Сорбционная пульсационная колонна Советский патент 1982 года по МПК B01J47/04 

(54) СОРБЦИОНг1АЯ ПУЛЬСАЦИОННАЯ КОЛОННА

Изобретение относится к конструкциям анпаратов для проведения непрерывных, гетерогенных процессов в аппаратах химической и гидрометаллургической промышленности, а также при очистке сточных вод сорбентами. Известен противоточный массообменны аппарат непрерьгоного действия для очист ки сточных вод адсорбентами. Аппарат включает в себя корпус с патрубками подвода и отвода жидкости и адсорбентов и устройства в виде мешалки в циливдре с окнами для сбора плавающего и осевшего на сетку сорбента Cl . Недостатком этого аппарата является поперечная неравномерность концентрации фаз и зависимость его производительности от скорости осаждения частиц адсорбе та,. Известна сорбционная пульсационная колонна, включающая цилиндричес вй корпус с патрубками и трубопроводами ввода и рьтода фаз, верхнюю и нижнюю отстоян ую камеры, реакционную зону с кОн тактнымн элементами и устройство для создания пульсаций 2 . К недостаткам этой колонны: относ5ггся низкий коэффициент полезйого действия передачи энергии от привода воздушного компрессора к потоку жидкости в реакционной зоне, который составляет 5+7%, незначительная интенсивность пульсаций потока в реакционной зоне 3 30 мм/с, большие габариты пульсационной камеры. Для колонны с диаметром реакционной зоны Dp мм, мм/с диаметр пульсационной камеры составляет )„ 5 и более метров. Кроме того, использование пульсации с локальным подводом импульсов однна ковой длительности и амплитуды не позволяет повысить производительность противоточной колонны без увеличения сечения реакционной зоны. Целью изобретения является повьшаение производительности колонны при сохранении герметических размеров реакционной зоны. Цель достигается тем, что сорбционная пульсационная колонна, включающая в себя ципиндрический корпус- с патрубками и трубопроводами ввода и вывода фаз, верхнюю и нижнюю отстойные каме ру, реакционную зону с контактными элементами и устройство для создания пульсаций, снабжена гидрораспределнтел и дополнительными патрубкамл, размеще ными вдоль образующей корпуса и соеди ненными дополнительными трубопроводами через гвдрораспределитель с устройством для создания пульсаций, выполненным, в йиде гидропульсатора несим метричных импульсов. На фиг. 1 ггредставлена предлагаемая колонка на фиг, 2 - график изменения скоростей движения сред в рабочей зоне за время одного оборота золотника гидрораспределителя, где „, , хс/„2 ъ - соответстве но амплитуд F длитель ность диркулярны5с. импульсов;00(4 скорость осаж дения и абсолютная скорость движени дисперсных частиц; р - средняя во времени скорость движения жидкости через реакционную зону. Пульсаиионная колонна содержит верхдюю 1 и нижнюю 2 отстойные камеры, между которыми размещена реакционная зона 3 с контактными элемен Тамн 4 По длине реакционной зоны 3 установлены дополнительные патрубки 5, соединенные дополнительными трубопроводами через разделительные емкости 6 с патрубками гидрораспределителя потоков 7, противоположные патрубки которого поочередно соединяются с всасывающим и нагнетательным патрубками насоса 8 через гидропульсатор несимметричных импульсов 9, рабочим органом которого является вращающийся вал-затвор 1О с диаметрально противоположными отверстиями 11. Подвод и отвод сплошной фазы осуществляется череэ патрубки 12 и 13, а отвод сорбен та - через патрубки 14 и 15. На нагне тательном патрубке насооа 8 установ лен компаратор гидравлического удара 16 с указателем уровня 17 и манометром 18. Синхронизация вращения рабочих органов гидрораспределителя потоков 7 и гидропульсатора 9 осуществляется с помощью зубчатой передачи 19. Колонна работает следующим образом. Жидкость поступает в нижнюю отстойную камеру 2 по патрубку 12. Поднимав ясь в реакционной зоне в противотоке с сорбентом, подаваемым в колонну «ерез патрубок 14, жидкость проходит соответствующую обработку и удаляется с верхней отстойной камеры 1 через пагтрубок 13. Сорбент из колонны выводится через патрубок 15. Наличие в реакционной зоне контактных насадок приводит к интенсивному перемещиванию фаз в сечении и соответственно к повь1шению эффективности гетерогенного процесса. При наложении рециркул1щионного импульса W.,совпадающего по направлению с движением дисперсной фазы, абсолютная скорость последней увеличивается и, наоборот, при противоположном направлении рециркуляционного импульса W ,2 - уменьшается. Так как NV, i , см. фиг. 2), то средняя во времени скорость движения частиц дисперсной фазы через реакционную зону будет больше скорости движения частиц при условии отсутствия несимметричных по амплитуде и длительности рециркуляционных импульсов. Для обеспечения необходимого времени контакта дисперсной и сплошной фаз в реакционной зоне длиной Е , определяющего степень проведения процесса сорбции, требуется увеличение средней скорости движения сплощной фазы (С.Ф.) через реакционную зону на величину, численно равную увеличению средней скорости движения частиц дисперсной фазы (Д.Ф.) в реакционной зоне. Длительность и амплитуда рециркуляционных импульсов задается временем открытия и сечением отверстий 11. Разделительные емкости 6 предотвращают попадание частиц дисперсной фазы в трубопроводы, связьтвающие колонну с гидрораспределителем 7, гидропульсатором 9 и насосом 8. Использование секционирования по высоте рабочей зоны устраняет проскок необработанной жидкости через аппарат. Наличие несимметричных пульсаций потока жидкости интенсифицирует внешний массобмен между частицами и жидкостью, повышает эффективность работы коло ны. Кроме того, КПД передачи энергии от привода насоса к потоку жидкости в данном аппарате существенно выше, и составляет 50-1-7О%, а интенсивность создаваемых импульсов ограничена только механической прочностью аппарата, и удерживающих его конструкций. Таким образом, изобретение позволит существенно повысить производительност существующих сорбционных колонн (на 7О-9О%), а также создать новые сорбционные колонны большей единичной мощ ности при сравнительно небольших герметических размерах. Кроме того, изобре.тение позволит существенно расширить перечень гетерогенных процессов, проводимых в непрерывно действующих колоннах аппаратов. Формула изобретения Сорбционная пульсационная колонна, включающая цилиндрический корпус с патрубками и трубопроводами ввода и вывода фаз, верхнюю и нижнюю отстойные камеры, реакционную зону с контактными элементами и устройство для создания пульсаций, отличающая с я тем, что, с целью повышения производительности колонны при сохранении герметических размеров реакционной зонь1, она снабжена гидрораспределителем, и дополнительными патрубками, размещенными вдоль образующей корпуса и соединенными дополнительными трубопроводами через гвдрораспределитель с устройством для создания пульсаций, выполненным в ввде гидропульсатора несик метричных импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 562292, J3 О1 D 15/О2, 1977. 2.Авторское сввдетельство СССР № 282898, В О1 J 1/О1, 1971 (прототип).