Массообменный аппарат

 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов массообмена, в частности процессов ректификации, абсорбции, десорбции. Цель изобретения - интенсификация процесса массообмена за счет дополнительного использования рабочей поверхности винтовой насадки в качестве поверхности парообразования и ликвидации застойных зон. Массообменный аппарат содержит цилиндрический корпус с коническим днищем 1, снабженный патрубком 2 для ввода жидкой смеси, патрубком 3 для ввода газа (пара), патрубком 4 для вывода газа (пара), обогащенного легколетучими компонентами, патрубком 5 для вывода готового продукта. В корпусе 1 коаксиально установлена перфорированная винтовая насадка 6, образующая канал спиральной формы, а также распределитель 7. По всему сечению насадки 6 установлены вертикальные перфорированные радиальные перегородки 8, а по всей длине насадки 6 - змеевиковый теплообменник 9. В вершине конического днища расположено распределительное устройство 10 для распределения газа в потоке жидкой смеси, над этим устройством коаксиально расположен перфорированный конусный диск 11 для равномерного распределения газа по объему жидкой смеси в коническом днище. Дополнительное использование рабочей поверхности винтовой насадки в качестве поверхности парообразования и ликвидации застойных зон позволяет повысить интенсивность массообмена. Это повышает производительность аппарата и снижает расход газа (пара) на единицу готового продукта. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН йв4 ВOl D332

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Q сС

©

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4264967/23-26 (22) 18.06.87 (46) 07.11.89. Бюл. № 41 (72) К. В. Ретюхин, А. В. Реусов, В. Г. Орлова, С. Н. Савина, В. Н. Кузьмин, С. Ф. Егоров, Ю. Н. Глушаченко, П. Н. Булавин, Н. А. Колдаев и А. Н. Громов (53) 66.015.23.05 (088.8) (56) Кроль Э. Руководство по лабораторной перегонке. М.: Химия, 1980, с. 530.

Авторское свидетельство СССР № 1299600, кл. В Ol D 3/00,,1982. (54) МАССООБМЕННЫ11 АППАРАТ (57) Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов массообмена, в частности процессов ректификации, абсорбции, десорбции. Цель изобретения -- интенсификация процесса массообмена за счст дополнительного использования рабочей поверхности винтовой насадки в качестве поверхности парообразования и ликвидации застойных зон. Массообменный аппарат содержит цилиндрический корпус с коническим днищем 1, снабженный патрубком 2 для ввода жидкой смеси, патрубком 3 для ввода

„„SU„„1519734 A 1

2 газа (пара), патрубком 4 для вывода газа (пара), обогащенного легколетучими компонентами, патрубком 5 для вывода готового продукта. В корпусе 1 коаксиально установлена перфорированная винтовая насадка

6, образующая канал спиральной формы, а также распределитель 7. По всему сечению насадки 6 установлены вертикальные перфорирова нные радиальные перегородки

8, а по всей длине насадки 6 — змеевиковый теплообменник 9. В вершине конического днища расположено распределительное устройство 10 для распределения газа в потоке жидкой смеси, над этим устройством коаксиально расположен перфорированный конусный диск 1 для равномерного распределения газа по объему жидкой смеси в коническом днище. Дополнительное использование рабочей поверхности винтовой насадки в качестве поверхности парообразования и ликвидации застойных зон позволяет повысить интенсивность массообмена. Это повышает производительность аппарата и снижает расход газа (пара) на единицу готового продукта.

6 ил.

1 >19734

Изобретение относится к ыппарытурному оформлению процессов чассообмена, в частности процессов ректификации, абсорбции, лесор6ци и.

Цель изобретения — интенсификация процесса чассообмена за счет увеличения турбулизации фаз.

