Массообменная колонна Советский патент 1980 года по МПК B01D3/22 B01D3/32 

1

Изобретение относится к оборудованию ОЛЯ провецения массообменных процессов между газом и жицкостью. Особенно npeijпочтительная область применения изобретения - ректификация под вакуумом термически чувствительньк веществ, например лактамов, тяжелокипящих эфиров, различных масел пищевых и фармацевтических прооуктов.

Известен пленочный аппарат оля проведения массообменных процессов в системе жиокосты-газ, содержащий корпус, в котором установлен пакет горизонтальных пластин. Газ проходит в зазорах между ., горизонтальными пластинами, а жидкость перетекает с пластины на пластину через отверстия на их концах l.

В то время, как на одной горизонтальной пластине газ и жидкость движутся о противотоком, на соседних сверху и сн№зу горизонтальных пластинах газ и жидкость движутся в одном направлении, т. е. прямоточно. Поэтому эффективность

массообмена в аппарате невысокая. Например, при ректификации невозможно получить несколько теоретических тарелок.

Известна массообменная колонна для систем жидкость-газ, содержащая корпус, разделенный на внутренние отсеки горизонтальными перегородками с отверстиями, отбортованные пластины, установленные на расстоянии одна над другой во внутренних отсеках в вице орошаемых пакетов с вертикальными центральными каналами, снабженными отражателями и расположенными сооснр отверстиям в горизонтальных перегородках 2.

Горизонтальные перегородки и отражатели обеспечивают искривление траектории движения газового потока и принуждают его пересекать зазоры межцу отбортованными пластинами орошаемых пакетов.При этом газовый поток из центрального канала орошаемого пакета проникает в пространство, окружающее пакет. Содержание в газе легколетучего компонента (при ректификации) одинаково в любой

точке центрального канала. В зазорах газ контактирует с ппенкой жицкости, покрывающей сверху отбортованные пластины, и обогащается легколетучими компонентами за счет уменьшения его содержания в жидкости. Это обогащение тем значительнее, чем выше расположен зазор в орошаемом пакете, потому что свежие -порции жидкости содержат больше легколетучвго компонента, чем жицкость, уже соприкасавшаяся с газом. Меньше всего газ обогащается легколетучим компонентом в самых нижнизс з|азорах пакета, где контактирует с жиакрстью, содержащей его в самых малых количествах. В пространстве, окружающем орошаемь1Й пакет, верхние и ниж.ние струи (слои) газа перемешиваются и поступают в центральный канал вышележащего пакета, где описанный процесс повторяется. Вследствие того, что нижние струи газа содержат меньше легколету- чего, чем верхние, они уменьшают осресененную концентрацию легколетучего в газовом потоке, покидающем орошаемый пакет. Таким образом, снижается общий Кпд орошаемого пакета.

Целью изобретения 5голяется повьпление эффективности массообмена путем частичной рециркулкщии газового потока.

Указанная цель достигается тем, что в колонне перегородки снабжены установленными в отверстиях вертикальными патрубками, внутреннее поперечное сечение которых по площади составляет 7О-9О% поперечного сечения вертикальных центральных каналов, расположенными относительно нижней части орошаемых пакетов на рассто{шии, между нижней частью орошаемых пакетов и нижележащими горизонтальными перегородками имеются промежутки, с высотой, превышающей величину расстояния межс отбортовгшными пластинами в 1,5-3 раза.

На фиг. 1 изображена массообменная колонна, продольный разрез на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Колонна содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с патрубками 2 и 3 аля входа и-выхода газа и с патрубками 4 и 5 для вхада и выхода жидкости, горизонтальными перегородками 6. Эти перегородки делят рабочий объем колонны на ряд внутренних отсеков. В последних находятся орошаемые пакеты 7 отбортоданных пластин 8, края 9 которых отбортованы кверху. Отбортованные пластины 8 могут быть ориентированы либо горизонтально, либо наклонно. Например, они могут иметь форму оонозахосьной винтовой поверхности, как показано. Отбортованные пластины 8 установлены одна над другой на расстоянии с зазором 1О так, что внутри орошаемых пакетов 7 остаются свободные полости в виде вертикальных центральных каналов 11. Последние снабжены отражателями 12, которые предназначены для отклонения газового потока в зазоры 10 между отбортованными пластинами 8 орошаемых пакетов 7.

