МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА Российский патент 1997 года по МПК B01D3/22 

Изобретение относится к конструкциям массообменных колонн насадочного типа для систем газ(пар)-жидкость, предназначенных для процессов абсорбции, ректификации, промывки газов и особенно вакуумной ректификации и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой и других отраслей промышленности.

Известна массообменная колонна, включающая вертикальный цилиндрический корпус, в котором поярусно по высоте расположены перфорированные полки, перфорации в полках выполнены в виде арочных прорезей, выпуклостями вверх, слой насадки на каждой полке.

Недостатком известной массообменной колонны является короткий путь движения жидкости в горизонтальной плоскости в слое насадки от центра к периферии и от периферии к центру, что не обеспечивает высокую эффективность массообмена слоя насадки на полке.

Цель заявляемого изобретения повышение эффективности массообмена между газом (паром) и жидкостью за счет увеличения межфазной поверхности массообмена в свободном объеме насадки и обеспечения структуры потока жидкости, близкой к модели идеального вытеснения в горизонтальной плоскости при полном перемешивании жидкости по высоте слоя насадки в секции и обеспечения увеличения удельной нагрузки по жидкости.

Цель достигается тем, что в массообменной колонне, включающей вертикальный цилиндрический корпус, в котором поярусно по высоте расположены перфорированные полки с центральными отверстиями, перфорации в полках выполнены в виде арочных прорезей выпуклостями вверх, слой насадки на каждой полке, в центральное отверстие полок вмонтирована центральная труба, полки имеют спиралевидную форму с радиальным уклоном под острым углом к горизонтали от стенки корпуса к центральной трубе, нижний радиальный край верхней перфорированной полки соединен вертикальной перегородкой с верхним радиальным краем нижней перфорированной полки, у нижнего края спиралевидной полки выполнено отверстие, в которое вмонтирована переливная труба, верхняя кромка которой расположена выше арочных прорезей и ниже слоя насадки на полке, а нижняя часть переливной трубы является сливной трубой у верхнего радиального края нижерасположенной полки, нижняя кромка сливной трубы отстоит от нижерасположенной на величину, равную не меньше 1/4 внутреннего диаметра сливной трубы, на полке у ее верхнего радиального края закреплена радиальная сливная перегородка между центральной трубой и корпусом, верхняя кромка которой расположена выше нижней кромки сливной трубы, оси арочных прорезей на полке направлены от верхнего к нижнему радиальному краю полки и под острым углом к радиусу от периферии к центру корпуса, над переливной трубой сверху закреплена сетка с размером ячеек меньше линейного размера элементов насадки.

Предлагаемая конструкция массообменной колонны за счет своих отличительных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - повышение эффективности массообмена между газом(паром) и жидкостью.

На фиг. 1 схематически представлен продольный разрез массообменной колонны; на фиг. 2 поперечный разрез в плоскости А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б фиг. 2; на фиг. 4 разрез по В-В фиг. 2; на фиг. 5 разрез по Г-Г фиг. 2.

Массообменная колонна (фиг. 1 5) содержит цилиндрический вертикальный корпус 1, в котором установлена осесимметричная внутри центральная вертикальная труба 2, вокруг которой и между стенками корпуса 1 поярусно по высоте расположены спиралевидные полки 3 с радиальным уклоном под острым углом к горизонтали от стенки корпуса 1 к трубе 2, через каждый один оборот спиралевидной полки 3 по высоте к радиальным краям полки 3 прикреплены вертикальные радиальные перегородки 4 в форме параллелепипеда, две противоположные стороны которого примыкают к стенке корпуса 1 и к трубе 2, а две другие противоположные стороны примыкают к верхнему и нижнему краям полки 3, над верхним краем полки 3 радиальная перегородка 4 имеет выступающую вверх вертикальную радиальную дополнительную перегородку 5, у нижнего края полки 3 в ней выполнено отверстие, в которое плотно вмонтирована сливная труба с верхней 6 переливной и нижней 7 сливной кромки, над верхней кромкой 6 сливной трубой расположена оградительная сетка 8 для предупреждения попадания в нее элементов насадки, в полке 3 выполнены арочные прорези 9 с осями, направленными от верхнего к нижнему краю полки 3 и под острым углом к радиусу от периферии к центру, верхняя кромка 6 сливной трубы отстоит от полки 3, а нижняя 7 сливной трубы отстоит от полки 3 на величину не менее 1/4 внутреннего диаметра сливной трубы, рядом с нижней сливной кромкой 7 сливной трубы на полке 3 установлена радиальная перегородка 10, верхняя кромка которой расположена выше нижней кромки 7 сливной трубы для обеспечения гидравлического затора, на полки 3 беспорядочно засыпан слой насадки 11 так, что между слоем насадки 11 и смежной верхней полкой 3 образуется сепарационное пространство.

Массообменная колонна работает следующим образом.

