SU1101250A1 - Тепломассообменна колонна - Google Patents

Abstract

1. ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ КОЛОННА , содержаща  корпус, крьппки, верхний и нижний пакеты насадки, опорные решетки, наклонные пластинчатые перераспределители и распределители жидкости , содержащие вертикальные перегородки и переливные желоба, отличающа с  тем, что, с целью повьшени  пропускной способности и эффективности колонны путем увеличени  свободного сечени  узлов распределени  и улучшени  качества распределени  жидкости и пара, она снабжена расположенными между крышками и корпусом цилиндрическими обечайками переменного сечени  и опорными желобами , соединенными по днищу с переливными желобами и размещенными под ними, при этом нижние торцы боковых стенок опорных желобов перпендикул рны направлению листов верхнего пакета и плотно прижаты к этим листам, а распределители жидкости установлены в цилиндрических обечайках переменного сечени . 2.Колонка по п. 1, отличающа с  тем, что она снабжена капилл рными канавками, расположенными с внещних сторон переливных и опорных желобов, вьтолненных с скругленными боковыми стенками и днищем . 3.Колонна поп. 1, о т л и ч аю щ а ifi с   тем, что верхний и нижний пакеты насадки выполнены из вертикальных листов одинаковой высоты. СЛ

Description

Изобретение относитс  к конструкци м тепломассообменных насадочных . аппаратов, используемых в процессах ректификации и абсорбции и работающи на общем принципе противотока контак тирующих потоков жидкости и пара (газа), и может примен тьс  дл  ва .куумной ректификации термонестойких и высококип щих продуктов. Известна тепломассообменнал колон на, содержаща  корпус, крышки, верхние и.нижние пакеты насадки, опорные решетки, наклонные пластинчатые пере распределители и распределители жидкости , содержащие вертикальные перегородки ипепеливные желоба lj . Однако примен емые в этих колонна распределители весьма чувствительны к загр знени м. Кроме того, принцип работы этих распределителей позвол ет осуществл ть равномерную подачу орошающей жидкости не более, чем в 10 точках на 1 дм орошаемой площади Этого числа недостаточно дл  равномерной смоченности насадки при незна чительных (IjijAf 0,3-0,7 ) . плотност х орошени , которыми характеризуютс  услови  вакуумной ректифи кации. Другим недостатком распредели телей  вл етс  невозможность их исПользовани  при перераспределении жидкости межлу сло ми насадки. В зти участках размещены распределительноперераспределительные устройства желобчатого типа. Однако/их свободное сечение не превьшгает 45-55%, в то вр м  как свободное сечение регул рных насадок составл ет 65-85%. Использование Устройств желобчатого типа ограничивает пропускную способность ко лонны по парожидкостным нагрузкам. Помимо этого узлы распределени  зани мают значительную часть рабочей высо ты колонны, что снижает объем аппара та с активным контактом фаз. Целью изобретени   вл етс  повышени пропускной способности и эффективности колонны путем увеличени  свободного се чени  узлов распределени  и улучшени  качества распределени  жидкости и пара Поставленна  цель достигаетс  тем, что тепломассообменна  колонна, содержаща  корпус, крьш1ки, верхний и нижний пакеты насадки, опорные решетки, наклонные пластинчатые перераспределителн и распределители жидкост 1, содержащие вертикальные перегородки и переливные желоба, снаб ;згена расположенными между крьшками и корпусом цилиндрическими обечайками переменного сечени  и опорными желобами, соединенными по днищу с переливными желобами и размещенными под ними, при этом нижние торцы боковых стенок опорных желобов перпендикул рны направлению листов верхнего пакета и плотно прижаты к этим листам, а распределители жидкости установлены в цилиндрических обечайках переменного сечени . Целесообразно, чтобы колонна была снабжена капилл рными канавками, расположенными с внешних сторон переливных и опорных желобов, выполненных с скругленнь1ми боковыми стенками и днищем. Кроме того, целесообразно, чтобы верхний и нижний пакеты насадки бьши выполнены из вертикальных листов одинаковой высоты. На фиг. 1 представлена колонна, общий вид; на фиг. 2 - переливной и опорный желоба, поперечное сечение; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1. . Колонна содержит корпус 1, верх;нюю 2 и -нижнюю 3 крьшжи, цилиндрические обечайки 4, размещенные между верхнейкрьш1кой 2,корпусом 1,штуцера 5 и 6 входа .и выхода пара (газа) и жидкости, перераспределитель 7 и распределитель 8, опорные решетки 9, на которые уложены пакеты 10 регул рной насадки из вертикальных гофрированных листов (или насыпан слой нерегул рной насадки). С целью лучшего перераспределени  жидкости и пара по поперечному сечению колонны вышерасположенные пакеты повернуты на 90 относительно нижерасположенных. Высота верхнего и нижнего пакетов (величины hg и Ьц на фиг. 1) составл ет 30-100 мм, а высота основных пакетов (величина h на фиг. 1) 200-300 мм. Распределитель 8 включает донную часть 11, переливные 12 и опорные 13 открытые желоба, вертикальные перегородки 14 и переточный канал 15. Разность высот между верхними торцами вертикальных перегороок 14 и боковых стенок переливных елобов 12 (величина h, на фиг. 1) зависимости