Ны фиг 1 показано схематичное изо6ражение массообменного аппарата; ны фиг. 2 узел I на фиг. 1; на фиг. 3 зави HMt)E ть эффективности массообмена в предлагаемом и известном аппаратах; на фиг. 4 за виси чость влажн<>сти продукта от 0ТНоHl«ния лиачетры конусного диска к лиачетру аппарата; на фиг. 5 зависимость влажности продукта от отношения п10-! ц<3.1è сечения кольцевого зазоры между повсрхнист! К) днища аппарата и (>сноваНИ«М K<>!344ÍÈÃÎ ДИСКа К ПЛО!ЦЫДИ и(ЧЕННЯ ч«жлу понерхн<>стью днища и вершиной кинусно!.и лиска; x,l фиг. 6 зависимость нлыжнисги Ilp0.tóhò;1 от отношения площади

СС Ч«!31!>3 <)THicР i TÈ Й KHII>C«II0I 0 ЛИ(Ка К П,10н(ыли с«и IIHrl KHëüö B010 зы.)ора межлу ll()It< Р. НИ«! ЬН) tllH lltcl И О(НИВа НИ«41 КОНУСII() I 0 .(И(Kc3. .41(3(t)(>6I(tt. !IНЫй;) llllcipcil ВКЛН)Ч;>Ет цн,!Ннлрический корп4(с коническим лнищеч

1, «flcl6ж«нный па трубном 2 лля Вво;1ы

)K H.tK(>è с ч(си, Ilcl T f)4 60к 3 !ЛЯ ВВОды г(3:3<3 (llilj>it t,,I:iI! f>4 ()hi>,I 1,151 It!el!>i>;fit I ct til (!I cIP(3

< >601 il IIH ll II<) I () . I с К0. 1(T4 cIÈ Л1И Коч!10 H(f1 TH ч И, н;>гр4()K()4 5 Лля Выво.(ы гитивоги про:!уhTd

В lit>f)!14((! ко()ксиыг!ь!30 устын(>Ил HH I!(pt!)t > f) H f)0 l(llcI H HI! I!TH Hc3 R на сы TK(3 !). (>6) pci 34 н>Н(;>и hit tl;I I «ItH f);t.(ЬНОй ФОРМЫ, ci T,,IK,+,«РЫС

НР(l(hill 1th lie IH) ВС«Ч4 С«Ч«Н3!Нз НЫСЫЛКИ

1> 4«г;3>и>В !«ны н(ргикыльные перфирировынtli ц f>;i,;tl;i,!! ны«(ц Р«ГОРО Ак>1 8. ы ии 13<«Й, . lit IIi и;>(il (ки 6 (м(t. ви ковы и г(пло()6ч !IIIHh 1. !хинт;>к! И(>В«рхностей ленты H тру

>tet(t ftiI lit>l3() I (> Tt. и 100641РН НИНЫ 1! рОИ«-! Ii > it tl4 г Р(Hi!(й и t(;IP4 +, ной 00Pi3 3Ун>t 41(< н и к (I Б H(р н и не кОни ч <". h() го,л н uj>;1(Ili),10 + (Iiи Pс<сIIP«,1«.tlи 1(,1ьн»i 4 стf>0 H(I H(> (l,!. IЯ ра 11 p«д<. л< ни я гы iil в нити ht. жидьой «4!(СИ, НЫЛ Этнм У«тРОй Tftt)41 K0clKt litt, It I3t ры«II(>,!Hæñ н п«рфори роны нный ныи !H(. к ! для рывнил(«рн(! î pH(., !1>«.1<,l< ния гыз;1 110 объему жилкой смсси

hè1I È I<. (K() 41,!НИ (ц(. О Ниц! «I<И 11 >!Оlцci ДН

Ii0.!>И(«ноги зазоры чс жл4 О нован>ц ч лиска и !Н>в«рхщи THK) ко!(ическ<3!О дни!Иы ыипырыта

Н10111„ t;I,H с« !«1(ия между H«plllHHHI .(иска и пив phHH«гьк) лни!цы равно 0,6 0,9.

М()с(<и>6м«нный аппарат ры60(ы T с. !е.(3 1011!lt41 06рызом

Ж И, 1 К!3 и « 41(. CЬ ПО(T4 llcl T H КИ! !:4 «! а П и(р)ты ц рез пытрубок 2 в IIH)h 3«й цент

p;1льщ)й ч(3с(и конического днища Газ полы(т я ft ниток жидкой смеси через натру

6ик 3 и рысиf>< лс„!ительное устройство 10.

