RU2092220C1

RU2092220C1 - Mass-transfer apparatus

Info

Publication number: RU2092220C1
Application number: RU96106023A
Authority: RU
Inventors: В.Е. Игнатов; С.В. Востриков; Г.М. Тарарыков; П.Г. Тарарыков
Original assignee: Воронежская государственная технологическая академия
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-10

Abstract

FIELD: mass-transfer apparatuses for processes of rectification, may be used in alcohol and petrochemical industries. SUBSTANCE: apparatus has separately installed sections consisting of separators and coaxially installed cylindrical sleeves connected with separators by vapor-liquid ejectors, vapor and liquid branch pipes. Attached to internal side surfaces of separators and outer surfaces of sleeves are flow deflectors. Liquid branch pipes are installed tangentially in lower part of separators, and branch pipes for discharging of liquid intermediate fractions are installed in bottom of separators. EFFECT: higher efficiency of mass transfer, reduced hydraulic resistance of apparatus, provision of accumulation and withdrawal of intermediate fractions from separators. 2 dwg

Description

Изобретение относится к массообменным аппаратам для проведения процесса ректификации и может быть использовано в спиртовой и нефтехимической промышленности. Наиболее близким является инжекционный аппарат, состоящий из отдельно установленных секций, каждая из которых соответствует одной тарелке тарелочного аппарата. Каждая секция состоит из сепаратора и паро-жидкостного эжектора с контактной трубой. Контактная труба присоединена к сепаратору. В верхней части сепараторов выведены паровые патрубки, подсоединенные к эжекторам последующей секции; в нижней части жидкостные патрубки, подсоединенные к эжекторам предыдущих секций. The invention relates to mass transfer apparatus for carrying out the rectification process and can be used in the alcohol and petrochemical industries. The closest is an injection apparatus, consisting of separately installed sections, each of which corresponds to one plate of a plate apparatus. Each section consists of a separator and a vapor-liquid ejector with a contact tube. The contact tube is attached to the separator. In the upper part of the separators, steam pipes are connected connected to the ejectors of the subsequent section; in the lower part are liquid nozzles connected to the ejectors of the previous sections.

Недостатками известного инжекционного аппарата являются низкая эффективность массообмена вследствие того, что в сепараторе осуществляется только разделение фаз; большое гидравлическое сопротивление вследствие неиспользования кинетической энергии вращающегося жидкостного потока. The disadvantages of the known injection apparatus are low mass transfer efficiency due to the fact that only phase separation is carried out in the separator; high hydraulic resistance due to the non-use of the kinetic energy of the rotating fluid flow.

Целью изобретения является повышение эффективности массопередачи и вследствие этого снижение количества действительных ступеней ректификации; уменьшение гидравлического сопротивления аппарата; возможность аккумуляции и отбора промежуточных фракций из сепараторов. The aim of the invention is to increase the efficiency of mass transfer and as a result, reduce the number of actual stages of distillation; decrease in hydraulic resistance of the device; the possibility of accumulation and selection of intermediate fractions from separators.

Поставленная цель достигается тем, что в массообменном аппарате, содержащем отдельно установленные секции, состоящие из сепараторов и подсоединенных к ним паро-жидкостными эжекторами, паровыми и жидкостными патрубками, новым является то, что внутри сепараторов соосно установлены цилиндрические стаканы, при этом на внутренней боковой поверхности сепараторов и наружной поверхности стаканов укреплены отражатели потоков, жидкостные патрубки установлены тангенциально в нижней части сепараторов, а днища сепараторов снабжены патрубками отвода жидких фракций. This goal is achieved by the fact that in the mass transfer apparatus containing separately installed sections, consisting of separators and coupled to them by steam-liquid ejectors, steam and liquid nozzles, new is that cylindrical glasses are coaxially mounted inside the separators, while on the inner side surface flow separators are strengthened on the separators and the outer surface of the glasses, liquid nozzles are installed tangentially in the lower part of the separators, and the bottoms of the separators are equipped with nozzles about a mixture of liquid fractions.

На фиг. 1 и 2 показана схема массообменного аппарата. In FIG. 1 and 2 show a diagram of a mass transfer apparatus.

Массообменный аппарат состоит из отдельных секций, состоящих из сепараторов 1 и паро-жидкостных эжекторов 8. Секции расположены на одном уровне или с небольшой разницей по высоте. Камеры смещения эжекторов присоединены к контактным трубам 6, которые вводятся тангенциально в верхней части сепараторов. The mass-exchange apparatus consists of separate sections, consisting of separators 1 and vapor-liquid ejectors 8. The sections are located on the same level or with a small difference in height. The displacement chambers of the ejectors are connected to the contact tubes 6, which are introduced tangentially in the upper part of the separators.

