Аппарат для проведения массообменных процессов в системе жидкость-твердая фаза-газ Советский патент 1984 года по МПК B01J8/00 

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процес сов в системе жидкость-твердая фаза газ,, в частности к пульсационным ко лонным аппаратам. Известен аппарат для проведения массообменных процессов в трехфазных системах - пульсационная колонна с тарелками КРИЗМ lj . Недостатком такого аппарата является то, что вьщеляющийся в процессе газ нарушает процесс пульсации жидкости в колонне, что приводи к неустойчивости технологического режима. Наиболее близким к предлагаемому является аппарат дд1я проведения массообменных процессов, состоящий из корпуса с размещенными по высоте тарелками, каждая из которых состоит из основания с патрубком для подвода газа и колпачка, причем тарелки размещены на центральной трубе, имеющей в зоне колпачка отверстия для отвода газа и коаксиально установленные стаканы 2j. Однако газы, образовавшиеся в процессе реакции, совершают одноразовую и неравномерную пульсацию, что приводит к неравномерному перемешиванию продукта. Кроме того, размещение контактных тарелок на центральной трубе затрудняет сборку и обслуживание аппарата. Цель изобретения - интенсификация процесса массообмена и упрощение обслуживания. Поставленная цель достигается тем, что. в аппарате для проведения массообменных процессов в системе жидкость-твердая фаза-газ, включающем корпус и размещенные по высоте тарелки, каждая из которых содержит основание с патрубком для подвода газа, колпачок, трубу для отвода газа с отверстиями в зоне колпачка и коаксиально установленный стакан, труба для отвода газа снабжена установленной внутри, на уровне донной части стакана, поперечной перегородкой, под которой в трубе выполнены отверстия для выхода газа с нижележащей тарелки. Целесообразно при этом, чтобы трубы для отвода газа были установлены эксцентрично оси колпачка. Трубы для отвода газа двух соседних тарелок смещены одна относительно другой. 10 2 Тарелки на периферии имеют отверстия, образованные двумя полыми усеченньп ш конусами, соединенными друг с другом меньшими основаниями, На фиг.1 схематично представлена конструктивная схема аппарата; на фиг.2 - то же, при эксцентричном расположении труб; на фиг.З - контактное устройство; на фиг.4 - то же, при эксцентричном расположении труб; на фиг.5 - узел I - на фиг.З. Алпарат включает корпус 1 с технологическими штуцерами: 2 - для подачи твердой фазы в потоке транспортировочной жидкости, 3 - для подачи реакционной жидкости, 4 для отвода реакционной жидкости, 5 - для отвода газов, 6 - для отбора твердой фазы, 7 - для отвода жидкости. В корпусе 1 размещены контактные устройства 8, а в его верхней части проницаемый для жидкости колпак 9 и приводной выгрузочный шнек 10. Корпус 1 собран- из керамических царг 11, установленных в металлической броне 12 на амортизаторах 13. Царги 11 опираются друг на друга и стянуты болтами 14, а для уплотнения разъема между ними служат прокладки 15 и кислотостойкая замазка 16. Царги 11 имеют выступы 17, на которые опираются тарелки 18 контактных устройств 8. Каждая тарелка 18 имеет центральный, патрубок 19 с колпачком 20, соединенным с трубой 21. В зоне колпачка труба 21 имеет отверстия 22 и окружена стаканом 23. В зоне донной части стакана 23 труба 21 снабжена перегородкой 24, перед которой в трубе предусмотрены отверстия 25. Труба 21 может состоять из отдельных участков 21а, закреапенных непосредственно на колпачках 20, при этом оси этих участков могут быть смещены относительно осей колпачков (фиг.2 и 4). Колпачки каждых двух соседних тарелок повернуты так, что участки труб смещены один относительно другого. Периферийные края тарелок 18 имеют отверстия 26, образованные двумя полы№1 усеченными конусами, соединенными друг с другом меньшими основаниями. Аппарат работает следующим образом. Исходный гранулиропл.ки-и| материал подается в аппарпт черрз i.n-уцер 2

