Тепломассообменная колонна

 

Изобретение относится к массообменным аппаратам, применяемым в химической, нефтехимической, биологической промышленности. Изобретение позволяет улучшить качество очистки отходящих газов, упростить конструкцию, уменьшить унос в насадочную зону, ликвидировать явления колодцеобразования в зоне подвижной насадки. Сущность изобретения заключается в том, что для достижения поставленной цели в предлагаемой тепломассообменной колонне форсуночная зона 1 отделена от насадочной 3 сепарационной зоной 2, выполненной в виде полого цилиндра, переходящего с верхней стороны в усеченный конус, а с нижней - в кольцевую коническую тарелку 8, образованную нижней конусной частью полого цилиндра и цилиндрическим патрубком 6, имеющим по периметру спиральный прерывистый паз, начинающийся вблизи основания конической тарелки 8, а заканчивающийся у верхней его кромки, и соединяющим форсуночную зону 1 с сепарационной 2. Над патрубком 6 установлен выполненный в виде двустороннего полого герметичного конуса колпак 9, а отношение площадей зон форсуночной 1 и сепарационной 2, насадочной 3 и сепарационной 2 составляет (0,60-0,80) и (0,20-0,60) соответственно. В верхней части сепарационной зоны 2 установлен имеющий по периметру большего основания отверстия козырек 10 в виде полого усеченного конуса с раскрытием меньшего основания, равного диаметру зоны подвижной насадки, в сторону насадочной зоны. В зоне подвижной насадки установлены специальные тарелки 5 с перфорацией, разбитой по концентрическим окружностям с переменным шагом между отверстиями 11, увеличивающимся от периферии тарелок 5 к их центру. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

C0t03 СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

--.. Г (SD 4 В 01 0 53/18 кков".ы

ДтЦП;, .;... -:, .;„;, (,, . !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2!) 4343575/23-26 (22) 14. 12. 87 (46) 15.08.89. Бюл. ¹ 30 (7i) Ровенское производственное объединение "Азот" им. 50-летия СССР и

Одесский политехнический институт (72) Г.Г.Иихайленко, А.Е.Офутин, В.В.Буксеев, И.К.Дегтярев, Е.В.Шклярук, А.В. Гриневич, О.M.Ãåâàðà и А.Я.Винников (53) 66.015.23.05 (088.8) (56) Патент Японии 461464 1, кл. В 01 D 53/18, 1971.

Авторское свидетельство СССР

¹ 946574, кл. В 01 D 53/18, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 1163894, кл. В 01 D 53/18, 1985.

ÄÄSUÄÄ 1500352 A 3 (54) TFIIJIOMACCOOBI1ЕННАЯ КОЛОННА (57) Изобретение относится к массообменным аппаратам, применяемым в химической, нефтехимической, биологической промышленности. Изобретение позволяет улучшить качество очистки отходящих газов, упростить конструкцию, уменьшить унос в насадочную зону, ликвидировать явления колодцеобразования в зоне подвижной насадки.

Сущность изобретения заключается в том, что для достижения поставленной цели в предлагаемой тепломассообменной колонне форсуночная зона 1 отделена от насадочной 3 сепарационной зоной 2 выполненной в виде полого цилиндра, переходящего с верхней сто1500352

30 роны в усеченный конус, а с нижней— в кольцевую коническую тарелку 8, образованную нижней конусной частью полого цилиндра и цилиндрическим 5 патрубком б, имеющим по периметру спиральный прерывистый паз, начинающийся вблизи основания конической тарелки 8, а заканчивающийся у верхней его кромки, и соединяющим форсу- !О ночную зону 1 с сепарационной 2.

Над патрубком 6 установлен выполненный в виде двустороннего полого герметичного конуса колпак 9, а отношение площадей эон форсуночной 1 и !5 сепарационной 2, насадочной 3 и сепаИзобретение относится к массообменным аппаратам, в частности к тарельчатым колонным аппаратам, используемым в.химической, нефтехимической, 25 микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности преимущественно для очистки отходящих газов производств экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) и суперфосфатных.

Цепью изобретения является улучшение качества очистки газа, упрощение конструкции, уменьшение уноса из зоны в зону, ликвидация явления колодцеобразования в зоне подвижной насадки.

На фиг. 1 представлена конструкция тепломассooáìåHHî«» колонны; на фиг. 2 — «<ид по стрелке А на. фиг.1.

