Массообменный колонный аппарат Советский патент 1981 года по МПК B01D11/04 

(54) МАССООБМЕННЫЙ КОЛОННЫЙ АППАРАТ

I

Изобретение относится к аппаратуре, предназначенной для осуществления процессов массообмена и может быть использовано в химической, нефтехимической, гидрометаллургической и других отраслях промышленности.

Известен вибрационный массообменный аппарат колонного типа, состоящий из корпуса, верхней и нижней отстойных зон, патрубков для ввода и вывода исходных и конечных продуктов, дисков насадки и секццонирующих перегородок, жестко закрепленных на неподвижной штанге привода. Перфорации дисков вибрирующей насадки выполнены в виде конических отверстий или сопел 1.

Вибрационные колебания дисков насадки в таком аппарате генерируют активное движение рабочих сред в направлении сужения конических каналов, что объясняется разницей местных гидравлических сопротивлений при входе жидкости в такой канал со стороны меньшего и большего отверстий.

Недостатком его является низкое секционируюшее действие дисков вибрируюшей насадки, поскольку обе взаимодействуюшие

фазы через конические отверстия дисков проходят совместно в одном направлении.

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет улучшения секционирования потоков фаз.

Поставленная цель достигается тем, что секционирующие перегородки выполнены в виде дисков с отбортовкой и коническими отверстиями, при этом вершины конусов, расположенных по периферии перегородок, направлены в сторону патрубка вывода дисперсной фазы, а вершины конусов, расположенных по центру перегородок, направлены в сторону патрубка вывода сплошной фазы.

Целесообразно также, чтобы отношение величины суммарной площади выходных отверстий конусов, вершины которых направлены в сторону патрубка вывода сплошной фазы, к величине суммарной площади выходных отверстий конусов, вершины которых направлены в сторону патрубка вывода дисперсной фазы, было бы пропорционально соотношению объемных скоростей соответственно сплошной и дисперсной фаз и определяется формулой

FA

где К -коэффициент, равиьп О,/5- 1,2 ( ире.иючтптельпо К I):

Р;. и )ные площади выходных отверстий конических каналов, на правленных в сторону патрубков вывода С11ЛОН1НОЙ и дисперсной фаз соответственно;

V. и Уд-объемные скорости сплошной и дисперсной ф)аз на входе в аппарат.

Целесообразно также, чтобы отбортовка секционирующих перегородок бы,та нанравлена в сторону патрубка ввода дисперсной фаз1 в аппарат.

Цс,:есообразно также. чтобы диаметр ceKunoiiHj)yioiJiHX перегородок составлял бы 0,94-0,96 от внутренпего диаметра корпуса аппарата.

Величина с ммарйой площади выходных отверстий перегородок была бы равна 0,8 1,0 величины площади свободного сечения тарелок.

На (()иг. I предетавлен секционированный колонный массообменный аппарат с вибрируюп1ими тарелками; на фиг, 2 - секционирующая перегородка.

Аппарат состоит из корпуса 1 с крышкой 2, верхней 3 и нижней 4 отстойных ка.мер, патрубков 5 и 6 для ввода соответственно диспереной и сплошной фаз 7 и 8 для вывода диспер - ной и СПЛОП1ПОЙ фаз, подвижной нтагпи 9 с приводом. На штанге 9 жестко закреплены перфорированные тарелки 10 и секционирующие перегородки 11. Секционирующие перегородки имеют отбортовку 12 и две группы конических отверстий 13 и 14, направленных конусами вверх и вниз.

При работе аппарата взаимодействующие фазы движутся в корпусе 1 противотоком, а штанга 9 вмеете с тарелками 10 и секционирующими перегородками 11 еоверщает возвратно-поступательные вибрационные колебания. Вибрационные колебания тарелок способствуют активному дроблению диспереной фазы и активному перемешиванию обеих фаз.

Аппарат работает следующим образом.

Рассмотрим, например, случай, когда легкой фазой является дисперсная. В этом случае дисперсная фаза, двигаясь по аппарату снизу вверх, накапливается под секционирующими перегородками 11 в пространствах, ограниченных перегородками и их отбортоБкой, направленной вниз. При этом проиеходит коалесценция (слияние) капель дисперсной фазы. Во время хода секционирующих перегородок вниз дисперсная фаза выбрасывается вверх, проходя преимупт,еетвенно через конические отверстия секционирующих перегородок, направленные конусами вверх. Сплошная фаза, двигаясь в аппарате сверху вниз, во время хода перегородок вве)х проходит преимущественно через отверстия в секционирующих перегородках, направленные конуса.ми вниз. Преимун ественное движение легкой фазы

вверх, а тяжелой - вниз через соответствующие кони.ческие отверстия вибрирующих секционирующих перегородок осуществляется за счет меньшего гидравлического сопротивления при проходе жидкоетей через конический канал в направлении его сужения, чем в сторону его расширения.

Более эффективному секционированию способствует также тот факт, что отноще ние площадей выходных отверстий конических каналов, направленных по ходу сплошной и дисперсной фаз, пропорционально соотно1пе/1ию объемных екоростей сплошной и дисперсной фаз, поступающих в аппарат, а также то, что отбортовка секционирующих перегородок выполнена против хода дисперсной фазы, а сами секционирующие перегородки практически полностью перекрывают свободное сечение аппарата, имея диаметр, равный 0,94-0,96 внутреннего диаметра корпуса аппарата.

Поскольку суммарная поверхность плошадей выходных отверстий всех конических каналов секционирующих перегородок близка или равна площади свободного сечения массообменной насадки, установка секционирующих перегородок практически не ведет к уменьшению производительности аппарйта.

Использование предлагаемого секционирующего устройства позволяет повысить эффективность колонных вибрационных массообменных аппаратов, т.е. снизить высоту, эквивалентную теорегической ступени, в среднем на 15-20% без уменьшения их производительности.

Формула изобретения

I. Массообменный колонный аппарат, включающий корпус с верхней и нижней отстойными камерами, перфорированные тарелки и секционирующие перегородки, жестко закрепленные на подвижной штанге, патрубкгг для ввода и вывода дисперсной и сплошной фаз, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет улучшения секционирования потоков фаз, секционирующие перегородки выполнены в виде дисков с отбортовкой и коническими отверстиями, при этом вершины конусов, расположенных по периферии перегородок, направлены в сторону патрубка вывода дисперсной фазы, а вершины конусов, расположенных по центру перегородок, направлены

в сторону патрубка вывода сплошной фазы, 2, Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что отношение величины суммарной площади выходных отверстий конусов, вер