Газ(пар) поступает в корпус 1 колонны (фиг. 1 5) снизу вверх, проходит через арочные прорези 9 в спиралевидных полках 3 и проходит через слой насадки 11 на полках 3, где взаимодействует с жидкостью, в результате чего между газом (паром) и жидкостью происходит тепло- и массообмен. Жидкость на каждую спиралевидную полку 3 поступает через нижние сливные кромки 7 сливной трубы и переливается через радиальную перегородку 10, обеспечивающую гидравлический затвор. На самую верхнюю полку 3 массообменной колонны жидкость поступает по водному штуцеру (не показано). На спиралевидной полке 3 со слоем насадки 11 жидкость движется от верхнего к нижнему краю полки, где переливается через верхние переливные кромки 6 сливной трубы и стекает через сливные кромки 7 сливной трубы на нижерасположенную спиралевидную полку 3 у верхнего ее края и т.д. Жидкость движется от верхнего к нижнему краю полки под действием уклона спиралевидной полки 3, а также под действием струй газа(пара), выходящих из арочных прорезей 9, оси которых направлены под острым углом к радиусу от периферии к центру колонны для равномерного распределения жидкости за счет уравновешивания центробежных сил. Для этих же целей спиралевидные полки имеют также радиальный уклон под острым углом к горизонтали от стенки корпуса 1 к центральной трубе 2. Длина пути движения жидкости на спиралевидных полках в среднем почти в 6 раз больше длины пути движения жидкости для прототипа с радиальным движением жидкости от центра к периферии, что обеспечивает повышение эффективности массообмена по Мерфи по сравнению с прототипом при сопоставимых условиях.

Изобретение относится к конструкциям массообменных колонн насадочного типа для взаимодействия систем газ (пар)- жидкость при проведении процессов абсорбции, ректификации и может найти применение в химической, газовой, пищевой и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности массообмена между газом (паром) и жидкостью за счет увеличения межфазной поверхности массобмена в свободном объеме насадки и обеспечения структуры потока жидкости, близкой к модели идеального вытеснения в горизонтальной плоскости. Цель достигается тем, что в массообменной колонне, включающей вертикальный цилиндрический корпус, в котором поярусно по высоте расположены перфорированные полки с центральными отверстиями, перфорации в полках выполнены в виде арочных прорезей выпуклостями вверх, слой насадки на каждой полке, в центральные отверстия полок вмонтирована центральная труба, полки имеют спиралевидную форму с радиальным уклоном под острым углом к горизонтали от стенки корпуса к центральной трубе, нижний радиальный край верхней спиралевидной перфорированной полки соединен вертикальной перегородкой с верхним радиальным краем нижней спиралевидной перфорированной полки, у нижнего края спиралевидной полки выполнено отверстие, в котором вмонтирована переливная труба, верхняя кромка которой расположена выше арочных прорезей и ниже верхнего уровня слоя насадки на полке, а нижняя часть переливной трубы является сливной трубой у верхнего радиального края нижерасположенной спиралевидной полки, нижняя кромка сливной трубы отстоит от нижерасположенной полки на величину, равную не меньше 1/4 внутреннего диаметра сливной трубы, на спиралевидной полке у ее верхнего радиального края рядом со сливной трубой закреплена радиальная сливная перегородка между центральной трубой и корпусом, верхняя кромка которой расположена выше нижней кромки сливной трубы, оси арочных прорезей на полке направлены от верхнего к нижнему радиальному краю спиралевидной полки и под острым углом к радиусу от периферии к центру корпуса, над переливной трубой сверху закреплена сетка с размером ячеек меньше линейного размера элементов насадки. Новым в заявляемом изобретении является установка центральной трубы, на которой закреплены поярусно перфорированные полки, полки имеют спиралевидную форму, радиальные срезы смежных по высоте полок соединены радиальными вертикальными перегородками. 5 ил.

Массообменная колонна, включающая вертикальный цилиндрический корпус, в котором поярусно по высоте расположены перфорированные полки, перфорации в полках выполнены в виде арочных прорезей выпуклостями вверх, слой насадки на каждой полке, отличающаяся тем, что полки выполнены с центральными отверстиями, в которые вмонтирована центральная труба, полки имеют спиралевидную форму с радиальным уклоном под острым углом к горизонтали от стенки корпуса к центральной трубе, нижний радиальный край верхней спиралевидной перфорированной полки соединен вертикальной перегородкой с верхним радиальным краем нижней спиралевидной перфорированной полки, у нижнего края спиралевидной полки выполнено отверстие, в котором вмонтирована переливная труба, верхняя кромка которой расположена выше арочных прорезей и ниже верхнего уровня слоя насадки на полке, а нижняя часть переливной трубы является сливной трубой у верхнего радиального края нижерасположенной спиралевидной полки, нижняя кромка сливной трубы отстоит от нижерасположенной полки на величину, равную не меньше 1/4 внутреннего диаметра сливной трубы, на спиралевидной полке у ее верхнего радиального края рядом со сливной трубой закреплена радиальная сливная перегородка между центральной трубой и корпусом, верхняя кромка расположена выше нижней кромки сливной трубы, оси арочных прорезей на полке направлены от верхнего к нижнему радиальному краю спиралевидной полки и под острым углом к радиусу от периферии к центру корпуса, над переливной трубой сверху закреплена сеткой с размером ячеек меньше линейного размера элементов насадки.