Тепломассообменная колонна Советский патент 1989 года по МПК B01D53/18 

СП

J150

роны в усеченны конус, а с нижней - в кольцевую коническую тарелку 8, образованную нижней конусной частью полого щшиндра и цилиндрическим натрубком 6, 1меющим по периметру спиральный прерывистьпЧ паз, начинаю- пшйся вблизи основания конической тарелки 8, а заканчивающийся у верхней его кромки, и соединяюнцим форсу- ночную зону 1 с сепарационной 2, Над патрубком 6 установлен вьтолнен- ный в виде двустороннего полого герметичного конуса колпак 9, а отношение площадей зон форсуночной 1 и сепарационной 2, насадочной 3 и сепарационной 2 составляет 0,60-0,80 и 0,20-0,60 соответственно. В верхне части сепарационной зоны 2 установлен имеюирта по периметру большего основания отверстия козьфек 10 в вид полого усеченного конуса с раскрытием менычего основания, равного диаметру зоны подвижной насадки, в сторону насадочной зоны, В зоне подвижной насадки установлены специальные тарелки 5 с перфорацией, разбитой по концентрическим окружностям с пере- (менным шагом между отверстиями 11, увеличивающимся от периферии тарелок 5 к их центру. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к массообменным аппаратам, применяемым в химической, нефтехимической, биологической промышленности. Изобретение позволяет улучшить качество очистки отходящих газов, упростить конструкцию, уменьшить унос в насадочную зону, ликвидировать явления колодцеобразования в зоне подвижной насадки. Сущность изобретения заключается в том, что для достижения поставленной цели в предлагаемой тепломассообменной колонне форсуночная зона 1 отделена от насадочной 3 сепарационной зоной 2, выполненной в виде полого цилиндра, переходящего с верхней стороны в усеченный конус, а с нижней - в кольцевую коническую тарелку 8, образованную нижней конусной частью полого цилиндра и цилиндрическим патрубком 6, имеющим по периметру спиральный прерывистый паз, начинающийся вблизи основания конической тарелки 8, а заканчивающийся у верхней его кромки, и соединяющим форсуночную зону 1 с сепарационной 2. Над патрубком 6 установлен выполненный в виде двустороннего полого герметичного конуса колпак 9, а отношение площадей зон форсуночной 1 и сепарационной 2, насадочной 3 и сепарационной 2 составляет (0,60-0,80) и (0,20-0,60) соответственно. В верхней части сепарационной зоны 2 установлен имеющий по периметру большего основания отверстия козырек 10 в виде полого усеченного конуса с раскрытием меньшего основания, равного диаметру зоны подвижной насадки, в сторону насадочной зоны. В зоне подвижной насадки установлены специальные тарелки 5 с перфорацией, разбитой по концентрическим окружностям с переменным шагом между отверстиями 11, увеличивающимся от периферии тарелок 5 к их центру. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к массооб- менным аппаратам, в частности к тарельчатым колонным аппаратам, используемым в химической, нефтехимической шкpoбиoлoгичecкoй, пищевой и других отраслях промьпилённости преимущественно для очистки отходящих газов призводств экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) и суперфосфатных.

Целью изобретения является улучшение качества очистки газа, упрощение конструкции, уменьшение уноса из зоны в зону, ликвидация явления колодцеобразования в зоне подвижной насадки.

На фиг. 1 представлена конструкция тепломассообменной колонны; на фиг. 2 - вид по стрелке А на-фиг.1.

Колонна вк.иючает форсуночную зону 1 , сепарационнукр зону 2 и зону 3 подвижной насадки. В зоне 1 установлены форсунки 4, а в зоне 3 - опорны решетки 5 с перфорацией, разбитой по концентрическим окружностям с пе- ременным тагом, увеличивающимся от периферии к центру тарелки (рещетки) Зоны 1 и 3 соединены между собой с помощью сепарационной зоны 2, газ в которую поступает из зоны 1 через патрубок 6, снабженный спиральным фрезерованным патом 7 (фиг.2), начинающимся вблизи основания конической тарелки 8, а заканчивающимся у верхней кромки патрубка 6. В зоне 2 над патрубком уст51иок,чен двусторонний полый герметичный конус-колпак 9, а в верхш- й РТС г;)( ти - .козьфек 10 с отверстиям 1 1 , выполнр-нттыми по пг

5 0

с

о с

0

5

риметру нижней части большего его основания.

Колонна работает следующим образом.

Обрабатываемый газ с концентрацией Уд поступает по наклонному патрубку 12 в нижнюю часть форсуночной зоны 1, где интенсивно обрабатывается сорбентом концентрации х, который насосом 13 подается на форсунки 4i установленные в этой зоне. Концентрация (х) раствора, поступающего на форсунки 4, складывается из концентраций xj раствора, стекающего с конической тарелки 8, и раствора, возвращающегося в цикл распыла после распьшения. До получения продукционной кислоты с концентрацией х жидкость из форсуночной зоны возвращается на распып и частично выводится из зоны в виде продукционной HjSiFg. Такой режим реализуется в «зоне 1, поскольку в нее. поступает концентрированный газ с исходной концентрацией УО. Таким образом, в форсуночной зоне осуществляется технологическая очистка газа с получением продукционной кислоты, поэтому для предупреждения разбавления этой кислоты жидкостью, стекающей с последующей зоны колонны, предусмотрено разделение по шщкой фазе, как это было реализовано в прототипе, но более простыми доступными средствами с одновременной интенсификацией процесса газоочистки. Предлагаемая колонйа в целом рассчитана на.возможность эффективного ведения абсорбционных

процессов в широком диапазоне нагрузок тю взаимодейств потнм фазам. Испытания показали целесообразность ведения процессов абсорбции при скоростях газа в форсуночной зоне, выбираемых из интервала 1,5-5,0 м/с. Соответственно выбранной скорости рассчитывается площадь сечения форсуночной

зоны F

TV

Которая принимается за ис-

ходную в цепочке расчета размеров последующих сепарационной F-, и зоны

подвижной насадки (ЗПН).

