SU874086A1 - Mass-exchange apparatus - Google Patents

Description

(54) МАСССЮБМЕННЫЙ АППАРАТ(54) MASS-SUB-APPARATUS

Изобретение относитс  к массообмен- ным аппаратам дл  ректификации, абсорбции . Они могут найти применение в химической , нефтехимической, пищевой и других отрасл х промышленности. Известен массообменный аппарат, состо щий из корпуса и тарелок, снабженных переливными устройствами и контактными элементами, выполненными в виде цилиндрических грубок, которые имеют се парационные устройства и завихрители в нижней части Ц J . Однако такой аппарат имеет небольщое живое сечение, так, как около 35% повер ности тарелки занимают переливные устройства . Кроме того, аппарат обладает небольщой пропускной способностью по жидкой фазе, малой поверхностью контакта фаз, а следовательно, низкой эффективностью массообмена. Известен также массообменный аппа рат дл  взаимодействи  пара (газа) С жидкостью, состо щий из корпуса и тарелок , снабженных контактными элементами выполненными в виде цилиндрических трубок , имеющих сепарационные устройства и переливные патрубки, которые верхним своим концом проход т сквозь тело тарелки , а нижней частью, где расположены завихрители потока, опущены в цилиндричеокие трубки нижележащей тарелки 2 j . Однако данный аппарат имеет небольшую пропускную способность по жидкой фазе, малую поверхность контакта фаз, а следовательно, низкую эффективность массообмена . Кроме того, аппарат ненадежен в работе. Мала  поверхность контакта фаз и не больща  производительность по жидкой фазе вызвана тем, что жидка  пленка обрадуетс  только на внутренней поверхности цилиндрических трубок. Небольща  производительность по жидкой фазе заключаетс  также в том, что жидкость из переливных патрубков поступает на внутреннюю поверхность дипинфических трубок только за счет разности давлени , создаваемого столбом жидкости в переливных патрубках и давлени , вызванного сопротивлением контактных элементов. Ненадежность работы аппарата заключаетс  в отсутствии у переливных патрубков гидрозатвора (стаканов жидкосного затвора, в которые вход т концы переливных патрубков ), вследствие чего пар (газ) в момент запуска аппарата проходит через переливные патрубки, мину  цилиндрические трубки и, преп тствует протеканию жидкости с одной тарелки на другую. Такое  вление в конечном счете, приво1шт к захлебыванию аппарата и потере его работоспособности . Известен аппарат, состо щий из кор- пуса, снабженного контактными элементами , вьшопненными в виде цилиндрических трубок, имеющих сепарационные устройства и переливные патрубки с завихрител ми потока с лопаст ми, установленные нижней- частью в цилиндрические стаканы и расположенные на расто нии от них l3 J . Цель изобретени  - увеличение поверхности контактафаз, пропускной способности по жидкости и улучшение работоспособности аппарата. - Дл  достижени  этой цели в предлагаемом аппарате завихрители потока закреп лены на наружной поверхности цилиндрических стаканов, их лопасти выполнены полыми и соединены с полост ми цилиндрических стаканов. Каждый переливной патрубок в верхней части -снабжен шнеком Наличие цилиндрических стакайов,д закрепленными на их наружной поверхности полыми лопаст ми завихрителей и коль цевого зазора между наружной поверхностью переливных патрубков и внутренней поверхностью шшинщ)ических стаканов позвол ет создать жидкостную пленку не только на внутренней поверхности цилиндрических трубок, но и на наружной поверх ности переливных патрубков, за счет чего увеличиваетс  поверхность контакта пара (газа) с жидкостью и пропускна  способность аппарата по жидкой фазе. В этом случае жидкость в контактные элементы поступает как за счет разности давлени  создаваемого столбом жидкости в переливных патрубках, и давлением вызванным сопротивлением контактных элементов , так и вследствие сил инжекции. Силы инжекции возникают потому, что пар (газ), проход  в зазоре между внутренней поверхностью цилиндрических трубок и наружной поверхностью цилинщ)ичес ких стаканов, имеет большую скорость. 87 4 ем в контактных элементах. По этой причине коло выхода жидкости из кольцевой щели роисходит- понижение давлени , что выывает дополнительную подачу жидкости контактные элементы. Наличие цилиндрических стаканов, в коорые опущены переливные патрубки, повол ет создать гидрозатвор, преп тствуюий попаданию пара (газа) в переливные атрубки, и тем самьш обеспечить надежую работу аппарата. На фиг. 1 изображен массообменный хшарат, общий вид; на фиг. 2 - сечение -А на фиг. 1. Аппарат состоит из корпуса 1, в кото- ром расположены тарелки 2, снабженные контактными элементами 3, выполненными в виде цилиндрических трубок 4, имеющими сепарационные устройства 5 с отверсти ми 6 дл  вьтода жидкости, и переливными патрубками 7. В нижней части контактных элементов 3 расположены завихрители 8 потока, состо щие из цилиндрических стаканов 9, на наружной поверхности которых навиты полые лопасти 10, , верхние торцы 11 которых открыты и полости 12 лопастей Ю соединены с полост ми цилиндрических стаканов 9. Переливные патрубки 7, закрепленные на тарелках 2, в верхней своей части имеют щнеки 13, а нижними част ми вход т в цилиндрические стаканы 9 завихрителей 8 потока, образу  при этом кольцевой зазор 14 между внутренней поверхмойтью цилиндрических стаканов 9 и наружной поверхностью переливных патрубков 7. Огнощение внутренних диаметров цилиндрических стаканов 9 к наружным диаметрам переливных патрубков 7 составл ет 0,60-0,99, Отнощение длины щнеков 13 в верхней части переливных патрубков 7 к длине переливных патрубков - 0,150 ,80. Зазор между боковыми стенками полых лопастей 1О - составл ет 2-40 мм. Огнощение наружного диаметра полых лопастей 10 к внутреннему диаметру цилиндрических трубок 4 составл ет 0,85-1,00. Массообменный аппарат работает следующим образом. Пар (газ) движетс  в аппарате снизу вверх. На входев контактные элементы 3 завихритеда 8 придают потоку вращательное движение. Жидкость поступает на верхнюю тарелку 2 и перетекает с тарелки на тарелку при помощи переливных патрубков 7. Из