RU2277434C1

RU2277434C1 - Mass-transfer apparatus

Info

Publication number: RU2277434C1
Application number: RU2004135352/15A
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Савинов (RU); Михаил Юрьевич Савинов
Original assignee: Михаил Юрьевич Савинов
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2006-06-10

Abstract

FIELD: cryogenic engineering, in particular, devices for separation of crypton-xenon concentrate obtained at air-separating installations.

SUBSTANCE: the mass-transfer apparatus has a contact device including the concentration and exhausting sections filled with packings, inlet chamber, condenser-evaporator, still with an electric heater and evaporator, still with an electric heater and evaporator. In addition, the inlet chamber of the feed flow of the mass-transfer apparatus (rectifying column) has a packing section with a specific surface less than the specific surface of the packing of the concentration section, is provided with a heater and a thermal converter, and the feed flow branch pipe- with a thermal bridge. The concentration and exhausting sections have different dimensions of the free cross-sectional areas, have reflux distributors and redistributors spaced in height at distance L=(150 to 300)d equiv; where d equiv. - the equivalent diameter of the packing, perforated tubular vertical inserts are additionally installed in the drain holes of the bottoms of the reflux distributors and redistributors. The straight-tubular tube still of the condenser of the intermediate heat-transfer agent has at least one duct, whose cross-sectional area is commensurable with the total area of the flow areas of the heat-transfer tubes, and the still electric heater - the heat-transfer base with an electric heating element packed and covered with heat-transfer powder and pressed to the still bottom by pull rods provided with springs.

EFFECT: enhanced reliability of the mass-transfer apparatus and reduced specific amount of metal per structure.

6 dwg

Description

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к устройствам разделения криптоно-ксенонового концентрата, получаемого на воздухоразделительных установках, и может быть использовано в нефтехимической промышленности при разделении смеси, содержащей два целевых компонента, один из которых имеет температуру тройной точки, превышающей температуру кипения другого целевого компонента.The invention relates to cryogenic technology, in particular to devices for the separation of krypton-xenon concentrate obtained in air separation plants, and can be used in the petrochemical industry for separation of a mixture containing two target components, one of which has a triple point temperature higher than the boiling point of the other target component.

Известны массообменные аппараты (ректификационные колонны) в составе устройства разделения криптоно-ксенонового концентрата (см. патент РФ №2213609). Каждая ректификационная колонна в известном аппарате содержит заполненное насадкой с распределителем флегмы устройство для контакта жидкой и паровой фаз, разделенное приемной камерой с патрубком потока питания на концентрационную и исчерпывающую части, в голове колонны расположен конденсатор-испаритель, а внизу - куб, снабженный испарителем и/или электронагревателем. Конденсатор-испаритель имеет полость, заполняемую промежуточным теплоносителем, конденсируемым в прямотрубной трубчатке при тепловом взаимодействии с кипящим хладагентом, а приемная камера - патрубок, соединенный линией с источником криптона, подаваемым при запуске колонны в работу до появления в конце захолаживания жидкости в кубе.Known mass transfer apparatus (distillation columns) as part of a separation device for krypton-xenon concentrate (see RF patent No. 2213609). Each distillation column in a known apparatus contains a device for contacting liquid and vapor phases filled with a nozzle with a reflux distributor, separated by a receiving chamber with a supply flow pipe into concentration and exhaustive parts, a condenser-evaporator is located in the head of the column, and a cube equipped with an evaporator and / or electric heater. The condenser-evaporator has a cavity filled with an intermediate coolant condensed in a straight pipe during thermal interaction with a boiling refrigerant, and the receiving chamber is a pipe connected by a line with a krypton source supplied at the start of the column until liquid cooling in the cube appears at the end.

