Роторный пленочный аппарат Советский патент 1981 года по МПК B01D3/30 

(54) РОТОРНЫЙ ПЛЕНОЧНЫЙ АППАРАТ

1

Изобретение относится к конструкциям .роторных пленочных аппаратов для проведения физико-химических процессов с участием жидкой фазы, например, массо-теплообмена в пленке, мокрой очистки газов от пыли, брызгоулавливания, химических реакций в жидкой фазе и т.п.

Известен роторный пленочный аппарат для проведения физико-химических процессов с участием жидкой фазы, соД-ёржащий корпус, связанные с корлусом переточные устройства, вал, установленные на валу втулки или стаканы для подачи орошаемой жидкости и связанные с ними отбортованные пластины, закрученные вокруг вала в виде плоских многозаходных спиралей и образукнцие орошаемую контактную ступень tl .

Недостатками известного .роторного пленочного аппарата в различных случаях его применения являются неравномерность распределения жидкости на многозаходных спиралях и неконтролируемость про1екания экзотермических химических реакций, что ухудшает общую эффективность работы аппарата в том.или ином процессе с участием жидкой фазы.

Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата.

Поставленная цель достигается выполнением многоз аходной спирали из нескольких типов пластин, различакяцихся по степени удаленности их концов от вала и расположенных в цериодичёски повторяющейся последовательности, а .также тем, что средст10во для подачи жидкости на орошение выполнено в виде связанной с орошаеMoq ступенью двух концентрических кольцевых желобов с переливами , каждый из которых обеспечивает пода15чу орошаемой жидкости на различные участки спиралей.

