SU704641A1 - Массообменный аппарат - Google Patents

Description

(54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

I

Изобретение относитс  к тёпломассооб менной аппаратуре, примен емой в производстве полупродуктов дл  пластмасс и синтетических волокон, продуктов микробиологической и витаминной промышленности, жирозаменителей и синтетических моющих средств, продуктов фармацевтической и пищевой промышленности, дл  проведени  целого р да /технологических процессов: выпаривани , дистилл ции, ректификации, осушки, реакции газ-жидкость и жидкостьжидкость , а особенно - дл  обработки термонестойких продуктов.

Известны роторные массообменные аппараты . Предназначенные дл  осуществлени  процессов ректификации, дистилл ции и осушки. Аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус с расположенными внутри него неподвижными контактными устройствами и ротором, выполненным в виде вала с укрепленным на нем по чи,слу секций подвижными контактными устройствами , основным элементом которых  вл ютс  лопасти 1.

Известен тепломассообменный аппарат, включающий ротор с винтовыми лопаст ми 2 .

Известен тепломассообменный аппарат, включающий ротор с лопаст ми в форме полых полуцилиндров 3 .

В этих аппаратах неравномерно орошение элементов контактнь1х ступеней, в особенности - дл  жидкостей, обладающих высокой в зкостью, а также кратковременен контакт взаимодействующих фаз, вследствие чего снижаетс  эффективность аппаратов.

Наиболее близок по технической сущности к предложенному роторный массообменный аппарат, который содержит корпус с расположенным внутри него ротором с радиальными винтовыми лопаст ми, переливное устройство, выполненное в виде неподвижного диска, прикрепленного к корпусу аппарата и имеющего центральное отверстие к кромке которого прикреплен стакан с расположенными внутри него заборными трубками , прикрепленными верхними своими част ми к лопаст м ротора 4.

Однако в этом роторном аппарате многократный возврат жидкости в зону контакта фаз вызывает снижение движущей силы процесса массопередачи из-за непосредственного смешени  рециркулирующей жидкости , обогащенной высококип щим компонентом , с вновь поступающей на контактную ступень жидкостью с меньшим содержанием высококип щего компонента, в результате чего ухудщаютс  услови  разделени  перерабатьшаемрй смеси. Увеличение плотности орощени  (из-за рецикла жидкости) приводит к увеличению средней толщины жидкостной пленки на лопаст х ротора, что также увеличивает сопротивление массопередачи в жидкой фазе из-3а у1судй1 ёни  условий поперечного перемешивани . Врем  контакта взаимодействующих фаз мало, как из-за больших скоростей движени  жидкостной пленки по лопаст м ротора, так и из-за движени  парового потока в осевом направлении .

Цель изобретени  - увеличение раздел ющей способности аппарата за счет обеспечени  равномерного орощени  контактных поверхностей, увеличени  времени контакта взаимодействующих фаз и дополнительной их турбулизации.

Это достигаетс  тем, что в известном роторном массообменном аппарате, содержащем вертикальный корпус с расположенным внутри него ротором в виде вала с прикрепленными к нему радиальными лопаст ми , переливное устройство, выполненное в виде неподвижного диска, прикрепленного к корпусу аппарата и имеющего центральное отверстие, к кромке которого прикреплен стакан, лопасти прикреплены к валу посредством диска, имеющего с противоположной стороны лопасти в виде пластин, одна из которых выполнена перфорированной, стакан снабжен установленным на рассто нии цилидрическим кольцом, прикрепленным верхней кромкой к нижней стороне диска ротора, нижн   кромка цилиндрического кольца выполнена с окнами и снабжена наклонно установденньши лопатками.

На фиг. 1 изображен массообменНьш аппарат, вертикальныйразрез; на фиг. 2 -. разрез А А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - развертка цилиндрического кольца с окнами и лопатками; на фиг, 5 -- вид по стрелке Б на фиг. 4; на фиг. 6 схематически показан один Из вариантов исполнени  лопастей с радиальным р дом объемов.

