SU850106A2

SU850106A2 - Роторна массообменна колонна

Info

Publication number: SU850106A2
Application number: SU782706025A
Authority: SU
Inventors: Александр Владимирович Шафрановский; Виктор Маркович Олевский
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6603
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1981-07-30

Description

1

Изобретение относитс к оборудованию дл проведени массообменных процессов между газом и жидкостью, в частности дл ректификации под вакуумом веществ, чувствительных к повышенным температурам.

Известна массообменна колонна, содержаща корпус, размещенную в корпусе регул рную орошаемую насадку, выполненную в виде гофрированных сетчатых лент, изготовленных из мелко чеистой плетеной ткани, а также средства дл подвода жидкости к регул рйой насадке. Ленты расположены вертикально и гофры выполнены под некоторым углом к вертикали большое количество лент прижаты одна к другой , образу цилиндрический блок, называемый насадкой Зульцер. При достаточном орошении эффективность массообмена в колонне с насадкой Зульцер очень высока и составл ет 5-10 теоретических тарелок на 1 м высоты насадки Til

Однако при уде 1ьной плотности орошени насадки менее 0,8 м /м-ч пленка жидкости на поверхности насадки разрываетс и эффективность насадки резко уменьшаетс . При вакуумной ректификации с небольшим флегмовым числом, когда удельна плотность орошени насадки часто бывает намного ниже величины 0,8 насадка Зульцер не эффективна (т.е. не работоспособна), вследствие неполного смачивани ее поверхности. При плотност х орошени менее 0,8 полное смачивание поверхности , а следовательно и работоспоfO собность насадки обеспечиваетс в массообменных аппаратах с регул рной орвшаемой насадкой, выполненной из отбортованных желобов, расположенных по спирали.

15

По основному авт.св. №203621 известна роторна массообменна колонна , содержаща корпус, размещенные в корпусе контактные ступеньки, выполненные в виде спирали с отогнуты20 ми кромками, и средства дл подвода жидкости. Между отбортованными спиральными желобами имеютс зазоры дл прохода газа в поперечном к виткам спирали направлении. Жидкость тачет

-25 в виде пленки под действием центробежшлх сил, возникающих в результате вращени контактной ступени вокруг вертикальной оси. Подобные аппараты сохран ют работоспособность и при

30 значительно меньших плотност х орошени , например, при 0,25 благодар тому, что весь поток жидкости на контактной ступени течет вдоль сравнительно небольшого числа достаточно узких отбортованных спиралей . Тем самьом обеспечиваетс полное смачивание ступени, даже небольшим количеством жидкости СзЗ .

Однако в известной колонне недостаточно развита поверхность орошени достигаема в единице объема колонны что ограничивает повышение ее эффективности .

В известной колонне число теоретических тарелок на 1 м высоты насадки составл ет не более четырех. Дальнейшее повышение эффективности этого аппарата при малых плотност х орошени казалось бы можно обеспечить дальнейшим развитием поверхности орошени в единице объема аппарата за счет уменьшени величины зазора между соседними отбортованными витками спирали, но опытные исследовани показывают, что уменьшение зазоров до величины пор дка 1-3 мм резко снижает коэффициенты массопередачи. Поэтому, несмотр на увеличение поверхности орошени в единице объема контактной ступени, эффективность аппарата все равно не повышаетс .. При уменьшении зазоров до величины пор дка 1-3 мгл имеет место налипание жидкости на обе стенки зазора, при этом недопустимо увеличиваетс гидравлическое сопротивление аппарата, ухудшаетс равномерность распределе ни газового.потока в зазорах, за счет чего эффективность массфобмена дополнительно ухудшаетс .

Полна же замена контактной ступени из спирали на насадку из гофрированных сетчатых лент (насадку Зульцера) при малых плотност х орошени приводит к ухудшению эффективности аппарата.

Цель изобретени - повышение эффективности массообмена при малых плотност х орошени .

Указанна цель достигаетс тем, что колонна снабжена расположенной между витками каждой спирали гофрированной сетчатой лентой, с гофрами соприкасающимис с поверхностью спирали.

На фиг. 1 изображена колонна, продольный разрез; на фиг. 2 - элемент контактной ступени, вид в аксонометрии; на фиг. 3 - массообменна с контактно.й ступенью, закрепленной на валу, проДЬльный раз .рез; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. на фиг. 5 - массообменна колонна с контактной ступенью, закрепленной на горизонтальном валу, продольный разрез.

Колонна содержит корпус 1 с контактной ступенью 2, выполненной из желобов 3 и имегацей вид сисход щей

спирали или геликоидной поверхности Корпус 1 снабжен патрубком 4 дл входе газа, патрубком 5-дл выхода газа, патрубком 6 дл ввода жидкости и патрубком 7 дл вывода жидкости . Контактна ступень 2 имеет вид полого кольцеобразного- пакета, снабженного вверху отражательной перего .родкой 8. Внутрь пакета снизу введен внутренний патрубок 9, вл ющийс продолжением патрубка 7. В просветах между соседними нитками спирали, образованной желобами 3, расположены ленты 10 из мелко чеистой проволочной ткани, установленные в руслах желобов 3 (фиг.2). Ленты гофрированы причем гофры расположены поперек желобов 3, т.е. выт нуты от одного кра желоба к другому. Нижние выступы 11 гофр касаютс орошаемого днища 12 желоба 3, обеспечива подъем жидкост вверх по гофрам лент 10 из мелко чеистой проволочной ткани под действием капилл рных сил.