На фиг. 1 изображен аппарат для проведения процесса бры&гоулавливаний, продольный разрез; на фиг. 2 20ступень аппарата, сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - аппарат для проведения процессов тепло-массообмена или мокрой очистки газа от пыли, продольный разрез; на фиг. 4 - сту25пень аппарата, сечение Б-Б на фиг.З; на фиг. 5 - в продольном разрезе аппарат для проведения экзотермических химических реакций в жидкой фазе, продольный разрез; на фиг. б - сече30Иие В-В на фиг. 5. Каждый из аппаратов имеет свою периодически повторяющуюся последов тёльность.расположения спиралей в контактной ступени. Роторный пленочный аппарат для проведения процесса брызгоулавливания (фиг. 1 и 2) состоит из корпуса 1, вала 2, установленных на валу втулок 3 и связанных с ними посредством радиальных ребер 4 отбортован ных пластин 5а, 5в, 5с. Пластины закручены вокруг вала 2 в виде плос кой многозаходной логарифмической спирали и образуют контактную ступень. Переточные устройства, необхо димые для сбора жидкости и вывода ее из аппарата, не показаны, поскол ку их конструктивное выполнение не является существеннга м для его работ Многозаходная спираль состоит из трех типов пластин 5а, 5в, 5с, расположенных в периодически повторяющейся последовательности. Пластины 5а представляют собой caNSje длин-ные заходы логарифмичес сой спирали, а пластины 5с - самые короткие захо даа. Наружные концы 6а, 6в, 6с пластин 5а, 5в, 5с находятся на одинаковом удалении от вала, а внутренни концы 7а, 7в, 7с расположены на раз личном удалении от вала. Все пласти ны снабжены боковыми кромками 8. Наружные концы 6 различных пластин расположены в периодически повторяю щейся последовательности а-с-в-с, а-с-в-с. Аппарат работает слёдуьодим образом. Газовый поток, в котором взвешены частицы жидкости, пропускают через аппарат. При этом поток пересекает ступень из вращающихся пластик 5а,в с, проходя в зазорах между пластина ми и-ИХ 6ОКОВ1ФШ кромками 8. Наличие последних приводит к некоторому искривлению траектории потока газа. В результате этого, а также вследствие вращения пластин капли жидкости отбрасываются на внутреннюю поверхность пластин. Осдходенная жидкость течет по пластинам 5а,в,с, от центра к периферии аппарата под действием центробежных сил. С концов 6а,в,с пластин жидкость сбрасывается на стенки корпуса 1 аппарата и с помощью переточных устройств (не показаны) выводится из аппарата наружу. Количество жидкости, находящейся на пластине, увеличивается по мерз удаления от вала 2 вследствие характера самого процесса брызгоулавлиэания. В известном аппарате это приводит к снижению эффективности процесса брызгоулавливз.ния, так Kaj( уже осажденная жидкость имеет .тенденцию вновь возвращаться в газовый поток вследствие срыва брызг с ее поверхности в том месте спиральной пластнкы, где толщина пленки жидкости пре вышает допустимую величину. В предлагаемом аппарате недопус- увеличение толщины пленки жидкости на пластинках исключено, так как по мере удаления от вала в рабо ту включаются вначале пластины 5в, затем пластины 5с, при этом происходит разгрузка пластин 5а. Таким образом, происходит выравнивание рас:пределения жидкости на многозаходной спирали, что способствует повьпиению эффективности брызгоулавливания. Роторный пленочный аппарат для проведения процесса тепло-массообмена или мокрой очистки газа от пыли (фиг. 3 и 4) состоит из вертикального. корпуса 9, связанных с корпусом переточных устройств кольцевых карманов 10 и лотков 11, вала 12 и контактных ступеней, образЬванньгх отбортованными пластинами 13а и 13в, свернутыми в виде многозаходной плоской архимедовой спирали вокруг стакана 14. Стаканы 14 установлены на валу 12 и жестко связаны с пластинаш 13а, 13в посредством радиальных ребер 15. Смежные {в данном случае наружные) концы 1ба и 16в любой пары соседних пластин размещены на различном расстоянии от вала 12. Такимобразом, спиральные пластины ступани выполнены в виде двух типов 13а и 13в, различающихся по своему положению относигельно вала 12 и установленных на ступени в периодически повторяющейся послеловательности. Соседние пластины 13а и 13в ступени имеют различную длину. Пластины 13в короче пластин 13а. Внутренние концы пластин обоих типов приг-икают к стакану 14. С концов 1бв гшастин 13в жидкость сбрасывается на пластины 1 За, при- этом жидкость орошения пластин 13а ступенчато увеличиваетсяо Это ослабляет неодинаковость основных параметров процесса в различных участках поперечного сечения корпуса, в том числе неравномерность распределения жидкости на ступени. Аппарат (фиг. 1 и 2) работает сле. дйпадим образом. По лотку 11 шадкосгь попадает з центральный распределительный стакан 14, откуда через его верхний край сливается на отбортованные пластины 13а и 13в и течет далее по их внут реиней поверхности от центра к периферии ступени под действием центробежных сил. с концов 1бв пластин 13в жидкость- сбрасывается на пластины 13а, при этом плотность .орошения месте сброса Едкости ступенчато йеличиваетск. В случае электричесого обогрева пластин 13а и 13в (электропроводка условно не показана) происходит испарение жидкости о мере ее движения и уменьшения ее асхода (т.