в токе транспортировочной жидкости. Одновременно через штуцер 3 поступает реакционная жидкость. Сополимер всплывает и попадает в зону колпачка 20 контактного устройства. При взаимодействии твердой фазы с реакционной жидкостью выделяется газ, который собирается под колпаком и вытесняет суспензию твердой фазы в жидкость. Суспензия выходит из-под колпачка через отверстия 27 и поступает в зону вьшележащего контактного устройства. Вьщеляющиеся пары, увеличиваясь в объеме, достигают отверстий 22 в трубе 21 и проходят во внутреннюю полость трубы. Если на первой стадии процесса паров вьщеляется недостаточно, через штуцер 3 может подаваться инертный газ. При попадании в полость трубы 21 газов в ней образуется газожидкостная смесь, вес столба жидкости в трубе 20 становится меньше, в результате чего жидкость из колонны устремляется под колпачок 20, вытесняя изпод него газ и совершая пульсацию. Газ, пройдя по трубе 21 до перегородки 24, выходит через отверстия 25 под колпачок следующей тарелки.Сюда же снизу поступает суспензия, а сверху - порция свежей реакционной жидкости, при контакте которых выделяются новые порции газов. Собираясь под вторым колпачком, смесь газов вытесняет жидкость из-под него и поступает в следующий j iacток трубы 21. Процесс пульсации повторяется. Таким образом, газы, выделившиеся в течение реакции, и газы, поступившие через штуцер 3, участвуют в процессе образования импульсов неоднократно, т.е. при прохождении каждого контактного устройства, после чего отводятся через патрубок 28 и штуцер 5. Отверстия 26 на периферийных участках тарелок 18 способствуют свободному движению и равномерному распределению жидкой фазы по всему реакционному объему аппарата. Конфигурация отверстий 26 исключает проваливание или всплывание гранул твердой фазы, минуя контактные зоны под колпачками. Транспортировочная жидкость и отработанная кислота отводятся через штуцер 7. Гранулы твердой фазы поднимаются и собираются под колпачком 9, откуда шнеком 10 транспортируются к выгрузочному патрубку 6,

Вариант расположения колпачков

20, труб 21а и стаканов 23, показанный на фиг. 2-4, предназначен для промьшшенных аппаратов больших диаметров и способствует более равномерному распределению импульсов

по сечению аппарата и интенсификации процесса перемешивания в пристеночных зонах аппарата.

При использовании аппарата для тонущего гранулированного материала

исходньм продукт загружают в корпус 1 шнеком 10, а выгружают через штуцер 7. Реакционную или промывную жидкость подают через штуцер 2 и отводят через штуцер 4. Характер

подачи и движения газов и характер образования пульсации аналогичен вьшеописанному. Регулируя количество подаваемого через штуцер 3 газа, .можно изменять время пребывания

Тонущего продукта в аппарате.

Таким образом, перегородки в трубе и отверстия перед перегородками позволяют осуществить многократную и равномерную пульсацию газов, а следовательно, интенсифицировать процесс массообмена, выполнение трубы из отдельных участков значительно упрощает изготовление и монтаж аппарата, замена единой трубы на отдельные участки позволяет изготавливать каждое контактное устройство (тарелку, колпачок и трубу со стаканом) как единьш узел, вьтолненньм из керамики,при этом стоимость апаратов,

предназначенных для производств с коррозионными средами, резко снижается, для аппаратов, изготовленных из керамики, значительно удлинится срок безремонтной работы, конструкция аппарата позволяет работать как с тонущей, так и с всплывающей твердой фазой.

ю

-И

фиг 2

50

1. АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В СИСТЕМЕ ЖИДКОСТЬ - ТВЕРДАЯ ФАЗА - ГАЗ, включающий корпус и размещенные по высоте тарелки, каждая из которых содержит основание с патрубком для подвода газа, колпачок, трубу для отвода газа с отверстиями в зоне колпачка и коаксиально установленный стакан, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса и упрощения обслуживания, труба для отвода газа снабжена установленной внутри, на уровне донной части ста-, кана, поперечной перегородкой, под которой в трубе вьшолнены отверстия для выхода газа с нижележащей тарелки. 2.Аппарат по п.1, о т л ичающийся тем, что труба для отвода газа установлена эксцентрично оси колпачка. 3.Аппарат по п. 1и2, отличающийся -Тем, что трубы для (Л отвода газа двух соседних тарелок смещены одна относительно другой. 4.Аппарат по п. 1-3, отличающийся тем, что тарелки на периферии имеют отверстия, образованные двумя полыми усеченными конусами, соединенными друг с другом меньшими основаниями.