Массообменный аппарат Советский патент 1982 года по МПК B01D3/20 

Изобретение относится к устройстjSaM общего назначения дляосуществления различных физических и химических процессов, а точнее к аппаратам химической технологии для осуществления процессов ректификации, дис тилляции и абсорбции, и может быть применено для промывки пара в вертикальном парогенератора АЭС. Известна тарельчатая колонна с ка сульными (круглыми) колпачками, в ко торой по высоте в вертикальным корпу се расположено некоторое количество тарелок. На тарелках расположены круглые колпачки с прорезями или отверстиями в нижней цилиндрической части. Под колпачками находятся патрубки для прохода газа (либо пара). Тарелка имеет один или несколько сли ных патрубков. Жидкость перетекает с тарелки на тарелку сверху вниз, а газ (либо пар) барботирует через жидкость, двигаясь снизу вверх. При ЭТОМ происходит обмен компонентами между газом (либо паром) и жидкостью (массообмен) при помощи испарения, конденсации и диффузии, причем массообмен сопровождается теплообменом f 1 J. Основной недостаток колпачковой тарелки - ограниченность площади контакта жидкости с газом (либо паром) на тарелке, используется, только горизонтальная составляющая движзния на тарелке и не используется зертикальная составляющая движения жидкости в колонне. Жидкость на тарелке течет с малой скоростью, приварка направляющих полос к тарелке для ускорения потока жидкости уменьшает количество колпачков. На форсированном режиме из-за наличия сепарации TohbKo за счет гра- . витационных сил возможна неполная сепарация, что снижает эффективность, тарелки... Из-за большого расстЗяния движения жидкости по тарелке происходит неравномерное расположение фаз по сечению аппарата и большое время нахождения жидкости в аппарате. Целью изобретения является повыш ние эффективности массообмена. Поставленная цель достигается тем, что в массообменном аппарате для контактирования газа (пара) с жидкостью, содержащем вертикальный корпус, секционированный по высоте тарелки с отверстиями, газожидкостные патрубки, закрепленные в отверсдиях тарелок, колпачки, размещенны над патрубками, переливные трубки и сливные карманы, каждый колпачок снабжен установленным коаксиально е ,перевернутым стаканом, на наружной стороне которого размещены спиралеобразный контактный желоб и дугообр зные трубки, соединенные одним конц с внутренним объемом стакана, а другим с контактной поверхностью же лоба , при этом сливные карманы уста новлены над контактными желобами и дугообразными трубками. Вся жидкость, за счет спиральног наклонного желоба, проходит в зоне контакта жидкости с газом (либо с паром) с большой скоростью. 4ля уве личения турбулентного движения (соз ния бурлящего потока) в желобе уста новлены пороги. Круговое турбулентное движение жидкости препятствует вспениванию и уносу вместе с газом (либо паром) Проконтактировавший газ (пар) проходит через дугообразные трубки, и, за счет изменения направления дв жения и центробежной силы, дополнительно сепарируется, что устраняет унос жидкости при увеличении газовых (паровых) нагрузок. На фиг. 1 показан предлагаемый аппарат, разрез по вертикали; на фиг, 2 - контактная тарелка, вид сверху; на фиг. 3 - вид А на фиг.1 ввод газа (либо пара) к желобу; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3, вид сепарационного устройства; на фиг, 5-ввод жидкости к колпачкам. В корпусе 1 установлены одна над другой контактные тарелки, состоящие из горизонтальных плит 2 с выполненными в них отверстиями, газовые патрубки 3, закрепленные в отверстиях тарелок, сливные трубы дл перелива жидкости с секций верхних тарелок на секции нижележащих тарелок, капсульные колпачки 5, сепарационное устройство, состоящее из дугообразных труб 6, стакана 7 и спирального желоба 8, В желобе установлены пороги9. Сливной карман 10 служит гидрозатвором. Труба 11 служит для подачи жидкости из желоба к колпачку. Аппарат работает следующим образом. Газ (либо пар) снизу проходит через патрубки 3. Проходя под прорезями 12 колпачка 5 газ (либо пар) барботирует через жидкость, находящуюся на тарелке. Жидкость подается в карман 10 по трубе 4 с вышележащей тарелки и далее из кармана 10 по спиральному желобу 8 и трубе 11 под стакан 7. Под стаканом 7 жидкость, пробарботирована с газом (паром), выходящим из под колпачка, вытекает через окно 13. Проконтактировавший под колпачком газ (либо пар) проходит через дуговые трубки 6 на контактную поверхность желоба 8, Проходя через дуговые трубки 6, газ (либо пар) вследствие изменения направления движения и с помощью центробежной силы дополнительно сепарируется. На желобе 8 газ (либо пар) освобождается от унесенных брызг и дополнит.ельно контактирует с жидкостью текущей по желобу. На каждой тарелке жидкость и газ (либо пар) дважды контактируют Винтовая поверхность контактного устройства препятствует вспениванию жидкости и ее уноса газом (либо паром). Наличие спирального желоба позволяет производить массообмен со вспенивающейся жидкостью. Спиральный желоб увеличивает площадь контакта и поверхность испарения жидкости. Совместно с дугообразными трубками желоб выполняет также роль сепаратора, ято позволяет работать с увеличенными газовыми (либо паровыми) нагрузками, что особенно важно при периодических процессах. Наличие дополнительной площади контакта позволяет уменьшить в аппарате число тарелок в 2 раза, а следовательно, уменьшить габариты аппарата или уменьшить количество аппаратов. Учитывая, что в стоимости аппарата большую долю занимает корпус, стоимость аппарата снизится в 1,5-2 раза.

Формула изобретения

Массообменный аппарат для контактирования газа (пара) с жидкостью, содержащий вертикальный корпус секционированный по высоте тарелками с отверстиями, газожидкостные патрубки, закрепленные в отверстиях тарелок, колпачки, размеще.нные над патрубками, переливные трубки и сливные карманы, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности массорбмена.

каждый колпачок снабжен установлен- ным коаксиально ему перевернутым стаканом, на наружной стороне которого размещены спиралеобразный контактный желоб и дугообразные трубки, соединенные одним концом с внутренним объемом стэкана,а другим с контактной поверхностью желоба, при этом сливные карманы установлены над контактными желобами и дугообразными трубками.

Источники информации, принятые ,во внимание при экспертизе

1, Лащинский А, Д., Топчинский AiP. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник, 1963, с. 302 (прототип).

Ю

х/хУ/У

ВидК