Насадка для массообменной колонны Советский патент 1985 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к насадкам для контактирования жидкости с жидкостью в массообменных колоннах,

Известна насадка в экстракционных колоннах на установках деасфальтизации нефтяных остатков, для которых характерны большие скорости и значительная вязкость сырья ClJ.

Наиболее близкой к предлагаемому по технической сувщости и достигаемому результату является насадка, в которой каждая труба в верхней части снабжена трубой меньшего диаметра, соединенной с ней коническим переходником, боковая поверхность которого выполнена с продольными щелями или перфорацией При этом зазоры, образованные между смежными трубами в насадке, заглушены. При работе насадки жидкость собирается между коническими переходниками и далее через отверстия постзшает в трубу большего диаметра. Навстречу жидкости вверх по трубам поступает газ, который реагирует со стекающей жидкостью 2 ,

Недостатком данной насадки является большое сопротивление при работе аппарата на системе жидкость - жидкость из-за того, что часть, поперечкого сечения колонны заглушена,Кроме того, в этой насадке при работе на высоковязких жидкостях возможна закупорка отверстий, которая ведет к захлебьшанию колонны. Кроме того, в указанной насадке отсутствуют элементы, способствуннЕие непосредственному взаимодействию фаз, увеличению поверхности их контакта, турбулизации и поперечному перемешиванию потоков о В результате увеличивается продольное перемешивание потоков и снижается эффективность процесса массопередачи.

Цель изобретения - увеличение производительности колонны, уменьшение продольного перемешивания и 1ШтенсификаЦия процесса массообмена.,

Поставленная цель достигается тем, что в насадке для массообменной колонны, вьтолненной в виде пучков труб,касшоаро{ся друг друга наружными поверхностями, и расположенных рядами по высоте колонны, каждая труба снабжена направляющими лопатками, расположенными на наружной поверхности, и спиральной лентой с буртиком, установленной на внутренней поверхноти и выполненной из отрезков переменной ширины, при этом концы каждого отрезка спиральной ленты смещены по вертикали по отношению к концам пред дущего отрезка, и вьтолнены в виде наклонных желобов, направленных навстречу друг другуо

Кроме того, трубы каждого последущего ряда смещены по отношению к предыдущему на половину диаметра.

На фиг.1 показана насадка, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг.З - элемент насадки в аксонометрии.

Насадка состоит из пучков труб 1, направляющих лопаток 2, спиральных лент, выполненных в виде отрезков 3, отбортовок 4,наклонных желобов 5 и жалюзийных тарелок б.

Насадка работает следующим образо {рассматривается вариант работы колонны, когда дисперсная фаза движется снизу вверх },

Капли дисперсной фазы, выйдя из распределителя, попадают в пространство между наклонными пластинами жалюзийной тарелки Здесь они коалесцируют и в виде пленки движутся вверх по поверхности жалюзи. Благодаря наклонному расположению . жалюзи и ориентации их в направлении к спиральным лентам большая часть дисперсной фазы, стекая с жалюзи, попадает непосредственио на нижнюю поверхность соответствуимце го отрезка спиральной ленты и движется вверх по нему в виде пленки. Оставшаяся часть дисперсной фазы поднимается в виде капель по центральной части трубы.Дисперсная фаза, движущаяся пленкой, в конце спирального отрезка поступает на игислонный желоб. За счет уменьшения сечеиия желоба скорость дисперсной фазы увеличивается и она истекает с иего в виде струи. При этом за счет наклонного расположеиия желоба струя получает направление навстречу наклониому желобу вьввележащего отрезка сииральной ленты, Сплошиая фаза поступает в трубы и межтрубное пространство, в котором за счет изготовления боковой поверхности труб с иаправляюе оон лопатками уменьшается байпасироваиие потоков, происходит их турбулиэация, ведущая к иитеисификации процесса экстракции.Сплошная фаза, которая поступает в трубы, делится

на два потока, первый из которых двигается прямолинейно по центральной части трубы навстречу каплям дисперсной фазы, а второй закручивается, попадая на спиральную ленту переменной ширины, снабженную буртиками. Наличие буртика на спиральной ленте препятствует срьшу потока в центральную часть трубы, а изменение ширины способствует увеличению скоро ти потока. Дойдя до конца соотв,етствующего отрезка спиральной ленты, сплошная фаза с большой скоростью поступает на наклонный дселоб и дальше струей истекает навстречу струям дисперсной фазы В результате происходит динамическое взаимодействие струй сплошной и дисперсной фаз, которое значительно увеличивает поверхность контакта фаз и интенсивность массопередачи. После взаимодействия фаз в пространстве между наклонньми желобами соседних отрезков спиральной ленты они поступают на следующий отрезок и весь процесс повторяется до тех пор,пока фазы не дойдут до очередного ряда труб, которые смещены по отношению к предыдущему на половину диаметра. Благодаря этому смещению потоки фаз, которые двигались по поверхностям спиральной ленты, при достижении следующего ряда

будут двигаться по их центральной части, а потоки, которые двигались по центральной части - переместятся по направлению к спиральным лентам. В результате при перетекании фаз с ряда на ряд, происходит непрерьшное перераспределение потоков по поперечному сечению, что наряду с разделением колонны за счет установки пучка труб на систему параллельных аппаратов меньшего диаметра значително уменьшает продольное перемешивани потоков.

Таким образом, снабжение боковой поверхности труб направляющими лопатками, помещение внутри труб спиральных лент, смещение каждого ряда труб по отношению к предыдущему на половину диаметра и установка труб на поры, вьтолнение в виде жалюзийных тарелок, при незначительном увеличении гидравлического сопротивления существенно снижает продольное перемешивание фаз, увеличивает производительность колонны и интенсифицирует процесс экстракции.

Использование изобретения позволяет увеличить производительность колонны на 20-30%, уменьшить кратность растворителя на 15-20%, увеличить отбор целевых продуктов нд 1-2%.

1.НАСАДКА ДЛЯ МАССООБМЕННОЙ КОЛОННЫ, выполненная в виде пучков труб, касающихся друг друга наружными поверхностями, и расположенных рядами по высоте колонны, отличающаяся тем, что, с целью з еличения производительности , колонны и интенсификации процесса массообмена, каждая труба снабжена направляющими лопатками, расположенными на наружной поверхности, и спиральной лентой с буртиком, установленной на внутренней поверхности и выполненной из отрезков переменной ширины, при этом концы каждого отрезка спиральной ленты смещены по вертикали по отношению к концам предыдущего отрезка и выполнены в виде наклонных желобов, направленных навстречу друг другу 2. Насадка поп, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения продольного перемешивания фаз путем обеспечения непрерывного перераспределения потоков трубы каждого последукщего ряда смещены по отношению к трубам предыдущего ряда на половину диаметра.

Г