Роторный распылительный массообменный аппарат Российский патент 2023 года по МПК B01D3/30 

Изобретение относится к массообменным аппаратам роторного типа для проведения массообменных процессов между газом (паром) и жидкостью и может быть использовано в газовой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности.

Роторная пленочная массообменная колонна, описанная в авторском свидетельстве SU 1457945 А1 (авторы Шафрановский А.В., Шмелев С.Л., Олевский В.М., Курковская В.В.), содержащая вертикальный корпус, соосный вал, контактные ступени, укрепленные на валу и состоящие из закрученных вокруг него отбортованных по краям спиральных лент и центрального распределительного стакана, кольцевые сборники жидкости, установленные под контактными ступенями на внутренней поверхности корпуса, и лотки, расположенные между ступенями, сообщающиеся со сборниками и имеющие слив на нижележащие ступени.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией роторного распылительного массообменного аппарата является наличие вертикального корпуса (колонны), вращающегося вала, вращающихся контактных ступеней.

Недостатком является недостаточно высокая интенсивность массопередачи и высокие затраты металла на изготовление аппарата.

Дископленочный абсорбер, описанный в источнике [Абсорбция газов. Рамм В.М., издание второе, переработанное и дополненное, М., Издательство «Химия», 1976 г., на стр. 322, рис. IV-17, а], состоит из горизонтального цилиндрического корпуса и горизонтального вала с закрепленными на нем перфорированными дисками. В горизонтальном цилиндре поддерживается некоторый уровень жидкости. Внутри цилиндра вращается горизонтальный вал с закрепленными на нем перфорированными дисками. Поверхность дисков, выступающая над зеркалом жидкости, покрыта жидкой пленкой; на поверхности этой пленки происходит массопередача. Окружная скорость вращения дисков 0,2-0,3 м/с.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией роторного распылительного массообменного аппарата является наличие цилиндрического корпуса (колонны), вращающегося вала.

Недостатки аналогичны предыдущему аналогу.

Роторный массообменный аппарат, описанный в патенте SU 1101247 А, содержит вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальные контактные тарелки, установленные в корпусе и делящие его на контактные зоны, вал, размещенный в корпусе по его оси и проходящий через тарелки, циркуляционные цилиндры, закрепленные на валу над тарелками, турбулизаторы, радиально закрепленные на цилиндрах и выполненные с продольной прорезью, и переливные устройства, соединяющие контактные зоны между собой, при этом аппарат снабжен сетками, закрывающими продольные прорези турбулизаторов, выполненных с эллиптическим поперечным сечением.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией роторного распылительного массообменного аппарата является наличие цилиндрического корпуса (колонны), вращающегося вала, переливных устройств.

Недостатки аналогичны предыдущему аналогу.

Наиболее близким по конструкции (прототип) является роторно-дисковый колонный экстрактор, описанный в источнике [Основные процессы и аппараты химической технологии. Касаткин А.Г., издание девятое, исправленное, М., Издательство «Химия», 1973 г., на стр. 544, рис. XIII-22]. Роторно-дисковый колонный экстрактор состоит из корпуса, кольцевых перегородок, ротора, привода, распределителей фаз. В этом экстракторе внутри корпуса на равном расстоянии друг от друга укреплены неподвижно кольцевые перегородки. По оси колонны проходит вертикально вал с горизонтальными плоскими дисками, приводимый во вращение посредством привода. Диски ротора размещены симметрично относительно перегородок, причем каждые две соседние кольцевые перегородки и диск между ними образуют секцию колонны.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией роторного распылительного массообменного аппарата является наличие цилиндрического корпуса, вращающегося вала, привода (электродвигателя), устройств подачи фаз.

Недостатком является недостаточно высокая интенсивность массопередачи и высокие затраты металла на изготовление аппарата.

Задачей изобретения является создание нового высокоэффективного распылительного массообменного аппарата роторного типа для проведения массо-обменных процессов между газом (паром) и жидкостью.

Технический результат изобретения заключается в:

- увеличении интенсивности процессов массопередачи;

- снижении затрат металла на изготовление аппарата.

