SU988308A1 - Массообменна колонна - Google Patents

Description

(54) МДССООБМЕННАЯ КОЛОННА

1

Изобретение относитс  к массообменным аппаратам химической и нефтехимической промышленности и может быть использовано дл  проведени  процессов, протекающих в системе газ (пар) - жидкость: адсорбци , ректификади .

Известен массообменный аппарат, тарелки которого состо т из металлического листа, перфорированного отверсти ми круглой формы диаметром 2-8 мм. Часть площади тарелок этих аппаратов зан та переливными устройствами дл  жидкости, в сечении представл ющими собой сегмент или круг. Газова  фаза проходит через отверсти  тарелки и барботирует через слой жидкости, в результате чего на тарелке образуетс  слой пены. Жидка - фаза поступает на тарелку по переливному устройству , протекает по тарелке, контактиру  с газовой фазой, и стекает в нижерасположенную секцию аппарата по переливному устройству 1.

Недостатками этого аппарата  вл ютс  мала  удельна  нагрузка по жидкой фазе, что лимитируетс  производительностью переливных устройств, которые занимают до 30% полезной площади тарелок, а также

засбр емость отверстий- тарелки при работе на загр зненных средах. Увеличение же размеров переливных устройств снижает площадь рабочей зоны тарелки, что в конечном итоге также уменьшает производи5 тельность колонны.

Известен массообменный аппарат, секционированный тарелками с клапанами круглой формы. Клапаны представл ют собой

10 круглые крышки, прикрывающие отверсти  на тарелке под действием собственного веса и способные перемещатьс  по вертикали. При возрастании нагрузки колонны по, газовой фазе клапаны поднимаютс  и свободное сечение дл  прохода легкой фазы уве15 личиваетс . В нерабочем положении клапаны под действием собственного-веса закрывают отверсти  в тарелке. В рабочих услови х за счет напора потока газа клапаны приподнимаютс , газ проходит в об2Q разовавшуюс  щель между тарелкой и клапанами , контактирует с жидкостью на тарелке , образу  слой пены. При этом клапаны все врем  совершают колебательные движени , что способствует разбиению газовых струй на пузырьки малого размера

и образованию большой межфазной поверхности массоотдачи. Жидка  фаза поступает на тарелку по переливной трубе, распредел етс  равномерно по всей плоскости тарелки и затем сливаетс  в переливное устройство 2.

Недостатками этого аппарата  вл ютс  высокое гидравлическое сопротивление тарелок , оказываемое прохождению газовой фазы и ограниченный верхний предел нагрузок аппарата по жидкой фазе.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой  вл етс  массообменна  колонна, включающа  корпус, внутри которого размещены провальные тарелки . Тарелки выполнены в виде решетки с щелевыми отверсти ми пр моугольной формы , между которыми установлены неподвижные перегородки. Газ, проход  через щели, барботирует через жидкость, котора  находитс  на тарелке, в результате чего образуетс  слой пены. После контакта с газом жидкость стекает с тарелки через те же щели, через которые проходит газ. При нормальной работе тарелки барботаж происходит равномерно по всей ее площади, а жидкость стекает одновременно через все отверсти  тарелки 3.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что в барботажном слое образуютс  пузырьки диаметра 8-10 мм. Это приводит к небольшой суммарной поверхности межфазного контакта на тарелке, что вызывает низкую эффективность работы аппарата в целом.

Цель изобретени  - повышение эффективности процесса за счет увеличени  поверхности контакта .фаз и турбулизации газожидкостной системы.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в массообменной колонне, включающей корпус , внутри которого раз.мещены провальные тарелки, выполненные в виде решетки с щелевыми отверсти ми пр моугольной формы, между которыми установлены неподвижные перегородки, ребра рещетки выполнены в виде подвижных элементов, установленных на горизонтальных ос х с возможностью поворота.

На фиг. 1 изображена массообменна  колонна; на фиг. 2 - провальна  тарелка; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2.