Недостатками известного устройства являются низкая надежность и повышенная металлоемкость. Низкая надежность обусловлена замораживанием ксенона в потоке питания при его подаче в патрубок и приемную камеру колонны, имеющей более низкую температуру (температуру кипения криптона), что приводит к прекращению подачи потока питания, последующему удалению смеси из колонны, ее отогреву и новому захолаживанию. Повышенная металлоемкость вызвана недостаточной эффективностью массобмена в протяженном контактном устройстве с одинаковым поперечным сечением концентрационной и исчерпывающей частей, а также организацией противоточной конденсации промежуточного теплоносителя в прямотрубной трубчатке, требующей большего числа труб из-за явления захлебывания.The disadvantages of the known devices are low reliability and increased metal consumption. Low reliability is due to the freezing of xenon in the power stream when it is fed into the pipe and the receiving chamber of the column having a lower temperature (boiling point of krypton), which leads to the cessation of the power flow, the subsequent removal of the mixture from the column, its heating and new cooling. The increased metal consumption is caused by the insufficient mass transfer efficiency in an extended contact device with the same cross section of the concentration and exhaust parts, as well as the organization of counterflow condensation of the intermediate coolant in a straight tube, which requires more pipes due to the choking phenomenon.

Целью изобретения являются повышение надежности и уменьшение металлоемкости.The aim of the invention is to increase reliability and reduce metal consumption.

Поставленная цель достигается тем, что в массообменном аппарате, включающем заполненную насадкой концентрационную часть с распределителем жидкости в форме стакана (желоба) с отверстиями в днище, приемную камеру с патрубком потока питания, заполненную насадкой исчерпывающую часть, конденсатор-испаритель с полостью промежуточного теплоносителя, конденсируемого в прямотрубной трубчатке, электронагревателем куба, отличительной особенностью является то, что приемная камера дополнительно содержит участок насадки с удельной поверхностью, меньшей удельной поверхности насадки концентрационной части, оборудована обогревателем и имеет штуцер с установленным термопреобразователем, патрубок потока питания дополнительно снабжен тепловым мостом, отверстия в днище распределителя дополнительно содержат перфорированные трубчатые вертикальные вставки, исчерпывающая часть дополнительно содержит распределитель флегмы, установленный ниже приемной камеры, концентрационная и исчерпывающая части, а также приемная камера имеют различные размеры живых поперечных сечений, концентрационная и исчерпывающая части дополнительно снабжены перераспределителями, установленными по высоте на расстоянии между собой и от распределителей флегмы L=(150÷300) d экв, где d экв - эквивалентный диаметр насадки, прямотрубная трубчатка содержит по крайней мере один канал, площадь поперечного сечения которого соизмерима с суммарной площадью проходных сечений теплообменных труб трубчатки, а электронагреватель дополнительно содержит теплопроводное основание с уложенным и засыпанным теплопроводным порошком электронагревательным элементом, которое тягами, снабженными пружинами, прижато к днищу куба.This goal is achieved in that in a mass transfer apparatus including a concentration part filled with a nozzle with a liquid distributor in the form of a cup (trough) with holes in the bottom, a receiving chamber with a power flow pipe, an exhaustive part filled with the nozzle, a condenser-evaporator with an intermediate heat-transfer condensed cavity in a straight pipe, a cube electric heater, a distinctive feature is that the receiving chamber further comprises a nozzle section with a specific surface , smaller than the specific surface of the nozzle of the concentration part, is equipped with a heater and has a fitting with a thermal converter, the power supply pipe is additionally equipped with a thermal bridge, the holes in the bottom of the distributor additionally contain perforated tubular vertical inserts, the exhaustive part additionally contains a phlegm distributor installed below the receiving chamber, concentration and the exhaustive parts, as well as the receiving chamber, have different sizes of live cross sections, the rational and exhaustive parts are additionally equipped with redistributors installed in height at a distance between themselves and from the phlegm distributors L = (150 ÷ 300) d equiv, where d equiv is the equivalent diameter of the nozzle, the straight tube contains at least one channel, the cross-sectional area of which commensurate with the total cross-sectional area of the tubular heat exchange tubes, and the electric heater further comprises a heat-conducting base with an electric heating element laid and covered with heat-conducting powder ntom which rods, equipped with springs, pressed against the bottom of the cube.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена конструктивная схема предлагаемого массобменного аппарата, на фиг.2 - узел I, распределитель флегмы, на фиг.3 - узел II, приемная камера, на фиг.4 - сечение А-А приемной камеры, на фиг.5 - узел III, перераспределитель, на фиг 6 - узел IV, электронагреватель.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 presents a structural diagram of the proposed mass transfer apparatus, figure 2 - node I, the reflux dispenser, figure 3 - node II, the receiving chamber, figure 4 - section aa of the receiving chamber, figure 5 - node III, the redistributor, in Fig. 6 - node IV, electric heater.