Выпили«ни<>с- В ниле кожух() грубного T«llло06ч«нннк;3 (отверстиями !2 в трубных

5 !

О ! )

5 ) решетках, равномерно расположенными по поверхности межтрубного пространства. Газ проходит по межтрубному пространству и через отверстия в трубных решетках, а жидкость — — по трубкам. Таким образом газ равномерно распределяется в потоке жидкой смеси и взаимодействует с ней уже перед входом в коническое днище. При входе в коническое днище аппарата газ быстро расширяется за счет перепада давления в устройстве 10 и в аппарате, вызывая при этсм турбулизацию фаз.

Поток газа посредством перфорированного конус ного диска равномерно распределяется по всему объему жидкой смеси в коническом днище и по сечению аппарата, чему способствует рациональный выбор размера конусного диска и соотношение площадей сечений отверстий конусного диска 13 и соотношение площадей кольцевых зазоров между поверхностью днища, основанием и вершиной конусного диска.

Такие конструктивное решение исключает образование застойных зон в коническом днище. Отсутствие застойных зон способСтВУ«т УВЕЛИЧЕНИЮ T)cpáÓËHÇàÖHH И ПОВЕРХHo< òè контакта фаз, теM самым увеличивая разлеляющуlo способность аппарата. Жидкач < месь проходит чср«з распределитель 7

H пилностьк3 заполняет аппарат до патрубка выходы готового продукта 5. Наличие в

06ъс м<: жилкой смеси змеевикового теплоо6менника с развитой поверхностью в виде нерфори рива иной ленты ви нтовой насадки

В lit I f3d(т ны рообра зова ние на поверхности винтовой насадки, чти способствует увелии llHK) тур б4лизации и поверхности кон3;31;т;3 фы 3 В конечном итоге это приводит к и H 1(ll< и фи ка ции процесса мы ссообмена

Г!узы рыси газа и<и ле ра сирелелителя 7 проч>.!ят через слой жидкой смеси и через итьч рсти я винтовой насадки. При контакт« < поверхностью теплоо6менника винтоний насадки газ на(ревается и расширя«Tñf3..-3ти явление также способствует тур6ули )diiHH фаз, а сг!«ловытел»130, повышает и нт«нси нно<.ть массообмена.

11рокинTH кти рова в шая жидкость выволится и 3 аппарата через патрубок 5, а

I ы: овыя фазы удаляется из рабочей зоны прн почи)ци патрубка 4.

Б лы нним аппарате возможна Opl ани3HllHH flj)0òèâîòîêà фаз. В этом случае .ки (кыя смесь подается в аппарат через

l1HTpó6îê 5, а проконтактировавшая жид-!. )(т! Выходит через патрубок 2. Сравí f if!(эффективности массообмена в предлы!Ыемом и известном аппаратах производится по Bëàæíîñòè продукта после отгонки летучих компонентов при проч и х равных

УС >10HH>3 X

Ны ф!!1 3 и< казаны зыви«H Yi(>«TH pHHH(!ия эффсктивности массообмена в предлагаемом и известном аппаратах (экспе15! 9734

5 риментальные кривые 1 и 2). На фиг. 3 обозначено: W — влажность продукта. мас. Я, т — время отгонки и ри данной температуре, мин. Отгонку ведут при температуре 60 С, остаточном давлении

0,055 МПа, расходе инертного газа

0,00005 r/с на 1 г жидкой смеси.

На фиг. 3 видно, что влажность продукта в предлагаемом аппарате на 30 — 40 г ниже, чем в известном. Это указывает на то, что интенсивность массообмена в предлагаемом аппарате на 30 — 40О выше, чем в известном.

Отношение диаметра конического диска (л) к диаметру аппарата (Р ) должно быть в пределах 0,5 0,7. На фиг. 4 показана зависимость влажности продукта от отношения — —, 1>к

При отношении — — =0,45 газ обтекает

D конус и не захватывает объем жидкой смеси, занимаемый периферию основания конца днища. При — — =0,75 газ не захватывает

D)(За жидкую смесь, занимаемую нижнюю кольцевую часть днища аппарата.

