Пульсационный массообменный аппарат Советский патент 1991 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к интенсифицированным массообменным аппаратам и может быть использовано для проведения массообменных процессов в системах жидкость-жидкость или газ-жидкость преимущественно для проведения процесса жидкостной экстракции.

Целью изобретения является повышение эффективности массопередачи путем увеличения межфазной поверхности.

На чертеже представлен пульсацион- ный массообменный аппарат, продольный разрез.

Пульсационный массообменный аппарат состоит из массообменной колонны 1, пульсационных емкостей 2 и 3, связанных с колонной гидравлическими пульсопровода- ми 4 и 5. Газовый распределительный механизм 6 связан с пульсационными емкостями газовыми пульсопроводами 7 и 8. Пульсаци- онные емкости 2 и 3 связаны между собой через центробежный насос 9 трубопроводами 10 и 11. Нагнетательный патрубок центробежного насоса 9 связан также с приемником 12 обрабатываемой жидкости трубопроводом 13. На гидравлических пуль- сопроводах 4 и 5, а также на трубопроводе

13,связывающем центробежный насос 9 с приемником 12 жидкости, установлен гидравлический распределительный механизм

14.Подача легкой фазы осуществляется в пульсационную емкость 3 через трубопровод 15.

Пульсационный массообменный аппарат работает следующим образом.

Отработанные жидкости подаются в массообменную колонну 1 и движутся по ней противотоком, взаимодействуя между собой на контактных устройствах. На противоточное движение жидкостей накладывается пульсационное возвратно-поступательное движение, способствующее как транспорту жидкостей через контактные устройства, так и развитию межфазной посо

с

сь

W

о VI о сь

верхности. Пульсация генерируется пневмо- гидравлической системой создания пульсаций, элементами которой являются центробежный насос 9, пульсационные механизмы, гидравлические 4 и 5 и газовые 7 и 8 пульсопроводы. В часть периода колебания жидкости, когда распределительным механизмом 14 перекрыт пульсопровод 5, а пульсопровода 4 и трубопровод 13 открыты, газ стравливается из газовых камер обеих пульсационных емкостей 2 и 3 через распределительный механизм 6 в атмосферу. За счет большой разности давления в нижней части массообменной колонны 1 и в пульса- ционной емкости 2 жидкость с большой скоростью выводится из низа колонны. При этом легкая фаза задерживается под контактными устройствами и коалесцирует, а тяжелая фаза интенсивно дробится на капли, которые, проходя через слои легкой фазы, взаимодействуют с нею. В эту часть периода из массообменной колонны выводится тяжелая фаза, поступившая в нее за весь период колебания и дополнительный обьем тяжелой фазы, циркулирующий в гидравлической системе создания пульсаций. В следующую часть периода колебания распределительным механизмом 14 перекрываются пульсопровод 4 и трубопровод 13. В это время в газовые камеры пульсационных емкостей 2 и 3 через распределительный механизм 6 поступает импульс сжатого газа. Жидкости в массообменной колонне неподвижны, и происходит их расслоение. Затем распределительный механизм 14 открывает пульсопровод 5. Пульсопровод 4 и трубопровод 13 остаются перекрытыми. В эту часть периода в колонну 1 из лульсаци- онной емкости 3 поступает как накопленная за предыдущую часть периода жидкость, так и подающаяся насосом 9 из пульсацион- ной емкости 2. Подача жидкости в колонну осуществляется с большой скоростью за счет энергии давления, накопленной в газовой подушке пульсационной емкости 3. В колонне 1 на контактных устройствах происходит дробление легкой фазы на капли и их взаимодействие со слоями тяжелой фазы, находящимися над контактными устройствами. В это время в колонну 1 поступает вся легкая фаза, непрерывно поступающая в пульсационную емкость 3 через трубопровод 15, За счет высокой скорости подачи жидкостей в колонну 1 происходит интенсивное дробление легкой фазы на контактных устройствах. В заключительную часть периода колебания распределительный механизм 14 перекрывает пульсопровод 5. Жидкость в колонне 1 останавливается, и на контактных устройствах происходит расслоение фаз. Затем периоды колебания повторяются в описанной последовательности.

Таким образом, в массообменной колонне на контактных устройствах процесс массопередачи осуществляется в режиме двойной инверсии фаз, характеризующийся поочередным интенсивным дроблением фаз на капли и последующей их коалесцен0 цией, За счет высокой скорости истечения диспергируемой фазы дробление ее на капли происходит, в основном, турбулентными пульсациями, что обеспечивает интенсивное развитие межфазной поверхности при

5 относительно узком спектре распределения капель по диаметрам.

Дискретный подвод энергии в массооб- менную колонну, обеспечивающий лишь транспортировку фаз по колонне и их дроб0 ление, позволяет снизить поперечную неравномерность профиля скоростей и подавить крупномасштабные вихри, ответственные за продольное перемешивание жидкостей в аппарате, что в конечном счете

5 приводит к росту движущейся силы процесса массопередачи. Регулярное чередование коалесценции капель с диспергированием фазы способствует выравниванию концентрации распределяемого компонента в фазе

0 и постоянному обновлению межфазной поверхности. Суммарное воздействие этих факторов позволяет значительно повысить эффективность пульсационного массооб- менного аппарата.

5

Формула изобретения Пульсационный массообменный аппарат, включающий колонну, связанную через трубопроводы подачи и отвода с прмемни0 ками обрабатываемых жидкостей, две пуль- сационные емкости, соединенные с колонной гидравлическими пульсопровода- ми, газовый распределительный механизм, сообщенный с пульсационными емкостями

5 газовыми пульсопроводами. отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности массопередачи путем увеличений мажфазной поверхности, пульсационный массообменный аппарат снабжен центробеж0 ным насосом, всасывающий патрубок которого связан с одной пульсационной емкостью, нагнетательный патрубок связан с другой пульсационной емкостью и приемником обрабатываемой жидкости, и распределитель5 ными механизмами, установленными на гидравлических пульсопроводах, соединяющих пульсационные емкости с массообменной колонной, и на линии, соединяющей нагнетательный патрубок центробежного насоса с приемником жидкости.

to

51 б 7

ft

Изобретение может быть использовано для проведения процессов жидкостной экстракции и позволяет повысить эффективность процесса массопередачи путем увеличения межфазной поверхности. Пульсационный массообменный аппарат снабжен центробежным насосом, дополнительным распределительным механизмом, установленным на гидравлических пульсо- проводах и на линии, связывающей нагнетательный патрубок насоса с приемником жидкости. За счет чередования периодов отстоя и перемешивания и аккумулирования энергии в пульсационных емкостях и в периоды отстоя упорядочивается гидродинамическая обстановка в массообменной колонне, улучшается дробление диспергируемой фазы. 1 ил.