Массобменный аппарат (фиг.1) содержит контактное устройство, включающее концентрационную 1 и исчерпывающую 2 части, заполненные соответственно насадками 3 и 4, приемную камеру 5, конденсатор-испаритель 6, куб 7 с электронагревателем 8 и испарителем 9.The mass transfer apparatus (Fig. 1) contains a contact device including a concentration 1 and an exhaustive 2 parts filled respectively with nozzles 3 and 4, a receiving chamber 5, a condenser-evaporator 6, cube 7 with an electric heater 8 and an evaporator 9.

Конденсатор-испаритель 6 содержит полость 11 паров флегмы, полость 12 промежуточного теплоносителя и полость 13 хладагента. Полость 12 промежуточного теплоносителя разделена с полостью паров флегмы 11 прямотрубной трубчаткой 14, а с полостью хладагента 13 - прямотрубной трубчаткой 15. Прямотрубная трубчатка 15 содержит кроме теплообменных труб 16 по крайней мере еще один канал 17, площадь поперечного сечения которого соизмерима с суммарной площадью проходных сечений теплообменных труб 16. Каждая полость конденсатора-испарителя содержит патрубки входа и выхода рабочей среды, патрубки для подсоединения к предохранительным клапанам, штуцеры подсоединены импульсных труб для изменения давления, уровня жидкости. В полости 11 ими являются патрубок 18 входа паров флегмы и выхода флегмы, патрубок 19 выхода паро-газовой смеси, соединенный трубопроводом с верхним коллектором трубчатки 14, патрубок 20 подсоединения к предохранительному клапану, штуцер 21 подсоединения импульсной трубы для измерения давления; в полости 12 - патрубок 22 входа газообразного промежуточного теплоносителя, соединенный трубопроводом с верхним коллектором трубчатки 15, патрубок 23 выхода жидкого промежуточного теплоносителя, патрубок 24 подсоединения к предохранительному клапану, штуцер 25 измерения давления, штуцеры 26-1 и 26-2 измерения уровня; в полости 13 - патрубок 27 входа жидкого хладагента, патрубок 28 выхода паров хладагента, патрубок 29 подсоединения к предохранительному клапану, штуцер 30 измерения давления и штуцеры 31-1, 31-2 измерения уровня.The condenser-evaporator 6 contains a cavity 11 of reflux vapors, a cavity 12 of an intermediate coolant and a cavity 13 of a refrigerant. The cavity 12 of the intermediate coolant is divided with the vapor chamber of the reflux 11 by the straight pipe 14, and with the refrigerant cavity 13 by the straight pipe 15. In addition to the heat exchange pipes 16, the straight pipe 15 contains at least one other channel 17, the cross-sectional area of which is comparable with the total flow area heat transfer tubes 16. Each cavity of the condenser-evaporator contains nozzles for the inlet and outlet of the working medium, nozzles for connection to the safety valves, fittings are connected to pulse K for changing the pressure, the liquid level. In the cavity 11, they are a pipe 18 for the entry of reflux vapor and an outlet for phlegm, a pipe 19 for the exit of the vapor-gas mixture connected by a pipeline to the upper manifold of the tube 14, a pipe 20 for connecting to a safety valve, a fitting 21 for connecting a pulse pipe for measuring pressure; in the cavity 12, there is a pipe 22 of the inlet of the gaseous intermediate coolant connected by a pipe to the upper manifold of the tube 15, a pipe 23 of the outlet of the liquid intermediate coolant, a pipe 24 for connecting to the safety valve, a pressure measuring pipe 25, pressure measuring nozzles 26-1 and 26-2; in the cavity 13, a liquid refrigerant inlet pipe 27, a refrigerant vapor outlet pipe 28, a safety valve connection pipe 29, a pressure measurement fitting 30 and level measurement fittings 31-1, 31-2.

