Пульсационная колонна для массообменных процессов

 

Изобретение относится к аппаратам для ведения массообменных процессов и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности. Содержит вертикальный корпус с закрепленными неподвижно по высоте корпуса горизонтальными тарелками, нижнюю часть корпуса с конусным днищем, эрлифт с напорной трубой, подсоединенный к нижней части корпуса, пульсационную камеру с патрубком и соединенную с пульсатором со штуцером. Нижний конец патрубка соединен с конусным днищем корпуса, а верхний - с низом пульсационной камеры. Вход пульсационной камеры в вертикальный корпус расположен выше начала конусного днища на размер, равный не менее 0,5 диаметра корпуса. На входе установлен обратный клапан. На напорной трубе эрлифта и на штуцере пульсатора установлены краны. Данная колонна обеспечивает непрерывность технологического процесса и снижение эксплуатационных затрат. 1 ил.

Изобретение относится к химическому аппаратостроению, в частности к аппаратам для ведения массообменных процессов в системах "твердое-жидкость" и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности при проведении процессов, например, противоточного растворения, выщелачивания и отмывки металлургических порошков с удельным весом до 6,5 г/см³.

Известна пульсационная колонна для массообменных процессов, содержащая вертикальный корпус с закрепленными неподвижно по высоте корпуса горизонтальными тарелками, нижнюю часть корпуса с конусным днищем, пульсационную камеру, эрлифт (SU 683769, 05.09.1979).

К недостаткам известной пульсационной колонны относятся невозможность проведения непрерывного массообменного процесса с пульпами и порошками, удельный вес которых превышает 2,1 г/см³, так как нижняя отстойная зона и заборное отверстие эрлифта через определенное время забивается осадком.

Известна также пульсационная колонна, выбранная в качестве прототипа. Колонна содержит вертикальный корпус, закрепленные неподвижно по высоте корпуса горизонтальные тарелки, эрлифт, подсоединенную к корпусу пульсационную камеру с патрубком, один конец которого размещен под воздухораспределителем, а другой - в пульсационной камере (SU 685304, 18.09.1979).

Колонна работает следующим образом. Сверху в корпус подается порошок или пульпа, снизу подается раствор для выщелачивания. На массу реагентов, находящихся в колонне, накладываются пульсационные колебания с частотой до 100 кол/мин вследствие подвода импульса сжатого воздуха в пульсационную камеру. За счет гравитации порошок движется по колонне вниз и собирается в нижней части корпуса с коническим днищем. При включении пульсации жидкость в пульсационной камере колонны и в самой колонне приходит в колебательное (возвратно-поступательное) движение, и, кроме того, это движение жидкости в самой колонне еще преобразуется в постоянное вращательное движение неподвижными горизонтальными тарелками. Причем ориентация лопаток тарелок обеспечивает различное направление вращения двух любых смежных объемов жидкости с порошком, заключенных между тарелками. Такое движение жидкости приводит к равномерному распределению порошка по сечению колонны. Порошок из насадочной части колонны опускается в нижнюю коническую часть и далее эрлифтом транспортируется вместе с раствором в следующий аппарат или на выгрузку продукта.

Недостатком пульсационной колонны прототипа является малая надежность ее работы, высокие эксплуатационные затраты, так как происходят периодические забивки (заиливание) пульпой выхода жидкости из пульсационной камеры колонны и забивки эрлифта, вследствие чего следует остановка колонны и технологического процесса с последующими ручной очисткой нижней отстойной зоны и эрлифта от порошка и повторным запуском технологического процесса.

Предлагаемым изобретением решается техническая задача повышения надежности работы пульсационной колонны, обеспечения непрерывности технологического процесса и снижения эксплуатационных затрат.

Для достижения этого технического решения в пульсационной колонне для массообменных процессов, содержащей вертикальный корпус с закрепленными неподвижно по высоте корпуса горизонтальными тарелками, нижнюю часть корпуса с конусным днищем, эрлифт с напорной трубой, подсоединенный к нижней части корпуса, пульсационную камеру с патрубком и соединенную с пульсатором со штуцером, нижний конец патрубка соединен с конусным днищем корпуса, а верхний - с низом пульсационной камеры, при этом вход пульсационной камеры в вертикальный корпус расположен выше начала конусного днища на размер, равный не менее 0,5 диаметра корпуса, причем на входе установлен обратный клапан, кроме того, на напорной трубе эрлифта и на штуцере пульсатора установлены краны.

