промышленности. С целью увеличени производительности аппарата и повышени надежности его работы , в полости ротора, свободной от насадки, на полой оси, жестко укрепленной в корпусе , укреплен конденсатор, под которым на кронштейнах смонтирован сборник конденсата с отверсти ми в нижней его части, а на боковой стенке сборника укреплен переливной патрубок, причем переливной патрубок установлен со стороны кармана, расположенного на торцовом диске ротора со стороны насадки. При этом в оси выполнены каналы дл подвода и отвода хладагента и отвода жидкой фракции, обогащенной высококип щим компонентом. 2 ил. (Л

Description

Изобретение относитс к аппаратам дл разделени смесей жидких компонентов методом ректификации и может быть использовано в химической; нефтегазовой, фармацевтической, пищевой и других родственных отрасл х промышленности.

Известен аппарат, состо щий из цилиндрического корпуса с патрубками подвода и отвода фаз, в котором размещен ротор с кольцевой насадкой, снабженный лопаст ми , изогнутыми в направлении, противоположном вращению.

Данной конструкции присущ конструктивный недостаток, не позвол ющий разработать ректификационный аппарат высокой производительности. Произвс дительнрсть аппарата рассматриваемой конструкции определ етс длиной ротора, скоростью течени фаз и, а основном, диаметром патрубка

вывода паровой фазы. В данной конструкции диаметр патрубка вывода паровой фазы не может быть больше диаметра внутреннего сло насадки. Именно этот фактор ограничивает производительность аппарата, так как скорость течени паровой фазы по выходному патрубку значительно выше скорости течени пара через насадку. И если дл увеличени производительности аппарата длина ротора вз та в несколько раз больше его диаметра, гидравлическое сопротивление возрастает. Это происходит из-за увеличени скорости течени пара через выходной патрубок, котора достигает весьма значительной величины, что делает невозможным использовать данную конструкцию дл проведени процесса ректификации большой производительности. Данный вывод следует из того, что главным

ч ю

NX (Я

V4

требованием, предъ вл емым к аппаратам дл ректификации, вл етс низкое гидравлическое сопротивление.

Необходимо отметить и такой недостаток , как значительный брызгоунос распредел емой жидкости из полости ротора, свободной от насадки, к выходному патрубку , что приводит к нарушени м технологического процесса и стабильности работы аппарата на заданных режимах. Кроме того, в случае создани аппарата повышенной производительности с использованием конструкционных особенностей внутренних устройств рассматриваемой конструкции возникают сложности, касающиес надежности работы. Так, распредел ющие устройства традиционных конструкций не обеспечивают равномерного распределени жидкости по всей длине ротора при условии, что длина ротора в несколько раз больше диаметра, а неравномерность орошени отрицательно вли ет на качество разделени компонентов, приводит к сбою работы аппарата.

Рассмотренный аппарат вл етс наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению и прин т за прототип.

Целью изобретени вл етс увеличение производительности роторного ректификатора и повышение надежности его работы.

Поставленна цель достигаетс за счет того, что в аппарате, содержащем цилиндрический корпус с патрубками ввода пара и вывода жидкой фазы, в котором размещен ротор с кольцевой насадкой и лопаст ми, укрепленными на наружной поверхности ротора и изогнутыми в направлении, противоположном вращению, в полости ротора, свободной от насадки, на оси укреплен конденсатор , под которым установлен сборник конденсата с отверсти ми в нижней его части , снабженный переливным патрубком, установленным со стороны кармана, расположенного на торцовом диске ротора со сто роны насадки, при этом ось выполнена полой и жестко укрепленной к корпусу и в ней выполнены каналы подвода и отвода хладагента и отвода конденсата.

Размещение конденсатора паров в полости ротора, свободной от насадки, позвол ет достигнуть производительности аппарата по паровой фазе при минимальном гидравлическом сопротивлении в широком диапазоне величин..

Увеличить производительность аппарата при неизменно гидравлическом сопротивлении его позвол ет отказ от использовани выводного патрубка дл выхода паров из аппарата. Гидравлическое сопротивление роторного аппарата рассматриваемой конструкции увеличиваетс при увеличении его производительность по пару

вследствие значительного увеличени скорости потока по выводному патрубку. Следовательно , не вывод паровой поток после контакта с жидкой фазой в слое насадки из аппарата, а конденсиру пар непосредст0 венно в рабочем объеме аппарата (в полости ротора, свободной от насадки) с помощью конденсатора, можно значительно увеличить производительность аппарата при низком гидравлическом,сопротивлении

5 паровой фазы, которое определ етс лишь сопротивлением сло насадки. А это сопротивление , как показывает практика, незначительно , что делает возможным проводить процессы разделени термически нестой0 ких продуктов, изомеров с близколежащими температурами кипени и т.п. продуктов методом ректификации.

Установка сборника конденсата с отверсти ми в нижней его части повышает

5 надежность работы аппарата при увеличении его производительности по паровой фазе . С помощью сборника конденсата на конденсаторе собираетс сконденсировавша с жидкость, котора в виде капель сте0 кает по трубам конденсатора и попадает в сборник. Таким образом, по всей длине ротора происходит перераспределение сконденсировавшейс жидкости, часть которой вытекает через отверсти , выполненные в

5 нижней части сборника конденсата, и рав номерно орошает насадку, способству тем самым повышению стабильности и надежности работы аппарата при высокой производительности по пару.

0 Применение переливного патрубка на сборнике конденсата, установленного на его стенке со стороны кармана, расположённого на торцовом диске ротора со стороны насадки, повышает надежность

5 работы аппарата. С помощью переливного патрубка поддерживаетс посто нный уровень жидкости в сборнике конденсата/что способствует равномерному вытеканию жидкости из сборника и равномерному оро0 шению насадки по всей длине ротора, что положительно сказываетс на повышении надежности работы аппарата при увеличении его производительности. Жидкость из сборника конденсата по переливному пат5 рубку при этом вытекает в карман, расположенный на торцовом диске со стороны насадки.

