Тепломассообменный аппарат Советский патент 1981 года по МПК B01D3/20 B01D3/32 B01D53/18 

1

Изобретение относнтся к области процессов и аппаратов химической технологии и может быть использовано для проведения массообменных процессов в .химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях для взаимодействия газа с жидкостью.

Известен контактный аппарат с плавающей насадкой, содержащий корпус, разделенный по высоте провальными тарелками 1.

Этот аппарат не позволяет производить активный тепломассообмен, например, при абсорбции формальдегида водой, сопровождаемой выделением большого количества тепла из-за отсутствия теплообменных элементов для съема избыточного тепла.

Тарелки в этой конструкции расположены на значительном расстоянии одна от другой, чтобы исключить занос жидкой фазы с ниже расположенной тарелки на выше расположенную, что приводит к увеличению высоты аппарата.

Известен абсорбер, в котором на провальной тарелке размещены охлаждаемые водой з.меевики 2.

Недостатком этого аппарата является то, что он может работать при малых скоростях газового , потока, не более 0,5- 0,8 м/с, так как в этом абсорбере отсутствует насадка. При больших скоростях газовой фазы имеет место занос жидкости с тарелки на тарел.ку. КПД такой тарелки невысок, в резулътате чего одна расчетная 5 теоретическая тарелка содержит 3-4 реальные тарелки, что приводит к большим габаритам аппарата по сеченр.ям и высоте.

Известен массотеплообменный аппарат,

10 содержащий корпус, разделенный по высоте тарелками с подвижной насадкой и с инжекцпонными тарелками между ними 3 Этот аппарат работает при высоком давлении газовой фазы, что сопровождается перерасходом энергии н дополнительны.м разогревом фаз, возможностью утечек через уплотнения. Это недопустимо при проведении таких высокотоксичных процессов, как: абсорбция формальдегида водой. Этот ап2Q парат может работать только с высоконапорной газодувкой или компрессором,, что усложняет аппаратуру и технологический процесс на всех стадиях. Кроме того„ этот аппарат не содержит элементов длж

25 активного съема тепла.

В силу этих причин такой аппарат нельзя использовать для получения формалина (37-40%-НЫЙ раствор формальдегида в воде), так как отсутствие съема тепла приводит к процессу десорбции..

Известен тепломассообменный аппарат, содержащий корпус, секционированный по высоте тарелками с переливными устройствами, колпачковыми тарелками, насадкой и расположенными над пей форсунками оропления, циркуляционный насос и переливные трубопроводы, расположенные снаружи корпуса 4.

Однако в таком аппарате не достигается равномерного орошения каждой секции жидкостью, что снижает эффективность.

Целью изобретения является повышенне эффективности адсорбции за счет обеспечения большей скорости газовой фазы и равномерного орошения каждой секции жидкостью различной концентрации.

Указанная цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, содержащем корпус,- секционированные по высоте тарелко,й с п еливным устройством колпачкойой тарелкой, насадкой и располож |1ны.мийаГ.й форсунками орошения, цйркул цион:ны||, HHCOCj и расположенные -корпуса переливные трубопроводы, колпачковая -снабжена карманами, при этом нижняя часть карманов соединена с помощью циркуляционного насоса с форсунками орошения, верхняя их часть - с переливными трубопроводами, выходы которых расположены в зоне орошения каждой секции.

Целесообразно переливные трубопроводы снабжать гидрозатворами, карманы - теплообменными элементами, колпачковую тарелку - отбойником и расположенной под ней отражательной сеткой.

На чертеже изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез.

Аппарат состоит из секционного корпуса 1, в каждой секции которого установлена провальная сИтчатая тарелка 2 с плавающей насадкой 3. Под каждой провальной тарелкой установлена непровальная колпачковая тарелка 4 с теплообменными элементами 5.

Наружный циркуляционный насос 6 связан на всасывающей стороне с непровальной колпачковой тарелкой, а на нагнетательной стороне - с форсунками 7 орошения, расположенными над провальной тарелкой.

В середине колпачковой тарелки имеется газовый проход 8. Над колпачковой тарелкой установлен отбойник 9, а под ней - отражательная сетка 10. Провальная тарелка имеет переливное устройство 1 1 с гндрозатвором 12. Непровальная колпачковая тарелка имеет карман 13 и наружный переливной трубопровод 14 с гидрозатвором 15.

Аппарат работает следующим образом.

Реакционный газ, например формальдегид, вводится в аппарат снизу и последовательно проходит все секции через газовый проход 8, обтекая конический отбойник 9

через отверстия провальной ситчатой тарелки 2, и приводит в состояние кипящего слоя плавающую насадку 3, на которой происходит контакт и массообмен с жидкой фазой, поступающей на насадку из форсунок 7 орошения. Нзбыток жидкой фазы из провальных ситчатых тарелок по внутренним переливным устройствам 11 и гидрозатворам 12 перетекает на ниже расположенную ненровальную колпачковую тарелку 4, содержащую теплообменный эле.мснг 5. На непровальных тарелках происходит теплообмен, охлаждение жидкой фазы. Из непровальной колпачковой тарелки жидкая фаза с циркуляционным насосом 6 подается на форсунки 7 на выше лежащую провальную тарелку и обильно орошает плавающую насадку. При этом создаются благоприятные условия для активного контакта фаз. Готовый продукт (формалин) снимают с самой нижней непроваЛЬной колпачковой тарелки, свежая вода на орошение подается на самую верхнюю провальную тарелку.

Предложенная конструкция имеет следующие преимущества;

достигается высокая эффективность абсорбции за счет большой скорости газовой фазы - 3-5 м/с, отнесенной к площади

поперечного сечения аппарата, развитой поверхности контакта фаз и возможностью съема избыточного тепла;

снижается металлоемкость аппарата, так как производительность его увеличивается без увеличения габаритов абсорбера; циркуляционные иасосы позволяют создавать равномерную и необходимую плотность орошения;

конструкция позволяет получить формаЛИН нужной концентрации, например 37- 40%, и обеспечивает безопасную работу.

Формула изобретения

1. Тепломассообменный аппарат, содержащий корпус, секционированный по высоте тарелкой с переливны.м устройством, колпачковой тарелкой, насадкой и расположенными над ней форсунками орошения, циркуляционный насос и расположенные снаружи корпуса переливные трубопроводы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности адсорбции за

счет обеспечения большой скорости газовой фазы и равномерного орошения каждой секции жидкостью различной концентрации, колпачковая тарелка снабжена карманами, при этом нижняя часть карманов

соединена с помощью циркуляционного насоса с форсунками орошения, верхняя их часть - с переливными трубопроводами, выходы которых расположены в зоне орошения каждой секции.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся

тем, что переливные трубопроводы снабжены гидрозатворами.

3.Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что карманы снабжены теплообменными элементами.

4.Аппарат по пп. 1-3, отличающийся тем, что колпачковая тарелка снабжена отбойником и расположенной под ней отражательной сеткой.

6

Источники информации, принятые во внимание при экснертизе

1- Авторское свидетельство СССР oVe 39С7118, кл. В 01 О 53/20, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР Ni 254482, кл. В 01 D 53/18, 19G9.

3.Авторское свидетельство СССР № 568441, кл. В 01 D 3/22, 1974.

4. Авторское свидетельство СССР № 24520, кл. В 01 D 53/18, 1930.