Контактна ступень 2 может быть неподвижной, в этом случае просветы между соседними желобами 3, а следовательно и гофры лент 10 не должны быть слишком большими, чтобы обеспечить более полное смачивание мелко чеистой проволочной ткани.

Просветы или зазоры между желобам 3 могут быть увеличены, если контактной ступени сообщить периодические колебани . В этом случае гофры лент 10 имеют большую высоту, так как их лучшее смачивание обеспечиваетс местным 1 наплывами пленки жидкости, которые возникают за счет волнообразовани и других нерегул рностей, генерируемых на поверхности пленки при ее колебани х. Дл того, чтобы контактной ступени 2 можно было сообщить периодические колебани она закреплена на центральном штоке 13, который установлен с возможность ограниченных перемещений в цапфах 14 Контактна ступень 2 может быть жестко св зана со штоком 13 посредством ребер 15. Шток 13 должен быть снабжен приводом 16, сообщающим штоку 13 либо вертикальные возвратнопоступательные перемещени по стрелкам СИ , либо возвратно-поворотные (вокруг оси штока) перемещени по стрелкам 5.

В роторных колоннах (фиг. 3 и 4) в вертикальном цилиндрическом корпусе 17 соосно установлен вал 18, на котором смонтированы ступени 19, ка ода из которых представл ет собой .регул рную насадку, выполненную из желобов 20, св занных радиальными стержн ми 21 с посадочной втулкой 22 Желобы 20 расположены в виде, например , двухзаходной архимедовой спирали , закрученной вокруг вала 18. Ленты 23 из мелко чеистой проволочной ткани, снабженные гофрами, установлены в руслах желобов 20. Лотки 24, предназначенные дл подачи жидкости на жалобы 20, снабжены в днище слив ными отверсти ми 25 и расположены под кольцевыми карманами 26 на внутренней поверхности корпуса 17. В днище кольцевых карманов 26 имеютс отверсти 27 дл слива жидкости на лотки 24. Гофрированные ленты из мелко чеистойпроволочной ткани могут быть также установлены в контактной ступени, вращающейс вокруг горизонтальной оси (фиг.5). В корпусе 28 в подшипниках 29 установлен горизонтальный вал 30, несущий контактную ступень 31, выполненнуюиз желобов 33, закрученных по архимедовой спирали. Гофрированные ленты 33 из мелко чеистой проволочной ткани установлены в руслах желобов 32. В корпусе предусмотрены патрубки 34 и 35 дл входа и выхода газа и патрубки 36 и 37 дл входа и выхода жидкости .

Горизонтальное расположение вала 30 способствует образованию местных наплывов в пленке жидкости, орошающей жалобы 32. Эти наплывы расположены в самых нижних точках каждого витка архимедовой спирали. Желобы 32 св заны радиальными ребрами 38 с полой посадочной втулкой 39, снабженной прорез ми 40 дл прохода жидкости .

Аппарат {фиг. 1 и 2) работает следующим образом.

Жидкость через патрубок6 попадает на .желобы 3, расположенные в виде геликоидной спирали, и стекает вниз под действием силы т жести; ороша нижние выступы 11 гофр лент 1

Под действием капилл рных сил ленты 10 пропитываютс жидкостью , Особенно эффективно пропитка лент 10 осуществл етс , когда контактна ступень 2 подвержена колебани м по стрелкам q или б . Жидкость стекает с контактной ступени 2 на дно корпуса 1 и выводитс наружу через патрубок 7. Газ поступает в аппарат через 4, проникает в центральную часть контактной ступени, далее через зазоры между желобами 3, т.е. вдоль гофр лент 10, проходит в кольцевой промежуток между корпусом 1 и

нас.адкой 2. Через патрубок 5 газ выводитс из аппарата.

в аппарате фиг. 3 и 4) газ проходит снизу вверх, пересека зазоры е между желобами 20, заполненными лентами 23 из мелко чеистой проволочной ткани. В аппарате (фиг. 3) ленты 33 почти полностью погружаютс в жидкость при вращении контактной ступени 31.

0

Предлагаема колонна позвол ет обеспечить высокую эффективность при очень малых плотност х орошени . Например, при ректификации капролактама (с целью его очистки от т жело5 кип щих примесей в производстве капролактама ) примен ли двенадцать контактных ступеней при флегмовом числе 0,1 в дистилл те получают 1,2м /ч очищенного капролактама. В колонну

0 в качестве орс аени {флегмы) подают 1,2Х 0,1 «0,12 капролактама. Так как внутренний диаметр колонны составл ет 1,4 м, то удельна плотность орошени 0,08 .

5 Однако размещение гофрированных сетчатых лент между отбортованными спиральными желобами позвол ет увеличить число теоретических тарелок с 3 до 5 на 1 м высоты насадки, т.е.

- обща эффективность колонны при. этом

составит 11,5 теоретических тарелок. В итоге повышаетс качество товарного капролактама.

35

Claims

Формула изобретени

Роторна массообменна колонна по авт.св. 1 203621, отличающа с тем, что, с целью повышени эффективности массообмена при малых плотност х орошени , она снабжена расположенной между витками каждой спирали, сетчатой лентой с гофрами, соприкасающимис с поверхкостью спирали.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Коган Б.Б, и др. Оборудование fvta разделени смесей под вакуумом. Л., 1976, с. 89-91,

.
2. Авторское свидетельство СССР W203621, кл. В 01 D 3/30, 02.06.66.

А -Л

33 32 Ъ& S8