RU2135253C1 - Mass-exchange column - Google Patents

Abstract

FIELD: absorption and rectification processes. SUBSTANCE: invention is related to rotor apparatuses to conduct absorption and rectification processes, specifically, rectification under conditions of vacuum of thermally unstable products. Demerit of other known structures lies in inadequate efficiency of mass exchange and low liquid-phase productivity. Package of truncated cones which vertexes face upwards has horizontal discs anchored on bases of cones in upper part. Vertical perforated cylinder having holes in the form of horizontal slits spaced apart at some distance along height is anchored outside discs. Salient feature of invention consists in fitting of package of cones with horizontal discs and vertical perforated cylinder which form circular distribution pockets. EFFECT: increased number of layers of atomization of liquid and enlarged surface of contact of phases. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к роторным аппаратам для проведения абсорбционных и ректификационных процессов, в частности для ректификации в условиях вакуума термически нестойких продуктов, например капролактама, синтетических жирных кислот. The invention relates to rotary apparatus for carrying out absorption and distillation processes, in particular for distillation under vacuum conditions of thermally unstable products, for example caprolactam, synthetic fatty acids.

Известна тепломассообменная колонна (а.с. 1212450), оборудованная контактными устройствами в виде набора концентрически расположенных отбортованных цилиндров с отверстиями в виде щелевых горизонтальных прорезей. Недостатком колонны является малая производительность по жидкой фазе, определяемая производительностью первого (внутреннего) кольца. Known heat and mass transfer column (AS 1212450), equipped with contact devices in the form of a set of concentrically arranged flanged cylinders with holes in the form of horizontal slots. The disadvantage of the column is the low productivity in the liquid phase, determined by the performance of the first (inner) ring.

Известна колонна с ротором в виде пакета конусов, принятая в качестве прототипа (В. Г. Коган, М.А.Харисов. Оборудование для разделения смесей под вакуумом. - Л.: Машиностроение, 1976, с. 161). Недостатком конструкции является невысокая эффективность массообмена, обусловленная числом слоев разбрызгиваемой жидкости, равным числу конусов. Known column with a rotor in the form of a package of cones, adopted as a prototype (V. G. Kogan, M.A. Kharisov. Equipment for separation of mixtures under vacuum. - L .: Engineering, 1976, S. 161). The design disadvantage is the low mass transfer efficiency due to the number of layers of the spray liquid equal to the number of cones.

Цель изобретения-увеличение эффективности массообмена и производительности контактного устройства путем увеличения числа слоев распыления жидкости с одного конуса и увеличения задержки жидкости в верхней части конуса (то есть полного заполнения распределительного стакана), что приводит к увеличению производительности каждого конуса. The purpose of the invention is to increase the mass transfer efficiency and productivity of the contact device by increasing the number of layers of liquid spraying from one cone and increasing the fluid retention in the upper part of the cone (i.e., completely filling the distribution cup), which leads to an increase in the performance of each cone.

Поставленная задача цель достигается тем, что на пакете усеченных конусов, обращенном вершинами вниз, вверху, на основаниях конусов закреплены горизонтальные диски, с внешней стороны которых установлен вертикальный перфорированный цилиндр, на котором по высоте, в пределах каждого кругового распределительного кармана выполнены отверстия в виде щелевых горизонтальных прорезей, расположенных на расстоянии одна от другой по высоте, при этом вышележащая прорезь перекрывает зазор между нижележащими прорезями. Цилиндр может быть перфорирован и круглыми отверстиями. The goal is achieved by the fact that on a package of truncated cones, with their vertices pointing down, at the top, horizontal disks are fixed on the bases of the cones, on the outside of which a vertical perforated cylinder is installed, on which holes are made in the form of slotted holes in height within each circular distribution pocket horizontal slots located at a distance from one another in height, while the overlying slot overlaps the gap between the underlying slots. The cylinder can also be perforated with round holes.

Для эффективного использования жидкости последний внутренний конус оборудован полуоткрытым распределительным карманом, образованным диском, перфорированным цилиндром и коротким усеченным конусом. For efficient use of fluid, the last inner cone is equipped with a half-open distribution pocket, a disk formed by a perforated cylinder and a short truncated cone.

Существенным отличием является оборудование пакета конусов горизонтальными дисками и вертикальным перфорированным цилиндром, образующим круговые распределительные карманы, вследствие чего распыление жидкости происходит не с основания каждого конуса, а из распределительного кармана с рядом параллельных щелочных прорезей, что увеличивает число слоев распыления жидкости, по сравнению с пакетом простых конусов в 2-4 раза. Во столько же раз возрастает поверхность контакта фаз. A significant difference is the equipment of the cone package with horizontal disks and a vertical perforated cylinder forming circular distribution pockets, as a result of which the liquid is not sprayed from the base of each cone, but from the distribution pocket with a number of parallel alkaline slots, which increases the number of layers of liquid spraying compared to the package simple cones 2-4 times. The contact surface of the phases increases as many times.

