SU965447A1 - Роторный тепломассообменный аппарат - Google Patents

Description

(5) РОТОРНЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относитс  к оборудова нию дл  проведени  тепломассообменных процессов, протекающих с участием жидкости, например дл  выпаривани  жидкости в пленке, дистилл ции, ректификации, химических реакций, со ровождающихс  выделением тепла, охлаждени  и подогрева газов и жидкости , абсорбции, увлажнени  газоЕ, и может использоватьс  дл  упаривани  и. дистилл ции веществ, чувствительных к повышенным температурам, напри мер лактамов, жирных кислот,, многоатомных спиртов,этаноламинов, т желокип щих эфиров, различных масел,, пищевых и фармацевтических продуктов .. Известен роторный тепломассообменный аппарат, включающий корпус кольцевые сборники, установленные на корпусе, вал, спиральные отбортованные пластины, закрепленные на вал и образующие контактные ступени и переточнне устройства, расположенные между контактными ступен ми J; Однако данный аппарат характеризуетс  сравнительно малой величиной рабочей (греющей или охлаждающей) поверхности приход щейс  на единиЦу его объема, т.е. недостаточной интенсивностью процесса., Цель изобретени -- интенсификаци  процесса. Поставленна  цель достигаетс  ем, что спиральные пластины выполнены полыми со спиральными каналами . Вал тоже выполнен полым и снабжен перегородкой, дел щей его на камеры , соединенные между собой спиральными каналами.Кроме того, аппарат может быть снабжен кольцевыми стаканами, размещенными в центре контактных ступеней и соединенными со спиральными каналами. . 3 С целью уменьшени  гидравлическо го сопротивлени  в корпус между контактными ступен ми могут быть ус тановлены конденсаторы. С целью уменьшени  брызгоуноса, между конденсаторами и контактными ступен ми на валу установлены допол нительные спира.льные отбортованные пластины. На фиг. 1 изображенаппарат по первому варианту исполнени , продольный разрез общего вида; на фиг. 2 - сечениеА-А на фиг. 1; на фиг. 3 аппарат по второму варианту исполнени , продольный разрез общего вида; на фиг. k - сечение Б-Бнафиг, 3; на фиг. 5 и 6 -аппарат по третьему варианту исполнени  продольный разрез общего вида. Первый -вариант исполнени  аппара та предусматривает обогрев спиральных пластин вод ным паром, наход щи с  под давлением. Вертикальный корпус с 1 сверху и снизу закрыт крышками 2 и 3- Вал  вл етс  полым. Он установлен соосно в подшипниках 5 и 6 и имеет привод от шкива 7. На валу ,установле ны ступени 8, выполненные в виде за эученных вокруг вала полых спиралевидных пластин 9, снабженных йнутре ними выступами 10. Внутри вала соосно установлена герметично закрыта  снизу труба 11, котора  служит продольной перегородкой , дел щей внутреннее простран ство вала k на наружную кольцевую камеру 12 и внутреннюю центральную камеру 13. Внутренние полости l4 спиральных пластин сообщаютс  с ко цевой камерой 12 вала на концах пла тин 9, св занны |С с валом непосредственно . Камера 13 вала сообщаетс  полостью 14 элементов через радиаль ные трубопроводы 15 и концы элементов 9, лежащие на периферии ступени . На стенке корпуса 1 вокруг орошаемых ступеней 8 укреплены коль цевые брызгосборники 16 дл  сбора орошающей жидкости, снабженные слив ным отверстием 17 дл  стока жидкост на нижерасположенный радиальный лоток 18 или патрубком 19 дл  вывода жидкости из аппарата наружу. Дл  ввода исходной жидкости на спираль пластины 9 предназначены радиа

