Пленочная парциально-конденсационная колонна Советский патент 1982 года по МПК B01D3/28 F25J3/02 

(54) ПЛЕНОЧНАЯ ПАР11ИАЛЬНО-КОНДЕНСАиИОННАЯ

I

Изобретение относится к устройствал/г, служащим для перегонки смесей в химической технологии, и может быть использовано в смежных отраслях хозяйства.

Известна многосекционная пленочная парциально-конденсационная колонна, каждая секция которой выполнена в виде ъертикального пучка труб, закрепленных в трубных досках, и нижние кониы труб снабжены раструбами. В межтрубное пространство подается хладоагент, который вызывает парциальную конденсацию пара внутри труб 1 .

Недостатк,ом этого устройства $голяется то, что конденсация внутри труб протекает неравномерно, а сам аппарат значительную площадь поперечного сечения.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является пленочная парциально-конденсационная колонна, выполненная в виде вертикального кожухо- трубного теппоообменника, в межтрубном пространстве которого установлены го- КОЛОННА

ризонтальные перераспределительные перегородки .

Недостатками известной конструкции являются сложность равномерного распределения хладоагента, требуемого для достижения заданной степени конденсашги, по наружной поверхности каждой трубы постоянство коэффициента теплопередачи по высоте колонны и относи тельно большие габариты аппарата .

10

Цель изобретения - повышение 9ф рективности тепло-массообмена и обеспечение компактности устройства.

Поставленная цель достигается тем,

15 что в пленочной парциально-конденсвционной колонне, содержащей корпус, трубный пучок, закрепленный в трубных, досках, и штуцеры ввода н вывода хладоагента и разделяемой смеси, трубный пучок вы20полнен из с()прикасающихся труб, снабженных в верхней в нижней частях коническими переходами с патрубками меньшего диаметра, закрепленными в трубных досках, а между трубным пучком и корпусом установлена глухая перегородка. Это обеспечивает повышенный теплоотвод в верхней части колонны и равномерное распре 1еление хладоагента по наружной поверхности труб. На фиг. 1 показана пленочная парциально-конденсационная колонна, вид сбоку в разрезе; на фиг. 2 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг. 3 - виды А и Б на фиг. 1 (вариант 1 ) ; на фиг. 4 виды А и Б на фиг. 1 {вариант Я.) ; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 3 и 4. Пленочная паршалъно-конденсационная колонна, выполненная в виде кожухо трубного теплообменника, состоит из кожуха 1 со штуцерами для ввода 2 и вьтода 3 хладоагента, который соединен с трубными досками 4 и 5. В межтрубном пространстве 6 патрубки 7 и 8, исходящие из трубных досок 4 и 5 соответственно, соединены коническими переходами 9 и 10 с трубами 11 большег диаметра, соприкасающимися друг с другом своими стенками. Пространство меж ду наружными трубами 11 большего диа метра и кожухом 1 заглушено, например посредством глухой перегородки 12, Сме ные трубы 11, соприкасакиииеся своими стенками, образуют каналы 13. Вследствие того, что в предлагаемой пленочной парциально-конденсационной колонне трубы 11 большего диаметра, в которых происходит основная доля процесса перегонки, соприкасаются своими стенками (т. е. не отстоят друг от друга на шаг 1,5 - 2 С , как в известной колонйе), она более компактна, так как ее поперечное сечение меньше, чем у известной колонны, (при одинаковом диаметре труб в 1,6 - 4 раза .в .зависимости от расположения труб, например по вершинам треугольников или квадратов. Для облегчения очистки наружной поверхности труб в межтрубном пространстве трубны доски 4 и 5 снабжены отверстиями 14 с пробками 15, центры 16 которых равноудалены от центров 17 смежных патрубков 7 (доска 4) или 8 (доска 5). Пленочная парциально-конденсацион«ая колонна работает следующим образо Хладоагент поступает по штуцеру 2 в межтрубное пространство 6 и образуе слой, уровень которого поддерживается вьпие верхних оснований конических переходов 9. Наличие практически одинакового уровня хладоагента по всему поперечному сечению межтрубного простра ства 6 обеспечивает равномерное распределение -его по наружной поверхности конических переходов 9 в верхней части колонны и по каналам 13, образованным смежными трубами 11 большего диаметра, вследствие одинакового гидрав- . лического сопротивления этих каналов 13, обусловленного их равными гeoмeтpичecкими размерами. Наиболее интенсивно охлаждаются поверхности конических переходов 9, так как они полностью омываются хладоагентом. Хладоагент заполняет каналы 13, охлаждая при этом даружнь е поверхности труб 11, однако охлаждение поверхностей труб 11 протекает менее интенсивно, чем поверхностей конических переходов 9, вследствие охлаждения только части наружной поверхности труб 11 из-за того, что эти трубы 11 соприкасаются своими стенками. Кроме того, температура хладоагента в каналах 13 вьпие, чем в зоне конических переходов 9, вследствие нагрева его при вмывании переходов 9., Таким образом, основное количество тепла хладоагент отнимает от поверхностей конических переходов 9, а от труб большего диаметра тепла отбирается значительно меньше. Хладоагент, после прохождения по каналам 13, собирается в нижней части межтрубного пространства 6 в зоне между коническими переходами 10 и выводится из колонны по штуцеру 3. Вследствие того, что пространство между стенкой кожуха 1 и наружными тpyбa |и 11 заглушено посредством глухой перегородки 12, устраняется неконтролируемый переток хладоагента мимо пучка труб 11 и обеспечивается необходимый уровень хладоагента в верхней части межтрубного пространства верхних оснований конических переходов 9. Смесь паров разделяемых комйЬнентов, например из ректификационной колоннь, проходит по патруб кам 8, коническим переходам 1О, трубам 11 большего диаметра, коническим переходам 9 и патрубкам 7, где конденсируется. Основная часть паров конденсируется на внутренней поверхности конических переходов 9, образуя устойчивую пленку конденсата, которая стекает по внутренней поверхности конических переходов 9, труб 11, конических переходов 10, патрубков 8 и выводится из колонны. В трубах li конденсация пара протекает менее интенсивно, так как тепла здесь передается значительно меньше вследствие менее интенсивного охлаждения труб

11 хпадоагентом. Несконденсировавшиеся пары, обогащенные легколетучими компонентаи и, выходят из колонны по патрубкам 7,

Вследствие того, что в предлагаемой конструкции тепло отбирается только от части поверхности труб 11, становится возможным использовать в качестве хладоагента обычную холодную воду, имеющуюся на предприятии. При этом не возникает опасность интенсивной конденсаши паров внутри труб 11 и, следователь но, снижение интенсивности массопереноса

Формул аизобретения

Пленочная парциально-конденсагшон- ная колонна, содержащая корпус, трубный

, пучок, закрепленный в трубных досках, и штуцеры ввода и вывода хладоагента и разделяемой смеси, отличаю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности тепло-массообмена и обеспечения компактности устройства, трубный пучок вьшолнен из соприкасак шихся труб, снабженных в верхней и нижней частях коническими переходами с патрубками меньшего диаметра, закрепленными в трубных досках, а между трубным пучком и корпусом устан{ лена глухая перегородка.

Источники информашга,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 252291, кл. В О1 Г З/ОО,- 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 141165, кл. F 25 J 3/О2. 1961.

j.

ПК gig

iLj Фиг.;

/7

/7

Фиг. 2

Bu9A Вид Б Вариант

Ви9А ВидВ Вариант п

Фиг. 5

П

1в

т /

Фиг.$

7.8