Вибрационный массообменный аппарат Советский патент 1985 года по МПК B01D11/04 

1 Изобретение относится к конструкциям химической аппаратуры, предназначенной для ос)ацествления процессов массообмена, и может быть использовано в химической, неф техимической, гидрометаллургической и других отраслях промьп1шенности. Известны масообменные колонные аппараты, снабженные подвижной насадкой, соединенной с электромеханическим приводом, в которых интенсификация массообмена достигается путем наложения дополнительной внешней знергии на взаимодействующие фазы осуществляемого созданием колебаний, дис. ков насадки вдоль продольной оси аппарата (базовый объект) 1 . Известны масообменные вибрационные колонные аппараты, снабженные подвижной насадкой, соединенной с электромеханическим приводом, в которых сокращение энергозатрат на создание вибрационных колебаний насадки достигается установкой на штанге насадки полого поплавка, который предназначен для компенсации силы тяжести подвижных деталей за счет действия выталкивающей силы (силы Архимеда) и расп ложен в отстойной зоне аппарата 2. ieдocтaткoм известного вибрационного аппарата является низкая эффективность, обусловленная наличием в рабочей и отстойной зонах крупногабаритного колеблющегося поплавка, что существенно ухудщает условия отстаивания фаз и увеличивает унос. Кроме того, нерациональное использование полезного объема аппарата ведет к повыщению его металлоемкости как за счет вынуж де1шого увеличения объема рабочей и отстой ных зон, так и за счет металла, использованног э на приготовление поплавка. Цель изобретения - повыщение эффективности массообмена и сокращение металлоемкости вибрационного массообменного аппа рата. Поставленная цель достигается тем, что в вибрационном массообменном аппарате, содер жащем корпус с крышкой, отстойными зона ми и патрубками для ввода и вывода взаимодействующих фаз, подвижный шток с дисками насадки, установленный на упругой подвеске, сальник, направляющие втулки щтока и электромеханический приводной механизм, упругая подвеска штока вьшолнена из коромысла, шарнирно соединенного со штоком и снабженного установленными на его концах резьбовыми натяжными устройствами, и двух пружин, упирающихся верхними концами в натяжные устройства коромысла, а нижними - в крышку корпуса. На чертеже изображен вибрационный массообменный аппарат, разрез. 62 Аппарат имеет корпус 1 с крышкой 2, верхнюю 3 и нижнюю 4 отстойные зоны, подвижный шток 5, который центрируется направляюгцими втулками 6 и уплотняется в крышке аппарата 2 с помощью сальника 7. Шток 5, на котором жестко закреплены перфорированные диски насадки 8, опирается на пружины 9 посредством натяжных резьбовых устройств 10, установленных- на концах коромысла 11, которое соединено со штоком посредством натяжного устройства 12. Электромеханический приводной механизм аппарата состоит из электромотора 13, редуктора 14, кривошипа 15 и шатуна 16, соединенного посредством шарнира 17 со штоком 5. Корпус снабжен патрубками для входа 18 и выхода 19 легкой фазы, входа 20 и выхода 21 тяжелой фазы. При работе вибрационного массообменного аппарата взаимодействующие фазы входят в аппарат через патрубки 18 и 20, проходят противотоком рабочую зону корпуса 1, в которой с определенной частотой и амплитудой совершают вибрацио1шые колебания диски насадки 8. Вибрационные колебания насадки способствуют активизации дробления и переметнивания фаз, чем достигается интенсификация массообмена. Далее взаимодействующие фазы поступают в отстойные зоны, где происходит коалесценция дисперсной фазы и разделение фаз. Процесс сепарации фаз, протекающий в отстойных зонах, определяет величину уноса легкой фазы с тяжелой и тяжелой фазы с легкой. Наличие сколько-нибудь существенного уноса в значительной мере снижает эффективность массообмена. Перед пуском аппарата в работу провр- дят предварительное вывешивание штока 5 с закрепленной на нем насадкой 8. С этой целью ведут равномерное сжатие пружин 9 путем затягивания резьбовых натяжных устройств 12 до тех пор, пока насадка со штоком поднимается вверх на величину, несколько большую 0,5 максимальной амплитуды колебаний. При этом- линия, проведенная через ось вращения кривошипа и центр самого кривошипа, должна быть горизонтальной. В этом случае сила веса штока с насадксй полностью воспринимается частично сжатыми пружинами 9 и подвижная система (нгток с насадкой) находится в положении безразличного равновесия. Вращательное движение вала электромотора с помощью шатунно-кривошипного I механизма преобразуется в возвратно-поступательное движение штока 5. При движеНИИ предварительно вывешенного штока с насадкой вниз основная часть энергии, затрачиваемой электродвигателем, расходуется на сжатие пружин 9, а при движении вверх пружины, разжимаясь, отдают системе энергию затраченную на их сжатие и таким образом существенно облегчают подъем штока с насадкой.

Предлагаемый вибрационный массообменный аппарат по сравнению с известным обладает повышенной эффективностью массообмена из-за уменьшения уноса, достигаемого благодаря улучшению условий отстаивания фаз в отстойных зонах, а также уменьшенной металлоемкости из-за сокрашения объема корпуса и отстойных зон и ликвидации поплавка.

По сравнению с базовым объектом предлгаемая конструкция вибрационного массообменного аппарата характеризуется сокращением в 3-4 раза энергетических затрат на создание вибрационнътх колебаний штока с насадкой.

Кроме того, применение коромысла, шарнирно соединенного со штоком, предотвращает возникновение изгибающих нагрузок на шток от практически неизбежного применения пружин разной упругости и различного предварительного натяжения пружин. Выполнение упругой подвески штока из двух пружин, расположеннъ1Х по разным сторо- , нам штока, позволяет вести постоянный контроль за работой сальника, что особенно важно при работе аппарата под давлением и вакуумом.

ВИБРАЦИОННЫЙ МАСООБМЕН АППАРАТ, содержащий корпус с крышко (Л отстойными зонами и патрубками для ввода и вывода взаимодействующих фаз, подвижный шток с дисками насадки, установленный на упругой подвеске, сальник, направляющие втулки штока и электромеханический приводной механизм, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности масообмена и сокращения металлоемкости, упрзпгая подвеска штока выполнена из коромысла, шарнирно соединенного со штоком и снабженного установленными на его концах натяжными резьбовыми устройствами, и двух пружин, упирающихся верхними концами в натяжные устройства коромысла, а нижними - в крышку корпуса.