переливных патрубков 7 жидкость поступает в полость цилиндрических стаканов 9, где часть жидкости проходитThe invention relates to mass transfer apparatus for rectification, absorption. They can be used in the chemical, petrochemical, food and other industries. A mass transfer apparatus is known, consisting of a body and plates, equipped with overflow devices and contact elements made in the form of cylindrical coarse ones, which have separating devices and swirlers in the lower part of CJ. However, such an apparatus has a small living section, as about 35% of the surface of the plate is occupied by overflow devices. In addition, the apparatus has a low throughput capacity for the liquid phase, a small surface contact of the phases, and, consequently, low mass transfer efficiency. Also known is a mass transfer apparatus for the interaction of vapor (gas) with a liquid, consisting of a body and plates equipped with contact elements made in the form of cylindrical tubes, with separation devices and overflow pipes that pass through the body of the plate with their upper end where the flow swirlers are located are lowered into cylindrical tubes of the underlying plate 2 j. However, this unit has a small bandwidth in the liquid phase, a small surface contact of the phases, and, consequently, a low mass transfer efficiency. In addition, the device is unreliable in operation. The contact surface of the phases is small and the liquid phase performance is not greater because the liquid film will be delighted only on the inner surface of the cylindrical tubes. The small liquid phase performance also lies in the fact that the liquid from the overflow pipes enters the inner surface of dipinficial tubes only due to the pressure difference created by the liquid column in the overflow pipes and the pressure caused by the resistance of the contact elements. The unreliability of the apparatus is that the overflow pipes do not have a hydraulic seal (liquid shutter glasses, which include the ends of the overflow pipes), as a result of which steam (gas) passes through the overflow pipes, mine cylindrical tubes and prevents the flow of fluid from one plates to another. Such a phenomenon ultimately leads to the drowning of the apparatus and the loss of its efficiency. The apparatus is known, consisting of a body equipped with contact elements, imprinted in the form of cylindrical tubes, having separation devices and overflow nozzles with flow swirlers with blades, installed in the cylindrical glasses by the bottom part and located on the ground from them l3 J . The purpose of the invention is to increase the contact surface, liquid throughput and improve the efficiency of the device. “To achieve this goal, in the proposed apparatus, the flow swirlers are fixed on the outer surface of cylindrical glasses, their blades are made hollow and connected to the cavities of cylindrical glasses. Each overflow pipe in the upper part is equipped with a screw. The presence of cylindrical glasses, hollow vanes of the swirlers and an annular gap between the outer surface of the overflow pipes and the inner surface of the cone glasses fixed on their outer surface allows creating a liquid film not only on the inner surface of cylindrical tubes, but also on the outer surface of the overflow pipes, thereby increasing the contact surface of vapor (gas) with a liquid and the capacity of the apparatus and in the liquid phase. In this case, the liquid enters the contact elements both due to the pressure difference created by the column of liquid in the overflow pipes, and the pressure caused by the resistance of the contact elements, as well as due to the injection forces. The injection forces arise because the vapor (gas), the passage in the gap between the inner surface of the cylindrical tubes and the outer surface of the barrel, has a high speed. 87 4 I eat in contact elements. For this reason, when the liquid exits from the annular gap, there is a decrease in pressure, which causes the additional flow of liquid to the contact elements. The presence of cylindrical glasses, in which the overflow pipes are lowered, will create a water seal, preventing steam (gas) from entering the overflow pipes, and thus ensuring reliable operation of the device. FIG. 1 shows mass transfer exchange, general view; in fig. 2 is a section on -A in FIG. 1. The apparatus consists of a housing 1 in which plates 2 are located, provided with contact elements 3, made in the form of cylindrical tubes 4, having separation devices 5 with openings 6 for receiving liquid, and overflow pipes 7. At the bottom of the contact elements 3, there are flow swirlers 8 consisting of cylindrical glasses 9, on the outer surface of which are wound hollow blades 10, the upper ends 11 of which are open and the cavities 12 of the blades Yu are connected to the cavities of cylindrical glasses 9. Overflow pipes 7, Attached on the plates 2, in the upper part they have the screws 13, and the lower parts enter the cylindrical glasses 9 swirlers 8 of the flow, thus forming an annular gap 14 between the inner surface of the cylindrical glasses 9 and the outer surface of the overflow pipes 7. Fireproofing the internal diameters of the cylindrical cups 9 to the outer diameters of the overflow pipes 7 is 0.60-0.99. The length of the screws 13 in the upper part of the overflow pipes 7 to the length of the overflow pipes is 0.150, 80. The gap between the side walls of the hollow blades 1O is 2-40 mm. The firewall of the outer diameter of the hollow blades 10 to the inner diameter of the cylindrical tubes 4 is 0.85-1.00. Mass transfer apparatus operates as follows. Steam (gas) moves in the apparatus from the bottom up. At the entrance, the contact elements 3 swirls 8 give the flow a rotational motion. The liquid enters the top plate 2 and flows from the plate to the plate using overflow pipes 7. From overflow pipes 7, the liquid enters the cavity of cylindrical glasses 9, where some of the liquid passes

