Массообменный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01D3/32 

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для проведения массо- обменных процессов в системе газ - твердое тело, и является усовершенствованием изобретения по авт.ев0 № 339293.

Известен массообменный аппарат, состоящий из корпуса с расположенными по его высоте контактными ступенями,

каждая из которых включает тарелку, выполненную в виде опрокинутого усе- |ченного конуса, к вершине которого присоединен расширяющийся к низу патрубок (горловина),.а центральный контактный патрубок размещен над тарелкой с зазором относительно вершины конуса и снабжен сепарационным устройством, расположенным на его верх14)

нем конце, перетоков, а также штуцеров для ввода в аппарат и вывода из аппарата газового потока и твердой фазы с

Недостатки массообменного аппарата следующие: невозможность гибкого регулирования времени пребывания в аппарате твердой и газообразной фаз, так как перетоки выполнены с постоянным сечением, а газовая фаза может быть выведена из аппарата только после последовательного прохождения всех контактных ступеней. Указанная конструкция не позволяет осуществлять в одном аппарате массообменный процесс и регенерацию отработанной твердой фазы (адсорбента, катализатора), что удорожает эксплуатацию аппарата и требует установки дополнительного оборудо- ванияо В аппарате не обеспечивается регулирование теплового режима процесса, в результате снижается эффективность массообмена, например, из-за повышения температуры вследствие вы- деления тепла при адсорбции или катализе о Аппарат не обеспечивает контактирование твердой фазы с несколькими различными по свойству или составу газообразными средами«, Невозможен ремонт или чистка отдельных контактны ступеней массообменного аппарата без полной остановки„

Целью изобретения является обеспечение регулирования массообменного процесса и расширение функциональных возможностей аппарата, обеспечение автономной работы каждой контактной ступенИо

В массообменном аппарате, состоя- щем из корпуса с расположенными по высоте контактными ступенями, каждая из которых включает тарелку, выполненную в- виде опрокинутого усеченного конуса, к вершине которого присое- динена расширяющаяся к низу горловина, а центральный патрубок размещен над тарелкой с зазором относительно вершины конуса и снабжен сепарацион- ным устройством, расположенным на его верхнем конце, перетоков, штуцеров для ввода в аппарат и вывода из аппарата газовой и твердой фаз, горловина каждой терелки, кроме нижней, снабжен коллектором со штуцерами для подвода газа и вывода твердой фазы, перетоки выполнены выносными и снабжены регулирующими клапанами, а каждая контактная ступень снабжена выносным теп

с 5 Q

Q п

5

5

лообменным устройством и дополнительным штуцером для отвода газовой фазы, соединенным с входом теплообменника, выход которого соединен.со штуцером коллектора для подвода газа вышележащей контактной ступени Причем перетоки снабжены байпасными линиями с регулирующими клапанами

Установка под горловиной тарелки каждой контактной ступени коллектора со штуцерами подвода газа и вывода твердой фазы и в верхней части каждой контактной ступени дополнительного штуцера для отвода газа позволяет обеспечивать независимое регулирование расхода газовой фазы в каждой из контактных ступеней, при необходимости отбирать газ из любой контактной ступени массообменного аппарата; обеспечивать контактирование или обработку твердой фазы различными по свойству или составу газообразными средами в одном аппарате, что позволяет каждой контактной ступени работать в автономном режиме по газовой фазе. Кроме того, в одном аппарате может осуществляться массообменный процесс и регенерация обработанной твердой фазы (адсорбента, катализатора) , что не требует дополнительной установки оборудования и позволяет организовать замкнутый непрерывный процесс по твердой фазе Например, в верхних контактных ступенях аппарата ведется массообменный процесс в системе газ - твердое, а в нижних - регенерация твердой фазы в токе инертного газа или водяного пара с последующим возвратом в верхнюю контактную ступеньо

Наличие штуцера ввода газа в коллекторе и дополнительного штуцера в верхней части контактной ступени для ввода газа, а также установка выносных теплообменных устройств обеспечивают регулирование теплового режима процесса в каждой из контактных

ступеней

i

Наличие коллектора, выполненного с наклонным днищем, позволяет при остановке аппарата вывести твердую фазу из каждой контактной ступени через штуцер вывода твердой фазы, исключая тем самым образование пробок, что может иметь место в известном аппарате, когда вся твердая фаза удаляется из нижней части аппарата

при последовательном ссыпании ее с тарелки на тарелку„

Снабжение перетоков выносными регулирующими клапанами позволяет за счет регулирования расхода твердой фазы при ее перемещении с тарелки на тарелку обеспечить заданное время пребывания твердой фазы в каждой из контактных ступеней

Установка байпасных линий на перетоках позволяет в случае выхода из строя одной из контактных ступеней за счет байпасирования потока твердой фазы в обход данной контактной ступе- ни обеспечить ее полный выход из про- цесса для ремонта или чистки без остановки аппарата в целом или переключать данную контактную ступень на другие технологические операции (например, регенерация)о

На чертеже приведена схема массо- обменного аппарата,

Массообменный аппарат состоит из корпуса 1, расположенных по его высоте тарелок 2 с присоединенными к их вершинам расширяющимися к низу горловинами 3, центральных патрубков 4 с сепарационными устройствами 5, коллекторов 6, расположенных под горловинами 3 и соединенных с ними, при этом коллектора 6 снабжены штуцерами для подвода г,аза 7 и вывода твердой фазы 8, перетоков 9, снабженных регулирую

30 тактной ступенио Для этого закрывается регулирующий клапан 10 в перетоке отключенной контактной ступени и аналогичный регулирующий клапан в нижележащей контактной ступени, открыщими выносными клапанами 10, дополни- 35 вается регулирующий клапан 13. на байтельных штуцеров 11 в верхней части контактной ступени для отвода газовой фазы, байпасных линий 12 с регулирующими клапанами 13, а также выносных теплообменных устройств 11, штуцеров для подвода 15 и отвода 16 газовой фазы из аппарата, штуцеров для ввода твердой фазы 17 и вывода ее 18 из аппарата„

Аппарат работает следующим образом.