В качестве насадки контактного устройства может быть использована, например, изготовленная из проволки спирально-призматическая насадка различных (или одинаковых) размеров для исчерпывающей и концентрационной частей, характеризуемая весьма малой высотой единицы переноса (ВЕП). На концах концентрационной и исчерпывающей частей насадка ограничена сеткой 39 (фиг.2, 3). При этом свободный объем и эквивалентный диаметр сетки равны или больше аналогичных показателей для использованной насадки. Сетка 39 крепится между цилиндрическим внутренним кольцом 40, укрепленным ребрами 41, и внешним кольцом 42 (фиг.2) или между плоскими кольцами 42-1 (фиг.3) приварена к кольцам роликовой сваркой и установлена в корпусе концентрационной, исчерпывающей частей и приемной камеры.As a nozzle of a contact device, for example, a spiral-prismatic nozzle made of wire of various (or identical) sizes for exhaustive and concentration parts, characterized by a very small height of the transfer unit (VEP), can be used. At the ends of the concentration and exhaustive parts, the nozzle is limited by a grid 39 (Fig.2, 3). In this case, the free volume and the equivalent diameter of the mesh are equal to or greater than the same indicators for the used nozzle. The mesh 39 is mounted between a cylindrical inner ring 40, reinforced by ribs 41, and an outer ring 42 (FIG. 2) or between flat rings 42-1 (FIG. 3), welded to the rings by roller welding and installed in the housing of the concentration, exhaustive parts and the receiving chamber .

Непосредственно над концентрационной частью 1 и над исчерпывающей частью 2 ниже приемной камеры 5 установлены распределители флегмы 10-1 и 10-2. Распределитель флегмы концентрационной части 10-1 размещен в патрубке 18 конденсатора-испарителя (фиг.2) и содержит воронку 32, к которой несколькими ребрами 33 жестко прикреплен стакан 34, плоское горизонтальное днище 35 которого имеет равномерно расположенные отверстия со вставленными изнутри и развальцованными вертикальными трубками 36, перфорированными отверстиями 37. Каждая трубка имеет козырек 38, одинаковое количество и диаметр соответствующих отверстий и их расположение по отношению к днищу 35, а площадь проходного сечения трубки превышает суммарную площадь проходных сечений изготовленных в ней отверстий. Расстояние "h" между днищем стакана 35 и сеткой 39, зазор "в" между внутренней поверхностью патрубка 18 и боковой поверхностью стакана 34, зазор "b" между воронкой 32 и верхней кромкой стакана 34, а также диаметр "d" отверстия воронки 32 определяют исходя из минимальных вертикальных размеров распределителя флегмы, но без возникновения явлений уноса паром капельной влаги или захлебывания. Распределитель флегмы 10-2 исчерпывающей части (фиг.3) имеет аналогичную конструкцию.Phlegm distributors 10-1 and 10-2 are installed directly above the concentration part 1 and above the exhaustive part 2 below the receiving chamber 5. The phlegm distributor of the concentration part 10-1 is placed in the nozzle 18 of the condenser-evaporator (Fig. 2) and contains a funnel 32 to which a glass 34 is rigidly attached with several ribs 33, the flat horizontal bottom of which 35 has uniformly spaced openings with inserted inside and expanded vertical tubes 36, perforated holes 37. Each tube has a visor 38, the same number and diameter of the corresponding holes and their location with respect to the bottom 35, and the tube cross-sectional area is greater than a total area of the passage section of holes made therein. The distance "h" between the bottom of the cup 35 and the mesh 39, the gap "b" between the inner surface of the pipe 18 and the side surface of the cup 34, the gap "b" between the funnel 32 and the upper edge of the cup 34, as well as the diameter "d" of the hole of the funnel 32 is determined based on the minimum vertical dimensions of the phlegm dispenser, but without the occurrence of vapor abstraction of droplets of moisture or flooding. The dispenser phlegm 10-2 of the exhaustive part (figure 3) has a similar design.

