Ректификационная колонна Советский патент 1979 года по МПК B01D3/30 

(54) РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА

Изобретение .относится к конструкциям массообменных аппаратов и может быть использовано для проведения процесов вьтаривания, дистилляции и абсорбции.

Известна ректификационная колонна, содержащая корпус, при1фепленные к центральной трубе веерные решетки, размещенные между решетками направляющие элементы, выполненные в виде пластин, изогнутых в горизонтальной плоскости по спирали Архимеда, имеющей направление, совпадающее с направлением угла наклона пластин.

Недостатком известной колонны является то, что она не обеспечивает проведения технологических процессов с меняющимся количеством газовой фазы по высоте аппарата, например процессов выпаривания.

По основному авт. св. № 232189 известна ректификационная колонна, содержащая корпус, прикрепленные к цент,ральной трубе веерные рещетки, расположенные поэтажнона трубе и о азую- шие сливной зазор с корпусом..

Известная колонна обладает ряаом недостатков. К ним можно отнести возникновение пленочного течения жидкости,

нерациональное использование внутреннего объема аппарата, малое время контакта фаз.

Однако наибол существенный недостаток данной конструкции - узга1Ё

диапазон рабочих среднерасходных скоростей газовой фазы. Так, для ректификационной колонны диаметром 2ОО мм и при угле наклона яошток завихрителя 25 начало рабочего режима (начало

за1фучивания жидкой фазы) соответствует среднерасходной скорости газовой фазы, равной 4,2 м/с, верхний предел рабочего режима (начале- уноса жидкости с нижележащего лопаточного завихрителя иа вы-

