Способ регулирования орошения насадочных массообменных аппаратов Советский патент 1984 года по МПК B01D53/18 

Изобретение относится к технике распределения жидкости в насадочных массообменных аппаратах и может быть использовано в химической, нефтехимической и смежных отраслях промыцшенноети для распределения агрессивных жидкостей в аппаратах, работающих под вакуумом или йзбыточ ным давлением.

Известен способ регулирования цикличностью и равномерностью орошения путем изменения производительности при работе реактивно-вращаквдегося распределителя жиДкости или вращающегося оросителя с целевым отверстием истечения, направленным вниз.

При изменении нагрузки по распределяемой жидкости достигается измейёйие скорости вращения труб с орошающими отверстиями за счет изменения скорости истечения жидкости из щелевых отверстий в радиальных трубах реактивно-вращающегося ороеителя, а во вращающемся оросителе с от.верстиями истечений, направленными вниз, - за счет изменения количества жидкости, подаваемой в приемную камеру, с трубами и приводящей трубы во вращение.

Таким образом с изменением производительности саморегулируется изменение цикличности, т,е, изменяется число орошений каждой точки насадки в единицу времени, причем равномерность орошения сохраняется постоянной.

Такой способ регулирования цикличностью орошения можно использовать в массообменных аппаратах с различными технологическими и конструктивными параметрами 1,

Однако этот способ имеет существенный недостаток, так как в промышленных условиях не представляется возможным обеспечивать регулируемую цикличность орошения за счет изменения производительности ввиду того, что насадочные аппараты работают с практически постоянным орошением, величина которого :являётся расчетной. Отклонения в количестве орошения связаны или с недостаточно эффективной работой аппарата (при уменьшении орошающей жидкости) или экономически невыгодны при завышенном расходе.

Известен способ регулирования цикличностью орошения, осуществляемый путем изменения в орошакядем устройстве конструктивных параметров отверстий вывода жидкости, т,е, регулирования щелевого отверстия истечения, при изменении ширины щелевого отверстия в радиальных трубах- изменяется скорость вращения труб ввиду изменения скорости истечения жидкости и реактивно-вращающего момента .

Недостатком такого способа является то, что при постоянной производительности невозможно обеспечить требуемую цикличность ввиду изменения вредных сопротивлений при изменении скорости вращения труб, вызванного изменением параметров отверстий для выхода жидкости. Предусмотренный с постоянными параметрами тангенциальный ввод жидкости в камеру не обеспечивает полную компенсацию изменяющихся вредных сопротивлений.

Если при заданной производительности уменьшать ширину щелевого отверстия, то в результате увеличения скорости истечения жидкости из щелевого отверстия увеличится скорость вращения труб, возрастут механические и гидравлические сопротивления, которые при постоянном импулсе вводимой через тангенциальный патрубок жидкооти не удается полностью компенсировать. Это не позволяет обеспечивать расчетную цикличность орошения и равномерность распределения жидкости, В случае увеличения размеров щели трубы оросителя должны вращаться медленнее, однако ввиду постоянного момента импульса вводимой жидкости радиальные трубы вршдаются со скоростью, выше расчетной, так как часть момента импульса затрачивается на дополнительный разгон труб. Это не позволяет обеспечить требуемую цикличность орошения и приводит к неравномерном распределению жидкости по насадке.

Известен способ регулирования орошения насадочных массообменных аппаратов, осуществляемый с помощью вращающихся труб атых распределителей , содержащих приемною камеру и трубы. Регулирование цикличностью орошения основано на действии закона сохранения момента импульса, согласно которому момент, импульса Mgg вводимой жидкости равен момейту Меык истекающей жидкости и моменту Мр вредных сопротивлений, возникающих при вращении радиальных труб, т,е. МВР MBL,,+ iM-h, где М

ев

mV rco5ot ;in,V - масса и скорость жидкости, истекающей из сопла в камеру ci - угол наклона сопла к горизонту Это соотношение определяет работу вращающегося оросителя при разных значениях Mg),,,, зависящего от ширин (целевого отверстия в трубе, при условии компенсации вредных сопротивлений за счет изменения М..путем

ос

регулирования угла наклона сопла ьвода жидкости З.