Приемная камера (фиг.3, 4) содержит корпус 43, соединенный с концентрационной 1 и исчерпывающей 2 частями, с патрубком 44 потока питания, патрубком 45 подвода криптона, штуцером с установленным термопреобразователем 46 и штуцером 47 отбора импульса давления, штуцером 48 подсоединения к вакуумному коллектору, штуцерам 49 подсоединения к источнику греющего газа. Патрубок 44 потока питания снабжен тепловым мостом 56 и оканчивается в полости приемной камеры защищенным сверху козырьком 51 коллектором 57 с боковыми отверстиями 50. В верхней части приемной камеры над коллектором 57 расположен участок, заполненный насадкой 52 c удельной поверхностью, меньшей удельной поверхности насадки 3 концентрационной части (например, сеткой с более крупной ячейкой). На наружной поверхности корпуса 43 расположен обогреватель 53 с патрубком 54 подвода и патрубком 55 отвода теплоносителя.The receiving chamber (Figs. 3, 4) contains a housing 43 connected to the concentration 1 and exhaustive 2 parts, with a power flow pipe 44, a krypton supply pipe 45, a fitting with a thermal converter 46 installed, and a pressure pulse extraction fitting 47, a connection 48 to the vacuum collector, fittings 49 connections to a source of heating gas. The pipe 44 of the power supply is equipped with a thermal bridge 56 and ends in the cavity of the receiving chamber with a collector 57 protected from above by a visor 51 with side holes 50. In the upper part of the receiving chamber above the collector 57 there is a section filled with a nozzle 52 with a specific surface smaller than the specific surface of the nozzle 3 of the concentration part (for example, a grid with a larger cell). On the outer surface of the housing 43 is a heater 53 with a supply pipe 54 and a heat transfer pipe 55.

Концентрационная и исчерпывающая части снабжены одним или несколькими перераспределителями 78 (перераспределить в исчерпывающей части 2 на фиг.1 условно не показан), установленными по высоте от распределителей жидкости 10-1, 10-2 и между собой на расстоянии L=(150÷300) d экв, где d экв - эквивалентный диаметр насадки в соответствующей части. Перераспределитель (фиг.5) содержит корпус 79, сверху и снизу ограниченный сеткой 80, укрепленной вертикальными кольцами 81, 82 роликовой сваркой. Корпус 79 содержит распределитель жидкости, аналогичный описанному выше распределителю жидкости 10-1 (фиг.2). Внутренние диаметры корпуса 79, внутреннего кольца 82, а также свободный объем сетки 80 и ее эквивалентный диаметр больше или равны внутреннему диаметру концентрационной (исчерпывающей) части и соответствующим характеристикам насадки, где установлен перераспределитель.The concentration and exhaustive parts are equipped with one or more redistributors 78 (redistribute in the exhaustive part 2 in figure 1 is not shown conditionally) installed in height from the liquid distributors 10-1, 10-2 and between each other at a distance L = (150 ÷ 300) d equiv, where d equiv is the equivalent diameter of the nozzle in the corresponding part. The redistributor (figure 5) contains a housing 79, above and below limited by a grid 80, reinforced by vertical rings 81, 82 by roller welding. The housing 79 comprises a liquid distributor similar to the above-described liquid distributor 10-1 (FIG. 2). The inner diameters of the housing 79, the inner ring 82, as well as the free volume of the grid 80 and its equivalent diameter, are greater than or equal to the inner diameter of the concentration (exhaustive) part and the corresponding characteristics of the nozzle where the redistributor is installed.