е. появляется тенденция неравномерного распределения жидкости ПС ступени),, no3TO viy ступенчатое увеличение плотности орошения на пластинах 13а способствует луч1йем орогуекяю мног-оззходной спирали на ее периферии. С концов 16а пластин 13а жидкость сбрасывается ка ступени корпуса 9 и собирггется в его :кольценьгх карманах, откуда вновь стекает на лотки 11. Газ (пар) движется S колонне снизу, контактируя с пленкоа жидкости. В случае работы аппарата в проце се массообмеиа (ректификация, абсор ция) или мокрого пылеулавливания, когда расход жидкости на ступени остается постоянным, ступенчатое из менение заходности спирали также действует в благоприятном направлении. РасположенК1-де ближе, к валу 1 участки пластин обладают меньшей пропускной способностью по йшлкости из-за .меньшей величины центробежных сил вблизи вала. Поэтому число захо дов спирали на ее внутренней части следует вьзбирать большими, чем на ее йнелшей части-, чтобы суммарнгш пропускная способность ступени по жидкости существенно не изменялась в поперечиом сечении аппарата. Роторный аппарат а исполнении для проведения экзотермических хими ческих реакций (фиг. 5 и б) имеет вертккдльнкй корпус 17- с внутренни1ч1и кольцевыми карманами 18, На 19 уста;новлены ступени, содержшцке отбортованные пластины 20а, 2ОБ, расположенные в виде плоской многозаходной спирали. Пластины 20а, 20Б установлены на. ступени в чередующей ся последователькости. Наружные кон цы пластин 20а расположены дальша от вала 19, чем наружные концы плас тин 20з, точно так же расположены и внутренние концы п-пастии. На ступени соосно с центральным жеглобом 21 установлен кольцевой желоб 22 с патрубками 23, Последние подведены к внутренней поверхности отбортован ных пластин 20Б, внутренние концы которых дальше удалена от вала 19. Наружные концы пластин 20а образ ют пологий угол ot- со стенкой корпус 17, а наружные концы гхпастин ЗОв наклокенк к стенке корпуса 17 под более крутьп угле. i . Наружкьае кон ць- лластик 20а заужены, чтобы жидкость направлялась со ступени в . кол.ь цеЕОй карман 18 корпуса. На кор пус 17 укреплены радиальные лотки или патрубки 24 и 25. лВтки 25 расположены под сточ1- ыг/а1 отверстиями карманов 18. К кольцевым желобаг ; 22 подведены лоткн 24. Карманы 18 и ло ки 24 и 25 представляют собой ператочмые устройства.Центральный распр делительный желоб 21 не имеет перфора ций и сливных патрубков. Сливной кромкой служи его верхиий край, pa положенный над спиральными пластинами 20а под кольцевым желобом 22. Корпус 17 снс1бжен наружной охлаждающей рубашкой 26. . I Принцип действия аппарата в качестве реактора может быть показан ка примере реакции перегруппировки циклогексаноноксима в кaпpoлaктaIv5. Эта реакция протекает с вьщелением тепла, причем, если тепло не отводить сра,зу из реагирующей жидкой смеси, то реакция может протекать слишком бурно и даже со взрывом. Оэедовательно, такую реакцию целесообразно проводить в турбулентной пленке на охлаждаемой поверхности. Охлаждающая среда, например вода, циркулирует через рубашку 26. При работе аппарата вал 19 вращается вместе со всегчда ступенями. Концентрированная серная кислота подается в верхнюю часть аппарата и перетекает со ступени на ступень по лоткам 25. Плав циклогексаноноксима при соответствующей температуре подается в аппарат через лотки 24. Из лотка 24 раствор оксима выгружается в кольцевой желоб 22 и через сливные патрубки 23 распределяется на внутренней поверхности пластин 20а и течет по спиральной траектории от центра к периферии ступени. Подогретая концентрированная серная кислота из лотка 25 выгружается в желоб 21 самой верхней ступени к, свободно переливаясь через край желоба 21, орошает внутреннюю поверхность враюдющихся пластин 20в. С концов пластин 20в горячая кислота сбрасывается на пластины 20а, орошаеь1ые оксимом, где к происходит реакция перех-руппировки. Реакционная смесь почти мгновенно пробегает остальной участок спиральных пластин 20а и сбрасывается на внутреннюю охлаждаемую поверхность корпуса 17, где из реакционной смеси отводится выделяющееся тепло. СЬ стенок корпуса 17 реакционная смесь собирается в кольцевой карглан 18, откуда она сливается в нижерас- , положенный лоток 25 и вновь через желоб 21 попадает на пластины 20в, но другой ступени, на которой оксим смешивается уже не с чистой серной кислотой, а с кислотой, содержа1цей некоторое количество продукта реакции - капролактама. Со ступени на ступень реакционная смесь перетекает аналогичным образом. На каждую ступень зводится свежая порция оксима через лотки 24. Формула изобретения 1. Роторный пленочный аппарат для проведдения процессов взаимодействия газа (пара) с жидкостью, содержащий корпус и, по меньшей мере, одну орошаемую ступень со средствог

ДЛЯ подачи орсшакщей жидкости, установленную в корпусе с возможностью вр-ащения вокруг своей оси и выполненную в виде расходящихся от оси вращения плоских спиралей, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы аппарата, спирали имеют различную длину и заканчиваются на разных расстояниях от оси орошаемой ступени, причём спирали различной длины расположены вокруг оси орошаемой ступени в периодически повторяющейся последовательности.

it 42. Аппарат поп.1, отличающийся тем, что средство для подачи жидкости на орошение выполнено в виде связанных с орошаемой ступенью двух концентрических кольцевых желобов с переливами, каждый из которых обеспечивает подачу орсшаемой жидкости на различные участки спиралей.

о

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фиг.-t

АА