от расхода Ж1адкости диаметра колонны составл ет 3-5% т диаметра цилиндрической обечайки. аклонные пластины перераспределиел  7 перекрывают зоны свободного сечени  распределител  8, что необходимо дл  исключени  провала жидкости на поверхность насадки, Площадь зон свободного сечени  перераспределител  7 и распределител  8 составл ет 65-80% от площади попереч ного сечени  корпуса 1. Это делает свободное сечение узлов распределени  в предлагаемой конструкции на 35-40% выше, чем у известных колонн Между переливными 12 и опорными 13 желобами с внешних сторон расположены продольные капилл рные канавки 16 (фиг, 2), Нижние торцы боковых стенок опорных желобов 13 перпендикул рны направлению листов 17 пакета 10 и в зонах (точках) контакта е (фиг, 3) плотно прижаты к этим листам , В точках е орошающа  жидкость смачивает поверхность насадки, Число таких точек орошени  на площади в 1 дм составл ет 50-80 (против 10-14 в известных колоннах), Распределители жидкости размещены в цилиндрических обечайках,установленных во фланцевых разъемах колонн (между верхней крьш1кой и кор пусом) . В зависимости от величины свободного сечени  насадки цилиндри . ческие обечайки выполнены либо с од наковой, либо с большей, чем у корп са, площадью поперечного сечени  при этом относительное увеличение площади попе)речного сечени  цилиндр ческих обечаек может достигать до 25%, а в распределител х разность высот между верхними торцами вертикальных перегородок и боковых стено перели зных желобов может достигать до 5% от диаметра (внутреннего) цилиндрических обечаек. Тепломассообменна  насадочна  ко лонна работает по общему принципу противоточного контакта жидкости и пара. Питающа  жидкость через шту цера 6, размещенные в цилиндрически обечайках 4 переменного сечени , поступает в переточные каналы 15 и равномерно перераспредел етс  по пе реливным желобам 12, Жидкость, отсе кающа с  с вьш1ерасположенной насадки , движетс  по наклонным пластинам перераспределител  7 и поступает в переточный канал 15 и переливные желоба 12 распределител  8, Ороша юща  жидкость переливаетс  через боковые стенки желобов 12 (или чере переливные прорези в боковьдх стенка и заполн ет продольные капилл рные канйвки 16, из которых равномерной пленкой движетс  по внешней поверхности боковых стенок опорных желобов 13 на орошаемую поверхность, 3 многочисленных точках контакта е жидкость смачивает листы 17 (или элементы нерегул рной насадки) и равномерной пленкой распредел етс  по всей поверхности насадки. Через штуцер 6 в нижней крышке 3 жидкость выводитс  из колонны. Поток пара через штуцер 5 в нижней крышке 3 поступает в насадочную часть нижней части корпуса 1, Двига сь по каналам пакетов 10 (или по каналам нерегул рной насадки), пар вступает в обмен теплом и массой со стекающей пленкой жидкости. Через зоны свободного сечени  в распределителе 8 и перераспределителе 7 поток пара передвигаетс  в насадочную часть вьш1ерасположенной части корпуса 1, Через штуцер 5 в верхней крышке 2 пар выводитс  из колонны. При повышенных нагрузках по пару и жидкости с целью исключени  брызгоуноса в верхней крьш1ке 2 над распределителем 8 может устанавливатьс  перерасп еделителъ 7 (на фиг, 1 не по-, казан),В указанном случае последний использован в качестве статического отбойника капельной жидкости, Поиск лучшего варианта тепломассообменной цасадочной колонны показал , что отечественной промьшшенностьй еще только начато освоение колонн, аналогично прин той за прототип конструкции . Поэтому дл  оценки эффектив-. ности за вл емой колонны в качестйе базового образца выбрана стандартна  насадочна  колонна. Колонна оснащена регул рной или насыпной насадкой и узлами распределени  тарельчатого типа. Недостатками этой конструкции  вл етс  малое свободное сечение узлов распределени  (30-40% от площади поперечного сечени  колонны)и малое число точек орошени  насадки (не бот лее 8-10 на площади 1 дм), В табл, 1 приведены данные, характеризующие основные показатели насадочных колонн. Очевидно, чуо колонна, обладающа  большими коэффициентом использовани  рабочего объема, свободным сечением узлов распределени  (и соответственно большими эффективностью и предельньм нагрузочным фактором) и меньшим удельным объемом,  вл етс  более предпочтительной как с технической, так и с экономической точек зрени . Сравнительные характеристики (табл. 1) свидетельствзпот о преимуществах предлагаемой насадочной колонны по отношению к известной и ба зовой. Результаты испытаний разработанных колонн с различными модификаци ми узлов распределени  и насадки представлены в табл. 2. Приведенные данные (табл. 2) сви детельствуют, что применение предла гаемой конструкции взамен существу0 ющих колонн, оснащенных насадкой из колец Рашига и тарельчатыми распределител ми , позволило существенно повысить технико-экономические показатели производственных процессов, увеличить производительность колонн, повысить качества продукции с одновременным ростом выхода и благодар  этому получить ощутимый экономический эффект. Расчеты, произведенные по общеприн той методике, показали, что экономический эффект от намеченных к 1985 году внедрений разработанной колонны составит около 1 млн. руб. Т а б.л и ц а 1