через кольцевой зазор и увлекаетс  паром (газом) вверх по наружной поверхности , neJDejiHBHbix патрубков, 7 в виде тонкой закрученной жидкостной пленки. Друга  част жидкости из цилиндрических стаканов 9 поступает в полости 12 лопастей 10 и через их верхние открытые торцы 11 инжектируетс  паром (газом) вверх, диспергируетс  и приобретает врашательное движение . При этом в центробежном попе по тока она отбрасываетс  к внутренней стенке цилиндрических трубок 4 и транспортируетс  вверх в виде закрученной жидкооТной ппен1ш. При этом на всем пути винтового движени  жидкостной пленки прв исходит интенсивный массообмен между жидкой и паровой (газовой) фазами. На выходе из контактных элементов 3 жидкость транспортируетс  по внутренней поверхности цилиндрических трубок 4, попадан в сепадационньзе устройства 5.through the annular gap and entrained with steam (gas) up the outer surface, neJDejiHBHbix nozzles, 7 in the form of a thin swirling liquid film. Another part of the liquid from cylindrical glasses 9 enters the cavities 12 of the blades 10 and through their upper open ends 11 is injected with steam (gas) upwards, disperses and acquires a vrascitelny motion. In this case, in the centrifugal current flow circuit, it is thrown to the inner wall of the cylindrical tubes 4 and transported upwards in the form of swirling liquid plastic. In this case, an intensive mass exchange between the liquid and vapor (gas) phases proceeds along the entire path of the screw movement of the liquid film. At the exit of the contact elements 3, the liquid is transported along the inner surface of the cylindrical tubes 4, and is caught in the separation device 5.