Роторный моассообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с греющей рубащкой 2, в котором расположен ротор, состо щий из вала 3, с закрепленным на нем по числу секций плоскими дисками 4, снабженными верхними 5 и нижними 6 раДИальнйми лопаст ми. Кажда  из этих лопастей выполнена в виде двух пластин 7 и 8, скрепленных между собой. Пластина 7 выполнена перфорированной , причем отверсти  9 перфораций равномерно распределены по всей поверхности

пластины. Пластина 8 имеет «выдавки, которые после скреплени  пластин 7 и 8 образуют по всей длине лопастей 5 и 6 радиальный р Д объемов 10, сообщающихс  между собой через отверсти . 9 пластины 7.

Диски 4 скреплены между собой и с валом 3 дистанционными втулками 11. На каждом Диске 4 прикреплено к верхней его стороне, вплотную к лопаст м 5, цилиндрическое кольцо 12 со щел ми 13 по числу лопастей 5, а к нижней стороне диска прикреплено вплотную к лопаст м 6 цилиндрическое кольцо 14, в верхней части которого выполнены щели 15 rio числу лопастей 6. По нижней кромке кольцо 14 снабжено окнами 16 и лопатками 17; расположенными

5 под углом к образующей.

Внутрь корпуса 1 установлены по числу секций неподвижные «сборки, кажда  из которых состоит из плоского диска 18, прикрепленногок корпусу аппарата и имеющего в центре отверстие, к кромке которого прикреплен стакан 19. На периферийной части диска к верхней его стороне прикреплено кольцо 20, имеющее окна дл  установки коробов 21, прикрепленных к верхней сторо$ не диска 18, и переливные пороги дл перелива жидкости. Диски 18 снабжены также окнами 22 дл  прохода пара и переливными патрубками 23.

J Аппарат работает следующим образом. Жидкость через входные патрубки аппарата подаетс  внутрь кольца 12 первой по ходу движени  жидкой фазы ступени аппарата , где под действием центробежных сил растекаетс  по его внутренней стенке в виде

параболоида вращени  и. через щели 13 изливаетс  наперфорированные пластинь 7 лопастей 5. Через отверсти  9 жидкость последовательно заполн ет объемы 10, образованные стенками пластин 7 и 8 лопастей 5,

0 после чего жидкость в виде пленки течет по поверхности перфорированной пластины 7 Так как скорость частиц жидкости, движущейс  в виде пленки по поверхности перфорированной пластины 7, значительно выше, чем у частиц жидкости, наход щейс  в объемах 10, что (по закону Бернулли) возникающа  разность статических давлений в указанных точках потока будет перемещать жидкость из объемов 10 через отверсти  9 в пленку, стрем сь выравн ть эту разницу

Claims (4)