Электронагреватель (фиг.6) содержит теплопроводное (например из алюминиевого сплава АМцС) основание 83 с ограничительным бортиком 84, к которому скобами 85 прижат по всей длине электронагревательный элемент 86 и засыпан ровным тонким слоем теплопроводного порошка 87 (например, смесью из порошка периклаза и алюминиевых цилиндриков). В свою очередь теплопроводное основание 83 по периметру тягами 88, снабженными пружинами 89, с усилием прижато к днищу куба 7.The electric heater (Fig.6) contains a heat-conducting (for example, from aluminum alloy АМЦС) base 83 with a restrictive flange 84, to which the electric heating element 86 is pressed with brackets 85 and filled with an even thin layer of heat-conducting powder 87 (for example, a mixture of periclase powder and aluminum cylinders). In turn, the heat-conducting base 83 along the perimeter of the rods 88, equipped with springs 89, is pressed against the bottom of the cube 7 with force.

Массообменный аппарат работает следующим образом. Контактное пространство массообменного аппарата через патрубок 48 вакуумируют, а затем через патрубок 45 сообщают с источником криптона, поддерживая давление в контактном устройстве 0,2÷0,25 МПа. Пространство промежуточного теплоносителя конденсатора-испарителя через патрубок 22 сообщают с газообразным теплоносителем, например азотом, поддерживая давление в полости промежуточного теплоносителя в этом случае 2,6÷2,7 МПа. Через патрубок 27 в конденсатор - испаритель подают хладагент, например жидкий азот, который кипит при давлении, близком к атмосферному, охлаждая и конденсируя промежуточный теплоноситель. Пары хладагента выходят через патрубок 28. При накоплении достаточного количества жидкого промежуточного теплоносителя в прямотрубной трубчатке 14 его подачу прекращают. Одновременно с захолаживанием и появлением в прямотрубной трубчатке 14 жидкого промежуточного теплоносителя начинается конденсация криптона и захолаживание контактного устройства. Холодная зона от конденсатора-испарителя постепенно опускается и достигает приемной камеры 5 с установленным в ней термопреобразователем 46. При достижении температуры, превышающей на 10-20 К температуру кристаллизации ксенона (161,3 К), подачу криптона в контактное устройство прекращают и одновременно через патрубок 44 начинают подачу потока питания, например криптоно-ксенонового концентрата, поддерживая в контактном устройстве такое же давление 0,2÷0,25 МПа и продолжая дальнейшее захолаживание. При накоплении жидкости в кубе 7 с концентрацией, соответствующей температуре ~165÷170 К, поток питания охлаждают в испарителе 9 и подают в приемную камеру уже охлажденным. Изменяя уровень промежуточного теплоносителя в прямотрубной трубчатке и его давление, подводимую к электронагревателю мощность, массообменный аппарат выводят в требуемый режим работы. При этом состав парового потока в приемной камере близок к составу газообразного потока питания, но его температура ниже температуры кристаллизации ксенона, находящегося в составе газообразного потока питания. Поэтому исключить вымерзание ксенона в приемной камере возможно при организации контакта газообразного потока питания с орошаемой поверхностью благодаря хорошей растворимости ксенона в криптоне и более низкой температуры замерзания раствора по сравнению с температурой кристаллизации ксенона из газового потока. Такой поверхностью в приемной камере является участок насадки 52 и отчасти мокрые стенки приемной камеры и распределителя жидкости, установленного ниже приемной камеры. Меньшая удельная поверхность насадки 52 по сравнению с удельной поверхностью насадки концентрационной части 3 позволяет уменьшить колебания давления в контактном устройстве при тепловом взаимодействии неравновесных потоков.Mass transfer apparatus operates as follows. The contact space of the mass transfer apparatus through the pipe 48 is evacuated, and then through the pipe 45 communicate with the source of krypton, maintaining a pressure in the contact device of 0.2 ÷ 0.25 MPa. The space of the intermediate