Орошаемые пакеты 7 укреплены посреством ребер 13 на горизонтальных перегородках 6.

В центре горизонтальных перегородок

6могут быть установлены перераспреце- лительные стаканы 14 со сливными патрубками 15. Точно такой же стакан 14 может быть установлен под обрезом патрубка 4 для подачи жидкости.

Вертикальные центральные каналы 11 орошаемых пакетов 7 сообщены через отверстия 16 в горизонтальных перегородках 6 с нижележащими внутренними отсеками. Через зазоры 10 межру отбортованными пластинами 8 вертикальные центральные каналы 11 сообщаются с пространством 17, окружающим орошаемые пакеты 7.

Между орошаемыми пакетам 7 и ни- жележащими горизонтальными перегородками 6 оставлены свободные промежутки 18 с высотой, превышающей в 1,5-3 раз величину зазора 10 между отбортованными пластинами 8. В отверстиях 16 горизонтальных перегородок 6 установлены вертикальные патрубки 19. Площадь внутреннего поперечного сечения вертикальных патрубков. 19 составляет 7О9О% площади поперечного сечения вертикальных центральных каналов 11.

Вертикальные патрубки 19 образуют с нижней частью орошаемых пакетов 7 кольцевые щели 20, ширина которых в самом узком месте составляет не менее величины зазора 10 между отбортованными пластинами 8.

Массообменная колонна работает следующим образом.

Жидкость через патрубок 4 поступает в верхний перераспределительный стакан 14, откуда равными долями растекается по всем орошаемым пакетам 7. С пакетов

7жидкость стекает на горизонтальную перегородку 6 и вновь собирается в перераспределительном стакане 14. С самой нижней перегородки жидкость выводится наружу через патрубок 5. Газ поступает в колонну через нижний патрубок 2. Через вертикальные патрубки 19, укрепленные в горизонтальной перегорооке 6, газ с большой скоростью(в случае вакуумной ректификации) устремляется внутрь вертикальных центральных каналов 11, поцсасьтая некоторое количество уже соприкасавшегося с пленкой газа из пространства 17. Из вертикальных центральных каналов 11 газ проходит через зазоры 10 в пространство 17, откуда через вертикальные патрубки 19 поступает в вышележащий внутренний отсек. Частичная рециркуляция газа повышае эффективность массообмена в колонне. Кпд орошаемого пакета (как отдельной контактной ступени) в среднем увеличивается в 1,2 роза по сравнению с КПД пакета без рециркуляции. Формула изобретения Массообменная колонна для систем жидкость-газ, содержащая вертикальный корпус, разделенный на внутренние отсеки горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода газа, отборто-

11 20

Щ П 9 8

18

/7 ванные пластины, установленные на расстоянии одна над цругоЛ во внутренних отсеках в вице орошаемых пакетов с вертикальными центральными каналами для прохода газа, снабженными отражателями газового потока и расположенными соосно отверстиям в горизонтальных перегороцках, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена путем частичной рециркуляции газового потока, перегородки снабжены установленными в отверстиях вертикальными патрубками, поперечное сечение которых по площади составляет 7О-9О% поперечного сечения вертикальных цен ральных каналов, а нижняя часть орошаемых пакетов расположена на расстозшии от нижележащей горизонтальной перегородки, превышающем величину paccTOjfния между отбортованными пластинами в 1,5-3 раза. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 250878, кл. В О1 D 3/30, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 399240, кл. В 01D 3/30, 1970.

i7

А-А