Жидкость, движуща с  по наружной йоверхности переливных патрубков 7, попада  на винтовые лопасти шнеков 13, под действием центробежных сил отбрасываетс  на внутреннюю поверхность сепарационных устройств 5. Жидкость из сепарацион- ных устройств 5 посредством отверстий б дл  вьгаода жидкости сливаетс  с тарелки 2.The fluid moving along the outer surface of the overflow nozzles 7, falling on the screw blades of the screws 13, under the action of centrifugal forces is thrown onto the inner surface of the separating devices 5. The liquid from the separating devices 5 is drained from the plate 2 for removing liquid from the plate 2.

Предложенна  конструкци  массообме ного аппарата имеет следующие преимущества по сравнению с известными.The proposed design of the mass-transfer apparatus has the following advantages over the known ones.

Увеличение поверхности контакта фаз вследствие создани  жидкостной пленки не только на внутренней поверхности цилиндрических трубок, но и на наружной поверхности переливньк патрубков позвол ет увеличить КПД аппарата, улучшить качество получаемого продукта и снизить I отходы ценных продукто:В в обрабатываемом сьфье.The increase in the contact surface of the phases due to the creation of a liquid film not only on the inner surface of the cylindrical tubes, but also on the outer surface of the overflow nozzles allows to increase the efficiency of the apparatus, improve the quality of the product and reduce I waste of valuable products: B in the treated area.

Увеличение пропускной способности аппарата по жидкости позвсмюет увеличить количество получаемого продукта. Увеличение работоспособности аппарата за счет создашш гидравлического затвора позвол ет с высокой степенью надежности использовать предлагаемый аппарат в производстве, уменьшить количество обслуживающих рабочих.Increasing the capacity of the apparatus for liquid allows you to increase the amount of the product. Increasing the efficiency of the device by creating a hydraulic valve allows using the proposed device in production with a high degree of reliability, reducing the number of servicing workers.

Claims (3)

1.Массооб)енный аппарат, состо$шшй из Kqpnyca, снабженного контактными элементами, выполненными в виде цилинфических трубок, имеющих сепарационны устройства и переливные патрубки с завихрител ми потока, установленные нижней частью в цилиндрические стаканы и расположенные на рассто нии от них, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  поверхности контакта фаз, пропускной способности по жидкой феизе, улучшени  работоспособности аппарата , завихрители потока закреплены на наружной поверхности цилиндрических стаканов, их лопасти выполнены полыми и соединены с полост ми цилиндрических стаканов.1. A mass assembly apparatus, consisting of Kqpnyca, equipped with contact elements made in the form of cylindrical tubes, having separation devices and overflow pipes with flow swirlers installed in the cylindrical glasses by the bottom part, differing from that, in order to increase the contact surface of the phases, the capacity of the liquid phase, improve the efficiency of the device, the flow swirlers are fixed on the outer surface of cylindrical glasses, their blades are made olymi and connected to the cavities cylindrical cup. 2.Аппарат по п. 1, отличающийс  тем, что каждый переливной патрубок в вахней части снабжен щне- . ком.2. The apparatus according to claim 1, characterized in that each overflow pipe in the inner part is provided with a cable. com Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1.Киселев. Ректификаци  в химичес-г кой промыщпенности. Л., 1973, с. 45.1. Kiselev. Rectification in the chemical industry. L., 1973, p. 45. 2.Авторское свидетельство СССР . № 1821О8, кл. В DID З/ЗО, 1966.2. Authors certificate of the USSR. № 1821О8, cl. In DID Z / ZO, 1966. 3.Авторсйое свидетельство СССР № 56О625 к . В 01 PI3/26, 1976.,3. The USSR autograph certificate № 56О625 to. B 01 PI3 / 26, 1976.,