coolant of the condenser-evaporator through the pipe 22 is communicated with a gaseous coolant, such as nitrogen, maintaining the pressure in the cavity of the intermediate coolant in this case, 2.6 ÷ 2.7 MPa. Through the pipe 27, a refrigerant, for example liquid nitrogen, is supplied to the condenser-evaporator, which boils at a pressure close to atmospheric, cooling and condensing the intermediate coolant. Refrigerant vapors exit through pipe 28. When a sufficient amount of liquid intermediate coolant is accumulated in the straight pipe 14, its flow is stopped. At the same time as cooling and the appearance of a liquid intermediate coolant in the straight tube 14, condensation of krypton and cooling of the contact device begin. The cold zone from the condenser-evaporator gradually drops and reaches the receiving chamber 5 with the thermal converter installed in it 46. When the temperature reaches 10-20 K higher than the crystallization temperature of xenon (161.3 K), the supply of krypton to the contact device is stopped and simultaneously through the pipe 44 start supplying a power stream, for example, krypton-xenon concentrate, maintaining the same pressure in the contact device of 0.2 ÷ 0.25 MPa and continuing further cooling. With the accumulation of liquid in the cube 7 with a concentration corresponding to a temperature of ~ 165 ÷ 170 K, the feed stream is cooled in the evaporator 9 and fed into the receiving chamber already cooled. By changing the level of the intermediate coolant in the straight tube and its pressure, the power supplied to the electric heater, the mass transfer apparatus is brought into the required operating mode. The composition of the steam stream in the receiving chamber is close to the composition of the gaseous feed stream, but its temperature is lower than the crystallization temperature of xenon, which is part of the gaseous feed stream. Therefore, it is possible to prevent the freezing of xenon in the receiving chamber when arranging the contact of the gaseous feed stream with the irrigated surface due to the good solubility of xenon in krypton and the lower freezing temperature of the solution compared to the crystallization temperature of xenon from the gas stream. Such a surface in the receiving chamber is the nozzle portion 52 and partially wet walls of the receiving chamber and the liquid distributor installed below the receiving chamber. The smaller specific surface of the nozzle 52 compared with the specific surface of the nozzle of the concentration part 3 allows to reduce pressure fluctuations in the contact device during thermal interaction of nonequilibrium flows.

Патрубок потока питания, соединенный через тепловой мост 56 с корпусом приемной камеры, и защищенный козырьком 51 от жидкости коллектор 57 уменьшают теплоотвод от газообразного потока питания и исключают намерзание ксенона в этих элементах.A power flow pipe connected through a thermal bridge 56 to the housing of the receiving chamber, and a collector 57 protected by a visor 51 from liquid, reduce heat dissipation from the gaseous power stream and exclude freezing of xenon in these elements.

Предложенная конструкция электронагревателя уменьшает термическое сопротивление между электронагревательным элементом и днищем куба и увеличивает его долговечность.The proposed design of the electric heater reduces the thermal resistance between the electric heating element and the bottom of the cube and increases its durability.

Обогреватель приемной камеры позволяет сократить время выхода массообменного аппарата в рабочий режим в непредвиденных случаях (например, аварийного выключения электроэнергии), когда более холодная флегма из концентрационной части стекает вниз, охлаждая приемную камеру.The heater of the receiving chamber allows reducing the time for the mass transfer apparatus to go into operation in unforeseen cases (for example, emergency power off), when the colder reflux from the concentration part flows down, cooling the receiving chamber.

