ЭЛЕМЕНТ НЕРЕГУЛЯРНОЙ НАСАДКИ ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Российский патент 1997 года по МПК B01J19/30 

Изобретение относится к химической, нефтеперерабатывающей и другим отраслям промышленности и может быть использовано при осуществлении ректификации, адсоpбции и в других тепломассообменных процессах в соответствующих массообменных аппаратах.

Из уровня техники известны разнообразные элементы нерегулярных насадок, например, в виде цилиндрических элементов, на поверхности которых выполнены отверстия в виде просечек с отогнутыми вовнутрь корпуса элемента лепестками имеющими различную форму, например, дугообразную, см. Обзорную информацию "Зарубежные насадочные устройства массообменной аппаратуры", ЦИНТИхимнефтемаш, М. 1982 г. с. 4-5, рис. 3, 4 [1]
Известны также полуцилиндрические элементы насадки, представляющие собой разрезанные в диаметральной плоскости полые цилиндры, на поверхности которых выполнены просечки с отогнутыми внутрь (в вогнутую сторону) дугообразными лепестками, см.[1] с. 8, рис. 6.

Кроме того, известны седловидные элементы насадки, поверхность которых образована комбинацией конических и цилиндрической поверхностей см. [1] с. 9, рис. 7.

К седловидным элементам насадок относятся также элементы насадки типа INTALOX, каждая из которых образована дугообразной отбортованной полоской с выштампованной перегородкой и отогнутыми внутрь лепестками, см. [1] с. 9, рис. 8.

Для всех элементов вышеописанных насадок, относящихся по способу укладки к нерегулярным (насыпным) насадкам характерны, в зависимости от формы образующих их элементов (цилиндрические, полуцилиндрические, седлообразные) различные гидравлические сопротивления и эффективности массопередачи.

Однако, в связи с тем, что эти элементы насадок применяются в колоннах путем насадки или сплошным слоем по всей высоте колонны, или отдельными слоями, размещенными на специальных поддерживающих распределительных решетках (тарелках), не исключается такое их положение (ориентация) в колонне, когда массообменные поверхности элементов насадки располагаются неэффективно относительно направления потоков контактирующих фаз. Например, с точки зрения эффективности массообмена, наиболее выгодным положением цилиндрической, а также или полуцилиндрической, или седлообразной формы элементов насадки, является горизонтальное положение элементов, т.е. максимальное перекрытие их массообменными поверхностями горизонтального сечения колонны.

При монтаже нерегулярной насадки из-за большого объема работ в 90% случаев элементы насадки засыпают, а не укладывают послойно, в связи с чем с большой степенью вероятности, достигающей до 50% например, цилиндрические элементы насадки могут расположиться в вертикальном положении (встать на торец корпуса). Это приводит к значительному снижению ее работоспособности, т. к. при вертикальном положении указанного элемента его массообменные поверхности (поверхности лепестков и боковая поверхность) выключаются из работы относительно вертикального направления движения контактирующих фаз.

За прототип изобретения выбрана описанная выше нерегулярная насадка с цилиндрическими элементами, см. [1] с. 4-5, рис. 3, 4, для которой характерны те же недостатки, которые описаны в отношении аналогов, а именно значительная вероятность неэффективного расположения в слое насадки ее элементов с точки зрения эффективности массообмена.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи по повышению эффективности и производительности массообмена в слое насадки.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что элемент нерегулярной насадки содержащей корпус в виде поверхности вращения с отверстиями и лепестковыми отгибами расположенными внутри корпуса, корпус каждого элемента насадки выполнен в виде полусферической поверхности вращения, торец которой может быть выполнен с отбортовкой. В варианте выполнения корпус каждого элемента насадок выполнен в виде замкнутой поверхности вращения, торцы которой образованы отгибами части боковой поверхности корпуса, при этом форма торцов корпуса может быть или сферической или конической.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение производительности и эффективности массообмена при фактически тех же трудозатратах на изготовление и монтаж нерегулярной насадки.

На фиг.1 показан общий вид элемента насадки; на фиг.2 то же, вид сверху; на фиг.3,4,5 то же, (варианты выполнения).

Элемент нерегулярной насадки для колонн тепломассообменных аппаратов содержит корпус 1 в виде поверхности вращения с отверстиями 2 и лепестковыми отгибами 3 расположенными внутри корпуса 1. Поверхность вращения корпуса 1 выполнена в виде полусферы, торец которой снабжен отбортовкой 4. В вариантах выполнения поверхность вращения корпуса 1 выполнена в виде замкнутой поверхности (см. фиг.3,4,5) части боковой поверхности. Торцевые части корпуса 1 в этих вариантах могут быть выполнены или сферическими, или коническими. Таким образом в этих вариантах общий контур элемента насадки имеет вид замкнутой геометрической поверхности (фигуры) вращения, при этом часть боковой и торцевой поверхностей отогнута внутрь фигуры и образует совместно с наружной (боковой) поверхностью дополнительные массообменные поверхности.

В варианте выполнения элемента насадки в виде полусферы лепестки расположены внутри полусферы, при этом загибы их концевых частей также расположены внутри полусферы. Это позволяет исключить сцепление отдельных элементов насадки при ее монтаже, а также их расположение друг в друге. Кроме того, за счет размещения лепестков в разных плоскостях, любое положение насадки является рабочим, однако наиболее выгодным с точки зрения массообмена, является такое положение, когда насадка располагается в слое отбортовкой вниз.

В процессе монтажа насадки при свободной засыпке ее элементов в колонну или на поддерживающие решетки (тарелки) за счет формы торцов корпусов элементов насадки в обоих вариантах каждый элемент насадки будет располагаться в наиболее выгодном положении для взаимодействия с потоками взаимодействующих фаз отбортовкой вверх или вниз для варианта с полусферической поверхностью и всегда на боковой поверхности для вариантов с замкнутой поверхностью.

Это позволяет при эксплуатации значительно повысить эффективность и производительность массообмена при фактически тех же затратах на изготовление.

Использование: в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, при осуществлении ректификации, абсорбции и других тепломассообменных процессах в соответствующих аппаратах. Сущность изобретения: элемент нерегулярной насадки, содержащий корпус в виде поверхности вращения с отверстиями и лепестковыми отгибами, расположенными внутри корпуса, корпус каждого элемента насадки выполнен в виде полусферической поверхности вращения, торец которой может быть выполнен с отбортовкой. В варианте выполнения корпус каждого элемента насадки выполнен в виде замкнутой поверхности вращения, торцы которой образованы отгибами части боковой поверхности корпуса, при этом форма торцов корпуса может быть или сферической или конической. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Элемент нерегулярной насадки для тепломассообменных аппаратов, содержащий корпус в виде поверхности вращения с отверстиями и лепестковыми отгибами, расположенными внутри корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде полусферической поверхности вращения. 2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что торец полусферической поверхности вращения выполнен с отбортовкой. 3. Элемент нерегулярной насадки для тепломассообменных аппаратов, содержащий корпус в виде поверхности вращения с отверстиями и лепестковыми отгибами, расположенными внутри корпуса, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде замкнутой поверхности вращения, торцы которой образованы отгибами части боковой поверхности корпуса. 4. Элемент по п.3, отличающийся тем, что торцы корпуса выполнены сферическими. 5. Элемент по п.3, отличающийся тем, что торцы корпуса выполнены коническими.