Массообменная колонна Советский патент 1982 года по МПК B01D3/22 

(5) МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА

Изобретение относится к аппаратам для проведения газожидкостных массообменных процессов, протекающих при ректификации, абсорбции и т.д., -и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической, пищевой и других. отраслях промышленности.

Колонное массообменное оборудование занимает важное место среди всего оборудования предприятий. На долю колонн приходится около 10-20 стоимости основного оборудования химических заводов.

Известны тарельчатые колонные аппараты, получившие наиболее широ- кое распространение в крупнотоннажных производствах, эффективность работы которых во многом определяется эффективностью тарелок .и разработкой новых конструкций массообменных тарелок с целью повышения их КПД 1 J.

Однако уменьшение йежтарельчатого расстояния даже при некотором сни: ении эффективности одной ступени приводит к увеличению эффективности колонны в целом.

Известны тарелки высокой эффективности, например ситчатые, клапанные, а также струйно-капельного типа.

Отличительной особенностью тарелок струйно-капельного типа является наличие специально сконструированного колпачка, внутри которого осуществляется инверстия фаз и образование капель, что значительно nois вышает ее КПД по сравнению с обычной колпачковой и снижает перепад давления ,

Тарелка представляет, собой полотно из листа металла, перфорированного го под колпачком. Колпачок выполнен из отрезка цилиндра, установленного над перфорированной частью тарелки. Колпачок снабжен заглушкой в верхней 3Э своей части, перфорирован у заглушки многочисленными отверстиями, а также прорези у нижнего торца колпачка, образующие отверстия совме стно с плоскостью полотна тарелки. Жидкость из объема, образованного перфорированной частью тарелки и переливной планкой, через сливной карман перетекает на нижележащую тарелку, где через отверстия у основания колпачка попадает в зону контакта с газом (паром), Поступающий через отверстия под колпачком газ образует с жидкостью газо-жидкостную смесь. Аэрированная Жидкость через сепарирующие отверсти в теле колпачка выбрасывается в полости между тарелками. Отсепарированный газ поступает на вышеяежа1цую тарелку, а жидкость возвращается на полотно тарелки, откуда части.чно перетекает на нижележащую тарелку, а частично возвращается в зону контакта Г2. Недостатком данного конструктивного решения является то, что несмот ря на высокий КПД одной ступени контакта, эффективность.колонны в целом, оснащенной этими, а также ситчатыми и клапанными тарелками, не может быть значительно повыше8на путем уменьшения межтарельчатого расстояния, что вызвано интенсивным дроблением капель и уносом их на вышележащую тарелку.

Цель изобретения - повышение эффективности путем уменьшения межтарельчатого расстояния при одновременном сохранении эффективности ступени контакта. .

Поставленная цель достигается тем, что в масс-ообменный колонне, содержащей перфорированные тарелки, переточные устройства и вертильные перегородки, недоходящие до нижней плоскости вышележащих тарелок, перфорация тарелок выполнена на одной из половин тарелок, прилегающей к переточному, устройству, и чередуется по высоте с неперфорированными участ ками тарелок, а нижняя плоскость каждой тарелки снабжена брызгоотбойником, выполненным из наклонного листа и направленным в сторону неперфорированного участка тарелки.

Чередование перфорированных и неперфорированных участков тарелок совместно с брызгоотбойником прйворазом.

Жидкость подается на перфорированный участок тарелки 2, а газ (пар), поднимающийся снизу, создает на этом участке газо-жидкостную смесь. Смесь отражается от неперфорированного участка вышележащей тарелки и перебрасывается на неперфорированный участок тарелки, где сепарируетбя. При этом рызгоотбойник придает ей возвратное движение. Осветленная жидкость чере;з перелив 5 поступает на нижележащую тарелку, а пар на перфори рованный участок вышележащей тарелки, Далее процесс повторяется.

Таким образом, при изменении направления движения газо-жидкостной смеси от восходящего к нИсходящему, достигается улучшение сепарации газа и жидкости, что позволяет не снижая эффективности сгдной ступени контакта значительно уменьшить расстояние между тарелками. дит к изменению направления движения газовой фазы и предотвращает брызгоуйос. При этом газовый поток движется в возвратном направлении, а содержащиеся в нем капли жидкости приобретают совместно с гравитационным ускорение, действующее в направлении учартка тарелки, заполненно-го светлой жидкостью, где они захватываются. Таким образом, обес- , печивается интенсивный гидродинамический режим контакта фаз, причем при увеличении скорости газовой фазы брызгоунос не увеличивается, а уменьшается, поскольку возрастают инерционные силы, действующие на кап ли жидкости. Все это позволяет уменьшить межтарельчатое расстояние, не теряя при этом эффективности одной ступени контакта.Минимальным расстоянием в этом случае можно считать расстояние, равное вь1соте пенного слоя на тарелке при условии устойчивой работы переливных устройств. На фиг. 1 представлена предлагаемая колонна, общий вид в разрезе; на фиг. 2 - то же, вид в плане. Колонна содержит корпус 1, секционированный тарелками 2, имеющими перфорированные и неперфорированные участки, разделенные вертикальными перегородками 3, брызгоотбойники 4 и переливные карманы 5 работает следующим обКолоннаВнедрение предлагаемого изобретения планируется на запорожском титано-магниевом комбинате на колоннах тонкой ректификационной очистки трихлорсилана с ожидаемым экономическим эффектом около 70 тыс. руб. в год. Формула изобретения Массообменная колонна, содержащая перфорированные тарелки,переточные устройства и- вертикальные перегородка, недоходящие до нижней плоскости вышележащих тарелок, отличающаяся тем, что, о целью повышения эффективности путем умень шения межтарельчатого расстояния при одновременном сохранении эффективности ступени контакта, перфорация тарелок выполнена на одноу из полови 7арелок, прилагающие к переточному устройству, и чередуется по высоте с неперфорированными участками тарелок, а нижняя плоскость каждой тарелки снабжена брызгоотбойником, выполненным из наклонного листа и направленным в сторону иеперфорированного участка нижележащей тарелки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Hans Velten Adolphi Zur Frage der optimalen Bodenabs tannas In . stoffaus taush speziall in der Fullbodenkolonne , Chemichekolonnen Technik, 1973, № 2, s. 77-84. 2,S. Tanigawa, newly developed tray for distillation and its application Chemical Economy and Enginerring Review, 1973, 5, № 2, p. 22-27, (прототип).