Перфорированные трубчатые вертикальные вставки, установленные в отверстия днища распределителя флегмы, позволяют изменять в широких пределах нагрузку массообменного аппарата по жидкости при незначительном изменении уровня жидкости в распределителе, максимальная высота которого определяется высотой вставок.Perforated tubular vertical inserts installed in the openings of the bottom of the phlegm distributor make it possible to vary widely the liquid mass transfer apparatus with a slight change in the liquid level in the distributor, the maximum height of which is determined by the height of the inserts.

Дополнительно установленный распределитель флегмы в исчерпывающий части, перераспределители в исчерпывающей и концентрационных частях, а также различные размеры живых поперечных сечений концентрационной и исчерпывающей частей позволяют улучшить условия массообмена в контактном устройстве, уменьшить ВЕП и металлоемкость. При этом расположение перераспределителей между собой и от распределителей флегмы по высоте на расстоянии L=(150÷300) d экв является оптимальным. Увеличение L увеличивает ВЕП, высоту аппарата и его металлоемкость за счет ухудшения массообмена, а уменьшение - за счет увеличения количества перераспределителей, которые в этом случае становятся малоэффективными.An additionally installed phlegm distributor in the exhaustive part, redistributors in the exhaustive and concentration parts, as well as various sizes of live cross sections of the concentration and exhaustive parts, can improve the conditions of mass transfer in the contact device, reduce the EEP and metal consumption. Moreover, the location of the redistributors between themselves and from the phlegm distributors in height at a distance L = (150 ÷ 300) d equiv is optimal. An increase in L increases the EEP, the height of the apparatus and its metal consumption due to the deterioration of mass transfer, and a decrease due to an increase in the number of redistributors, which in this case become ineffective.

Включение в прямотрубную трубчатку по крайней мере одного канала, площадь поперечного сечения которого соизмерима с суммарной площадью проходных сечений теплообменных труб, позволяет подводить часть пара к поверхности конденсации сверху, увеличить количество конденсата в каждой теплообменной трубе, не опасаясь захлебывания, уменьшить их количество, размеры трубчатки и металлоемкость.The inclusion in the straight pipe of at least one channel, the cross-sectional area of which is commensurate with the total flow area of the heat transfer pipes, allows you to supply part of the steam to the condensation surface from above, increase the amount of condensate in each heat transfer pipe, without fear of flooding, reduce their number, and the size of the pipe and metal consumption.

Предложенные технические решения повышают надежность и уменьшают металлоемкость массообменного аппарата.The proposed technical solutions increase reliability and reduce the metal consumption of the mass transfer apparatus.

Claims

Mass-transfer apparatus, including a concentration part filled with a nozzle with a liquid distributor in the form of a glass with holes in the bottom, a receiving chamber with a supply flow pipe, an exhaustive part filled with a nozzle, a condenser-evaporator with an intermediate coolant cavity condensed in a straight pipe, a cubic electric heater, characterized in that the receiving chamber further comprises a nozzle section with a specific surface smaller than the specific surface of the nozzle of the concentration part, on the heater and has a fitting with a thermal converter installed, the supply flow pipe is additionally equipped with a thermal bridge, the holes in the bottom of the distributor additionally contain perforated tubular vertical inserts, the exhaustive part additionally contains a phlegm distributor mounted below the receiving chamber, the concentration and exhaustive parts, as well as the receiving chamber have various sizes of live cross sections, concentration and exhaustive parts are additionally equipped with redistribution with fins installed in height at a distance L between themselves and from the reflux dispensers, where L = (150 ÷ 300) d eq, d eq is the equivalent diameter of the nozzle, the straight pipe contains at least one channel, the cross-sectional area of which is comparable with the total area flow sections of the heat exchanger tubes of the tube, and the electric heater further comprises a heat conductive base with an electric heating element laid and covered with heat conductive powder, which is pressed by springs equipped with springs to the bottom of the cube.