ные трубопроводы 20 со сливными прорез ми . Дл  сообщени  жесткости ступен м спиральные пластины 9 дополнимещены ступени с орошаемой поверхностью , выполненной из полых закругленных вокруг вала спиральных пластин тельно св заны с валом k ребрами жесткости 21. Дл  выхода пара из аппарата в крышке 2 имеетс  патрубок 22, Аппарат работает следующим образом . Греющий пар под давлением поступает из неподвижного трубопровода 23 через торцовое уплотнение 2) внутрь вращающегос  вала 4, поступает в кольцевую камеру 12 и заполн ет изнутри спиральные пластины 9. Образующийс  в полости k пластин 9 конденсат под действием центробежных сил и давлени  пара вытесн етс  на периферию ступени 8 и затем через радиальные трубопроводы 15 поступает внутрь трубы 11. Далее через верхний конец вращающегос  вала 4 конденсат, мину , торцовое уплотнение 25, попадает внутрь неподвижного трубопровода 26, Исходна  жидкость подаетс  в аппарат через трубопроводы 20, снабженные внизу прорез ми, через которые жидкость сбрасываетс  непосредственно на вращающиес  ступени 8. При этом жидкость образует непрерывно турбулизуемую пленку на орошаемой поверхности спиральных пластин. 9. Под действием центробежных сил пленка жидкости, испар  сь, перемещаетс  к периферии и сбрасываетс  на стенки корпуса 1, откуда стекает в кольцевые брызгосборники 1б. Через отверсти  17 жидкость перетекает на нижерасположенный лоток 18 который распредел ет остаток жидкости на вращающуюс  под ним спиральную ступень 8. Жидкость испар етс  все больше и небольшой остаток ее сбрасыва етс  со ступени в другой карман, из которого она, как кубовой продукт, выводитс  через патрубок 19. Образующиес  пары движутс  в верхнюю часть аппарата, откуда вывод тс  через патрубок 22. Второй вариант исполнени  аппарата отличаетс  от первого способом ввода и вывода греющей или охлаждающей среды из внутренней полости спиральных пластин. Этот аппарат предназ начен дл  проведени  химических реакций в пленке, сопровождающихс  выделением или поглощением тепла. В вертикальном корпусе 27 соосно установлен вал 28, на котором раз29 . в центре каждой ступени на валу 28 установлен кольцевой стакан 30. Внутренн   полость стакана 30 сообщаетс  с внутренним пространством спиральных пластин 29 -на их концах, обр ащённых внутрь аппарата. Наружные концы пластин 29 снабжены напрал ющими патрубками 31 дл  выброса жидкости изпластин 29 на сТенки корпуса 27.

В пространстве между ступен ми размещены св занные с .корпусом 27 радиальные лотки .32 и трубопроводы 33 дл  подачи различных реагентов на спиральные пластины 29. На стенке корпуса 27 вокруг орошаемых ступеней укреплены кольцевые брызгосборники З дл  сбора жидкости, сбрасываемой с поверхности пластин 29. Кроме того, на корпусе 27 допол- 20 ниТельно размещены кольцевые брызгосборники 35 дл  улавливани  жидкости выбрасываемой Ц1ерез патрубки 31 изнутри пластин 29. Дл  подачи охлаждающей или нагревающей жидкости в кольцевые стаканы 30 служат радиальные трубопроводы 36. Спиральные пластины 29 дополнительно св заны с кольцевым стаканом 30 с помощью радиальных ребер жесткости 37. Верхний и нижний кра  38 пластин 29 отогнуты внутрь аппарата с целью фиксации пленки на элементах 29 при ее течении к периферии аппар та под действием центробежных сил. Работа аппарата в качестве реакто ра может быть показана на примере реакции перегруппировки циклогексано наксима в копролактам. Указанна  реакци  протекает с выделением тепла, причем, если тепло н отводитс  сразу из реагирующей жидко смеси, то реакци  может протекать слишком бурно и даже со взрывом. Следовательно, такую реакцию целесообразно проводить в турбулизуемой пленке на охлаждаемой поверхности.. Охлаждающа  среда, например холодна  вода, поступает по трубопроводам Зб в кольцевые стаканы 30 и движетс  внутри спиральных пластин 29 под дей ствиём центробежных сил-при их враще нии. Отработанный хладоагент выбрасываетс  из-пластин 29 через направл ющий патрубок 31 в кольцевой брызг сборник 35 и выводитс  из аппарата наружу через сливной патрубок. Дав .ление внутри аппарата атмосферное,.

Claims (5)

