Массообменная колонна Советский патент 1980 года по МПК B01D3/30 

(54) МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА

. Изобретение относится к массооб; менным аппаратам химической йромьпиленно&ти.

Известен массообменный аппарат, 5 секционированный многослойными тарелками, у которых с целью точного дискретного регулирования величины свободного сечения тарелок каждый подвижный слой снабжен радиальными ря- Ю дами отверстий, между которыми находятс секторные вырезы, причем каждый .подвижный, слой имеет паз и упор для зацепления 1.

Недостаком этого устройства является дискретное регулирование свободного сечения тарелок, а также разница в размерах отверстий в центральной ее и у краев, что обуславливает неравксмерное распределение 20 свободного сечения тарелки по ее плоta OK и Неодинаковость гидродинамической обстановки в различных районах тарелки.

Известен массообменный аппарат, 25 предназначенный, для проведения классообмённых процессов,тарелки которого состоят из двух слоев, перфорированных круглыми отверстиями. Один слой тарелки может поворачйватьс.я отиос - JQ

-- et aa3j; i-r Tf

тельно другого,вследствие чего изменяет я степень совмещения отверстий и свободное сечение тарелки 2.

Недостаком данного устройства является невыссжая точность регулирования свсзбодного сечения тарелки, разница в размерах и форме отверстий тарелки, образующихся при повороте одного ее слоя относительно другого, что не дает равневерного распределения свободного сечения тарелки.по ее площади и одинаковой гидродинамической обстановки в различных ее частях.

Известна массообменная колонна, секционированная двухслойными тарелками с нижним подвижным слоем, поворачивающимся вокруг центральной оси, у которой с целью равномерного распределения свободного сечения тарелг ки по ее плоскости, обеспечения независимости максимального рабочего:угла поворота нижнего слоя относительно верхнего и повышения точности регулирования свободного сечения тарелки каждый слой тарелки выполнен в виде денты в форме спирали.Архимеда 3.

Недостаксм аппарата данной конструкции является то. что диапазон и.З

менения величины .свободного сечения тарелок не может превьшать 50%.

Это ограничивает пределы изменения рабочих нагрузок аппарата по газу и жидкости, в пределах которых обесгтечивается устойчивая и эффективная его работа.

Целью изобретения является расширение диапазона изменения нагрузок колонны по газовой и жидкой фазам.

указанная цель достигается тем, что каждый слой тарелки, снабжен буртиками, причем нижний край буртика неподвижного слоя расположен на уровне нижележащего подвижного слоя.

На фиг. 1 изображен продольный разрез колонны; на фиг. 2 - многослойная поворотйая. тарелка, разрез; на фиг. 3 - вид по стрелке А фиг. 2.

Иассообменная колонна состоит из корпуса 1, разделенного на секции многослойнЕлии тарелками 2. Каждая тарелка снабжена исполнительными механизмами 3 и 4 и стабилизирующим регулятором 5 массы слоя жидкости. Работой колонны 1 и исполнительного механизма 3 управляет автоматический регулятор б.

Многослойные тарелки состоят из нескольких слоев, каждый из которых в отдельности представляет собой спираль Архимеда специального профиля с одинаковым шагом. Верхний слоя 7 неподвижен,все остальные слои 8 могут поворачиваться вокруг централь ной оси 9. Верхний неподвижный слой снабжен снизу буртиком 10, который п высоте достигает самый нижний слой тарелки. Подвижные слои ,имеют систему буртиков 11, позволяющую передавать вргидение всем слоям от нижнего слоя, приводимого вовращение с помощью исполнительного механизма через шестерню 12 и зубчатое колесо 13 закрепленное на нижнем слое. Зацепление соседних подвижных слоев осуществляется с помощью трех буртиков, два из которых расположены на одном, а третий надругом слое. Каждый слой тарелки своей периферийной частью свободно лежит на кольцевом выступе .14 корпуса тарелки.

Колонна работает следующим образом. .

Вращение от исполнительного механизма через шестерню 12 и зубчатое колесо 13 передается нижней спирали, при повороте которой относительно вьашележащей происходит изменение величины свободного сечения тарелки. Свободшлй поворот нижнего слоя (без зацепления с вышележащим) обеспечивает изменение величины свободного сечения, равное 0„а«/

максимальная величина

где

свободного сечения тарелки;,. ;

п - число подвижных слоев тарелки.

