МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА Российский патент 1999 года по МПК B01D3/30 

Изобретение относится к роторным аппаратам для проведения абсорбционных и ректификационных процессов, в частности для ректификации в условиях вакуума термически нестойких продуктов, например капролактама, синтетических жирных кислот.

Известна тепломассообменная колонна (а.с. 1212450), оборудованная контактными устройствами в виде набора концентрически расположенных отбортованных цилиндров с отверстиями в виде щелевых горизонтальных прорезей. Недостатком колонны является малая производительность по жидкой фазе, определяемая производительностью первого (внутреннего) кольца.

Известна колонна с ротором в виде пакета конусов, принятая в качестве прототипа (В. Г. Коган, М.А.Харисов. Оборудование для разделения смесей под вакуумом. - Л.: Машиностроение, 1976, с. 161). Недостатком конструкции является невысокая эффективность массообмена, обусловленная числом слоев разбрызгиваемой жидкости, равным числу конусов.

Цель изобретения-увеличение эффективности массообмена и производительности контактного устройства путем увеличения числа слоев распыления жидкости с одного конуса и увеличения задержки жидкости в верхней части конуса (то есть полного заполнения распределительного стакана), что приводит к увеличению производительности каждого конуса.

Поставленная задача цель достигается тем, что на пакете усеченных конусов, обращенном вершинами вниз, вверху, на основаниях конусов закреплены горизонтальные диски, с внешней стороны которых установлен вертикальный перфорированный цилиндр, на котором по высоте, в пределах каждого кругового распределительного кармана выполнены отверстия в виде щелевых горизонтальных прорезей, расположенных на расстоянии одна от другой по высоте, при этом вышележащая прорезь перекрывает зазор между нижележащими прорезями. Цилиндр может быть перфорирован и круглыми отверстиями.

Для эффективного использования жидкости последний внутренний конус оборудован полуоткрытым распределительным карманом, образованным диском, перфорированным цилиндром и коротким усеченным конусом.

Существенным отличием является оборудование пакета конусов горизонтальными дисками и вертикальным перфорированным цилиндром, образующим круговые распределительные карманы, вследствие чего распыление жидкости происходит не с основания каждого конуса, а из распределительного кармана с рядом параллельных щелочных прорезей, что увеличивает число слоев распыления жидкости, по сравнению с пакетом простых конусов в 2-4 раза. Во столько же раз возрастает поверхность контакта фаз.

На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез массообменной колонны; на фиг. 2 - распределительный карман в разрезе; на фиг. 3 - вид по А на фиг. 1.

Массообменная колонна состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, неподвижной закрепленной на корпусе сборной тарелки 2, имеющей патрубки 3 для прохода пара или газа. На валу 4 закреплены усеченные конуса 5, снабженные верхней части горизонтальными дисками 6, с внешней стороны которых закреплен вертикальный перфорированный цилиндр 7, образующий в паре с горизонтальными дисками распределительные карманы 8 с щелевыми прорезями 9. Последний распределительный карман, образованный на внутреннем конусе выполнен полуоткрытым благодаря короткому усеченному конусу 10.

Массообменная колонна работает следующим образом.

Жидкость, стекающая по корпусу колонны 1 и далее по неподвижной тарелке 2 собирается в ее центральной части, откуда подхватывается вращающимися конусами 5, поднимается по конусам под действием центробежной силы и заполняет распределительные карманы 8. Через щелевые отверстия 9 под действием центробежной силы жидкость распыливается веерообразно в виде капель параллельными слоями, перекрывая все сечение колонны для прохода газа. Поднимающийся поток пара или газа пронизывает слои распыленной жидкости, контактируя с ними. С тарелки на тарелку жидкость перетекает через кольцевой канал 11.

По сравнению с известной конструкцией эффективность массообмена возрастает благодаря увеличению поверхности контакта фаз в единице объема аппарата за счет увеличения в 2-4 раза числа слоев распыления жидкости. Производительность колонны по жидкой фазе при заполнении распределительного стакана возрастает также в 2-4 раза, при этом гидравлическое сопротивление остается практически неизмененным.

Изобретение относится к роторным аппаратам для проведения абсорбционных и ректификационных процессов, в частности для ректификации в условиях вакуума термически нестойких продуктов. Недостатком известных конструкций является недостаточно высокая эффективность массообмена и низкая производительность по жидкой фазе. Цель изобретения - увеличение эффективности массообмена и производительности контактного устройства. Поставленная цель достигается тем, что на пакете усеченных конусов, обращенном вершинами вниз, вверху, на основаниях конусов закреплены горизонтальные диски, с внешней стороны которых установлен вертикальный перфорированный цилиндр, на котором по высоте, в пределах каждого кругового распределительного кармана выполнены отверстия в виде щелевых горизонтальных прорезей, расположенных одна от другой на расстоянии по высоте. Существенным отличием является оборудование пакета конусов горизонтальными дисками и вертикальным перфорированным цилиндром, образующим круговые распределительные карманы. В результате увеличивается число слоев распыления жидкости и возрастает поверхность контакта фаз. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Массообменная колонна, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, вал с закрепленными на нем контактными устройствами, состоящими из коаксильно набранных с зазором усеченных конусов, обращенных вершинами вниз и закрепленных на корпусе сборных тарелок с патрубками для прохода пара (газа), отличающаяся тем, что на основаниях конусов закреплены горизонтальные диски, с внешней стороны которых установлены вертикальные перфорированные цилиндры, на которых по высоте в пределах каждого распределительного кармана выполнены отверстия в виде щелевых горизонтальных прорезей, расположенных на расстоянии друг от друга по высоте, при этом вышележащая прорезь перекрывает зазор между нижележащими прорезями. 2. Массообменная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что вертикальный цилиндр может быть перфорирован круглыми отверстиями. 3. Массообменная колонна по п.1, отличающаяся тем, что внутренний конус оборудован полуоткрытым распределительным карманом, образованным диском, перфорированным цилиндром и коротким усеченным конусом.