Массообменна  колонна состоит из корпуса 1, разделенного на секции провальными тарелками 2. Тарелки состо т из подвижных элементов 3, установленных на горизонтальных ос х 4 и неподвижных перегородок 5. Элементы имеют сложнопрофилированное отверстие 6. На ос х на некотором рассто нии друг от друга расположены выступы 7, по форме совпадающие с отверсти ми в подвижных элементах . Размеры отверсти  и выступа подобраны так, что элемент может поворачиватьс  на оси на некоторый угол. Подвижные элементы имеют с боковых сторон выступы 8. Ширина этих выступов такова, что они обеспечивают определенное рассто ние между боковыми сторонами подвижных элементов. Торцовые стороны элементов

и боковые поверхности неподвижных перегородок представл ют собой часть цилиндрической поверхности одного радиуса. Рассто ние между подвижными элементами и неподвижными перегородками выбираетс 

равным рассто нию между боковыми поверхност ми элементов. Угол поворота эле ментов выбран таким, чтобы ширина .щели между торцовой поверхностью элементов и боковой поверхностью перегородки была все врем  одинакова.

В данной конструкции при повороте подвижных элементов ширина щели между ними не мен етс , вследствие чего силы динамического напора газового потока, действующие на левую и правую части элемента уравновещены, что позвол ет им за счет

действи  сверху неуравновешенных нагрузок со стороны сил т жести жидкой фазы все врем  находитьс  в колебательном движении и, способствовать этим увеличению эффективности работы тарелки.

Величина рассто ни  между подвижными элементами или щирина щели выбираетс  из следующих соображений. Максимальна  производительность тарелки достигаетс  при ширине щели 3 мм. Уменьшение или увеличение ширины щели от

этой величины снижает производительность колонны.

Величина угла поворота . подвижных элементов выбираетс  из соображений достижени  наиболее диспергированной системы. Это выполн етс  в том случае,

когда частота колебательного движени  подвижных элементов совпадает с собственной частотой барботажного сло . В этом случае элементы будут совершать наибольшее число колебательных движеНИИ с максимальной амплитудой и, значит , наиболее интенсивно турбулизовать жидкую фазу и диспергировать газовую. Дл  каждой газожидкостной системы и режима работы тарелки угол нужно определ ть экспериментально. Очевидно, что

вследствие широкого класса газожидкостных систем и режимов работы тарелки величина угла л может измен тьс  от минимальной величины - нуль до максимальной Я/2.

Аппарат работает следующим образом. На верхнюю таре.лку подаетс  исходна  жидка  фаза, снизу в колонну подаетс  газ (пар). Жидка  фаза непрерывно стекдет с тарелки в отверсти , попадает на нижележащую тарелку, и, проход  через все секции аппарата, выводитс  из его нижней части.

Свободное сечение тарелки выбираетс  такой величины, чтобы при заданном -расходе газовой и жидкой фазы на тарелке

образовалс  барботажный слой. Подвижные элементы 3 во врем  работы колонны все врем  будут находитьс  в непрерывном движении , поворачива сь на угол «t по своей оси. Это происходит за счет того, что сверху на подвижные элементы действуют неуравновешенные силы т жести жидкой фазы.

Движущие элементы, в свою очередь, диспергируют жидкую фазу барботажного сло  и разбивают на мелкие пузырьки газовый поток, проход щий между торцовыми сторонами элементов. Вследствие этих эффектов газова  фаза в барботажном слое находитс  в диспергированном состо нии в виде пузырьков малого диаметра, а турбулизаци  жидкой фазы повыщаетс . Это вызывает резкое увеличение эффективности работы тарелки и аппарата в целом.

Предлагаема  массообменна  колонна позвол ет существенно . увеличить эффективность протекани  массообменных процессов за счет увеличени  поверхности контакта фаз и турбулизации газожидкостной системы, в ней возможна реализаци  больщих нагрузок ио жидкой фазе и она легко самоочищаетс  при работе на загр зненных средах.

Так, на известных тарелках средний размер пузырьков 8-10 мм, а на тарелке предлагаемой конструкции - преимущественно

от 1 до 10 мм, что приводит к увеличению поверхности контакта фаз на 30%.

Claims (3)

1.Рамм В. М. Абсорбци  газов М., «Хими , 1976, с. 428, рис. У-6.

2.Рамм В. М. Абсорбци  газов. М., «Хими , 1976, с. 429, рис. У-9.

3.Александров И. А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М., «Хими , 1965, с. 240, рис. УШ-26.

Д

J

Д1

Д JL

J

u.

ш

JJ

JtU

J

Li

fe/

T/

Фиг. 2