шележащйй) соответствует скорости газовой фазы, равной 4,8 мГс. Объясняется ВТО следующим. Закручивание жидкой фазы в аппарате осутаестВляется Газовым закрученным потоком за счет сил трения и зависит от величин радиаль ной и окружной составляющих вектора скорости газового потежа.. Увеличение окружной составляющей вектора скорорти газового потока приводит к ускорению вращения жидкости в колонне. При этом окружная составляющая вектора скорости жидкой фазы несколько меньше соответствующей составляющей скорости газового потока. Возникает вффект скольжения фаз. Увеличение рааиальноЙ составляющей вектора скорости газобого потока приводит к увепвчевмю cioi треНия между фйзамн за счет усиления прижатия газа к пленке жидкости, стекак)щей по внутренней боксйвой поверхностей К) колонш и увеличения волнообразования в последуй, Увеииченне сип трения приводит к увеличению окружш й с х;тавшш щей вектора свх рости жидкости. Сколь-, жение фаз уменыпается. Обе указанные составпякдаие зависят от срвд1аер«;ходной скорости газа в аппарате и угла наклона лопаток завихмгтеля. Уменьшение угла наклона до 10 приьоайт к расширению рабочего диапазона среднерасходных скоростей газового штока в сторону их уменьшения, что не позБолявт сдвинуть рабочий диапазон скоростей в сторону убелйчейия, так как при; увелв«гевйй сред нерасзсодной скорости анергии «ентрэЬежньк сип недостаточно дйя сёййрацйИ капель жидкости из газоврго потойй. Узкий диапазон рабочих средиерасходных скоростей газовой Ш Йе пЬз-. вШйёт ЯййНую конЬтрукцию дли проведения процессов выпаривания {на фймер, для тюрвой стадии удаления растворителя из маслш1ь1х мнсаелп), где наблюдается изменение среднерасходной скбрьс:ти газа по высоте колоНйы от 0,5 1,О до 4-7 м/с, а вызьдаает необ ходймость ycTaHoBiai точного аётомати- ческого контроля за расходом грекдаего Цель изобретения - расширение диа|пазона рабочих ск(ос:тей и обеспечение проведения технологических процессов с мёкякшшмся по высоте колонны количест вом газовой фазы, например процесса вьтаривания. Это достигается тем, ч-ю предлагаемая колонна снабжена прикрепленными к центральной чрзгбе И; расположенными Между веерньтмй реЪетками элементами, каждый из которых Выполнен в виде тел вращения, причем пластины нижепежашей рещетки имеют угол наклона, противоположный углу наклона пластин вьпнележашей решетки. С цепыо создания постоянной закрутки газового потока между решетками елементы выполнены в виде кассет, набранных из плоских Горизонтальных дисков с диаметрами, уменьшающимися к веерным решеткам. На фиг, I тюказава колонна, продольный разрез на фиг, 2 - колонна с элементами, Выполненными в виде кассет, набранных из диске, продольный разрез} на фиг, 3 - узеп I на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез А-А фиг.З. Ректификационная колонна состоит из корпуса 1, центральвой трубы 2, веерной решетки 3, состошдей из пластин, образующих с корпусом 1 сливной зазор 4. К цевтралшой чрубе 2 прикреппень елемен1г{ }. которые вышмгаены в виде тел вращёни;я 5 и 6, Пластины ншкеяёжашей решет имеют угол накпсИЁга, прот1 рполо}К:ньгй углу наклона ш(астии Вйшепезкапюй решетки. Работает колонна следукшшм офаЗОМ. : . .. .., , . , :. Жидкую фазу подают в колонну сверху, и oiaa стекает вниз в вице пленш 1к внутреаней боковой поверхности корпуса i. Газовый поток вводят в колонну в нижней части, и он поянилшется бнизу вверх. Прокодя тшаствны веерной решетки, гае приобретает закрученное движение и 3)9 счет сип трения залфучивает стекающую хсидкостнуте пленку. В момент контакта фаз iqjoteKaeT ма:сообмеш, Ш1Я обеспечения закручивания жидкой фазы необходимо обеспечить определенную минимальную Величину сил трения . фаз, которая зав|{сит от величины окружной UQ и радиальнойи « составл51Ю- шйх вектора скорости газового потока. Известно, что (4;Ucp), где - среднерасходная скорость газа в колонне; - коэффициент гидродинамического сопротивления, т.е. с увеличением газовой поток сильнее смешается к периферии корпуса 1, стремясь тфойти по пути наименьшего сопротивле-i ния - вбяизн сливного зазора. Следовательно, увеличение позволяет . расширить рабочий диапазон скоростей. Увеличение за счет добавочных конструктивных влемектов нецелесообразно, так как вто усложняет конструкцию и увеличивает напора на сухое трение. В предлагаемой конструкции увеличение , а следоваосуществляется за счет телыю, и изменения натфавления вращения газового tioTOKa, Приобретая закрученное движение в веерной решетке газовый поток смещает ся к периферии. Это покопает увеличит радиус вращения отдельных капель жидкости, захваченных газом, что увеличивает центробежные силы, а значит и вффект сепарации. YnyraieHHe усдсАий сепарации позволяет увеличить офхую среднерасходную скорость т.е. расширить диапазон рабочих своростей в сторону их увеличеввя. того, умевьшение свобоявого сеяешя коаовШл BtiiiВодит к увелвченвю скороств raaoBctro потока вблизи поверхностя раздела фаз что приводят к явггеасв вашт wpaaexica :массообмена ; Для проведения в предпожёпаюй юяюв не процессов с менякшнмся коптестврм фазы по высоте вотжвы, вапрвMi пропёсса выпарявання веобхоовмо обеспечять постояввое значение cpetiHeрасходаой сксчростн газа ио всей высо- те колонны. Это достигается путем Постепенного увеляченяя разк«ер ав тел 5 в 6, прякреплешЕых к центральной трубе в раавсшыюм направления сверху ввва Пря большему количеству газа соответствует болыпее свьбодюе сече- няе колонны, т.е мевьшяе размеры Теп. В пространстве между веёрвнмя ре- шетка11ля происходят раскрутка газового потока, что уменьшает янтевсввюстъ . массообмена. ипя создания гюстоявеюй степени закручивания газа между решетками установлены прикрепленные к центральной трубе тела вращения, выполненные в виде кассет, набранных из плоских горизонтальных дисков разного наружного диаметра. Это позволяет осуществлять ступенчатую подкрутку (азового потока. Таким офазог язофетение позволяет расщЯрять овапазов рабочих скоростей, яв- тенсифипяровать прсжесс тепломассообмене, уменьшить yiioc жВокЫ фазы, проводять в данном аппарате л цессы t меняющимся кодвчес1«огу( газовой фазы по высоте аппарата. Формула язобретевяв t. Ректяфякздясжвая коловва, во авт. св. Mr 232189, о т я и ч а ю ш .а я с в тем, что, с оелыо обеспечевяя провепеввя техврлогическях процессов с мевяюшвмся количеством газовой фазы по Высоте колонны, и расширения дваоазоВа рабочая с1соростей, она снабжена орякреппевнымк к центральной трубе я распопожевнымя между веерными решёткамя апемевтамв, каждый из которьк выполвев в ввде тела врашёпяя, прячем пластины явжеложашей ркиетки вмеюг угол вакпова« 1фотявоположвый углу наклона тшастяв вышележащей ршгеткв. 2. Колонна по п. t, о т л я ч а ющ а я с 8 тем, что, с целью создания постоянной закруткя газового потока между р иенёамя, влемеяты выпоигаены в виде кассет, набранных яз шюских горнзошальных дисков с диаметрами, умёныиаюпгамкся к веерным решеткам.

h

/

OH

Ш

ej

к - 4.

yf

в:-

он