Колонна включает форсуночную зону 40

1, сепарационную зону 2 и зону 3 подвижной насадки. В зоне 1 установлены форсунки 4, а в зоне 3 — опорные решетки 5 с «терфорацией, разбитой по концентриче<.ким окружностям с пе- 45 ременным шагом, увеличиваю«цимся от периферии к центру тарелки (решетки).

Зоны 1 и 3 соединены между собой с помощью сепараш»онной зоны 2, газ в которую поступает иэ зоны 1 через

50 патрубок 6, снабженный спиральным фрезерованным пазом 7 (фиг.2), начинающимся вблизи ocнования конической тарелки Я. а заканчивающимся у верхней кромки ««отрубка б. В зоне 2 над

5 патрубком устав< в IE и двусторонний попый гермет<» .««««««конус-колпак 9, а в верхней pt.<. «а<«т«« — козь«рек 10 с о «верст «ям« 1, выполненными по tt( рационной 2 составляет 0,60-0,80 и 0,20-0,60 соответственно. В верхней части сепарационной зоны 2 установлен имеюи»«»й по периметру большего основания отверстия козырек 10 в виде полого усеченного конуса с раскрытием меньшего основания, равного диаметру зоны подвижной насадки, в сторону насадочной зоны. В зоне подвижной насадки установлены специальные тарелки 5 с перфорацией, разбитой по концентрическим окружностям с пере»меннь«м шагом между отверстиями 11, увеличивающимся от периферии тарелок

5 к их центру. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. риметру нижней части большего его основания.

Колонна работает следующим образом.

Обрабатываемый газ с концентрацией у, поступает по наклонному патрубку 12 в нижнюю часть форсуночной зоны 1, где интенсивно обрабатывается сорбентом концентрации х,, который насосом 13 подается на форсунки

4; установленные в этой зоне. Концентрация (х,) раствора, поступающего на форсунки 4, складывается из

I концентраций х раствора, стекающего

I( с конической тарелки 8, и х, раствора, возвращающегося в цикл распыла по. сле распыления. До получения продукционной кислоты с концентрацией х жидкость из форсуночной эоны возвращается на распыл и частично выводится из зоны в виде продукционной

Н SiF . Такой режим реализуется в (зоне 1, поскольку в нее.поступает концентрированньп» газ с исходной концентрацией у . Таким образом, в форсуночной зоне осуществляется технологическая очистка газа с получением продукционной кислоты, поэтому для предупреждения разбавления этой кислоты жидкостью, стекающей с последующей зоны колонны, предусмотрено разделение по жидкой фазе, как это было реализовано в прототипе, но более простыми доступными средствами с одновременной интенсификацией процесса газоочистки. Предлагаемая колонйа в целом рассчитана на.возможность эффективного ведения абсорбционных

1500352 процессов в широком диапазоне нагру3оК по взаимодействующим фазам. Испытания показали целесообразность ведения процессов абсорбции при скоростях газа в форсуночной зоне, выбираемых из интервала 1,5-5,0 м/с. Соответственно выбранной скорости рассчитывается площадь сечения форсуночной

° зоны F, которая принимается за исходную и цепочке расчета размеров последующих сепарационной Г, и эоны подвижной насадки (ЗПН) °

Из зоны 1 газ с концентрацией у,((у,поступает в сепарационную зону 2, где часть его контактирует со стекающей с зоны 3 жидкостью в сепарационном пространстве зоны, а.другая поступает с высокой скоростью в виде спирального вихря через фрезерованный прерывистый спиральный паз

7 на поверхности патрубка, на коническую тарелку 8 (на которую поступает вся стекающая с зоны 3 жидкость), где создается сильно разви тая поверхность контакта фаз и осуществляется эффективный массообмен.

Сепарационная зона орошается слабой

Н SiF, поступающей из зоны подвижной насадки с концентрацией х> причем х р х,, но значительно меньше х . В результате интенсивного контакта образуется кислота концентрацией х, > х . Пульсация обеих потоков газа (поступающего непосредственно в сепарационное пространство и из барботажного слоя конической тарелки) сгла. живается с помощью двустороннего конуса-колпака 9, который, кроме того, распределяет стекающую с зоны 3 жидкость по сечению сепарационного проФ странства и предупреждает ее попадание в зону 1 (форсуночную). Принятое отношение площадей сечений форсуночной зоны и сепарационной F 1,/F — 0,6-0,8. При этом обеспечивает эффективное высаживание брызг на внутренней поверхности сепарационной зоны и соответствующее уменьшение износа в зону 3 подвижной насадки.