Твердая фаза поступает на верхнюю тарелку через штуцер 17, движется самотеком по конической поверхности тарелки 2, через кольцевую щель, образованную нижним торцом контактного патрубка 4 и поверхностью тарелки 2, проникает в пространство контактного патрубка 4, где подхватывается газовым потоком, подводимым через штуцер 7 коллектора 6„ Пройдя зону контактного патрубка, твердая фаза и газ поступают в сепарацион- ное устройство 5, где происходит разпасной линии 12 и на контактную ступень, остановленную на ремонт или осмотр, прекращается поступление твердой фазы без нарушения работы осталь-

40 ных контактных ступеней аппарата,,

При этом отключаются соответственно штуцера данной контактной ступени 7 и. 11 для газового потока,, Остатки твердой фазы ссыпаются из отключенной

45 контактной ступени через коллектор 6 и штуцер 8. При полной остановке аппарата твердая фаза выводится из каждой контактной ступени аппарата таким же образом: через коллектор 6 и штуцер

50 8 каждой контактной ступени Благодаря этому обеспечивается гибкое регулирование процесса массообмена, расширяются функциональные возможности аппаратас

55

Формула изобретения

1 Нассообменный аппарат по авт, св. № 339293, отличающийся

деление фаз0 Из сепарационного устройства 5 твердая фаза под .действием центробежных сил тяжести падает на тарелку, а ее избыток вниз по перетоку 9 - на нижележащую тарелку. Для регулирования расхода твердой фазы, а следовательно, и времени пребывания на перетоках установлены регулирующие клапаны 10,.Таким образом, твердая фаза последовательно проходит все контактные ступени и по перетоку через штуцер 18 выводится из аппарата.

Газовый поток, пройдя сепарацион- ное устройство 5 и освободившись от твердой фазы, выводится через дополнительный штуцер 11 или, последователь- |но пройдя все контактные ступени, вы .водится из аппарата через штуцер 16 При выводе газа через дополнительный штуцер 11 газ поступает в теплообмен- ное устройство, а затем - на вход штуцера 7 вышележащей контактной ступени „

При отключении в работе одной из контактных ступеней поток твердой фазы может с помощью байпасных линий 12 направлен в обход .отключенной контактной ступенио Для этого закрывается регулирующий клапан 10 в перетоке отключенной контактной ступени и аналогичный регулирующий клапан в нижележащей контактной ступени, откры

вается регулирующий клапан 13. на бай35 вается регулирующий клапан 13. на байпасной линии 12 и на контактную ступень, остановленную на ремонт или осмотр, прекращается поступление твердой фазы без нарушения работы осталь-

40 ных контактных ступеней аппарата,,

При этом отключаются соответственно штуцера данной контактной ступени 7 и. 11 для газового потока,, Остатки твердой фазы ссыпаются из отключенной

45 контактной ступени через коллектор 6 и штуцер 8. При полной остановке аппарата твердая фаза выводится из каждой контактной ступени аппарата таким же образом: через коллектор 6 и штуцер

50 8 каждой контактной ступени Благодаря этому обеспечивается гибкое регулирование процесса массообмена, расширяются функциональные возможности аппаратас

55

Формула изобретения

1 Нассообменный аппарат по авт, св. № 339293, отличающийся

тем, что, с целью обеспечения регулирования массообменного процесса и расширения функциональных возможнос- тей аппарата, горловина каждой тарелки, кроме нижней, снабжена коллектором со штуцерами для подвода газа и вывода твердой фазы, перетоки выполнены выносными и снабжены регулиру- , ющими клапанами, а каждая контактная ступень снабжена выносным теплообмен- ным устройством и дополнительным шту

цером для отвода газовой фазы, соединенным с входом теплообменника, выход которого соединен со штуцером коллектора для подвода газа вышележащей контактной ступени„

2„ Аппарат по п„ 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения автономной работы каждой контактной ступени, перетоки снабжены байпасными линиями с регулирующими клапанами

Изобретение относится к массооб- менным аппаратам Цель изобретения - обеспечение регулирования массооб- менного процесса и расширение функциональных возможностей аппарата. Массообменный аппарат, состоящий из корпуса с расположенными по высоте контактными ступенями, каждая из которых включает тарелку, выполненную в виде опрокинутого усеченного конуса, к вершине которого присоединена расширяющаяся к низу горловины, а центральный патрубок размещен над тарелкой с зазором относительно вершины конуса и снабжен сепарационным устройством, расположенным на его верхнем конце, а также перетоков, штуцеров для ввода в аппарат и вывода из аппарата газовой и твердой фаз Горловина каждой контактной ступени (кроме нижней) снабжена коллектором со штуцерами для подвода газа и вывода твердой фазы. Наличие в аппарате данных коллекторов, а также перетоков, снабженных выносными регулирующими клапанами и байпасными линиями, штуцера для отвода газовой фазы, установленного в верхней части как-- . дои контактной ступени и соединенного через выносное теплообменное устройство с входным штуцером для подвода газа коллектора вышележащей контактной ступени, способствует обеспечению гибкого регулирования массо- обменного процесса, автономной работе каждой контактной ступени и расширению функциональных возможностей всего аппарата,, 1 з0п„ ф-лы, 1 ил„ SS (/ --J 1чЭ Јь СО