Каждый вышележащий слой начинает поворачиваться вокруг центральной оси только тогда, когда буртик этого слоя входит в зацепление с буртиком нижележащего слоя с внутренним относительно центральной оси (при уменьшении свободного сечения или с внешним при увеличении). .

Колонна позволяет проводить массообменные процессы в непрерывном, полунепрерывнсяи и периодическом режимах .

В непрерывнсяй режиме на верхнюю тарелку колонны подается исходная жидкая фаза, снизу в колонну подается газ (пар). Жидкая фаза непрерывно перетекает cf тарелки на тарелку и выводится снизу колонны. На каждой тарелке колонны сйзда ется иарботажный слой жидкости, масса которого поддерживается автоматически с помощью регулятора 5. Стабильность гидродинамического режима в колонне, а следовательно, и стабильность массообменного процесса в условиях изменяющихся нагрузок по жидкости или по газу обеспечивается тем, что любое возмущение по расходу фаз компенси руется соответствукадйм изменением величины свободного сечения тарелок с помощью автоматического регулятора 6. Например, при увеличении расхода газа регулятор б с помощью исполнительных механизмов 3 увеличивае свободное сечение тарелок таким рбразоМ, что масса жидкости, удерживаемой на каждой из тарелок, остается постоянной и равной заданной.

В полунепрерывном режиме газовая фаза подается в колонну непрерывно, а жидкая фаза периодически один раз в течение цикла работы. Работой колонны управляет программный регулятор 6. В исходном положении все тарелки колонны находятся в закрытом положении, при этом их свободное сечение таково, что они пропускают только газ и не пропускают жидкость, .на каждой тарелке колонны имеется сл.ой жидкости. Перемещение жидкост.и по колонне и подача исходной порции жидкой фазы на верхнюю тарелку происходит следующим образом. Программный регулятор 6 подает команду исполнительному механизму нижней тарелки 3 на увеличение ее свободного сечения до максимума. При этом слой жидкости из нижней секции проваливается че- . рез тарелку и выводится из колонны.

После storo по команде регулятора 6 нижняя тарелка закрывается. Затем открывается вышележащая тарелка, и слой жидкости с нее перетекает на нижнюю. Аналогичным образом производится последовательное перемещение всех остальных слоев жидкости. После опорожнения верхней тарелки на нее по команде программного регулятора 6 подается порция исходного сорбента. Через некоторое время, продолжительность которого определяется условиями конкретного технологического процесса, перемещение жидкости по та релкам аппарата и подача порции исходного сорбента повторяется. Работа, колоннь в полунепрерыв-ном режиме приводит к устранению продоль ного перемешивания жидкости, увеличе нию средней за время цикла движущей силы массробмена и, в итоге, к повышению эффективности массообменного процесса по сравнению с непрерывным. .В периодическом режиме сначала производится заполнение тарелсж колонны жидкой фазой, а по окончанию процесса од if ов ременное опорожнение всех тарелок колонны. Секционирование колонны в данном случае приводит к увеличению степени извлечения целевого компонента из газовой фазы. Предложенная массообменная колоин позволяет существенно райШирить диапазон допустимых нагрузок аппарата по жидкости и газу, обеспечить высокую эффективность протекания массообменного процесса в условиях любых эксплуатационных возмущений входных параметров процесса. Формула изобретения Массообменная колонна:, содержаЦаЯ прЪвальные многослойные тарелки переменного свободного сечения, выпол ненные в форме спирали Архимеда с верхним неподвйжнЕШ и нижним подвижным слоями и исполнительна механизм, отличающаяся teM, что, с целью расширения диапазона изменения нагрузок КОЛОМНЫ nd газовой и жидкой фазгш, каждый слой тарелки снабжен буртиками, приче нижний край буртика неподвижного слоя расположен на уровне нижележащего подвижного слоя. Источники информации, принятые во виимаиие при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 388757; кл. В 01 D 3/30, 1972. 2.Авторское свидетельств СССР № 102778, кл. В 01 D 3/30, i960. 3.Авторское свидетельство СССР 389806, кл. В 01 D 3/30, 1972 ПРОТОТИП).

чBodA