Массообменный аппарат Советский патент 1982 года по МПК B01D3/26 

Изобретение относится к химическому машиностроению, а более конкрет но - к устройству контактных тарелок колонных аппаратов, предназначенных для проведения массообменных процессов: ректификации, абсорбции и десорбции в химической нефтехимической и других отраслях промьшшенности.

Известен массообменный аппарат, включающий корпус, по высоте которого установлены тарелки, содержащие горизонтальное основание с отверстиями и колпачками над ними; при этом стенка колпачка со стороны входа жидкости приподнята над основанием и образует с ним щель для входа жидкости в колпачок, а стенка со стороны выхода жидкости опирается на основание и имеет отверстия для газожидкостного потока, приемный и сливной карманы 1.

Недостатки аппарата: 1) Различие в нагрузке по жидкойти на единицу длины сопловых отверс:тий между крайними и средними контактными элементами составляет в среднем 30%.

2} Узкий диапазон устойчивой работы (при уменьшении отношения

пар/жидкость возможен провал жиднос тии

3)Мелкие капли (туман уносятся паром.

4)Трудность обеспечения уплотнения между плоскопараллельными пластинами и цилиндрической стенкой аппарата .

Цель изобретения - интенсификации процесса массообмена путем ликвида.ции продольного перемешивания жидкости, уменьшения уноса брызг и образования прямотока.