Отношение сечения кольцевого зазора между поверхностью днища и основанием конического диска (Г,.) к сечению между поверхностью днища и вершиной конического диска (Г„,.) должно быть равно 0,6 ——

0,9. На фиг. 5 показана зависимость влажности np();ll кта ()T От(!Ошения

Гд,.

Рхвк

При отношении — "" — =0 55 большая д вк часть газа проходит через отверстия конуса, а и ри — — =0,95 — через кольцевой

Г к зазор.

Отношение сечения отверстий конического диска (! „.) к сечению кольцевого зазора между поверхностью днища и основания конического диска (F :,.) должно быть равно 0,5 0,9. На фиг. 6 показана зависимость влажности продукта от отношения — — При — — =0,48 основная часть (()к /ак О ЕаОк газа проходит через кольцевой зазор, при — — — =0,95 газ проходит преимушсственно

Цок через отверстия конического диска.

Данные по результатам эффективности массопередачи приведены при отгонке воды из полимерного продукта, имеющего вязкость и плотность при 20 С 1,8 10 — 2,1)(, X 10 Па.с и 1,04 l !сч с«ответственно, Исходная влажность продукта 13 мас. б .

10 В качестве инертного газа используют азот. Отгонку ведут под вакуумом (остаточное давление 0,055 МПа) при 60 C. Время отгонки при 60 С вЂ” 40 мин, расход азота

0,00005 г/с на 1 r исходного продукта.

Аналогичные результаты г(олуча ют и ри отгонке летучих компонентов из полимерных продуктов с различной вязкостью, например: олигомерный эфир борной кислоты, вязкость при 25 С вЂ” 1,5 10 3 Па с

Водный раствор простого полиэфира Лапрол

20 3003,вязкость при 25" С вЂ” 2,2 — 3,0 10 Па с

Дополнительное использование рабочей поверхности винтовой насадки в качестве поверхности парообразования и ликвидации застойных зон в предлагаемом массообменном аппарате позволяет повысить интен25 сивность массообмена на 30--40,т,. Это повы()i шает производительность массообменного аппарата и снижает расход газа (пара) на единицу готового продукта

Формцла изобр(тени.ч

Массообменный аппарат, вкл)очаюший цилиндрический корпус с коническим днишем, внутри которого установлена перфорированная винтовая насадка с вертикаль35 ными перфорированными радиальными перегородками. образующая канал спиральной формы, патрубки ввода и вывода компонентов, распределитель, orëè÷àê)ùèé1(я тем, что, с целью интенсификации процес40 са массообмена за счет увелич ния турбулизации фаa, în снабжен змеевиковhlì теплоОбменйиком, расположенным по всей длине перфорированной винтовой насадки, а коническое днище снабжено установленным внутри него перфорированным конусным дис ком, при этом отношение плошади сечения кольцевого зазора между основанием диска и поверхностью конического дни ша аппарата к площади сечения между вершиной диска и поверхностью днища составляет 0,6...0,9, 1519734

OZ 09 0,б 0,Ю Юг

Фаг. Ф

Ю

Я!

5!9734 . W, пас.

1Ю

1,Ф

1,2

1,0

0,д

0,б

D,Ф

0,2

0 0,2 0,4 0,б 0,Ю Fy

Рй2. 5 ддя

W, artcc

1,6

1, f

1,2

1,0

0,8

0,б

0,Ф

0,2

02 0О 0б 0,8 Fð

Щг б док (:оставите.«, (Баранова

Редактор Г. Патрушева 1 ехред И Bep<(1;орр< лтор (!ср< и !а лаз 6633(! I Тираж 6(!() Подвиги<>с

ВНИИПИ I осударственного комитета но изобретениям и откр«тая<и и р;< h; !IT (« 1

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Ра и(сная н((6, д .(5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород. 1:д аг,<р< и;<, l(lI