Массообменный аппарат Советский патент 1980 года по МПК B01D3/32 

(54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

I

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов нефтехимической, химической и т. п. технологии, реализуемых на гетерогенных системах жидкость-газ, жидкость-жидкость-газ и т. п. и может быть использовано в нефтехимии.

Известен аппарат для проведения массо- 5 обменных процессов в гетерогенной системе газ-суспензия, выполненный в виде вертикальной колонны, в которой на расстояниидруг от друга по высоте аппарата установлены газораспределительные устройства, ре- Q диспергирующие газовую фазу. Каждое из газораспределительных устройств собрано из двух полых усеченных конусов, большие основания которых герметично прилегают к стенке колонны, а усеченные вершины (меньшие основания) наглухо соединены с 15 тарелкой, перфорированной отверстиями и установленной между ними l.

В известном аппарате объем, заключенный между внешними поверхностями усеченных полых конусных вставок и внутренней поверхностью колонны, исключен из реакционного объема. Кроме того, обеспечение герметичности в местах стыковки больших оснований конусных вставок с корпусом аппарата усложняет конструкцию аппарата и его монтаж.

Известен также массообменный аппарат, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, расположенные по оси корпуса большие и малые усеченные конусы, направленные меньшими основаниями навстречу друг к другу и отделяющие от корпуса кольцевые зазоры, барботеры и штуцеры 2.

Известный аппарат имеет следующие недостатки.

На выходе газовых пузырей через усеченную вершину большей конусной вставки наблюдается неравномерное распределение газа по площади усеченной вершины конусной вставки. Газовые пузыри оказываются в большей степени сконцентрированными вблизи окружности основания усеченной вершины и в меньшей степени по оси аппарата. Аналогичное явление происходит и на выходе газовой фазы из кольцевого зазора, образованного стенкой колонны и большим основанием меньшей конусной вставки. В этом случае концентрация газовых пузырей вблизи окружности основания вставки больше, чем у стенок аппарата. Причем, с увеличением диаметра аппарата этот эффект усиливается. Так как промышленные колонны могут иметь диаметр до 10 м, то в таких аппаратах неравномерность распределения газовой фазы в отмеченных зонах может быть весьма значительной. Последнее приводит к ослаблению циркуляционного движения в зонах между вставками, к усилению стесненности газовых пузырей, способствующей увеличению их размеров и соответственно ведущей к уменьшению межфазной поверхности. Все это способствует падению объемных коэффициентов массопередачи. С целью повышения объемных коэффициентов массопередачи, аппарат снабжен перфорированными горизонтальными дисками, закрепленными на меньших основаниях больших усеченных конусов, и кольцами, закрепленными между корпусом и больщи.ми основаниями малых усеченных конусов, причем дополнительно аппарат снабжен установленными под дисками и кольцами ради.альными пластинами, делящими их на секторные ячейки. На фиг. 1 изображен продольный разрез общего вида аппарата; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел Б на фиг. 1. Аппарат состоит из цилиндрического корпуса 1, .крышки 2 и днища 3, барботеров 4, штуцеров 5, металлических стержней (труб) 6, на которых жестко закреплены копусы 7 перфорированных колец 8 и дисков 9, закрываюших меньшие вершины конусов 7. Для равномерного распределения газа под кольцами и дисками их площадь разбита на секторные ячейки с помощью пластин 10, установленных перпендикулярно и герметично к боковым поверхностям усеченных полых конусов и к поверхности колец и дисков. Аппарат работает следующим образом. Газовые пузыри, диспергируемые в жидкость барботером 4, поднимаясь вверх, собираются внутренней боковой поверхностью большего конуса 7 под диском 9. Последнее происходит в основном в силу того, что площадь кольцевого зазора у конуса значительно меньше площади его меньшей вершины, а сам конус опрокинут вершиной вниз. В результате под диском образуется газовая подушка, откуда газ, проходя через отверстия в диске, редиспергируется в следующую зону. Так как диаметр диска меньше диаметра корпуса, то за ним создается неравномерное распределение пузырей по сечению аппарата, что ведет к появлению интенсивной циркуляции жидкости. Газовые пузыри, набегая на усеченную вершину малого конуса, отклоняются к стенке колонны и собираются под кольцевым 8. После редиспергирования газа через отверстия кольца, газовые пузыри относительно равномерно распределены над ним, но их концентрация в центральной части сечения колонны значительно меньше. Это вызывает интенсивную циркуляцию жидкости, но уже с обратным направлением, чем в предыдущей зоне. В результате часть жидкости, проскакивая через диск 9 в нижележащую зону, способствует дополнительному отклонению в этой зоне пузырей к стенке колонны. Затем пузыри вновь собираются под диском. Таким образом, процесс редиспергирования периодически повторяется, то через диск то через кольца. В случае установки пластин наблюдается более равномерное распределение газа под дисками и кольцами и соответственно, более равномерное его редиспергирование через все их отверстия. Предлагаемый аппарат позволяет за счет периодического редиспергирования газовой фазы через отверстия и за счет относительно равномерного распределения пузырей в требуемых сечениях колонны, что ликвидирует локальную стесненность пузырей. как это имеет место в аппарате с конусными вставками без дисков, добиться повышения объемных коэффициентов массопередачи. Кроме того, установка дисков и колец позволяет более строго отделить одну зону с.мешения от другой и этим дополнительно снизить продольное перемешивание по высоте аппарата. При использовании предлагаемого аппарата, например, в процессе окисления изопропилбензола в производстве фенол-ацето„ кумольным методом ожидается увеличе„„g скорости реакции окисления в 1,2 раза и повышения селективности процесса на 2- Формула изобретения 1. Массообменный аппарат для проведения гетерогенных процессов, включающий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, расположенные по оси корпуса большие и малые усеянные конусы, направленные меньшими основаниями навстречу друг другу, барботеры и штуцеры, отличающийся тем, что, с целью повышения объемных коэффициентов массопередачи, за счет увеличения поверхности контакта он снабжен перфорированными горизонтальными дисками, закрепленными на меньщих основаниях больших усеченных конусов и кольцами, закрепленными между корпусом и больщими основаниями .малых усеченных конусов. 2. Массообменный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен установленными под дисками и кольцами радиальными пластинами. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Патент ЧССР № 88401, кл. 12 g 1/01. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2527120, 1977 (прототип).

Фи-г. /

Уьел А

Фи,.Ъ