Роторная тепло-массообменная колонна Советский патент 1980 года по МПК B01D3/30 

(54) РОТОРНАЯ ТЕПЛО-МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА

1

Изобретение относится к оборудованию для проведения массо-теплообмена, а именно к роторным аппаратам, применяемым предпочтительно для дистилляции и ректификации под вакуумом веществ, чувствительных к повышенным температурам.

Известна роторная пленочная массо-теплообменная колонна, содержащая вертикальный корпус, вертикальный вал, несколько контактных ступеней, укрепленных на валу и образованных лентами, изогнутыми вокруг вала в виде концентрических перфорированных цилиндров, и переточные устройства 1.

Недостатками указанной колонны являются провал жидкости с контактных ступеней при скоростях вращения вала 100- 150 об/мин и неполное смачивание рабочей поверхности контактной ступени при малых плотностях орощения, образованных для вакуумной ректификации.

Известна также роторная тепло-массообменная колонна, содержащая вертикальный корпус, вал, установленный по оси корпуса, контактные ступени, укрепленные на валу и выполненные в виде отбортованных спиральных лент с продольными зигами, делящими ленты на ряд смежных по высоте каналов, переточные устройства 2.

Недостатком известной колонны является неравномерное распределение жидкости между смежными каналами одной и той же ступени, что например, снижает КПД ступени при работе аппарата в режиме ректификации.

С целью повышения эффективности тепло-массообмена путем улучшения распределения жидкости между смежными по высоте каналами каждой ступени, на концах лент выполнены ступенчатые вырезы, центральные концы лент смежных каналов расположены на различном расстоянии от вала, рабочие торцы переточных устройств размещены у начала лент.

На фиг. 1 изображен общий вид колонны, продольный разрез; на фиг. 2 - конец спиральной ленты аксонометрической проекции.

Колонна имеет вертикальный цилиндрический корпус 1, в котором соосно установлен вал 2 с укрепленными на нем контактными ступенями 3 и 4. Корпус 1 снабжен патрубком 5 для ввода жидкости, нижним патрубком 6 для вывода жидкости, нижним патрубком 7 для ввода паров и верхним патрубком 8 для вывода паров.

Верхняя контактная ступень 3 выполнена из отбортованных по краям спиральных лепт 9, не имеюп1.их каких-либо зигов. Вокруг ступеней 3 и 4 на внутренней noiiepxности корпуса 1 укреплены кольцевые карманы 10, сообпдаюпщеся с четырьмя переливными трубопроводами 11 - 14 различной длины, выполненные в виде лотков.

Каждая из контактных ступеней 4 образована однотипными спиральными лентами 15, снабженными зигами 16, делящими русло ленты на четыре смежных по высоте канала 17-20. На каждой ленте выполнены вырезы, расположенные таким образом, что центральные концы 21-24 смежных каналов соответственно 17-20 находятся на различном удалении от вала 2.

Контактная ступень 4 может быть снабжена также концентрическими цилиндрическими экранами 25-27, благодаря которым исключается перемешивание между собой струй жидкости, выгружаемых из различных переливных трубопроводов 11 -14

Периферийные концы 28 каналов 17- 20 заужены и расположены в различных поперечных сечениях корпуса 1. Это относится также и к каналам, расположенным на одной и той же высоте. Такая конструкция контактной ступени 4 обеспечивает равномерную турбулизацию пленки жидкости, стекающей по внутренней поверхности корпуса 1. В том случае, когда корпус 1 снабжен снаружи обогревающей рубашкой 29, это нриводит к интенсивному теплообмену в нленке.

Спиральные ленты 5 связаны радиальными ребрами 30 с центральной втулкой 31, установленной на валу 2.

Аппарат работает следуюпдим образом.

Вал 2 приводится во вращение. Жидкость через патрубок 5 поступает на зерхнюю контактную ступень, с которой затем сбрасывается на стенки корпуса 1 и стекает в кольцевой карман 10. Из кармана 10 жидкость стекает в трубопроводы, (-тотки) 11 -14. Из лотка 11 жидкость сливается непосредственно на верхний торец ступени 4, попадая затем в каналы 17. Из лотка 12 жидкость стекает в кольцевую полость между цилиндрическим экраном 25 и центральной втулкой 31, попадая затем а каналы 20 ступени 4. Аналогичным образом жидкость из лотков 13 и 14 попадает в смежные каналы 18 и 19 ступени 4. Через периферийные концы 28 смежных каналов 17-20 жидкость сбрасывается на внутреннюю поверхность ко)|Г;/ск 1, па которой образуется т рбулизойанккя ..епка жидкости.

Аналогичным образо 1 жи. кость переме1цается п пи;«ней части ко.(. ;)ткуда

через патрубок 6 зывсдктся на1).

При по,ч,аче греющег.: тара п оубашку 29 пленка жи,;.к(), i poniaioi ,a;i ciciiK/r корiivca 1, испаряется. 1)и гЛом аппарат работает в качестве исиари:с.ля.

При работе аппарата и режиме ректификации тепло в рубап ке 29 не пол.водится. Пары входят через патрубок 7 и через патрубок 8. ri« CTvreiiHx 3 и 4 происходит коитактирозапке л;ежду парами и н.пепкой жидкости. ороп:аюцей сг1чра:1ьные лепты 15.

Бла одаря ступевчато::г1 в/срезам в спиральнкх ,1ептал расмрс-делепие жидкости между смежными V.,-,W одной и той же ко1- такгной ступг;; :: стапо чтся стабильным и ра иомернь1;1,

При ректификации sro :1аиво;и;т к увелнчению КПД CTvnet-iK пк 20--3()/п (например,

0,65 вместо 0,50). При iviii алке то 11риводит к ве;1мчению козффицпеьта тсплопере.:1.ачи от |-ор51чсй стенкп .-.ориуса ic пленке жидкости па )5-20 /:; за счет более равномерной турбулизации .лепки струями жидкости, сбрас);;:$асмой со с/уиеней на степки корпуса.

Роторпая теи ю-массооомспная колоппа, содержащая вертикальный корпус, вал, усгановлснпый по оси корпуса, контактные ступени, укреплс 1ные валу и зыполпеннь е в виде отбортованных сгиральных лент с продольными загами, ;;.еляп1.имп ленты на ряд смежных ио высоте кана; ов и переточпые устройства, оглмчо/о.асяся тем, что, с целью иовы;пекия эффективиостч теп;10-массообмеча путем улучшения распределения жидкости между смсж1 ыми по высоте капалами каждой cTynsisn, па лент выиолнепы ступенчатые вырсзь, центральные концы лент смежных каналов расположены па различном расстоянии от вала, рабочие торцы переточных устройств раз.мещеиы у начала лепт.

И сто ч 1 и к и и и ф о р м а п и п, принятые во впимапие при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Хэ 537685, кл. В 01 Д :5/30. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 1933666/23-26, 08.06.73 (прототии).