Вертикальный пленочный тепло массообменный аппарат Советский патент 1977 года по МПК B01D3/28 

Изобретение относится к аппаратам химического машиностроения для процессов обработки Ж1ЩКИХ сред, осуществляемых в пленочном, объемном или смешанном режимах. .

Известен вертикальный пленочный аппарат 5 с массообменными элементами, выполненными в В1ще проволочных или трубчатых насадок (спиралей, нитей), натянутых между стаканами, и содержащий трубку для подачк жидкости для образования сплошной пленки Ю жидкости по всему периметру, при этом труб- ка снабжена надетым на нее колпачком с завихрителем на входе жидкости l ,

В известном аппарате жвдкость поступает на верхнюю тарелку и, пройдя через за.- i 15 вихритель, равномерно стекает вниз по пе- , риметру в виде тонкой пленки, образуя жидкостную трубу. При увеличении сасорости

воздуха увеличивается толщина .пленки аа

.спирали. Однако при этом наблюдаются за- 20 вышенные значения высоты колонны, сооответств ющей теоретической тарелке, что обусловлено неравномерным поступлением аро1иак:)щей тяжелой жидкости на все эле. менты насадки. Б этом случае расстояние 25

|Между элементами насадок, выполненных в

виде спиралей или нитей, остается без изменений, что отрицательно сказывается на интенсификации.тепло- и массообмена в

.аппарате. В то же время, как физические свойства орошающих жидкостей, так и их дозировка, меняются, что при условии постоянства расстояния между нитями или

витками ,спирали может приводить к разрыву исплошной жидкостной пленки и переходу к струйному течению с мало меж({ азной по-

верхностыо. Помимо этого постоянство расстояния между нитями или витками спирали Не обеспечивает турбулизации и поперечного перемешивания слоя жидкости.

Целью изобретения является интенсификация процессов теш1о-и массообмена и турбулизация пленки тяжелой фазы.

Указанная цель достигается тем, что верний стакан выподлен поворотным вокруг вертикальной оси, с изменением расстояния

между нитями, а нижний стакан жестко соединен с вертикальным штоком,.

Верхние и нижние стаканы могут быть выполнены разных диаметров. Для подвода

и отвода тепла корпус аппарата снабжен рубашкой.

На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг. 2 - массообмен- 5 ный элемент при повороте стакана.

, Аппарат состоит из корпуса 1, крышек 2 в которых выполнены штуцера, для входа и выхода легкой и тяжелой фаз (ЛФ , ТФ )/ Ю

8центре масс о обменного элемента проходит шток 3, на который насажен верхний стакан 4 и нижний стакан 5. В верхнем

и нижнем стаканах на цилиндрических поверхностях просверлено равное количество 5 отверстий, в которых натянуты нити (из нержавеющей стали, меди, синтетики).

Верхняя крышка 2 выполнена заодно с цилиндрическим стаканом, у которого ниж- 20 няя кромка снята под углом 30 . Верхний стакан 4 разделен на две части неподвижной перегородкой 6. Верхняя часть стакана 4 образует кольцевой лоток 7. Верхняя кромка стакана 4 снята также под углом 25 ЗО . В нижнем стакане кроме радиальных отверютий на цилиндрической поверхности просверлены осевбш отверстия 8 для прохода легкой фазы. По наружной цилиндрической поверхности штока 3 перемешается цилиндр 30

9верхнего стакана, в торце которого нареч зана резьба и установлен регулировочный винт 10. На боковой цилиндрической поверх- ности иилкнара 9 установлен стопорный

винт 11. Натяжение и ослабление нитей осуществляется с помошыо регулировочного винта 10, который при соприкосновении со штоком 3 перемешает верхний стакан 4 и натягивает шити 12. При уменьшении зазора между торцом штока 3 и винтом 1О происходит ослабление натяжения нитей. Перемешениемверхнего стакана влево или вправо на расстояние, фиксированное стопорным В1Штом 11, осуществляется изменение расстоя1ИЯ между нитями 12 как в сторону его меньфения (сближения нитей), так и в сторону его увеличения. Это обеспечивает устойчивое течение пленок жидкости при различных значениях коэффициента динамической :вязкости и меняюшейся плотности тяжелых жидкостей. При этом происходит турбулизация пленки тяжелой фазы за счет искривления траектории движения жидкости, что приводит к интенсификации тепло-и массообмёна. В предлагаемом устройстве имеется регулируемая коническая щель,. {ерез которую подается тяжелая фаза.

Вертикальный пленочный тепломассообмен-. кый аппарат работает следуюшим образом.

Тяжёлая фаза через распределитель по тупает в кольцевой лоток 7 и под избыточным давлением через коническую шель, образованную двумя кромками с углом 30, проходит по наружной поверхности верхнего стакана, а затем стекае-/ по нитям, шаг между которыми равен трем-четырем диаметрам нитей. Далее жидкостная ппенка стекает по наружной цилиндрической поверхности нижнего стакана и поступает в отстойную зону элемента, откуда выводится по сливному штуцеру. Легкая фаза поднимается противо- точно жидкостной пленке через распределитель, расположенный выше отстойной зоны, проходит через осевые отверютня в нижнем стакане и в пространстве между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверх ностью,. образованной нитями так, что жиакостная пленка тяжелой фазы равномерно

, обрабатывается с обеих сторон легкой фазой. При изменении расхода ЖРЩКОСТИ, а

также при изменении вязкости или плотности тяжелой фазы, необходимо менять зазор между нитями, чтобы предотвратить срыв жидкостной пленки. Это достигается поворотом верхнего стакана 4 относительйо веподвижного нижнего стакана 5,. придавая таким образом нитям профиль вогнутых кривых и существенно меняя зазор между нитями.

Предлагаемый массообменный аппарат может быть использован в режиме нагрева тяжелой фазы, если к нитям подсоединить источник электропитания. При этом, если к металлическим нитям подсоединен, например

один из полюсов постоянного тока, а другим полюсом служит непосредственно поднимающаяся легкая фаза, то пленка тяжелой фазы будет обрабатываться в электростатическом поле.

При проведении фотохимических процессов тепломассообменный аппарат может быть использован с установкой вместо гибких нитей световодов, к которым подведены источники светового излучения.

формула и. зобретения

1. Вертикальный пленочный тепломассообменный аппарат, включающий корпус с крышками, шток, проходящий по оси корпуса, стаканы, подвод5Ш1ие и отводящие штуперю, массообменные элементы в виде нитей, натяну;гых между верхним и нижним стаканами, .отличающийся тем, что, с целью интенсификации процессов и турбулизации пленки тяжелой фазы за счет изменения расстояния между нитями, верхний стакан вы