Из зоны 1 газ с концентрацией . У( - УО поступает в сепарационную зону 2, где часть его контактирует со стекающей с зоны 3 жидкостью в сепа- рационном пространстве зоны, а,другая поступает с высокой скоростью в виде спирального вихря через фрезерованный прерывистый спиральньй па 7 на поверхности патрубка, на коническую тарелку 8 (на которую поступает вся стекающая с зоны 3 жид- кость), где создается сильно разви- тая поверхность контакта фаз и осуществляется эффективный массообмен. Сепарационная зона орошается слабой , поступающей из зоны подвижной насадки с концентрацией Xj, причем Xj х, но значительно меньше х. В результате интенсивного контакта образуется кислота концентрацией XI :т Xj. Пульсация обеих потоков газа (поступающего непосредственно в сепа рационное пространство и из барбо- тажного слоя конической тарелки) сглживается с помощью двустороннего конуса-колпака 9, который, кроме того, распределяет стекающую с зоны 3 жидкость по сечению сепарационного пространства и предупреждает ее попадание в зону 1 (форсуночную). Принятое отношение площадей сечений форсуноч

ной зоны и сепарационной F./Fc. - 0,6-0,8. При этом обеспечивает эффективное высаживание брызг на внутренней поверхности сепарационной зоны -и соответствующее уменьшение износа в зону 3 подвижной насадки. Зона 3, куда поступает слабый газ с концентрацией у„-с у у (. движущая сила процесса д у минимальная), орошается свежим сорбентом - чистой водопроводной водой. Таким образом, зона 3 решает задачу санитарной очистки, поэтому после нее очищенный газ поступает в вых.попную трубу и выю

15

20

03526

брасывается в атмосферу, предварительно пройдя брызгоулавливатель.

Спиральньш па:з 7 (фиг. 2) работает подобно ситчатой тарелке, практически отсутствует проскок жидкости с конической тарелки 8 во внутреннюю полость патрубка 6 (фиг.1), следовательно, нет проскока и в форсуночную зону. По прохождении кольцевого сечения между колпаком 9 и корпусом сепарационной зоны газ с помощью козырька 10 равномерно распределяется (этому способствует стекание струй жидкости через отверстия 11 в козырьке) и поступает в зону 3 подвижной насадки, где реализуется санитарная очистка.

Таким образом, в сепарационной зоне существенно уменьшается унос в зону подвижной насадки, осуществля- ется равномерный направленньп подвод газа под решетку зоны подвижной насадки и интенсифицируется тепломассооб- 25 мен за счет эффективного контакта взаимодействующих фаз на конической

тарелке, а также дополнительного контакта в сепарационном пространстве и в области под распределительной

решеткой на выходе из козьфька. Все это достигается сравнительно простыми, доступными средствами без существенных капитальных затрат.

При использовании соотношений F fj/Fc 0,6:0,8 и F,,/F, 0,2:0,6 следует по исходным данным рассчитать площадь сечения форсуночной зоны Fmi, задавшись величиной Ffpi/F, из приведенного диапазона 0,6-0,8,

рассчитать площадь сечения сепара- ционной зоны F(-i . При определении площади сечения зоны подвижной насадки (ЗПН), след-ует учесть вид предполагаемой абсорбции - нормальная

5

(Wгф ,0 м/с) или скоростная

(W

rf

2-5 м/с).

и

пользоваться отношением (.,

соответственно

)ПЯ

0,2-0,6

При ведении нормальной абсорбции, 0 когда F

}

велико, при расчете

U о

использутот нижний рекомендуемый интервал отношения , т.е. V 0,2, а в случае скоростной абсорб- 1ЩИ, когда FCI мала, - верхние зна- 5 чения интервала, т.е. Jf 0,6.

Формула изобретения

1, Тепломассообменная колонна, включающая вертикальньй корпус, разделенный на форсуночную и насадочную зоны, патрубки для ввода и вывода газа и 7КИДКОСТИ, отличающая- с я тем, что, с целью улучшения качества очистки газа, упрощения кон- струкции, уменьшения уноса из зоны в зону и ликвидации явления колод- цеобразования в зоне подвижной насадки, колонна снабжена сепарационной зоной, отделяющей форсуночную зону от насадочной, вьтолненной в виде полого цилиндра, переходящего с верхней стороны в усеченный конус, а с нижней - в кольцевую коническую тарелку, образованную нижней конусной частью полого цилиндра и циливдриче- ским патрубком, имеющим по периметру спиральный прерьюистый паз, начинающийся вблизи основания конической тарелки, а заканчивающийся у в ерхней его кромки, и соединяющим форсуночную зону с сепарационной, патрубок

снабжен установленным над ним колпаком, выполненным в виде двустороннего полого герметичного конуса, а со- отношение площадей сечения зон форсуночной и сепарационной, насадочной и сепарационной составляет 0,6-0,8 и 0,2-0,6 соответственно.

2,Колонна поп.1,отличаю- щ а я с я тем, что верхняя часть

сепарационной зоны снабжена козьфь- ком в виде полого усеченного конуса с раскрытием меньшего основания, равного диаметру насадочкой зоны в сто- рону ее, а по периметру большего

основания он выполнен с отверстиями.

концентрическим окружностям с переменным шагом между отверстиями, уве- личивакнцимся от периферии тарелок к их центру.

ВидА

ера. 2