Зона 3, куда поступает слабый газ с концентрацией у (у, с у (т.е. движущая сила процесса д у минимальная), орошается свежим сорбентом — чистой водопроводной водой. Таким образом, зона 3 решает задачу санитарной очистки, поэтому после нее очищенный газ поступает в выхлопную трубу и выбрасывается в атмосферу, предварив тельно пройдя брызгоулавливате п .

Спиральньп паз 7 (фиг.2) работает подобно ситчатой тарелке, практически отсутствует проскок жидкости с конической тарелки 8 во внутреннюю полость патрубка 6 (фиг.1), следовательно, нет проскока и в форсуночную

10 зону. По прохождении кольцевого сечения между колпаком 9 и корпусом сепарационной зоны газ с помощью козырька 10 равномерно распределяет. ся (этому способствует стекание

15 струй жидкости через отверстия 11 в козырьке) и поступает в зону 3 подвижной насадки, где реализуется санитарная очистка.

Таким образом, в сепарационной

20. зоне существенно уменьшается унос в зону подвижной насадки, осуществля° ется равномерный направленный подвод газа под решетку зоны подвижной насадки и интенсифицируется тенломассообмен за счет эффективного контакта взаимодействующих фаз на конической тарелке, а также дополнительного контакта в сепарационном пространстве и в области под распределительной

30 решеткой на выходе из козырька. Все это достигается сравнительно простыми, доступными средствами без существенных капитальных затрат.

При использовании соотношений

F /F, =О,6:0,8 и F н/F =0,2:0,6 следует по исходным данным рассчитать площадь сечения форсуночной зоны Р,„, задавшись величиной F >/F из приведенного диапазона 0,6-0,8, 4Q рассчитать площадь сечения сепарационной зоны F . При определении площади сечения зоны подвижной насадки (ЗПН), следует учесть вид предполагаемой абсорбции — нормальная

45 (И I-+ 1, 0-2,0 м/с) или скоростная (W„<> ) 2-5 м/с), и соответственно пользоваться отношением F „ /F =

= 0,2-0,6

При ведении нормальной абсорбции, 50 когда F велико, при расчете Г „ц используют нижний рекомендуемый интервал отношения У. „„ /Г,, т.е.

0,2, а в случае скоростной абсорбции, когда F мала, — верхние зна55 чения интервала, т.е. g (0,6. ьормулаизобретения t . Тепломассообменная колонна, включающая вертикальный корпус, раз1500352

g cPA

Составитель А.Сондор

Редактор А.Лежнина Техред М.яндык Корректор М.Шароши

Заказ 4798/ 10 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 деленный на форсуночную и насадочную зоны, патрубки для ввода и вывода газа и жидкости, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью улучшения качества очистки газа, упрощения конструкции, уменьшения уноса из зоны в зону и ликвидации явления колод- . цеобразования в зоне подвижной насадки, колонна снабжена сепарационной зоной, отделяющей форсуночную зону от насадочной, выполненной в виде полого цилиндра, переходящего с верхней стороны в усеченный конус, а с нижней — в кольцевую коническую та- 15 релку, образованную нижней конусной частью полого цилиндра и цилиндрическим патрубком, имеющим по периметру спиральный прерывистый паз, начинающийся вблизи основания конической 20 тарелки, а заканчивающийся у верхней

его кромки, и соединяющим форсуночную зону с сепарационной, патрубок

1 снабжен установленным над ним колпаком, выполненным в виде двустороннего полого герметичного конуса, а соотношение площадей сечения зон форсуночной и сепарационной, насадочной и сепарационной составляет 0,6-0,8 и 0,2-0,6 соответственно.

2. Колонна по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что верхняя часть сепарационной зоны снабжена козырьком в виде полого усеченного конуса с раскрытием меньшего основания, равного диаметру насадочной зоны в сторону ее, а по периметру большего основания он выполнен с отверстиями.

3. Колонна по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что .насадочная зона снабжена тарелкой с перфорацией по концентрическим окружностям с переменным шагом между отверстиями, увеличивающимся от. периферии тарелок к их центру.