Роторная колонна Советский патент 1981 года по МПК B01D3/30 

(54) РОТОРНАЯ КОЛОННА

Изобретение относится к устройствам для осушествпенияконтакта между г зом и жидкостью и может быть использо вано для прсжедения массообмена между газом и пленкой жидкос и, в частно сти при вакуумной ректификации. Известна роторная колонна, содержащая вертикальный корпус, распопоженный по оси корпуса вап,закрепленные на валу контактные ступени и устройства дпя подачи жидкости на ступени. Кон тактные ступени выполнены в вилп от- бортованных концентрических обечаек, расположенных соосно валу и снабженных отверстиями для перетока жшкосmtl. Однако для этой колонны характерны слишком больчтой периметр орошения кон тактной ступени (равный периметру обечайки) и неравнодоступность различных участков контактной ступени для орошаютей жидкости. При вакуумной ректификации, когда количество орошающей жидкости сравнительно невелико, рабочая поверхность контактной ступени орошается не полностью и КПД ступени резко снижается. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является роторная колонна, содержащая вертикальный корпус, расположенный по оси корпуса вал, закрепленные на валу контактные „ступени выполненные в виде расходящейся от вала спирали с зазорами между витками, и усрройствами для подачи жидкости на контактные ступениТ2. Недостатком этой колонны является ограниченная эффективность массообмена отсутствия дополнительной турбупизации в газсжой фазе на входе в зазоры между витками спирали и наличие брызгоуноса при больших скоростях газа вследствие того, что расстояние между верхними торцами спирали меньше величины зазора между соседними витками спирали. При этом газовый поток на выходе из зазора имеет несколько большую скорость, чем в самом зазоре, где ссуществпяется контакт между газом и пленкой жидкости. Целью ттзобретения является интенс фтосаыия массообмена и ум еньшение брызгоуноса жидкости. Указанная цепь достигается тем, что в роторной колонне, содержащей вертикаль ный корпус, расположенный по оси корпуса вал, закрепленные на валу контактные ступени, выполненные в виде расхода-шейся от вала спирали с зазорами между витками и устройства для подачи жидкости на контактные ступени Topiibi спиралей смещены и их кромки отогнуты навст речу друг к другу. Кроме того, каждая контактная ступень снабжена закрепленной на валу распределительной втулкой, а-уст ройство для подачи жидкости выполнено в ввде наклонного рещфкулялионного трубопровода, соедтешющего соседние контак-р ные ступени. При таком исполнении колонны ширина зазора между соседними витками спирали значительно превышает расстояние между нижними торнами спирали, а послед нее расстояние значительно меньхие

расстояния между верхними торцагли спирали. Благодаря этому газовый поток вхр дит в зазор в виде тонкой скоростной струи, что приводит к дополнительной турбулизадни газового потока и, как следствие, к интенси1)икации массообмена газом и пленкой жидкости. На выходе гасзового потока из зазора скорость газа снижается благодаря тому, что расстояние меяшу верхними торцами спирали значительно превышает расстояние между нижними торцами спирали.

В итоге брыагоунос в копонне уменьшается, поскольку центробежные силы тем эффективнее осаждают из пара случайно заквачен№1е капли жидкости, чем ниже линейная скорость пара на выходе вз зазора.

На чертеже изображена предлагаемая роторная колонна, продачьный разрез.

Колоннад включает вертшсалькый UHmiHдрический корпус 1, снабженный кольцевыми карманами 2, . .разделенными двумя внутренними поперечными перегородками 3 на два отсека, iBvierommc по одному отверстию 4 для стока жидкости Под отверстиями 4 кольцевых карманов 2 расположены наклонный перепшной поток 5 и наклонный рециркупяционнь1й трубопровод 6 для подвода жидкости от периферии к центру колонны. На валу 7 устанселёны контактные ступени, вклюуменьшение скорости газовой фазь} на выходе из зазора 16 должно благоприятствсеать осаждению из нее захвячрнных брызг жидкости.

Нижний конец наклонного рехшркупят-щюнного трубопровода 6 заведен во внутреннюю полость распределительной втулки 9, что должно обеспечить редиркупяГ1шо жидкости на контактной ступени

При вращении спиралей 8 вместе с ва-; лом 7 жидкость под действием центробежных сил течет вдоль спиралей 8 в направлении от оси к колонны. С периферийного конца спиралей 8 жидкость сбрасывается на стенки корпуса 1 и собирается затем в кармане 2. Из карма;на 2 жидкость через переливнШ лоток 5 стекает на нижележащую контактную ступень, а через наклонный рециркуляционный трубопровод 6 возврашается на Есходную ступень.

Газ движется в колонне снизу вверх, проходит через зазоры 16 между витками спиралей 8, контактируя с пленкой жи№КОСГЙ.

Благодаря смещению торцов спиралей по отношению друг к другу и их распотложению в виде чаши повышается КПД; контактной ступени и уменьшается брызгоунос. чающие одно или многоааходные спирали 8 с отбортованными одна навстречу другой боковьши кромками и центральные распределительные втулки 9. Втулки 9 связаны радиальными ребрами 1О со спиралями 8, а ребра 11 - с посадочными втулками 12. Внутренняя полость распределительной втулки 9 перекрыта поперечной перегородкой 13, не касающейся ее стенок. Особенностью предлагаемой колонны является то, что торцы 14 и 15 спиралей 8 смещены по отношению друг к другу , При этом контактная ступень име -эт форму чаши и каждый последующий виток спирали 8 расположен выше аредыдущего.Расстояние между верхними торнами 14 спирали 8 значительно больше расстояния между нижними торцами 15, а последнее расстояние меньше ширины зазора 16 между соседними витками спирали 8. Шагодаря этому создаютс;я условия для дополнительной турбул1щашш газового потока на входе в зазор 16, что должно привести к интенсификании массообмена. В то же время 57 Формула изобретения 1. Роторная колонна, содержащая вертикальный корпус, расположенный по оси корпуса вал, закрепленные на валу коктактные ступени, шшолненные в виде расходящейся от вала спирали с зазоре мг между витками, и устройства для подачи жидкости на контактные ступени, о тличаюшаяся тем, что, с делью интенси})вкаиии массообмена и уменьшения брызгоуноса жидкости. , торны спиралей смещены:, и их кромки отогнуты навстречу друг к другу. 2 2. Колонна-, по п. 1, отличающаяся тем, что каждая контактная ступень снабжена закрепленной на валу рею пределительной втулкой, а устройство для подачи жидкости выполнено в виде наклонного рециркуляционного трубопровода, соединяющего соседние контактные ступени. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 537685, кл. В OlD 3/30, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР № 2О3621, кл, В O1D 3/30, 1967.