Масообмінний апарат

Масообмінний апарат, що містить корпус з вхідним і вихідним штуцерами, всередині якого розташована тарілка провального типу, на якій безпосередньо встановлений стабілізатор пінного шару, який відрізняється тим, що стабілізатор пінного шару виконаний із пилоподібно зігнутих перфорованих по всій висоті пластин, з'єднаних між собою вершинами з утворенням прямокутної або ромбоподібної чарунки, а над стабілізатором на відстані 20-50мм від полотна вище розташованої тарілки встановлена сепараційна секція у вигляді пакета регулярної насадки Винахід відноситься до апаратів призначених для здійснення процесів тепло і масообміну між газом і рідиною і може використовуватись в газопереробній, ХІМІЧНІЙ і нафтохімічній промисловостях Відомий ПІННИЙ апарат (Ас СРСР №681164, кл В01D47/04 опубл 15 10 1878, бюл №37), що містить корпус з вхідним і вихідним штуцерами, всередині якого розташована контактна тарілка провального типу і стабілізатор пінного шару, встановлений над площиною тарілки на висоті 0,6-3,5 еквівалентного діаметру отворів тарілки Основною утримуючою силою газорідинного шару на тарілці є достатня для цього швидкість газового потоку в отворах тарілки При малих швидкостях (малих навантаженнях по газу) рідина буде протікати через отвори, а при великих виноситися потоком газу на вище розташовані тарілки Під час роботи апарата рідина і газ по черзі проходять через всі отвори тарілки При чергуванні напрямків потоків порушується рівновага газорідинного шару над окремими ділянками тарілки і виникає невигідний хвильовий режим пшоутворення, що призводить до оголення ділянок тарілки і вільного проходу крізь них необроблених обсягів газу Для забезпечення рівномірного контакту між рідкою і паровою фазами по всій площині тарілки потрібна строго горизонтальна установка тарілок у колоні Основне призначення стабілізатора піни - запобігти хвильовому режиму пшоутворення на тарілці і не допустити руйнування піни газовими пухирцями, які виходять з піни, що дозволяє збільшити шар піни на тарілці і, ВІДПОВІДНО, збільшити ефективність тепло і масообміну тарілки Оскільки тепло і масообмін між газом (паром) і рідиною в основному відбувається на деякій відстані від дна тарілки, стабілізатор піни встановлюють на відстані від неї Недоліком відомої конструкції є відсутність конструктивного рішення по запобіганню небажаного перетікання рідини по площині тарілки у просторі між тарілкою і стабілізатором піни, а також обмежений діапазон стабільної роботи Продуктивність такого апарата по газу обмежується ЛІНІЙНОЮ ШВИДКІСТЮ газу (пару) в його повному перерізі - не більше 3,5м/с, що пояснюється виникненням у верхньому прошарку піни пульсуючої струминної зони, яка не дозволяє у повній мірі використовувати всю товщину пінного шару для активного тепло і масообміну, а також сприяє бризкоутворенню Найбільш близьким до запропонованого рішення є масообмінний апарат (А с СРСР №1416153, кл B01D3/22, 47/04 опубл 15 07 1877, бюл №30), що містить корпус з вхідним і вихідним штуцерами, всередині якого розташована тарілка провального типу, на якій безпосередньо встановлено стабілізатор пінного шару у вигляді стільникової решітки, в якому нижня частина пластин виконана суцільною, а вер ю СО 00 ю 58354 хня - з отворами, при цьому коефіцієнт перфорації верхньої частини стабілізатору в 1,2-3,0 рази перевищує коефіцієнт перфорації провальної тарілки В цьому апараті наявність стабілізатора пінного шару дає можливість запобігти небажаному перетіканню рідини уздовж площини тарілки в місцях пониження чи перекосів і забезпечити більш-менш рівномірне навантаження по рідині на всій площині відносно великої тарілки Недоліком