Колонна ректификационная
DISTILLATION COLUMN

Изобретение предназначено для проведения процессов тепломассообмена между газом (паром) и жидкостью и относится к области химического, нефтехимического и газового машиностроения, к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, например, в колонных аппаратах, может быть использовано для проведения контакта газа (пара) с жидкостью в процессах ректификации, абсорбции и десорбции.
Известна ректификационая колонна с колпачковыми тарелками [Патент РФ №2472565, МВД B01D 3/16, опубл. 20.10.2012, БИ №29)], содержащая корпус с технологическими штуцерами, тарелки с паровыми и переливными патрубками, а также регулируемые по высоте барботажные колпачки, верхний конец каждого переливного патрубка закреплен в тарелке с возможностью осевого перемещения патрубка относительно последней, а его нижний конец снабжен тарельчатым перфорированным диском, а также стаканом, концентричным переливному патрубку и образующим с ним гидрозатвор.
Недостатком такой колонны является сложность изготовления и малый срок службы, особенно при применении в агрессивных средах.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является колонна для денитрации серной кислоты (колонна Паулинга) [Лебедев, А.Я. Регенерация отработанных смесей азотной и серной кислот / А.Я. Лебедев, А.П. Тарасов. М.: Дом техники, 1963. 277 с].
Колонна содержит корпус с крышкой и днищем, внутри корпуса друг над другом установлены царги с тарелками, в каждой тарелке выполнено отверстие, накрытое барботажным колпаком грибовидной формы, отлитым вместе с переливным патрубком. Снизу барботажного колпака выполнены зубцы. Переливной патрубок погружен в специальную чашу, образуя тем самым гидравлический затвор для поднимающихся вверх паров. Днище колонны имеет штуцер для ввода пара и выхода слабой серной кислоты. На крышке расположены штуцер выхода паров азотной кислоты и нитрозных газов и штуцер подачи купоросного масла.
Недостатком данной колонны является отсутствие массообмена в пространстве между тарелками (контакта жидкой и паровой фаз), что снижает ее эффективность.
Задачей изобретения является создание колонны ректификационной обладающей высокой эффективностью за счет организации контакта жидкой и паровой фаз в пространстве между тарелками.
Поставленная задача решается тем, что в колонне ректификационной, содержащей корпус с крышкой и днищем, внутри корпуса друг над другом установлены царги с тарелками, в каждой тарелке выполнено отверстие, накрытое барботажным колпаком грибовидной формы, отлитым вместе с переливным патрубком, снизу барботажного колпака выполнены зубцы, переливной патрубок погружен в чашу, образуя тем самым гидравлический затвор для поднимающихся вверх паров, днище колонны имеет штуцер для выхода жидкой фазы, на крышке расположен штуцер выхода паров, а в корпусе штуцер подачи жидкой фазы.
Отличительными конструктивными признаками предлагаемой колонны ректификационной является то, что к боковой поверхности чаши прикреплена насадка, выполненная в виде полого усеченного конуса, большее основание которого находится снизу, на внешней боковой поверхности насадки размещены спиральные перегородки, высота которых уменьшается от меньшего основания к большему, а между внутренней поверхностью чаши и переливного патрубка установлено крепление.
Схема колонны ректификационной приведена на Фиг. 1.
На Фиг. 2 и Фиг. 3 изображены вид А и вид Б соответственно.
Колонна ректификационная содержит корпус 1 с крышкой 2 и днищем 3, внутри корпуса 1 друг над другом установлены царги 4 с тарелками 5, в каждой тарелке 5 выполнено отверстие 6, накрытое барботажным колпаком 7 грибовидной формы, отлитым вместе с переливным патрубком 8. Снизу барботажного колпака 7 выполнены зубцы 9. Переливной патрубок 8 погружен в чашу 10, образуя тем самым гидравлический затвор для поднимающихся вверх паров. Днище 3 имеет штуцер 11 выхода жидкой фазы, на крышке 2 расположен штуцер 12 выхода паров, а на корпусе 1 штуцер 13 подачи жидкой фазы.
К боковой поверхности чаши 10 прикреплена насадка 14, выполненная в виде полого усеченного конуса, большее основание которого находится снизу. На внешней боковой поверхности насадки 14 размещены спиральные перегородки 15, высота которых уменьшается от меньшего основания к большему. Между внутренней поверхностью чаши 10 и переливного патрубка 8 установлено крепление 16.
Колонна ректификационная работает следующим образом.
Подлежащая разделению жидкая фаза подается во внутренний объем корпуса 1 через штуцер 13 подачи жидкой фазы на тарелку 5 (находящуюся в центральной части корпуса), движется по ее поверхности и барботируется выходящими из под барботажных колпаков 7 через пространства между зубцами 9 потоками пара. Здесь происходит основная часть процесса массообмена.
Далее обогащенная высококипящим компонентом жидкость через переливной патрубок 8 поступает в чашу 10, а затем перетекает на внешнюю поверхность насадки 14. Двигаясь по ее внешней поверхности жидкая фаза разгоняется, взаимодействует со спиральными перегородками 15 и распыляется. Это позволяет организовать в пространстве между тарелками 5 дополнительную зону контакта распыленной жидкости и восходящих паров, что позволяет повысить эффективность массообмена.
Пары, обогащенные низкокипящим компонентом поднимаются вверх, проходят через отверстие 6 в вышестоящей тарелке 5, попадают под барботажный колпак 7. Процесс повторяется.
Пары низкокипящего компонента выводятся через штуцер 12 выхода паров, а жидкая фаза (высококипящий компонент) через штуцер 11 выхода жидкой фазы.
Благодаря тому, что к боковой поверхности чаши 10 прикреплена насадка 14, выполненная в виде полого усеченного конуса, большее основание которого находится снизу, а на внешней боковой поверхности насадки 14 размещены спиральные перегородки 15, высота которых уменьшается от меньшего основания к большему удается сформировать интенсивное распыление жидкой фазы в пространстве между тарелками. При взаимодействии жидкой фазы со спиральными перегородками 15 жидкость закручивается, прижимается к их поверхностям и интенсивно распыляется. Уменьшение высоты спиральных перегородок 15 от меньшего основания к большему способствует разбиению потока жидкости на струи в верхней части насадки 14 и их срывам и перетокам в нижней части насадки 14, способствующим дроблению на капли.
За счет того, что между внутренней поверхностью чаши 10 и переливного патрубка 8 установлено крепление 16, обеспечивающее фиксацию чаши 10 с прикрепленной насадкой 14 в различных положениях на переливном патрубке 8, появляется возможность изменять ее положение относительно переливного патрубка 8, что необходимо при изменении режимов взаимодействия жидкой фазы и пара в пространстве между тарелками, а также при смене состава перерабатываемых веществ.
Предлагаемая колонна ректификационная, за счет организации контакта жидкой и паровой фаз в пространстве между тарелками, позволяет эффективно проводить массообменные процессы в химической и других отраслях промышленности,