(54) ФРАКЦИОНИРУЮЩИЙ АППАРАТ
Изобретение относитс к устройствам дл разделени нефтехимических смесей на фракции и может быть использовано в нефт ной, химической и нефтегазоперерабатывающей промышленности. Известен фракционирующий аппарат дл разделени газожидкостной смеси, состо щий из корпуса и тарелок, снабженных контактными элементами, выполненными в виде переточных патрубков с завихрител ми и цилиндрических трубок, расположенных коаксиально относительно переточных патрубков . Переточные патрубки расположены между цилиндрическими трубками и снабжены боковыми отверсти ми дл прохода газа. В аппарате на наружной поверхности переточных патрубков закреплен дисковый отбойник капель, а завихрители потока выполнены в виде закручивающихс розеток 1. Однако в указанном аппарате по вл етс поперечна неравномерность распределени потоков, в результате которого возникают .проскоки газа, провалы жидкости, брызгоунос и застойные зоны. Кроме того, отбойники капель и переточные патрубки создают дополнительное сопротивление движению потоков, что приводит к увеличению энергозатрат . Известен массообменный аппарат дл разделени газожидкостной смеси, состо щий из вертикального цилиндрического корпуса и горизонтальных перегородок, которые дел т весь корпус на контактные камеры. Контактные элементы, выполнены в виде коаксиальных цилиндров, расположенных в контактных камерах. Завихрители состо т из направл ющих цилиндров и размещенных на внутренней их поверхности радиальных вогнутых лопаток. Установлены завихрители под контактными элементами. Дл слива жидкости на нижележащую тарелку имеютс переточные устройства 2. Недостатками этого аппарата вл ютс переменный градиент уровн жидкости на горизонтальных перегородках, что приводит к ухудщению процесса массопередачи в контактных камерах и резкое увеличение сопротивлени контактных элементов за счет дополнительных перегородок, направл ющих цилиндров и переточных устройств. Известен фракционирующий массообменный а/тпарат, содержащий корпус, включающий р д коаксиально установленных секций. турбулизаторы с веерообразно закрепленными лопатками, расположенные в каждой секции, патрубки ввода и вывода паровой и жидкой фаз. Аппарат выполнен из соединенных между собой отдельных.царг 3. Недостатком аппарата, вл етс мала межфазна поверхность и недостаточна производительность. Цель изобретени - улучшение процесса массообмена путем повышени межфазной поверхности и увеличение производительност;и аппарата. Поставленна цель достигаетс тем, что во фракционируюш.ем аппарате, содержащем корпус, включаюший р д коаксиально установленных цилиндрических секций, турбулизаторов с веерообразно закрепленньь ми на них лопатками, расположенные в каждой секции, патрубки ввода и вывода паровой и жидкой фаз, рассто ние между турбулизаторами равно удвоенному рассто нию между цилиндрическими секци ми, а угол наклона лопаток турбулизатора к плоскости коаксиальных элементов составл ет 11 - 26. Лучший диапазон рассто ний между турбулизаторами равен 150-300 мм. Деление всего объема колонны коаксиально расположенными элементами позвол ет ликвидировать поперечную неравномерность потокой: однонаправленное движение 2-х фазного потока в объемах секций значительно увеличивает врем .контактировани фаз и число соударений частиц жидкости и пара, что приводит к увеличению межфазной поверхности и, следовательно, повышает эффективность раздел юш,ей способности аппарата . Отсутствие горизонтальных перегородок (тарелок), направл ю.ш,их цилиндров и переточных устройств дает возможность резко понизить сопротивление аппарата проходу парового потока. На фиг. 1 показан предлагаемый аппарат , общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Фракционирующий аппарат состоит из корпуса 1, который делитс несколькими коаксиальными элементами 2 на р д цилиндрических секций 3. Стенки элементов (коаксиально расположенных цилиндров) раздел ют весь объем аппарата на несколько объемов и вл ютс опорной конструкцией дл креплени турбулизаторов 4. Последние состо т из веерообразно расположенных лопаток 5. Между лопатками 5 турбулизатора 4 и стенками секций имеетс пространство дл слива жидкости на нижележащий турбулизатор 4. В корпусе 1 имеютс патрубок 6 дл подачи в аппарат газожидкостной смеси, патрубок 7 дл вывода из аппарата паровой фазы, патрубок 8 дл подачи в секции жидкости и патрубок 9 дл вывода жидкой фазы . Внизу корпуса 1 установлена решетчата тарелка 10. Аппарат работает следующим образом. Пар через патрубок 7 поступает вниз корпуса 1, раздел сь по цилиндрическим секци м 3, и попада на турбулизаторы 4, приобретает вращательное движение. Жидкость через патрубок 8 и распределитель направл е .тс .в цилиндрические секции 3, подхватываетс и дробитс паром, образу однонаправленный , сильно турбулизированный, двухфазный поток. Во врем испытани фракционирующего аппарата было установлено , что турбулизаторный режим возникает и распростран етс одновременно во всех секци х 3, так как происходит автоматическое регулирование потоков в них. При увеличении потока пара в одной из секций 3 в ней резкр возрастает сопротивление проходу двухфазного потока, что приводит к уменьшению его скорости в этой секции 3 и перераспределению пара по другим секци м . Аналогичное вление было обнаружено и при работе трубчатых ректификационных колонн. Однако при повыщении скорости пара наблюдалась тенденци к автомодельности потоков в цилиндрических секци х 3, и дл более равномерного распределени парового потока внизу корпуса 1 монтировалась решетчата тарелка 10. В цилиндрических секци х 3 под действием центробежной силы происходит многократное соударение частиц жидкости о лопатки 5 турбулизатора 4, жидкость дробитс и резко увеличиваетс межфазова поверхность массопередачи. У внешних стенок цилиндрических секций 3 капли жидкости, в результате разности термодинамических потенциалов (эффект Ранка), коагулируютс и под действием силы т жести перетекают на нижележащий турбулизатор 4. Внизу аппарата собираетс жидкость из всех цилиндрических секций 3 и выводитс из него через патрубок 9. Исследовани работы фракционирующего аппарата вы вили определенную зависимость эффективности разделени смесей от рассто ни между турбулизаторами. С увеличением рассто ни понижаетс эффективность работы аппарата, а с уменьшением междутурбулизационного рассто ни повышаетс сопротивление и растут энергозатраты на процесс фракционировани . Эмпирическим путем установлено, что оптимальные услови работы аппарата наход тс при рассто нии между турбулизаторами 150- 300 мм. Повышение эффективности массообмена и увеличение производительности фракционирующего аппарата достигаетс тем, что коаксиально установленные элементы выполнены в виде цилиндров различного диаметра по всей высоте и дел т весь объем аппарата на р д цилиндрических секций, а неподвижно закрепленные на элементах турбулизаторы с лопатками превращают пр молинейное движение потоков в вихревое.