203050. lajstromszámú szabadalom • Eljárás folyadék és gőz vagy gáz érintkeztetésére különösen desztilláló és/vagy abszorpciós kolonnák tányérjain, valamint szerkezet az eljárás foganatosítására
HU 203050A dalon az 1 tányér síkjára merőleges—vagyis függőleges —, mi magasságú, és a folyadéknak az A nyíllal jelölt ráfolyási iránnyal azonos fő áramlásirányára merőleges* függőleges geometriai középsíkjával párhuzamos 2 ráfolyógát, vele átellenben és párhuzamosan 9 lefolyógát húzódik, amely ugyancsak függőleges, és mi magassága a jelen kiviteli példa esetében kisebb, mint a 2 ráfolyógát m i magassága-A 2 ráfolyógát és 9 lefolyógát között helyezkedik el az 1 tányérnak a fázisok érintkeztetése szempontjából aktív felülete. A 9 lefolyógátat a 10 kolonna belsejében levő függőleges 7 fal felső sávja alkotja. A 2 ráfolyógát mellett a belső oldalon, vagyis az 1 tányér aktív tartományában egy vagy több, a 2 ráfolyógáttal párhuzamos 12 sorban ferde y tengelyű gáz- vagy gőzbevezető nyílással rendelkező 3 folyadékgyorsító elemek vannak a tányérlemezbe építve. Azy tengely az aktív tartomány felé irányul, és az 1 tányér felső síkjával ötszöget zár be, amely célszerűen hegyesszög. Felülnézeti vetületben azy tengelyek a 2 ráfolyógátra merőlegesek. Ennek megfelelően a 3 folyadékgyorsító elemeken át az 1 tányéron áramló 5 folyadékrétegbe a gőz- vagy gázáramok az a nyüaknak megfelelően ferdén alulról felfelé és — a folyadéké nyíllal jelölt áramlásirányát tekintve — előrefelé hatolnak be. A 3 folyadékgyorsító elemeket például a 186.652. számú magyar szabadalmi leírásból megismerhető, ferde tengelyű szemek alkotják, amelyek nem állnak ki a? 1 tányér felső síkjából, természetesen alkalmazásra kerülhetnek más olyan, a tányér síkjából ki nem nyúló elemek is, amelyek a gázsugarakat ferdén felfelé, vagy vízszintesen vezetik be a folyadékba. Az 1 tányér aktív, vagyis a 2 ráfolyógát és 9 lefolyógát közötti tartományban, ahol a tányérlemez vízszintes, mindenütt — a jelen kiviteli példa esetében függőleges tengelyű nyílások, pl. furatok által alkotott — 6 gáz- vagy gőzbevezető elemek vannak. E nyílások keresztmetszeti alakja tetszőleges lehet, pl. kör, négyszög stb. A nyüások kiosztása ugyancsak tetszőleges lehet. Az 1. és 2. ábra szerinti 1 tányéron a folyadék- és gáz- vagy gőzfázis érintkeztetése a következőképpen történik: azA nyű irányából v i folyadékszinttel érkező folyadék a 2 ráfolyógáton átbukva az 1 tányér aktív felületére kerül, ahol bi vastagságú rétegben, a vinél alacsonyabb V2 folyadékszinttel áramlik a 9 lefolyógát felé. A 3 folyadékgyorsító elemeken (szemeken) beáramló gázzal vagy gőzzel — az alulról felfelé szálló gáz- vagy gőzáram impulzusának az átadásával — oly mértékben megnöveljük a folyadék áramlási sebességét, hogy az meghaladja a folyadékból felszálló gőz- vagy gázbuborékoknak a felhajtó erő hatására bekövetkező felszállási sebességét, amely — a mindenkor bevezetett folyadék anyagi tulajdonságaitól (sűrűség, viszkozitás, felületi feszültség) függően általában 0,1 -0,3 m/s. Az 5 folyadékréteg h \ vastagsága mindössze néhány mm. A vékony rétegben áramló, a szükséges határsebesség fölé növelt sebességű folyadékáram a 6 gáz- vagy gőzbevezető elemek nyüásain át ah nyilaknak megfelelően belépő