Устройство ввода парожидкостного сырья в массообменный аппарат

Полезная модель относится к химической, нефтеперерабатывающей и другим отраслям промышленности и может быть использована в массообменных аппаратах при осуществлении процессов ректификации.
Из предшествующего уровня техники известны разнообразные конструкции узлов ввода сырья в ректификационные колонны. Применение этих узлов обусловлено необходимостью разделения парожидкостного сырья в зоне ввода сырья на паровую и жидкостную фазу.
Например, устройство ввода (А.С. СССР №147379, кл. B01D 3/28, 1978 г.) содержит пароэжектор и форсунки, посредством которых сырье распределяется по поперечному сечению аппарата. Однако узлы такой конструкции сложны в изготовлении и при работе характеризуются высоким гидравлическим сопротивлением.
За прототип принято устройство ввода сырья (патент РФ на полезную модель №10599, кл. 6 B01D 53/18, 1999 г.), представляющее собой распределительное устройство с установленными в нем на расстоянии друг от друга направляющими профилированными лопатками с входными и выходными участками, при этом направляющие профилированные лопатки установлены по всей длине распределительного устройства, длина которого равна длине хорд внутренней окружности, расположенной в плоскости поперечного сечения колонны на уровне установки корпуса распределительного устройства, и образованных проекциями его краев на упомянутую плоскость, а отношение смещения каждой предыдущей направляющей профилированной лопатки вдоль поперечной оси распределительного устройства к смещению предыдущей лопатки по направлению от вводного патрубка прямо пропорционально отношению площадей сегментов, образованных хордами, проходящими через проекции концов выходных участков соответствующих направляющих лопаток на поперечное сечение колонны, расположенного на уровне оси вводного патрубка.
Недостатком данной конструкции является неизменяющееся сечение для прохода парожидкостного потока, в результате чего, в случае высокой скорости подачи сырья, возможны явления разбрызгивания, удара потока о стенку колонны, что приводит к неполноте отделения пара от жидкости, и, как следствие, снижение отбора дистиллятных продуктов.
Технической задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение кинетической составляющей вводимого потока сырья за счет увеличения сечения для его прохода, и создание центробежных сил за счет применения тангенциальных элементов, что обеспечивает улучшение сепарации паровой и жидкой фаз сырья, что приведет к повышению эффективности его работы, увеличению отбора дистиллятных продуктов при одновременном повышении степени разделения сырья на фракции.
Указанная задача решается тем, что устройство ввода сырья в массообменный аппарат, включающее патрубок для ввода сырья, соединенный с распределительным устройством с установленными направляющими лопатками, имеет общую часть, которая дальше по ходу потока разделяется на два направляющих канала, имеющих тангенциальные элементы. Направляющие лопатки могут быть установлены с постоянным поперечным смещением и продольным шагом или переменным поперечным смещением и продольным шагом. Направляющие лопатки расположены с боковых сторон общей части распределительного устройства и с длинной стороны каждого направляющего канала. Направляющие лопатки ориентированы навстречу потоку сырья; параллельны между собой; угол поворота лопатки относительно кромки распределительного устройства составляет 10-70°; расстояние между лопатками, установленными с какой-либо стороны распределительного устройства, составляет от 100 до 500 мм.
За счет высокой степени снижения скорости, по меньшей мере, паровой части сырьевого потока в результате увеличения сечения его прохождения и воздействия центробежных сил в тангенциальном элементе канала, достигается высокая степень разделения парожидкостного сырья, поступающего в массообменный аппарат.
Полезная модель поясняется рисунками, где на фиг. 1, 2 показан общий вид устройства подачи сырья.
Устройство ввода сырья содержит патрубок 1 для ввода сырья, подсоединенный к общей части 2 распределительного устройства, которая разделяется на два направляющих канала 3, имеющие тангенциальный элемент 4. Распределительное устройство снабжено направляющими лопатками 5, расположенными с длинной стороны каждого направляющего канала, а также с боковых сторон общей части. Корпус массообменного аппарата указан цифрой 6. Направляющие лопатки ориентированы навстречу движения потока сырья; параллельны между собой; угол поворота лопатки относительно кромки распределительного устройства составляет 20-70°; расстояние между лопатками составляет от 100 до 500 мм.
Устройство ввода сырья работает следующим образом.
Сырье в парожидкостной (газожидкостной) фазе подается по патрубку 1 для ввода сырья внутрь массообменного аппарата. Поток сырья, поступая из патрубка 1 для ввода сырья в общую часть 2 распределительного устройства, подвергается однократному испарению. Паровая часть потока разделяется на две части в направляющих каналах 3, и распределяется посредством направляющих лопаток 5, разделяется на струи, расход каждой из которых обусловлен положением направляющих лопаток 5 относительно основного потока сырья. В тангенциальном элементе канала 4 за счет центробежных сил происходит дополнительное отделение капель жидкости от парового потока.
Предложенное устройство ввода позволяет осуществить снижение кинетической составляющей потока сырья за счет увеличения сечения и дополнительное отделение капель жидкости за счет тангенциальных элементов, что приведет к улучшению сепарации паровой и жидкой фаз сырья, вследствие чего повысится эффективность его работы, увеличится отбор дистиллятных продуктов при одновременном повышении степени разделения сырья на фракции.