цієї конструкції є виникнення у верхньому прошарку піни пульсуючої струминної зони та бризкоутворення при ЛІНІЙНІЙ ШВИДКОСТІ газу (пару) в повному перерізі апарата понад 3,5м/с, що приводить до зменшення ефективності апарата і обмеженню діапазону стійкої роботи, а також недостатньо рівномірний розподіл навантаження по рідині на площині тарілки В основу винаходу поставлено задачу підвищення ефективності роботи масообмінного апарата, розширення діапазону стійкої роботи та забезпечення рівномірного розподілу рідини на тарілці Поставлена задача вирішується тим, що в апараті стабілізатор пінного шару виконано із пилоподібно зігнутих перфорованих по всій висоті пластин, з'єднаних між собою вершинами з утворенням прямокутної або ромбовидної чарунки, а над стабілізатором на відстані 20-50мм від полотна вище розташованої тарілки встановлено сепараційну секцію у вигляді пакету регулярної насадки на відстані 20-50мм від полотна вище розташованої тарілки На фіг 1 зображений масообмінний апарат у розрізі На фіг 2 зображений стабілізатор піни Масообмінний апарат містить корпус 1 з вхідним 2 і вихідним 3 штуцерами і штуцером 4 для відводу рідини з апарата, всередині якого розташована тарілка 5 провального типу, на якій безпосередньо встановлено стабілізатор 6 пінного шару із пилоподібно зігнутих перфорованих по всій висоті пластин, з'єднаних між собою вершинами з утворенням прямокутної або ромбовидної чарунки Над стабілізатором 6 на відстані 2050мм від вище розташованої тарілки встановлено сепараційну секцію 7 у вигляді пакету регуля рної насадки, наприклад, сітчастої, насадки з гофрами та ІНШІ Всередині корпусу 1 встановлено зрошувальний пристрій 8 Масообмінний апарат працює таким чином Сирий газ через штуцер 2 подається всередину нижньої частини корпусу 1 апарата в підтарілчастий простір, проходить через провальну тарілку 5, взаємодіє з рідиною, яка надходить в корпус 1 через зрошувальний пристрій 8, і утворює на тарілці 5 високорозвинений дрібностільниковий прошарок піни, в якому інтенсивно проходять процеси тепло і масообміну Стабілізатор 6 сприяє рівномірному розподілу рідини уздовж площини тарілки і запобігає руйнуванню піни газовими пухирцями, які з неї виходять, сприяє інтенсивному пшоутворенню, заважає встановленню хвильового режиму пшоутворення на тарілці, а у випадку нерівномірної подачі рідини на тарілку 5 відбувається вирівнювання її розподілу по площині тарілки 5 завдяки перетіканню через перфоровані пластини стабілізатора 6 піни в сусідні стільники більш "важкої піни" Бризки піни уловлюються сепараційною секцією 7 із регулярної насадки, яку встановлено над стабілізатором 6 піни на відстані 20-50мм від полотна вище розташованої тарілки Відстань 2050мм між сепараційною секцією 7 і полотном вище розташованої тарілки необхідна для запобігання винесенню рідини з сепараційної секції 7 у випадку, коли швидкість газу в сепараційній секції 7 вище критичної Крім запобігання бризків сепараційна секція 7 виконує додаткову функцію тепло і масообміну між висхідним газом (паром) і низхідною рідиною Оброблений газ виходить із апарата через штуцер 3, а рідина, що проконтактувала з газом (паром) - через штуцер 4 Таким чином, впровадження запропонованого масообмінного апарата дозволить збільшити ефективність роботи масообмінного апарата і розширити діапазон стійкої роботи Використання запропонованого масообмінного апарата в газопереробній, ХІМІЧНІЙ І нафтохімічній промисловостях дозволить збільшити питому продуктивність масообмінних колон орієнтовно в 1,5-2 рази в порівнянні з існуючими колонами 58354 Ir.2 Комп'ютерна верстка Л Ціхановська Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна