МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА Российский патент 2009 года по МПК B01D3/00 B01D59/00 

Изобретение относится к установкам для разделения смесей различных веществ с близкими свойствами ректификацией или химическим обменом и может быть использовано в химической промышленности для получения чистых и особо чистых веществ, в том числе для разделения изотопов.

Широко известны массообменные колонны вертикального типа, массообменная часть которых заполнена высокоэффективной насадкой различных типов. Однако высота производственных помещений с размещенными в них массообменными колоннами, предназначенными для разделения веществ с близкими свойствами, может достигать сотен метров.

Известна массообменная колонна с вращающейся насадкой, представляющей собой насаженные на вал перегородки с прикрепленными к ним с обеих сторон дисками с большими отверстиями в центре. Каждая насаженная на вал перегородка вместе с прикрепленными к ней дисками образует один элемент насадки. Между элементами насадки установлены плотно примыкающие к внутренней поверхности корпуса кольцевые перегородки. Вращающаяся насадка размещена в установленном под углом к горизонту цилиндрическом корпусе, снабженном днищем, крышкой и патрубками для ввода и вывода реагентов. (С.И.Бабков, Н.М.Жаворонков Промышленный метод получения концентратов тяжелого изотопа азота // Химическая промышленность, 1955. Т.7. С.388) (прототип).

Недостатками прототипа являются

- ограниченный линейный размер как следствие прогиба вала;

- сложное многоэлементное исполнение внутреннего устройства;

- малая площадь контакта фаз;

- смешение концентраций, вызванное тем, что в находящейся на диске пленке жидкости, контактирующей с проходящим между дисками газом, происходит изменение концентраций компонентов, которое частично нивелируется при обновлении жидкой пленки в стекающей по дну кожуха жидкости.

Задачей изобретения является

- увеличение поверхности контакта фаз;

- уменьшение эффекта смешения концентраций компонентов;

- упрощение конструктивного исполнения массообменной части;

- исключение влияния прогиба вала на ограничение линейного размера массообменной части.

Поставленная задача решается тем, что в массообменной колонне, содержащей установленный под углом к горизонту цилиндрический корпус с кольцевыми перегородками на внутренней поверхности, снабженный днищем, крышкой, патрубками для ввода и вывода реагентов и валом с вращающейся насадкой, включающей закрепленные на валу перегородки, вращающаяся насадка выполнена в виде насыпного наполнителя, размещенного в камерах, образованных с помощью закрепленных на валу верхнего и нижнего перфорированных дисков и продольных перфорированных пластин, имеющих ответные пазы для кольцевых перегородок корпуса.

На фиг.1 схематично изображен продольный разрез колонны, на фиг.2 - поперечный разрез колонны.

Массообменная колонна содержит корпус 1, крышку 2, днище 3, вращаемый приводом (не показан) вал 4 и вращающуюся насадку 5. На внутренней поверхности корпуса 1 размещены кольцевые перегородки 6. Вращающаяся насадка 5 выполнена в виде высокоэффективного насыпного наполнителя 7, например, из спирально-призматической насадки, размещенного в камерах, образованных с помощью закрепленных на валу верхнего 8 и нижнего 9 перфорированных дисков и четырех продольных перфорированных пластин 10.

На продольных перфорированных пластинах 10 выполнены ответные пазы 16 для кольцевых перегородок 6.

Днище и крышка снабжены патрубками для ввода и вывода газа 11 и 12 и жидкости 13 и 14.

Колонна работает следующим образом.

Жидкая компонента, например комплекс анизола с трифторидом бора, содержащим изотопы бора ¹⁰В и ¹¹В, поступает в патрубок 13 и по донной части кожуха движется к патрубку 14, создавая ванны 15 на кольцевых перегородках 6.

Газовая компонента, например трифторид бора, содержащий изотопы ¹⁰В и ¹¹В, поступает в патрубок 11 и движется к патрубку 12 навстречу жидкости.

Насадка при помощи привода вращается, смачиваясь в ваннах у донной части корпуса, обеспечивая спиралеобразное движение жидкой компоненты навстречу газовой компоненте.

Газовая компонента также совершает спиралеобразное движение по насадочной части колонны за счет ее захвата вращающейся насадкой.

Комплекс трифторида бора (жидкая компонента) вступает в реакцию химического изотопного обмена с трифторидом бора (газовая компонента), в результате которой жидкая компонента обогащается, а газовая компонента обедняется изотопом ¹⁰В.

Дополнительное радиальное перемешивание жидкой и газовой компонент без смешения в них изотопных концентраций обеспечивается продольными перфорированными пластинами.

Указанное движение жидкой и газовой компонент обеспечивает эффективное смачивание массообменной части колонны, развитие поверхности контакта фаз и уменьшение эффекта смешения концентраций разделяемых компонентов (изотопов бора ¹⁰В и ¹¹В) вдоль массообменной части.

Использование заявленного технического решения обеспечивает

- увеличение поверхности контакта фаз;

- уменьшение эффекта смешения концентраций разделяемых компонентов;

- упрощение конструктивного исполнения массообменной части;

- исключение влияния прогиба вала за счет его упрочнения продольными пластинами, что устраняет и ограничение линейного размера массообменной части.

В своей совокупности указанные признаки обеспечивают увеличение эффективности массообмена и, как следствие, повышение разделительной способности колонны.

Изобретение относится к установкам для разделения смесей различных веществ с близкими свойствами ректификацией или химическим обменом и может быть использовано в химической промышленности для получения чистых и особо чистых веществ, в том числе для разделения изотопов. Массообменная колонна содержит установленный под углом к горизонту цилиндрический корпус с кольцевыми перегородками на внутренней поверхности, снабженный днищем, крышкой, патрубками для ввода и вывода реагентов и валом с вращающейся насадкой. Насадка включает закрепленные на валу перегородки и выполнена в виде насыпного наполнителя, размещенного в камерах, образованных с помощью закрепленных на валу верхнего и нижнего перфорированных дисков и продольных перфорированных пластин, имеющих ответные пазы для кольцевых. перегородок корпуса. Изобретение обеспечивает увеличение поверхности контакта фаз, уменьшение эффекта смешения концентраций разделяемых компонентов, увеличение эффективности массообмена и, как следствие, повышение разделительной способности колонны. 2 ил.

Массообменная колонна, содержащая установленный под углом к горизонту цилиндрический корпус с кольцевыми перегородками на внутренней поверхности, снабженный днищем, крышкой, патрубками для ввода и вывода реагентов и валом с вращающейся насадкой, включающей закрепленные на валу перегородки, отличающаяся тем, что вращающаяся насадка выполнена в виде насыпного наполнителя, размещенного в камерах, образованных с помощью закрепленных на валу верхнего и нижнего перфорированных дисков и продольных перфорированных пластин, имеющих ответные пазы для кольцевых перегородок корпуса.