1. Концентрированна  серна  кислота подаетс  в верхнюю часть колонны и перетекает со ступени на ступень по лоткам 32. На ступени по высоте аппарата черезтрубопроводы 33 подаетс  концентрированный раствор циклогексаноноксима , причем реакци  перегруппировки проходит непосредственно на орошаемой поверхности вращающихс  пластин , где раствор рксима смешиваетс  с серной кислотой. Реакционна  жидка  смесь образует пленку на поверхности вращающихс  спиральных пластин 29, ограниченной боковыми кромками 38. Эта пленка непрерывно турбулизуетс  капл ми и стру ми концентрированного раствора оксима , разбрызгиваемого из трубопровода 33 по всему радиусу вращающейс  ступени . Пленка движетс  по спиральной траектории от центра .к периферии аппарата . Выдел емое в результате реакции тепло отводитс  от реакционной смеси через стенки пластин 29 холодной водой. С вращающейс  ступейи реакционна  смесь сбрасываетс  в кольцевой брызгосборник З, через отверстие в дне кармана сливаетс  на нижерасположенный лоток 32 и с последнего стекает на центральную часть нижерасположенной ступени, на которой смесь дополнительно разбавл етс  концентрированной серной кислотой. Из нижней части колонны выводитс  продукт перегруппировки рксима. По третьему варианту исполнени  аппарат предназначен дл  выпаривани  термолабильных жидкостей. В горизонтальном корпусе 39 соосно установлен вал lO. На валу смонтированы ступени с орошаемой поверхностью , выполненной из полых спиральных пластин 1. Аппарат снабжен крышками k2 и 3, га которых предусмотрены патрубки дл  соединени  с вакуумными лини ми . В центре каждой ступени на валу установлен кольцевой стакан 6 дл  распределени  жидкости на спиральных пластинах 41. Между ступен ми размещены тру.бопроврды kj дл  подачи исходной жидкости в стаканы 6 и непосредственно на спиральные пластины k. В корпусе 39 р дом с орошап емыми ступен ми размещены (неподвижно охлаждаемые поверхности конденсаjopoB . Между конденсаторами 8 на валу 40 установлены сепарирующие ступени 49, содержащие закрученные вокруг вала спиральные ленты с отог тыми внутрь аппарата кра ми.Дл  сбо ра неиспарившейс  части жидкости с орошаемых ступеней вокруг последних у стенки корпуса размещены св занны с ним кольцевые брызгосборники 50, снабженные сливными патрубками 51 выведенными наружу через стенку кор пуса 39. В корпусе 39 предусмотрены патрубки 52 дл  вывода дистилл та . Корпус 39 снабжен охлаждающей рубашкой 53. Исходна  жидкость подаетс  на вращающиес  ступени. Образующиес  пары перемещаютс  в сторону конденсаторов 48. Образующийс  конденсат стекает на стенки корпуса 39 и выво дитс  наружу через патрубки 52. Бры ги жидкости, захваченные парами со .спиральных пластин 41, улавливаютс  сепарирующими ступен ми 49. НеисПарившийс  остаток жидкости, сбрасываемой с орошаемых ступеней, а также брызги, осажденные из паров в се парационных ступен х 49, собираетс  в кольцевом брызгосборнике 50 и через патрубок 51.вывод тс  наружу. Дополнительна  конденсаци  паров происходит на стенках корпуса в39. Использование вращающихс  полых спиральных пластин в тепломассообменном аппарате позвол ет развить рабочую поверхность аппарата, приче пленка жидкости на пластинах дополнительно турбулизуетс  и перемещаетс  стру ми и брызгами той же жидкости , выгружаемой из переточных ус ройств непосредственно на пластины . В, итоге повышаетс  интенсивност тепломассообмена в аппарате. В таких аппатарах можно обеспечить более м  кие услови  дистилл ции термически нестойких продуктов по сравнению с известными роторными аппаратами при одинаковой с ними производительности за счет снижени  температуры теплоносител  в спиральных пластина За счет того, что весь поток выпариваемой жидкости движетс  вдоль 7. 8 небольшого числа сравнительно узких лент, обеспечиваетс  высока  местна  плотность орошени  обогреваемой поверхности и степень упарки может быть доведена до S5% без осмолени  продукта. Формула изобретени  1. Роторный тепломассообменный аппарат , включающий корпус, кольцевые сборники, установленные на корпусе, вал, спиральные ofбopтoвaнныe пластины , закрепленные на валу и образующие контактные ступени, и переточные устройства, расположенные между контактными ступен ми, о т л и 1ающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса, спиральные пластины выполнены полыми со спиральными каналами дл  циркул ции теплоносител .
2. 2.Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что вал выполнен и снабжен перегородкой, дел щей его на камеры, соединенные между собой спиральными каналами.
3. 3.Аппарат по п. 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что он снабжен кольцевыми стаканами, размещенными в центре контактных ступеней и соединенными со спиральными каналами.
4. 4.Аппарат по п. 1, о т л и ч аю щ и и с   тем, что, с целью уменьшени  гидравлического сопротивлени , он снабжен конденсаторами, установленными в корпусе между контактными ступен ми.
5. 5.Аппарат по п. 4, отличающий   .тем, что, с целью уменьшени  брызгоуноса он снабжен дополнительными спиральными отбортованны ми пластинами, установленными- между конденсаторами и контактными ступен ми на валу. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 203621, кл. В 01 D 3/30, 1966 (прототип).

   .Фиг.1