gáz- vagy gőzáramból képződő bu5 borékokat magával ragadja, és közben a fellépő egyenirányú nagy nyírófeszültség a buborékokat mintegy aprítja. A határsebesség fölé gyorsított 5 folyadékréteg az 1 tányérnak csak a folyadékráfolyáshoz közelebbi oldalára terjed ki, és az aktív tányérfelületnek csak egy bizonyos — a folyadék sebességtől, anyagi jellemzőitől, a folyadék sebességét csökkentő ellenállások (folyadék-viszkozitás, a tányér és a kolonnaköpeny érdessége), valamint a tányér-, illetve kolonna-konstrukciótól (pl. a tányérlemez síkjából esetenként kiálló érintkeztető elemek stb.) függő hányadát foglalja el. Az aktív felületnek ezt a tartományát, amely a 2 ráfolyógát és az 1 tányér középső tartománya, illetve attól kissé a 9 lefolyógát felé eső, a 2 ráfolyógáttal és a 9 lefolyógáttal párhuzamos z függőleges sík között húzódik, és elméleti hosszúságát az 1. és 2. ábrákon /1 hivatkozási betűvel jelöltük — funkciójának megfelelően — a tányér II kigázosító zónájaként definiálható. AII kigázosító zónában ugyanis a folyadék sebességének a fentiekben említett határérték alá való csökkenése miatt kiszabadulnak egyrészt a gyorsító zónából elragadott és odavezetett gőz-vagy gázbuborékok, valamint azok a buborékok is, amelyek az /1 hosszon a 6 gáz- vagy gőzbevezető elemek nyílásain keresztül alulról felfelé (b nyilak) a turbulens 11 folyadékrétegbe vezetett gőz- vagy gázáramból képződnek. Ebben a II kigázosító zónában a turbulens folyadékmozgás többnyié nyírófeszültségeket hoz létre, amelyek az itt kiváló buborékokat is szétaprítják. A kisméretűre aprított buborékok a II kigázosító zóna teljes területén, egyenletes sűrűségben — vagyis az ott levő érintkeztető elemek, például furatok között, valamint a körkeresztmetszetű tányér szélein egyébként kialakulható stagnáló zónákban (holt tereken) is — kiszabadulnak, és felszállnak, ezáltal tovább növelik all folyadékréteg turbulenciájának a mértékét. Mivel a II kigázosító zónában a folyadék turbulenciája nagyfokú, stagnáló tartományok (holt terek) kialakulása nélkül teljes keveredés megy végbe. Amint erre korábban már utaltunk, minthogy a fázisok tökéletes keveredése az elméleti-egyensúlyi tányért jelenti, a II kigázosító zóna egy elméleti tányér-egyenértéket reprezentál. A11 folyadékrétegből egyébként a c nyüaknak (1. ábra) megfelelően távoznak a gőz- és gázbuborékok, a folyadék pedig a 9 lefolyógáton átbukva a B nyü irányában hagyja el az 1 tányért. A fentiek szerint tehát a találmány tárgyát képező tányéron—annak aktív felületén—az egyensúlyi működést eredményező kettős funkciót valósítunk meg: egyrészt a tányérra vezetett folyadékáram sebességét növeljük, másrészt a felgyorsított folyadékot a lefolyógáttal ütköztetjük, és annak nagy sebességét lelassítjuk, miáltal létrehozzuk a gáz- vagy gőzfázis és folyadékfázis teljes keveredését. Megjegyezzük, hogy az I gyorsító zóna és II kigázosító zóna közötti átmenet meglehetősen rövid tartományra terjed ki, vagyis meglehetősen éles, mindazonáltal a z függőleges sík csak elméleti határvonalat jelent a két említett zóna között, annak mindkét oldalán — ha csak igen csekély mértékben és távolságra is — mindkét zónára jellemző ismérvek jelentkeznek. 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