Отличие от прототипа состоит в том, что нижний конец патрубка соединен с конусным днищем корпуса, а верхний - с низом пульсационной камеры, при этом вход пульсационной камеры в вертикальный корпус расположен выше начала конусного днища на размер, равный не менее 0,5 диаметра корпуса, причем на входе установлен обратный клапан, кроме того, на напорной трубе эрлифта и на штуцере пульсатора установлены краны, что обуславливает соответствие технического решения критерию "новизна".

Предлагаемая пульсационная колонна для массообменных процессов иллюстрируется чертежом.

Пульсационная колонна для массообменных процессов содержит вертикальный корпус 1 с закрепленными неподвижно по высоте корпуса горизонтальными тарелками 2, нижнюю часть корпуса с конусным днищем 3, эрлифт 4 с напорной трубой 5, подсоединенный к нижней части корпуса, пульсационную камеру 6 с патрубком 7 и соединенную с пульсатором 8 со штуцером 9, нижний конец патрубка 7 соединен с конусным днищем 3 корпуса 1, а верхний - с низом пульсационной камеры 6, при этом вход пульсационной камеры 6 в вертикальный корпус 1 расположен выше начала конусного днища 3 на размер, равный не менее 0,5 диаметра корпуса 1, причем на входе установлен обратный клапан 10, кроме того, на напорной трубе 5 эрлифта 4 и на штуцере 9 пульсатора 8 установлены краны 11 и 12.

Пульсационная колонна для массообменных процессов работает следующим образом. Сверху в корпус 1 подается порошок или пульпа, снизу подается раствор для выщелачивания. На массу реагентов, находящихся в колонне, накладываются пульсационные колебания с частотой до 100 кол/мин вследствие подвода импульса сжатого воздуха в пульсационную камеру 6. За счет гравитации порошок движется по колонне вниз и собирается в нижней части корпуса с коническим днищем 3. При включении пульсации жидкость в пульсационной камере 6 колонны и в самой колонне 1 приходит в колебательное (возвратно-поступательное) движение, и, кроме того, это движение жидкости в самой колонне еще преобразуется в постоянное вращательное движение неподвижными горизонтальными тарелками 2. Причем ориентация лопаток тарелок обеспечивает различное направление вращения двух любых смежных объемов жидкости с порошком, заключенных между тарелками. Такое движение жидкости приводит к равномерному распределению порошка по сечению колонны. Порошок из насадочной части колонны опускается в нижнюю коническую часть 3 и далее эрлифтом 4 транспортируется вместе с раствором в следующий аппарат или на выгрузку продукта.

Испытания опытного образца колонны показали, что заполнение пульсационной камеры 6 происходит через обратный клапан 10 жидкостью из корпуса колонны, а вытесняется эта жидкость через патрубок 7 в нижнюю часть корпуса с конусным днищем за каждый такт пульсации, и эта жидкость поддерживает во взвешенном состоянии металлический порошок, который захватывается эрлифтом 4 и транспортируется в следующий аппарат. При нарушении технологического режима, например при возможном отключении сжатого воздуха, что приводит к остановке пульсации и эрлифта, металлический порошок оседает в нижней части корпуса с конусным днищем 3, при этом не забивает выхода из пульсационной камеры 6. Технологический режим восстанавливается после псевдоожижения металлического порошка операцией "взмучивание". Операция "взмучивание" заключается в том, что включается пульсация и эрлифт и закрывается быстродействующий кран 11 на напорной трубе 5 эрлифта 4 и кран 12 на штуцере 9 пульсатора 8 на 15-30 с, тогда сжатый воздух поступает из эрлифта в нижнюю часть конуса, продувая при этом от осадка нижнюю часть эрлифта и взмучивая осадок в конусе, а также и воздух из пульсатора идет на взмучивание осадка в конусе 3. После операции "взмучивание" быстродействующие краны 11 и 12 открываются и технологический режим в колонне восстанавливается.

Таким образом, заявленная пульсационная колонна для массообменных процессов позволяет существенно повысить надежность работы, обеспечить непрерывность технологического процесса и снизить эксплуатационные затраты.

Формула изобретения

Пульсационная колонна для массообменных процессов, содержащая вертикальный корпус с закрепленными неподвижно по высоте корпуса горизонтальными тарелками, нижнюю часть корпуса с конусным днищем, эрлифт с напорной трубой, подсоединенный к нижней части корпуса, пульсационную камеру с патрубком и соединенную с пульсатором со штуцером, отличающаяся тем, что нижний конец патрубка соединен с конусным днищем корпуса, а верхний - с низом пульсационной камеры, при этом вход пульсационной камеры в вертикальный корпус расположен выше начала конусного днища на размер, равный не менее 0,5 диаметра корпуса, причем на входе установлен обратный клапан, кроме того, на напорной трубе эрлифта и на штуцере пульсатора установлены краны.

РИСУНКИ

Рисунок 1