1. давлений. На место убывающей из объемов 10 жидкости из пленки в объем поступает порци  «свежей жидкости, компенсирующа  потери. Таким образом осуществл етс  вынужденное переМещивание жидкости, орошающей лопйсти, обусловленное дейст5 вйеИ инерционных сил, причем жидкость выходит из объемов 10 в плёнку через те отверсти , принадлежащие одному и тому же объему, которtie более уДаленыот оси вращени  ротора и наоборот, заполн ть образующийс  «дефицит будет жидкость из пленки через отверсти , лежащие ближе к оси вращени  ротора. Поскольку описанный механизм обмена не может происходить без затрат энергии, то необходима  дл  этого процесса энерги  отнимаетс  у основного потока пленки, вследствие чего средн   скорость ее движени  в радиальном направлении падает, а врем  контакта взаимодействующих фаз возрастает. Кроме того, при заполнении жидкостью объемов 10 с образованием смоченных периметров отверстий 9 пластины 7, равномерно расположенных по всей орошаемой поверхности лопасти, нар ду с многократным перераспределением жидкости при последовательном прохождении ею всей цепочки элементов: перфораци  - объем - пленка и т. д. повышаетс  равномерность ра-спределени  жидкости в пленку и качество орошени  поверхности лопастей. Далее, срыва сь с торцов. лопастей 5 в виде капель и, струй, жидкость орошает поверхность корпуса 1 и пленкой стекает по ней в полость кольца 20, постепенно наполн   его, а затем под действием .естественного тока и перепада статического давлени , возникающего при вращении ротора между полост ми кольца 20 и стакана 19, сообщающихс  посредством коробов 21, перетекает по полост м коробов 21 в полость стакана 19. Цилиндрическое кольцо 14, установленное в полости стакана 19  вл етс  герметизирующей перегородкой между полостью стакана 19, и преп тствует выравниванию давлений между этими полост ми иначе, чем по полост м коробов 21, способству  тем самым максимальному использованию перепада статического давлени  между указанными полост ми дл  подачи перерабатываемой жидкости от периферии к центру аппарата, что позвол ет повысить испбльзование объема аппарата и, соответственно, его paздeJi ющyю способность. В полости кольца 20 жидкость через окна 16 цилиндрического кольца 14 попадает ига наклонные лопатки 17, подхватываетс  ими и поднимаетс  по внутренней поверхности кольца 14 до щелей 15, через которые она подаетс  на лопасти 6 ротора, остальна  часть жидкости из стакана 19 эжектируетс  наружной поверхностью кольца 14 и также подаетс  на лопасти 6 ротора, где движетс  от центра к периферии таким же способом, как и по лопаст м 5. Далее жидкость диспергируетс  кромками лопастей бив виде капель и струй «бомбардирует жидкостную пленку, образованную ранее на поверхности аппарата жидкостью, прошедшей через лопасти 5, вызыва  в ней-турбулентные пульсации, определ ющие процедс конвективного тепломассообмена в пленке и одновременно способству  равномерности орошени  поверхности корпуса аппарата. Затем жидкость стекает в полость кольца 20, откуда часть жидкости по полост м коробов 21, стакана 19 и цилиндричеаского кольца 14 подаетс  на орошение лопастей 6, а избытоок жидкости из полости кольца 20 через переливные пороги и патрубки 23 перетекает в полость кольца 12 последующей контактной ступени аппарата, где процесс повтор етс  вновь. При подаче в полость греющей рубашки 2 теплоносител  аппарат может быть использован дл  проведени  процессов выпаривани  и осушки, а также реакции газ жидкость и жидкость - жидкость. В этом случае способ орошени  обогреваемой (охлаждаемой ) поверхности корпуса аппарата, когда жидкость диспергируема  верхними лопаст ми 5 ротора, стека  в виде пленки по поверхности корпуса, дополнительно турбулизйруетс  капл ми и стру ми жидкости, срывающимис  с торцов лопастей 6 ротора, позвол ет значительно снизить термическое воздействие на перерабатываемый продукт и добитьс  высокой раздел ющей способности аппарата, а использование «рецикла жидкости с помощью цилиндрического кольца 14, стакана 9 и коробов 21 дл  орошени  лопастей 6 позвол ет иметь количество жидкости на контактной ступени аппарата, достаточное дл  надежного орошени  греющей поверхности и интенсивного перемешивани  стекающей по ней жидкостной пленки. Наличие лопастей в виде двух пластин, образующих между собой радиальный р д объемов, с перфораци ми в одной из этих пластин, и диска, к верхней и нижней сторонам которого лопасти прикреплены, а также цилиндрического кольца, снабженного окнами и наклонными лопатками, позвол ет увеличить раздел ющую способность аппарата и эффективность использовани  его объема в 1,5 - 2,0 раза. Формула изобретени  Массообменный аппарат, включающий корпус с расположенным внутри него ротором в виде вала с прикрепленными к нему радиальными лопаст ми, переливное устройство , выполненное в виде неподвижного диска, прикрепленного к корпусу аппарата и имеющего центральное отверстие, к кромке которого прикреплен стакан, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  раздел ющей способности за счет обеспечени  равномерного орошени  контактных поверхностей, увеличени  времени контакта взаимодействующих фаз и дополнительной их турбулизации , лопасти прикреплены к валу посредством диска, имеющего с противоположной стороны .лопасти в виде пластин, одна из, которых выполнена перфорированной, стакан снабжен установленным на рассто нии цилиндрическим кольцом, прикрепленным верхней кромкой к нижней стороне диска ротора, нижн   кромка цилиндрического кольца выполнена с окнами .и снабжена наклонно установленными лопатками. № № № № Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 298349, кл. В 01 D 3/30, 1971.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 363500, кл. В OlD 3/30, 1972.
3. 3.Авторское свидетельство СССР 398257, кл. В 01 D 3/30, 1973.
4. 4.Авторское свидетельство СССР 524554, кл. В 01 D 3/30, 1976 (прототип).

   12 15 5

   ±/ I

   21

   Ю .3

   f6 u2,17