Расположение кармана на торцовом диске со стороны насадки позвол ет повысить надежность вывода части сконденсировавшейс жидкости из аппарата в виде готового продукта. Если карман, из которого производитс вывод жидкости из аппарата, выполнить на торцовом диске не со стороны насадки, а со стороны корпуса, то это все равно потребует установки предварительного кармана со стороны насадки и выполнени отверстий в торцовой стенке ротора, чтобы полости обоих карманов были сообщающимис . Как видно, надежность такой конструкции невелика из-за возможности засорени отверстий и неоправданного усложнени конструкции и ее ут желени . Таким образом, расположение кармана на торцовом диске ротора со стороны насадки способствует повышению стабильности и надежности работы аппарата повышенной производительности.

Наконец, использование полой оси, жестко укрепленной к корпусу, в которой выполнены каналы подвода и отвода хладагента и отвода конденсата, позвол ет повысить надежность конструкции и надежность стабильности ведени технологического процесса. Использу неподвижную полую ось вместо вала, получают возможность отказатьс от сложных уплотнений при подводе хладагента к неподвижной оси, что повышает надежность конструкции и ее работоспособность.

На фиг.1 изображен роторньи. ректификатор; на фиг.2 -разрез А-А на фиг.1.

Роторный ректификационный аппарат содержит цилиндрический корпус 1, внутри которого на полой оси 2 на подшипниках 3 скольжени укреплен ротор 4 с кольцевой насадкой 5. В полости ротора.-свободной от насадки, на полой, жестко укрепленной к корпусу 1 оси 2 укреплен конденсатор 6. под которым установлен на кронштейнах 7 сборник 8 конденсата с отверсти ми 9 в нижней его части, на боковой стенке сборника конденсата 8 укреплен переливной патрубок 10. На торцовой стенке ротора 4 со стороны насадки 5 выполнен карман 11, в который входит патрубок 12 вывода конденсата , укрепленный на полой.оси 2. Внутри полой оси 2 имеетс перегородка 13, с помощью которой в оси образованы каналы подвода и отвода хладагента. На наружной поверхности ротора между торцовыми дисками установлены изогнутые лопасти 14. Корпус 1 имеет патрубки 15 входа пара и 16 выхода жидкости, обогащенной высококип щим компонентом.

Роторный ректификационный аппарат работает следующим образом.

Пар из кип тильника поступает в рабочий объем аппарата по сужающемус патрубку 15, который расположен на

цилиндрическом корпусе 1 аппарата тангенциально по ходу вращени ротора 4. При попадании в аппарат поток пара попадает на изогнутые лопасти 14, расположенные на 5 наружной поверхности ротора 4. При этом энерги потока пара передаетс лопаст м 14 и ротор 4 с расположенной в нем насадкой 5 начинает вращатьс на оси 2 в подшипниках 3. Пар через кольцевой слой

0 насадки 5 движетс к оси 2 аппарата. Пройд слой насадки 5. пар попадает в полость ротора 4, свободную от насадки. В этой полости расположен конденсатор 6, по которому из полой оси 2 движетс хладагент.

5 Таким образом, на теплообменнике 6 происходит конденсаци паров. Сконденсировавшиес капли жидкости по поверхности конденсатора б скатываютс в сборник 8 конденсата, откуда часть жидкости через от0 версти 9 в виде флегмы орошает насадку 5. Эта часть жидкости движетс по слою насадки в виде равномерной тонкой пленки в интенсивном контакте с паром, движущимс в противотоке. Выйд из ротора, жид5 кость, обогащенна высококип щим компонентом, выводитс из аппарата по патрубку 16.

Друга часть жидкости из сборника 8 конденсата по переливному патрубку 10

0 удал етс в карман 11, расположенный на торцовой стенке ротора 4 со стороны насадки 5. С помощью переливного патрубка 10 поддерживаетс посто нный уровень конденсата в сборнике 8. что способствует рав5 номерному истечению жидкости из отверстий и равномерному орошению насадки . Из кармана 11 под действием центробежной силы жидкость, обогащенна низкокип щим компонентом, удал етс по

0 патрубку 12.

Использование предложенного аппарата позвол ет значительно упростить схему разделени продуктов. Так, в новой схеме, использующей предложенный аппарат, от5 сутствуют внешний конденсатор паров, трубопроводы и коммуникации, насосы дл технологических потребностей, необходимые в традиционной схеме. Новое аппаратурное оформление процесса ректификации

0 будет, таким образом, отличатьс от традиционного меньшими материале- и энергоемкостью , а также экономией производственных площадей.

Claims

Формула изобретени

5 Роторный ректификационный аппарат, включающий цилиндрический корпус с патрубками ввода пара и вывода жидкости, в котором размещен ротор с кольцевой насадкой и лопаст ми, укрепленными на на- нужной поверхности ротора и изогнутыми в

направлении, противоположном враще- нию.отл ича ю щи и с тем, что, с целью увеличени производительности аппарата и повышени надежности его в работе, ротор в полости, свободной от насадки, снабжен укрепленным на его оси конденсатором, под которым установлен сборник конденсата с отверсти ми в нижней его части и переливным патрубком, установленным в стенке сборника со стороны кармана, расположенного на торцовом диске ротора со стороны насадки, при этом ось ротора выполнена полой и жестко укрепленной к корпусу и в ней выполнены каналы подвода и отвода хладагента и отвода конденсата .

А-А