Устранение указанных недостатков и достижение заявляемого технического результата от реализации нового роторного распылительного массообменного аппарата, достигается за счет того, что к валу крепятся плоские прямоугольные лопасти с плоскими вертикальными пластинами, при этом угол между плоскостью плоской лопасти и плоскостью плоской вертикальной пластины составляет 90°, при этом жидкость движется за счет центробежной силы вдоль плоской прямоугольной лопасти по направлению к стенке аппарата, при этом, когда жидкость попадает на плоскую вертикальную пластину, жидкость отрывается и подбрасывается вверх, контактирует с газом (паром) и возвращается вниз на плоскую параллельную лопасть, что приводит к турбулизации, распылению, диспергированию жидкости и к увеличению интенсивности массопередачи, и как следствие, к снижению затрат металла на изготовление аппарата, также имеются неподвижные ситчатые тарелки со сливными трубами, при этом ситчатые тарелки крепятся к корпусу колонны, при этом по высоте аппарата вращающиеся плоские прямоугольные лопасти чередуются с неподвижными ситчатыми тарелками, при этом через отверстия в ситчатых тарелках проходит газ (пар) снизу вверх и препятствует стоку жидкости через отверстия в ситчатых тарелках, также между вращающимся валом и неподвижной ситчатой тарелкой имеется кольцевой зазор, по которому проходит газ (пар) снизу вверх.

Отличительной особенностью заявляемого изобретения является размещение на валу плоских прямоугольных лопастей с плоскими вертикальными пластинами, при этом угол между плоскостью плоской лопасти и плоскостью плоской вертикальной пластины составляет 90°, при этом жидкость движется за счет центробежной силы вдоль плоской прямоугольной лопасти по направлению к стенке аппарата, и, когда жидкость попадает на плоскую вертикальную пластину, жидкость отрывается и подбрасывается вверх, контактирует с газом (паром) и падает вниз на плоскую параллельную лопасть, что приводит к турбулизации, распылению, диспергированию жидкости и к увеличению интенсивности массопередачи, и как следствие, к снижению затрат металла на изготовление аппарата. В аппарате имеются также неподвижные ситчатые тарелки со сливными трубами. Ситчатые тарелки крепятся к корпусу колонны, при этом по высоте аппарата вращающиеся плоские прямоугольные лопасти чередуются с неподвижными ситчатыми тарелками, при этом через отверстия в ситчатых тарелках проходит газ (пар) снизу вверх и препятствует стоку жидкости через отверстия в ситчатых тарелках. При этом между вращающимся валом и неподвижной ситчатой тарелкой имеется кольцевой зазор, по которому проходит газ (пар) снизу вверх.

Сущность предлагаемого роторного распылительного массообменного аппарата поясняется чертежами (фиг.1-4). Перечень фигур:

Фиг. 1. Общий вид роторного распылительного массообменного аппарата.

Фиг. 2. Вид сверху на плоские прямоугольные лопасти с плоскими прямоугольными пластинами.

Фиг. 3. Вид сверху на ситчатую тарелку.

Фиг. 4. Общий вид плоских прямоугольных лопастей с плоскими прямоугольными пластинами.

На фиг.1 приведен общий вид заявляемого роторного распылительного массообменного аппарата. На фиг.2 приведен вид сверху на плоские прямоугольные лопасти с плоскими прямоугольными пластинами. На фиг.3 приведен вид сверху на ситчатую тарелку. На фиг.4 приведен общий вид плоских прямоугольных лопастей с плоскими прямоугольными пластинами.

Заявляемый роторный распылительный массообменный аппарат (фиг.1-4) состоит из вертикального корпуса (колонны) (1), вращающегося соосного вала (2), электродвигателя (3), неподвижных ситчатых тарелок (4), сливных труб (5), плоских лопастей (6), плоских вертикальных пластин (7), устройства подачи газа (пара) (8), подшипников (9), патрубка для выхода жидкости (10), патрубка для выхода газа (пара) (11), устройства подачи жидкости (12), отверстий (13) в ситчатых тарелках (4), кольцевого зазора (14) между валом (2) и ситчатой тарелкой (4). Угол между плоскостью плоской лопасти (6) и плоскостью плоской вертикальной пластины (7) составляет 90°.