Указанная цель достигается тем, что в массообменном аппарате, включающем корпус, по высоте которого установлены тарелки,содержащие ropHf зонтальное основание с отверстиями и колпачками над ними, причем стенка колпачка со стороны входа жидкос|ти приподнята над основанием и обра зует с ним щель для входа жидкости в колпачок, а стенка со стороны выхода жидкости опирается на основание и имеет отверстие для газожидкостно го потока, приемный и сливной карма ны, согласно иэо6ретению7 каждая тарелка снабжена перегогюдками разной высоты, 1установленными межяу стенками аппарата и торцовыми стенками колпачков в шахматном порядке при этом перегородки меньшей высоты установлены по направлению движения жидкостного потока от приемного кармана к сливному. Целесообразно перегородки устанав .лизать-, между торцовыми стенками колпачков, колпачок выполнять с просечными элементами, направленными к основанию,и устанавливать над рядо о.тверс.тий. . Применение колпачков такой конструкции в сочетании с перегородками дает возможность разделить тарелку на секции, что исключает смешивание проконтактировавшей жидкости с жидкостью, еще не вступавшей в контакт. То обстоятельство, что парожидкостной поток благодаря специальным отверстиям в задней стенке выходит из колпачка вниз почти перпендикулярно к основанию тарелки, позволяет испол зовать для отделения капель жидкости от пара наряду с силами тяжести инерционные силы, чем обеспечивается хорошая сепарация пара, уменьшается унос брызг; кроме того, отверстия в задней стенке создают дополнительную зону контакта. Все это увеличивает эффективность массообмена, повышает четкость разде ления компонентов. В колпачке и на выходе из него жидкость и пар движут ся в одном направлении, получающийся прямоток повышает производительность контактного устройства. На фиг. 1 изображена контактная массообменная тарелка в разрезе на: фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1 - размещение перегородок между стенками аппарата и торцовыми стенка колпачков; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1 - размещение перегородок между торцовыми стенками колпачков, на фиг. 4 колпачок в вер тпкальном сечении на фиг. 5 - узел J на фиг.вариант отверстия в основании тарелки. По высоте корпуса 1 установлены тарелки, содержащие плоское горизонтальное основание 2 с отверстиями 3 которые могут быть выполнены с отбор товкой (фиг. 5) или без нее (фиг.4| на которыми установлены колпачки 4 (фиг. 4), состоящие из стенок с крышкой нижний конец передней стен1 И5 состороны входа жидкости на тарелку приподнят над основанием тарелки и образует щель б для входа 5Ф1ДКОСТИ в колпачок. Нижний конец задней стенки 7 (со стороны выхода жидкости с тарелки) опирается на ос нование тарелки, а верхняя часть стенки отверстия 8, которые направляют выходящую из колпачка парожид- костную смесь к основанию тарелки. Две боковые стенки 9, опиракщиеся на основание тарелки, соединяют переднюю и за;днюю стенки колпачка. Меж ду боковыми стенками колпачков и стенками корпуса колонного аппарата установлены на основание тарелки в шахматном порядке перегородки 10 и 11 (фиг.. 2, 3), высота которых определяется в зависимости от загрузки по жидкости. Установка перегородок между боковыми стенками колпачков предпочтительна для тарелок большого диаметра. Максимальная высота перегородок определяется высотой колпачка, а минималь ная - расстоянием от основания 2 до отверстий 8. Массообменный аппарат работает ел едующим обр аз ом. Жидкость из приемного кармана тарелки попадает на основание 2 тарелки и через щель 6 входит в колпачок. Пар (газ), проходя через отверстия 3 в основании тарелки, захватывает жидкость и распыляет ее. Тонкое распыление жидкости обеспечивает эффективный массообмен между паром и жидкос-t тью. Образовавшаяся парожидкостная смесь движется по каналу, образованному стенками 5, 7, 9 колпачка. В верхней части колпачка парожидкостной поток меняет направление и выходит через отверстия 8 в задней стенке колпачка. Вышедший из колпачка парожид-. костной поток делится на две фазы: капли жидкости продолжают движение к основанию тарелки и собираются на нем, а пар, освобожденный от капель жидкости,поднимается на вышерасположенное контактное устройство. Жидкость, пройдя аналогичным образом все колпачки, сливается в приемный карман нижерасположенного контактного устройства. При номинальЕплх нагрузках вся жидкость проходит через колпачки. При увеличении соотношения жидкость/ пар жидкость перераспределяется через перегородки 10, тогда как высокие перегородки 11 препятствуют переходу жидкости. (Движение жидкосг ти для этого случая показано на фиг. 2, 3 штриховыми стрелками). Перегородки могут быть установлены и между боковыми стенками колпачков (фиг. 3), а отверстия в основании тарелки изготовлены с отбортовкой (Фиг. 5), Благодаря отсутсвию продольного перемешивания жидкости, хорошей сепарации пара и организации прямотока эффективность аппарата повышается примерно в 1,5 раза по сравнению с прототипом. Применение колпачков такой конструкции в сочетании с перегородками дает возможность разделить тарелку на секции, что исключает смешивание проконтактировавшей жидкости с жидкостью, еще не вступившей в контакт. То обстоятельство, что парожидкостной поток благодаря специальным отверстиям в задней стенке выходит из колпачка вниз почти перпендикулярно к основанию тарелки, позволяет использовать для отделения капель жидкости от пара наряду с силами тяжести также ине ционные силы, чем обеспечивается хо шая сепарация и уменьшается унос брызг. Кроме того, колпачки и перегород ки повышают жесткость основания тap ки, что дает возможность применить облегченную опорную конструкцию тарелки . Формула изобретения 1. Массообменный аппарат, включа ющий корпус, по высоте которого установлены тарелки, содержащие горизонтальное основание с отверстиями и колпачками над ними, при этом стенка колпачка со стороны входа жидкости приподнята над основанием и образует с ним щель для входа жидг кости в колпачок, а стенка со сторо ны выхода жидкости опирается на основание и имеет отверстие для газо жидкостного потока, приемный и слив ной карманы, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массооёмена за счет ликвидации продольного перемешивания жидкости, уменыиения уноса брызг и образования прямотока, каждая тарелка снабжена перегородками разной высоты, установленными между стенками аппарата и торцовыми стенками колпачков в шахматном порядке, при этом перегородки меньшей высоты установлены по направлению движения жидкости- / ного потока от приемного кармана к сливному. 2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем/ что, перегородки установлены между торцовыми стенками колпачков. 3.Аппарат по п. 1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что колпачок выполнен с просечными элементами, направленными к основанию. 4.Аппарат по пп. 1кЗ, отличающийся тем, что колпачок установлен над рядом отверстий. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 161688, кл. В 01 О 3/26, 1962.

L

10

фиг. 2

A-A

10

фиг,

fff

rr

fff

VxVx

0i/f.5