устройство для распределения жидкости

Формула изобретения

Устройство для распределения жидкости в виде стекающей пленки, содержащее вертикальный полый цилиндр, размещенный в кольцевом пространстве между вертикальными цилиндрическими поверхностями и закрепленный верхним концом в трубной решетке, отличающееся тем, что верхняя часть вертикального цилиндра дополнительно оборудована кольцевым карманом для приема и расхода жидкости, вертикальный цилиндр и кольцевой карман по всей окружности на одинаковой высоте имеют по ряду отверстий одинакового диаметра для слива жидкости.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для распределения жидкости с созданием тонкой пленки и может быть использовано в химической промышленности для испарения коррозионно-активных жидкостей, в частности в трубчатом пленочном испарителе сжиженного фтористого водорода.

Известен аппарат для обработки жидкости в тонком слое, например, для отгонки низкомолекулярных соединений, содержащий вертикальный корпус с греющей рубашкой, испарительную трубу, соединенную в нижней части с корпусом аппарата с образованием кольцевого кармана, и установленный в верхнем конце трубы цилиндрический пленкообразователь, на наружной поверхности которого выполнены взаимно пересекающиеся канавки, направленные под углом к его оси [авт. св. СССР 394054, кл. В 01 D 1/22, опубл. 22.08.73]. Отгонка низкомолекулярных соединений в известном аппарате сопряжена с коррозионным разрушением испарительной трубы в случае испарения коррозионно-активных жидкостей, в частности фтористого водорода, из-за накопления в кольцевом кармане, образованном испарительной трубой и корпусом аппарата, плавиковой кислоты. Кроме того, известный аппарат содержит лишь одну обогреваемую испарительную поверхность, поэтому интенсивность испарения жидкости мала.

Для интенсификации процесса предложен выпарной аппарат пленочного типа, содержащий обогреваемый вертикальный корпус с размещенной в нем цилиндрической камерой с греющей рубашкой, а также с установленной по оси камеры питательной трубой с направляющим конусом, помещенным в кольцевом пространстве между камерой и трубой [авт. св. СССР 610533, кл. В 01 D 1/22, опубл. 15.06.78] . При увеличении интенсивности выпаривания известное устройство не решает проблемы уменьшения коррозионной активности в процессе испарения агрессивных жидкостей.

В значительной мере проблема снижения коррозионной активности в процессе испарения агрессивных жидкостей решается конструкцией трубчатого пленочного аппарата по авт. св. СССР 1197682, кл. В 01 D 1/22, опубл. 15.12.85. Конструкция указанного аппарата предусматривает устройство для распределения жидкости в виде стекающей пленки, наиболее близкое к предлагаемому по совокупности существенных признаков. Данное устройство представляет собой вертикальный полый цилиндр (трубу), размещенный в кольцевом пространстве, образованном вертикальным цилиндрическим корпусом аппарата и греющей цилиндрической поверхностью в виде вертикальной трубы Фильда, размещенной по оси аппарата, и закрепленный верхним концом в трубной решетке. При подаче распределяемой жидкости сверху на трубную решетку она свободно стекает по внутренней поверхности трубы.

В известном аппарате исключается контакт греющей поверхности с агрессивной жидкостью, тем самым решается проблема предупреждения коррозионного разрушения оборудования. Однако производительность известного аппарата недостаточно высока, так как предусмотренное его конструкцией распределительное устройство позволяет создать стекающую пленку жидкости лишь на внутренней поверхности трубы, в связи с чем внешняя поверхность трубы не используется.

Техническая задача настоящего изобретения - устранение указанного недостатка.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для распределения жидкости в виде стекающей пленки, содержащем вертикальный полый цилиндр, размещенный в кольцевом пространстве между вертикальными цилиндрическими поверхностями и закрепленный верхним концом в трубной решетке, согласно изобретению верхняя часть вертикального цилиндра дополнительно оборудована кольцевым карманом для приема и расхода жидкости, вертикальный цилиндр и кольцевой карман по всей окружности на одинаковой высоте имеют по ряду отверстий одинакового диаметра для слива жидкости.

На чертеже изображен трубчатый пленочный аппарат с устройством для распределения жидкости согласно данному изобретению, вертикальный разрез.

Аппарат содержит корпус 1 и обогревающую рубашку 2. В корпусе расположены трубы Фильда 3 и 4, закрепленные в трубных решетках 5 и 6. Между вертикальными цилиндрическими поверхностями корпуса и труб Фильда образовано кольцевое пространство. Для ввода обрабатываемой жидкости установлен штуцер 7. Обработку жидкости проводят на внутренней и внешней поверхностях вертикального цилиндра 8, закрепленного в трубной решетке 9. В верхней части вертикального цилиндра размещен кольцевой карман 10. Для распределения обрабатываемой жидкости по наружной и внутренней поверхностям цилиндра 8 как цилиндр, так и карман по всей окружности на одинаковой высоте имеют по ряду сливных отверстий 11 одинакового диаметра. Для вывода обработанной жидкости и образующихся паров в днище аппарата имеется штуцер 12. Штуцеры 13, 14, 15 и 16 предназначены для ввода и вывода теплоносителя, используемого для нагрева поверхностей трубы 4 и корпуса 1.

При работе устройства обрабатываемая жидкость поступает через штуцер 7 и стекает по трубной решетке 9 через карман 10 и отверстия 11 в виде тонкой пленки по внутренней и внешней поверхностям вертикального цилиндра 8. Теплоноситель, подаваемый и выводимый через патрубки 13, 14, 15 и 16, создает нагрев трубы 4 и корпуса 1, от излучения которых происходит нагрев цилиндра 8 и стекающей по его поверхности жидкости и испарение жидкости. Пары обрабатываемой жидкости нагреваются от греющих поверхностей за счет конвекции и дополнительно нагревают стекающую жидкость, после чего вместе с остатками неиспарившейся жидкости выводятся из аппарата через штуцер 12.

Пример.

Проводили испарение безводного фтористого водорода в пленочном испарителе с устройством для распределения жидкости предлагаемой конструкции при нагреве стекающей пленки жидкости конвективным нагревом парами испаряющегося фтористого водорода и тепловыми лучами нагретой поверхности (конвективно-радиационный нагрев). В качестве теплоносителя использовали водяной пар высокого давления. Температура греющих поверхностей около 150^oС. Температура выходящего испаренного фтористого водорода 36-38^oС. Давление в системе 1,6-1,7 абс. атм. Расход подаваемого на испарение фтористого водорода составил 170-250 кг/ч, поверхность испарения 1,3 м². Поскольку скрытая теплота испарения HF 8 ккал/моль, достигнутый коэффициент теплоотдачи составил 460-675 ккал/м²ч^oС.

После непрерывной эксплуатации испарителя в течение 4 месяцев проведен осмотр греющих и испаряющих поверхностей испарителя: видимых коррозионных разрушений не обнаружено, скорость коррозии образцов хромоникелевой стали 12Х18Н10Т не превышает 0,001 г/м²ч.

Использование предлагаемого устройства для распределения жидкости обеспечивает по сравнению с известными устройствами интенсификацию теплообмена за счет использования всей поверхности испарителя, при этом снижена коррозия за счет отсутствия прямого контакта греющей поверхности с испаряемой жидкостью, что обеспечивает экологическую безопасность устройства.