Массообменная колонна Советский патент 1981 года по МПК B01D3/30 

(54) МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА

Изобретение относится к массообмен- ным колоннам дня проведения массообменных процессов, в том числе для ректификации в условиях вакуума трудноразделяемых и термически нестойкйх продуктов и их смесей, например капро лактамиj продуктов окисления циклододекана и т. д. Известна роторная массообменная колонна, состоящая из вертикального корпуса, вала с установленными на нем массообменными ступенями в виде удлиненных отбортованных пластин, закрученных вокруг вала по спирали, и переточных устройств l3. Недостаток этой колонны - неполное смачивание жидкостью поверхностей пла тин, так как жидкость, направляемая под действием центробежных сил от цен тра к периферии. Течет не в виде плен ки, а, по крайней мере, частично в виде струй вблизи отбортовок, что при водит к снижению эффективности массообмена в пределах одной ступени. Известна пленочная роторная колонна, состоящая из вертикального цилидрического корпуса с соосно размещенным внутри его валом, на котором имеются контактные ступени, каждая из которых состоит из распределителя жидкости, набора коаксиальных перфорированнь1х цилиндров, имекицих отбортовку сверху и снизу, кольцевого сборника и лотков. При работе жидкость под действием центробежных сил поступает из распределителя на внутреннюю поверхность первого (наименьшего цилиндра в верхнюю его часть в виде тонкой пленки, спускается вниз до прорезей, расположенных на границе с нижней отбортовкой. Через эти прорези попадает на соседний цилиндр, на котором прорези выполнены в верхней части, поднимается вверх, выбрасывается на следующий цилиндр и т. д. С последнего (наружного) цилиндра жидкость собирается в кольцевой сборник, откуд поступа3ет в распределитель нижерасположенной ступени, где путь движения жидкости повторяется 2}. Недостатками известной колонны являются недостаточная эффективность массообмена, относительно высокое сопротивление контактных ступеней и значительное время пребываний жидкой фазы в аппарате. Это объясняется тем, что в подъемных цилиндрах характерно слоистое течение жидкости и при подаче жидкости сначала образуется неподвижный слой на поверхностях этих цилиндров, при этом свободная поверхность этого слоя имеет форму параболоида вращения и движение пленки жидкости происходи параллельно этой поверхности. В результате такого сложного характера движения кольцевой зазор, образованный JQ двумя соседними цилиндрами, сужается у нижней отбортовки, что приврдит к возрастанию гидравлического сопротивления ступени. В застойных зонах не происходит обновления жидкости, что снижает эффективность массообмена и ограничивает область применения аппарата для термически нестойких термолабильных продуктов, так как в резуль тате, длительного пребьшания на ступе,нях возникает опасность их термического разложения. Кроме того, недостатком является относительно высокая скорость вращения вала, что определяется низкой способностью удерживать жидкость от провала подъемными обечайками. Цель изобретения - снижение гидрав лического сопротивления и сокращение времени пребывания термолабильных веществ в колонне. Поставленная цель достигается тем, что контактные ступени снабжены направленными больщими основаниями ввер коническими обечайками с отбортовками при этом конические обечайки расположены между цилиндрическими и переточные отверстия в них выполнены в верхних частях. На фиг. 1 изображена колонна, продольный разрез; на фиг. 2 - элемент контактной ступени. Массообменная колонна включает цилиндрический, корпус 1 с кольцевыми сборниками 2 и переливными лотками 3 по оси которого установлен вал 4 с контактными ступенями. Контактные сту . пени содержат отбортованные перфорированные обечайки в виде цилиндров 5 8 4 и усеченных конусов 6 и распределительное устройство 7. . Колонна работает следующим образом, Газ (napj поступает на вращающуюся контактную ступень снизу, проходит через зазоры между обечайками, где вступает в контакт с жидкостью, которая из кольцевого сборника по лотку попадается в распределительное устройство. Затем она поступает на первую цилиндрическую обечайку, растекается по ее внутренней поверхности и через отверстия снизу сбрасывается на коническую обечайку и смачивает ее. Далее под действием центробежной силы она поднимается до отверстий и сбрасывается снова на цилиндрическую обечайку, Таким образом, жидкость в виде тонкой пленки смачивает всю контактную поверхность ступени, сбрасывается с нее в кольцевой сборник корпуса, откуда по лотку поступает на следующую ступень и т. д. . При подъеме жидкости по конусу центробежная сила разлагается на составляющие непосредственно на конической поверхности, а пленка течет параллельно образующей и отсутствуют отстрйные . участки. Путем изменения угла подъема конических обечаек можно установить одинаковые скорости движения пленки на всех обечайках. Так как по мере удаления от оси колонны центробежная сила возрастает, указанную цель можно до-стигнуть постепенным уменьшением угла подъема конических обечаек. Таким образом, сочетание чередующихся цилиндрических и конических обечаек делает контактные ступени более эффективными, снижает их гидравлическое сопротивление, сокращает время пребывания жидкости на них и уменьшает скорость вращения вала. ЭксНериментальные данные, полученные на модели массообменной колонны 0 500 мм при десорбции COQ, показали, что гидравлическое сопротивление контактньпс ступеней в сравнении с извест.ными снизилось на 15-20%, КПД ступеней возрос в среднем на 20-25%, а время пребывания жидкости в колонне уменьшилось на 30%. Это привело к повышению эффективности аппарата. Экономический эффект от применения изобретения в производстве капролактама составит 250 тыс. руС. в год. Формула изобретения Массообменная колонна, содержащая корпус с кольцевыми сборниками и переливными лотками, по оси которой размещен вал с контактными ступенями, выполненными в виде коаксиально установленных цилиндрических обечаек с отбортовками и переточными отверстиями, отличающаяся тем, что, с целью снижения гидравлического сопро тивления и уменьшения времени пребывания термолабильных веществ в колонне, контактные ступени снабжены направленными большими основаниями вверх Коническими обечайками с отбортовками, при этом конические обечайки расположены между цилиндрическими и переточные отверстия в них выполнены в верхних частях. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 203621, кл. В 01 D 3/30, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 537685, кп. В 01 D 3/30, 1975.

5 - Л

Фиг. /

Игол поддёмо

ad/iOCff7f

г.2