Предлагаемый роторный распылительный массообменный аппарат, предназначенный для проведения массообменных процессов между газом (паром) и жидкостью, работает следующим образом. Газ (пар) подается в низ аппарата через устройство подачи газа (пара) (8), распределяется равномерно по сечению аппарата с помощью ситчатой тарелки (4), проходит через отверстия ситчатой тарелки (4) и поднимается вверх по аппарату. Газ (пар) может проходить также через кольцевой зазор (14) между вращающимся валом (2) и неподвижной ситчатой тарелкой (4). При подъеме газ (пар) проходит между вращающимися плоскими прямоугольными лопастями (6) и контактирует с распыляемой жидкостью. Из аппарата (1) газ (пар) выходит через патрубок (11). Жидкость поступает в колонну (1) через устройство подачи жидкости (12), подается на вращающиеся плоские прямоугольные лопасти (6), имеющие плоские вертикальные пластины (7), далее жидкость движется за счет центробежной силы вдоль плоской прямоугольной лопасти (6) по направлению к стенке колонны (1), при этом, когда жидкость попадает на плоскую вертикальную пластину (7), жидкость отрывается и подбрасывается вверх, контактирует с газом (паром) и возвращается вниз на плоскую прямоугольную лопасть (6), что приводит к турбулизации, распылению, диспергированию жидкости и к увеличению интенсивности массопередачи, и как следствие, к снижению затрат металла на изготовление аппарата. Далее жидкость стекает на нижележащие плоские прямоугольные лопасти (6) и на них контактирует с газом (паром). Далее жидкость контактирует с газом (паром) на неподвижной ситчатой тарелке (4). При этом жидкость стекает с неподвижной ситчатой тарелки (4) через сливную трубу (5) на нижележащие вращающиеся плоские лопасти (6). Через отверстия (13) ситчатой тарелки (4) жидкость сливаться не может, через эти отверстия проходит газ (пар) снизу вверх. Таким образом происходит интенсивный многократный контакт жидкости с газом (паром) по высоте колонны (1), что приводит к турбулизации, распылению, диспергированию жидкости и к увеличению интенсивности массопередачи, и как следствие, к снижению затрат металла на изготовление аппарата.

ЛИТЕРАТУРА

1. Авторское свидетельство SU 1457945 А1. Роторная пленочная массообменная колонна. Авторы: Шафрановский А.В., Шмелев С.Л., Олевский В.М., Курковская В.В. Опубл. 15.02.1989. Бюл. №6.

2. Рамм В.М. Абсорбция газов. Издание второе, переработанное и дополненное. М., Издательство «Химия», 1976 г., на стр. 322, рис. IV-17, а.

3. Авторское свидетельство SU 1101247 А. Роторный массообменный аппарат.Авторы: Одинцов А.В., Брезгин Б.Н., Жилин И.Ф., Крошкин Г.С. Опубл. 07.07.1984, Бюл. №25.

4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Издание девятое, исправленное. М., Издательство «Химия», 1973 г., на стр. 544, рис. XIII-22.

Изобретение относится к массообменным аппаратам роторного типа для проведения массообменных процессов между газом (паром) и жидкостью и может быть использовано в газовой, химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности. Раскрывается роторный распылительный массообменный аппарат, который содержит цилиндрический корпус, вращающийся вал, электродвигатель, а также устройства подачи фаз. При этом к валу крепятся плоские прямоугольные лопасти с плоскими вертикальными пластинами. Угол между плоскостью плоской лопасти и плоскостью плоской вертикальной пластины составляет 90°. Неподвижные ситчатые тарелки, имеющие неподвижные сливные трубы, крепятся к стенке аппарата. По высоте аппарата вращающиеся плоские прямоугольные лопасти чередуются с неподвижными ситчатыми тарелками. Также между вращающимся валом и неподвижной ситчатой тарелкой есть кольцевой зазор. Техническим результатом изобретения является увеличение интенсивности процессов массопередачи и снижение затрат металла на изготовление аппарата. 4 ил.

Роторный распылительный массообменный аппарат, содержащий цилиндрический корпус, вращающийся вал, электродвигатель, устройства подачи фаз, отличающийся тем, что к валу крепятся плоские прямоугольные лопасти с плоскими вертикальными пластинами, при этом угол между плоскостью плоской лопасти и плоскостью плоской вертикальной пластины составляет 90°, при этом неподвижные ситчатые тарелки крепятся к стенке аппарата, при этом неподвижные ситчатые тарелки имеют неподвижные сливные трубы, при этом по высоте аппарата вращающиеся плоские прямоугольные лопасти чередуются с неподвижными ситчатыми тарелками, причем между вращающимся валом и неподвижной ситчатой тарелкой есть кольцевой зазор.