На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез массообменной колонны; на фиг. 2 - распределительный карман в разрезе; на фиг. 3 - вид по А на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows a longitudinal section of a mass transfer column; in FIG. 2 - sectional distribution pocket; in FIG. 3 is a view along A in FIG. 1.

Массообменная колонна состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, неподвижной закрепленной на корпусе сборной тарелки 2, имеющей патрубки 3 для прохода пара или газа. На валу 4 закреплены усеченные конуса 5, снабженные верхней части горизонтальными дисками 6, с внешней стороны которых закреплен вертикальный перфорированный цилиндр 7, образующий в паре с горизонтальными дисками распределительные карманы 8 с щелевыми прорезями 9. Последний распределительный карман, образованный на внутреннем конусе выполнен полуоткрытым благодаря короткому усеченному конусу 10. Mass-transfer column consists of a vertical cylindrical body 1, fixed mounted on the body of the collecting plate 2, having nozzles 3 for the passage of steam or gas. Truncated cones 5 are fixed on the shaft 4, provided with upper parts of horizontal disks 6, on the outside of which a vertical perforated cylinder 7 is fixed, forming paired with horizontal disks distribution pockets 8 with slotted slots 9. The last distribution pocket formed on the inner cone is half open thanks to short truncated cone 10.

Массообменная колонна работает следующим образом. Mass transfer column operates as follows.

Жидкость, стекающая по корпусу колонны 1 и далее по неподвижной тарелке 2 собирается в ее центральной части, откуда подхватывается вращающимися конусами 5, поднимается по конусам под действием центробежной силы и заполняет распределительные карманы 8. Через щелевые отверстия 9 под действием центробежной силы жидкость распыливается веерообразно в виде капель параллельными слоями, перекрывая все сечение колонны для прохода газа. Поднимающийся поток пара или газа пронизывает слои распыленной жидкости, контактируя с ними. С тарелки на тарелку жидкость перетекает через кольцевой канал 11. The liquid flowing down the body of the column 1 and further along the fixed plate 2 is collected in its central part, from where it is picked up by the rotating cones 5, rises along the cones under the action of centrifugal force and fills the distribution pockets 8. Through slotted holes 9, the liquid is sprayed fan-shaped into the fan in the form of drops in parallel layers, overlapping the entire cross-section of the column for the passage of gas. The rising flow of steam or gas penetrates the layers of the atomized liquid in contact with them. From plate to plate, liquid flows through the annular channel 11.

По сравнению с известной конструкцией эффективность массообмена возрастает благодаря увеличению поверхности контакта фаз в единице объема аппарата за счет увеличения в 2-4 раза числа слоев распыления жидкости. Производительность колонны по жидкой фазе при заполнении распределительного стакана возрастает также в 2-4 раза, при этом гидравлическое сопротивление остается практически неизмененным. Compared to the known construction, the efficiency of mass transfer increases due to an increase in the contact surface of the phases per unit volume of the apparatus due to a 2-4 times increase in the number of layers of liquid spraying. The performance of the column in the liquid phase when filling the distribution cup also increases by 2-4 times, while the hydraulic resistance remains almost unchanged.

Claims (3)

1. Массообменная колонна, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, вал с закрепленными на нем контактными устройствами, состоящими из коаксильно набранных с зазором усеченных конусов, обращенных вершинами вниз и закрепленных на корпусе сборных тарелок с патрубками для прохода пара (газа), отличающаяся тем, что на основаниях конусов закреплены горизонтальные диски, с внешней стороны которых установлены вертикальные перфорированные цилиндры, на которых по высоте в пределах каждого распределительного кармана выполнены отверстия в виде щелевых горизонтальных прорезей, расположенных на расстоянии друг от друга по высоте, при этом вышележащая прорезь перекрывает зазор между нижележащими прорезями. 1. Mass-transfer column containing a vertical cylindrical housing, a shaft with contact devices fixed thereon, consisting of truncated cones, coaxially dialed with a gap, facing downward and fixed to the assembly plates with nozzles for steam (gas) passage, characterized in that horizontal disks are fixed to the bases of the cones, on the outside of which vertical perforated cylinders are installed, on which holes are made in height within each distribution pocket in in the form of slotted horizontal slots located at a distance from each other in height, while the overlying slot overlaps the gap between the underlying slots. 2. Массообменная колонна по п. 1, отличающаяся тем, что вертикальный цилиндр может быть перфорирован круглыми отверстиями. 2. Mass transfer column according to claim 1, characterized in that the vertical cylinder can be perforated with round holes. 3. Массообменная колонна по п.1, отличающаяся тем, что внутренний конус оборудован полуоткрытым распределительным карманом, образованным диском, перфорированным цилиндром и коротким усеченным конусом. 3. Mass transfer column according to claim 1, characterized in that the inner cone is equipped with a half-open distribution pocket, a disk formed by a perforated cylinder and a short truncated cone.

Images