Коэффициент использовани  рабочего объема колонны (характеризует соотношение объема насадочной части к общему объему колонны)

Свободное сечение

.узлов распределени , % к площади поперечного сечени  колонны

Предельный нагрузочный фактор, F Wf кг°. M-OS. с-

3,2-4,0 Эффективность, характеризующа с  числом теоретических тарелок 3-4 на 1 м высоты колонны, (при F А5 OS 2,4 кг° м Удельный объем (характеризует объем колонны, приход щий- 0,075 с  на единицу пропуск- (при F 2,4 кг«. ной и раздел ющей способности), м с/м -с)

скорость пара, м/с; рр - плотность пара, кг/м. Параметр, полученный при испытани х, в сопоставимых услови х (ректификаци  эталонный смесей под давлением 6,65 кПа)..

0,55-0,65

0,80-0,85

30-40

65-75

1,8-2,0

3,5-4,5 2-3 (при F {при F . 2,4 . А5 -О, 1,5 кг . с) 0,105 0,052 (при F ( при F 1,5 . м° 2,4 м-° с-) .с-)

Габариты колонны,

Соединение

конструкционный

материал

Диаметр колонн 0,2-0,4 м

водорода Высота насадки 1-2 м Колонны из фарфора. Насадки, узлы распределени  и опорные решетки из фторопласта-4

азин

Диаметр колонн 0,3-0,5 м Высота насадки 6-8 м

ны

Колонны, узлы распределени  и опорные решетки из нержавеющей стали. Насадка из проволочной сетки .

Lldfc:

А ЯчЛюст

Таблица 2

Результаты применени 

За счет возрастани  пропускной способности в 1,5-2 раза снижены диаметр и высота колонн на 8-12% увеличен выход целевых продуктов вследствие снижени  потерь от термического разложени ; выделены компоненты с содержанием основного вещества 99,2-99,7 7о

IV5

1A

и

Фиг.7

Claims (3)

1. ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ КОЛОННА, содержащая корпус, крышки, верхний й нижний пакеты насадки, опорные решетки, наклонные пластинчатые перераспределители и распределители жидкости, содержащие вертикальные перегородки и переливные желоба, отличающаяся тем, что, с целью повышения пропускной способности и эффективности колонны путем увеличения свободного сечения узлов распределения и улучшения качества распре г деления жидкости и пара, она снабжена расположенными между крышками и корпусом цилиндрическими обечайками переменного сечения и опорными желобами, соединенными по днищу с переливными желобами и размещенными под ними, при этом нижние торцы боковых стенок опорных желобов перпендикулярны направлению листов верхнего пакета и плотно прижаты к этим листам, а распределители жидкости установлены в цилиндрических обечайках переменного сечения.

2. Колонна по π. 1, отличающаяся тем, что она снабжена капиллярными канавками, расположенными с внешних сторон переливных и опорных желобов, выполненных с скругленными боковыми стенками и днищем .

3. Колонна поп. 1, о т л и чага щ а Я с я тем, что верхний и нижний пакеты насадки выполнены из вертикальных листов одинаковой высоты.