Существенный недостаток указанно го способа заключается в том, что в отдельных случаях регулируемые сопла использовать затруднено или невозможно, например, в аппаратах, работающих под вакуумом, при большо избыточном давлении и распределении сильно агрессивных жидкостей. Целью изобретения является расши рение технологических возможностей путем создания цикличности и равномерности орошения насадочных аппара тов с помощью вращающихся трубчатых распределителей жидкости. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регулиров ния орошения насадочных массообменных аппаратов, осуществляемому с по мощью вращающихся трубчатых распред лителей жидкости, содержащих прием.ную камеру и трубы, введение жидкос в приемную камеру оусществляют по крайней мере.двумя разновеликими потоками с противоположными направлениями моментов импульсов относите но оси вращения распределителя. Осуществление введения жидкости в приемную камеру по крайней мере двумя разнов,еликими потоками с противоположными направлениями моментов импульсов относительно оси вращения распределителя позволяет обес печить при заданнрй производительности регулируемую цикличность орошения и равномерное распределение жидкости за счет сообщения вращающимся трубам момента импульса жидкости, необходимого и достаточного для компенсации вредных сопротивлений, путем изменения массы и скорос ти потоков. Введение жидкости в приемную камеру позволит получать необходимы момент импульса жидкости М gg 1Л- - М -m.j V I гсоз ot путем изменения масс и скоростей каждого из разновеликих потоков, имеющих противоположное направление моменто импульсов относительно оси вращения распределителя, при постоянном угле наклона сопла ввода жидкости. Изобретение позволяет расширить технологические возможности способа регулировании цикличностью орошения и равномерностью распределения жидкости, осуществляемого с помощью вращающихся трубчатых распределителей, и использовать его при распределении жидкости в насадочных аппаратах, работающих под вакуумом, избыточным дав юнием, при распределении жидкости с сильно агрессивным свойствами. На фиг. 1 показано устройство дл осуществления способа,общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - вариант выполнения устройс ва с реактивно-вращающимися трубами на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 4. Устройство, например вращающийся трубчатый распределитель, содержит приемную камеру 1, связанную с ради альными трубами 2, имеющими регулир емые выводы 3 (щели, пазы, отверсти для истечения жидкости. Над приемной камерой 1 расположены по крайней мере два тангенциальных ввода 4 и 5 (сопла или патрубки), предназначен-ные для подачи жидкости в приемную камеру. Подшипниковый узел 6 с осью 7 служат для подвески устройства в аппарате. Сопла или патрубки 4 и 5 могут быть соединены трубами с общим трубопроводом 8 или иметь раздельное питание и снабжаются регулирующими органами 9 и измеряющими расход жидкости приборами 10. Устройство, например вращающийся ороситель, работает следующим образом. Поступающая на орошение по трубопроводу 8 жидкость разветвляется по трубам и. через вводы (сопла, патрубки) 4 и 5 направляется в приемную камеру 1, а затем попадает в радиальные трубы 2 и истекает через выводы (отверстия) 3. Моментом импульса вводимой жидкости приемная камера с вращающими трубами приводится во вращение, в результате чего насадка аппарата циклично и равномерно орошается жидкостью.При изменении параметров ввода жидкости с помощью регулирующих органов 9 осуществляется перераспределение масс скоростей потоков, в результате чего изменяется скорость вращения каналов, устанавливается требуемая цикличность орошения и равномерное распределение жидкости по насадке. П р и м е р. Серная кислота плотностью 1836 кг /м при температуре 60°С в количестве 45 м/ч подается в распределитель с двумя вращающимися трубами общей длиной 2 м для орошения аппарата, загруженного насадкой. Поступающая из общего трубопровода 8 кислота по соплам 4 и 5, наклоненным под углом площадью поперечного сечения каждого, равной 0,00125 м, направляется в приемную камеру 1 диаметром 1 м, связанную с радиальными трубами 2 распределителя, в которых выполнены щелевые отверстия шириной 0,004 м. Введение кислоты в приемную камеру осуществляется двумя встречными разновеликими потоками (через сопла 4 подается 32,5 кислоты, через сопло 5 - 12,5 м V4), сообщающими радиальным кансшам соответственно положительный и отрицательный моменты импульсов относительно вертикальной оси. В результате действия суммарного момента импульса ороситель вращается, со скоростью 30 об/мин, обеспечивая равномерное орошение насадки с цикличностью, равной 1 (т.е. за 1 с. каждая точка исходного сечения насадки омывается 1 раз пленкой кислоты).

При необходимости изменения, на:примё|р, уменьшения цикличности орошения до значения 0,5, что может иметь место в случае уменьшения объема очищаемого газа с сохранением объема поглбщаемого компонента, щелевое отверстие в радиальных трубах увеличивается до 0,008 м, а регулирующими органами 9 осуществляется перераспределение потоков, поступающих через сопла 4 и 5, в количествах соответственно 28,5 м / и 16,5 , сохраняя общий расход жидкости через.ороситель 45 ,

Для работы аппарата с цикличностью орошения, равной 2, что может быть необходимо при увеличении скорости, газа в насадочном аппарате, щелевое отверстие в трубе 2 сужаетс до 0,002 м, а регулирующилш органами 9 осуществляется перераспределение потоков, поступающих по соплам 4 и 5 в следующих расходах: через сопло 4 подается кислота 40,5 , а через сопло 5 - остальная часть орошения, равная 4,5 м/ч, что фиксируется показаниями приборов 10. При изменении величины потоков увелчивается скорость вращения труб 2 до 60 об/мин, обеспечивается при постоянном расходе кислоты 45 м/ч требуемая цикличность орошения (2 орошения в секунду каждой точки riaсадки), сохраняется равномерным распределение кислоты по насадке.

Введение расчетного количества кислоты через сопла 4 и 5 при изменении цикличности ррошения осуществляется вручную или в автоматическом режиме с использованием приборов 10 с регулирующим управлением.

Аналогично осуществляется регулирование цикличностью орошения прииспользовании реактивных вращающихся распределителей жидкости (фИг. 4 и 5).

o Таким образом, путем изменения величины потоков, вводимых в прием-, ную камеру и имеющих противоположное направление моментов импульсов относительно оси вращения распределителя,

5 представляется возможным использовать способ регулирования цикличностью орошения, осуществляемый с помощью распределителей с вращающимися трубами, в аппаратах с разныQ ми технологическими параметрами.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известным способом, позволяет решить задачу равномерного и цикличного орошения аппаратов с разными технологическими параметрами, например работающих под вакуумом, с большим избыточным давлением, с сильно агрессивными средами, в результате чего повысится за счет обеспечения цикличного и равномерного распределения жидкости эффективность работы насадочного аппарата в процессах массообмена (абсорбция, десорбция, 5 ректификация и т.п.).

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОРОШЕНИЯ НАСАДОЧНЫХ МАССООБМЕКНЫХ АППАРАТОВ, осуществляемый с помощью вргицаЮ1ДИХСЯ трубчатых распределителей жидкости, содержащих приемную камеру и трубы, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем создания цикличности и равномерности, введение жидкости в приемную камеру осуществляют по крайней мере двумя разновеликими потоками с противоположными направлениями моментов импульсов относительно оси вращения распределителя. ,fff у