В сепараторах соосно установлены цилиндрические стаканы 3, открытые снизу. На внутренней боковой поверхности сепараторов и наружной поверхности стаканов укреплены отражатели потоков 4. В нижней части сепараторов тангенциально выведены жидкостные патрубки 10, подсоединенные к эжекторам предыдущей секции. Цилиндрические стаканы в верхней части снабжены паровыми патрубками 9, подсоединенными к эжекторам последующих секций. В днищах сепараторов установлены патрубки 2. In the separators are mounted coaxially cylindrical glasses 3, open from the bottom. On the inner side surface of the separators and the outer surface of the glasses, flow reflectors 4 are fixed. In the lower part of the separators, liquid nozzles 10 connected to the ejectors of the previous section are tangentially pulled out. Cylindrical glasses in the upper part are equipped with steam pipes 9 connected to the ejectors of subsequent sections. In the bottoms of the separators installed nozzles 2.

Массообменный аппарат снабжен патрубками: 5 для отвода обогащенной паровой фазы; 7 подвода исходного жидкого продукта; 11 подвода пара; 12 - отвода обедненного жидкого продукта. The mass-exchange apparatus is equipped with nozzles: 5 for the removal of the enriched vapor phase; 7 supply of the original liquid product; 11 steam supply; 12 - drainage of the depleted liquid product.

Массообменный аппарат работает следующим образом. В патрубок 7 подается исходный жидкий продукт, содержащий компоненты с различной летучестью. По патрубку 9 в эжектор подается пар с предыдущей секции. Пар эжектирует жидкость. Происходит перемещение потоков фаз, и гомогенный двухфазный поток по контактной трубе 6 тангенциально подается в сепаратор. Двухфазный поток раскручивается. Жидкая фаза ударяется об отражатели потока 4, укрепленные на внутренней боковой поверхности сепаратора, и направляется на наружную поверхность цилиндрического стакана. Затем жидкая фаза ударяется об отражатели потока, укрепленные на наружной поверхности стакана, и направляется на внутреннюю стенку сепаратора. При ударе происходит диспергирование жидкой фазы и поверхность массопередачи возрастает. Благодаря большим скоростям двухфазного потока и развитой поверхности происходит интенсивный массообмен. В нижней части сепараторов отражатели потока отсутствуют. Жидкость отделяется и поступает в жидкостной патрубок 10, не меняя направления движения. Кинетическая энергия вращающегося потока переходит в потенциальную. Часть жидкой фазы аккумулируется в нижней части сепараторов, откуда удаляется по патрубкам 2. Жидкая фаза по патрубкам 10 направляется в эжектор предыдущей секции. Цикл массообмена повторяется. Обедненная жидкость отводится из аппарата через патрубок 12, обогащенный пар через патрубок 5, пар подводится через патрубок 11, исходный жидкий продукт через патрубок 7. Исходный жидкий продукт может вводиться в любой эжектор в зависимости от назначения аппарата - ректификации, эпюрации и т. д. Количество секций также переменно. Mass transfer apparatus operates as follows. In the pipe 7 serves the initial liquid product containing components with different volatility. On the pipe 9 in the ejector is supplied steam from the previous section. Steam ejects liquid. The phase flows move, and a homogeneous two-phase stream through the contact tube 6 is tangentially fed to the separator. Two-phase flow spins. The liquid phase strikes the flow reflectors 4, mounted on the inner side surface of the separator, and is directed to the outer surface of the cylindrical glass. Then the liquid phase strikes the flow reflectors mounted on the outer surface of the glass and is directed to the inner wall of the separator. Upon impact, dispersion of the liquid phase occurs and the mass transfer surface increases. Due to the high speeds of the two-phase flow and the developed surface, intensive mass transfer occurs. There are no flow reflectors at the bottom of the separators. The liquid separates and enters the fluid pipe 10, without changing the direction of movement. The kinetic energy of a rotating stream passes into potential. Part of the liquid phase is accumulated in the lower part of the separators, from where it is removed through the nozzles 2. The liquid phase through the nozzles 10 is sent to the ejector of the previous section. The mass transfer cycle is repeated. The depleted liquid is discharged from the apparatus through the nozzle 12, the enriched steam through the nozzle 5, the steam is supplied through the nozzle 11, the initial liquid product through the nozzle 7. The initial liquid product can be introduced into any ejector, depending on the purpose of the apparatus - rectification, epuration, etc. The number of sections is also variable.

В эжекторе и сепараторе жидкая и паровая фазы движутся прямотоком, в пределах аппарата противотоком. In the ejector and separator, the liquid and vapor phases move in a direct flow, countercurrent within the apparatus.

Предлагаемый аппарат по сравнению с прототипом обладает широким диапазоном режимов процесса, высокой эффективностью массопередачи, сравнительно небольшим гидравлическим сопротивлением, возможностью отвода жидких промежуточных фракций из сепараторов. The proposed device in comparison with the prototype has a wide range of process conditions, high mass transfer efficiency, relatively low hydraulic resistance, the ability to drain liquid intermediate fractions from the separators.

Claims

Mass-transfer apparatus containing separately installed sections, consisting of separators with steam-liquid ejectors connected to them, steam and liquid nozzles, characterized in that cylindrical glasses are coaxially mounted inside the separators, while liquid reflectors are mounted on the inner side surface of the separators and the outer surface of the glasses. the nozzles are installed tangentially in the lower part of the separators, and the bottoms of the separators are equipped with nozzles for discharging liquid fractions.