СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НАСАДКИ Российский патент 1997 года по МПК B01J19/32 

Изобретение относится к области производственного оснащения химических и физических процессов общего назначения, точнее к способам изготовления насадок, используемых в абсорберах, ректификационных колоннах, теплообменных аппаратах и т.п.

Известен способ изготовления насадки, включающий размещение на несущем своде рядов пластмассовых отдельных уголков во взаимно перпендикулярных направлениях [1]
Недостатком этого способа являются большие затраты времени и ручного труда на его реализацию при замене одной насадки на другую в аппарате, где она используется.

Известен другой способ изготовления насадки, включающий сборку гофрированных пластин их неорганического материала в пакет с взаимным перекрещиванием направлений гофр в смежных пластинах и скрепление этих пластин в местах их контакта клеевым соединением. Гофрированные пластины выполняют из стекла [2]
Данный способ изготовления насадки по сравнению с ранее описанным не требует больших затрат времени и ручного труда при монтаже насадки и соответствующем аппарате, например скруббере, так как сборку насадки производят вне этого аппарата.

Недостаток заключается в том, что насадка получаемая этим способом, имеет ограниченную площадь рабочей поверхности, определяемую суммарной площадью гладких стеклянных поверхностей гофрированных пластин.

Другим недостатком этого способа является то, что он не обеспечивает получение насадки с высокой прочностью скрепления ее составных элементов (гофрированных пластин), т.к. это скрепление осуществляют клеевым соединением.

В основу настоящего изобретения положена задача разработки такого способа изготовления насадки, который обеспечил бы увеличение ее рабочей поверхности и прочности скрепления ее составных частей (гофрированных пластин).

Поставленная задача решается тем, что в известном способе изготовления насадки, включающем сборку гофрированных пластин из неорганического материала в пакет с взаимным перекрещиванием направлений гофр в смежных пластинах и скрепление этих пластин в местах их контакта, в качестве материала гофрированных пластин используют волокнистый пластик, а после сборки пластин в пакет последний подвергают термо-химической обработке в среде углеродсодержащего газа при температуре 800-1200^oС.

В известных технических решениях не обнаружено способов изготовления насадок с указанной совокупностью признаков, это доказывает соответствие заявляемого способа критерию изобретения "новизна".

Использование в качестве материала гофрированных пластин волокнистого пластика создает условие для формирования в этих пластинах пироуглеродной матрицы и скрепления их в местах их контакта этой матрицей.

Проведение после сборки гофрированных пластин в пакет термо-химической обработки этого пакета в среде углеродсодержащего газа при температуре 800-1200^o С обеспечивает выгорание полимерной матрицы в гофрированных пластинах и осаждение в образовавшихся межволоконных пустотах этих пластин кристаллического пироуглерода, т.е. образование в них пироуглеродной матрицы.

При этом в местах контакта гофрированных пластин пироуглеродная матрица пронизывает их стенки и соединяет эти пластины между собой, другими словами, происходит прочное "срастание" гофрированных пластин между собой в местах их контакта, т.е. объединение их в единое целое. Осаждение кристаллического пироуглерода происходит и на поверхности гофрированных пластин. Вследствие чередования пустот и волокон на этих поверхностях после выгорания полимерной матрицы осаждение пироуглерода на них происходит неравномерно. Благодаря этому и кристаллической природе осаждаемого пироуглерода увеличиваются неровность и шероховатость рабочих поверхностей гофрированных пластин, а значит, увеличивается площадь их рабочих поверхностей.

При проведении термо-химической обработки пакета гофрированных пластин в среде углеродсодержащего газа при температуре ниже 800^oС, как показало опытное опробование, образовавшиеся пустоты в гофрированных пластинах заполняются, в основном сажей, это недопустимо снижает прочность гофрированных пластин и их пакета в целом.

При проведении термо-химической обработки пакета гофрированных пластин в среде углеродсодержащего газа при температуре выше 1200^oС, как показало опытное опробование, происходит интенсивное осаждение пироуглерода на поверхности гофрированных пластин, в результате этого закрывается доступ его к внутренним пустотам указанных пластин. Это также недопустимо снижает прочность гофрированных пластин и их пакета в целом.

Новый технический эффект заявляемого способа изготовления насадки заключается в том, что он позволяет увеличить площадь рабочей поверхности насадки, прочность скрепления ее основных частей (гофрированных пластин) и работоспособность.

Из известного уровня техники не выявлено влияние предписываемых настоящему изобретению преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение указанного технического результата. Это доказывает соответствие предложенного способа критерию изобретения "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показан общий вид насадки, в аксонометрии;
на фиг. 2 фрагмент двух смежных гофрированных пластин в аксонометрии.

Способ изготовления насадки включает сборку гофрированных пластин 1 из неорганического материала в пакет 2 (см. фиг. 1) с взаимным перекрещиванием направлений гофр в смежных пластинах 1 и скрепление этих пластин в местах 3 их контакта (см. фиг. 2).

В качестве материала гофрированных пластин 1 используют волокнистый пластик, например углепластик, стеклопластик и т.п.

После сборки гофрированных пластин 1 в пакет 2, например, с помощью технологического бандажа, оправки (на чертеже не показаны) и т.п. указанный пакет подвергают термо-химической обработки в среде углеродсодержащего газа при температуре 800-1200^oС. В процессе термо-химической обработке при указанной температуре происходят выгорание полимерной матрицы в гофрированных пластинах 1 и осаждение в образовавшихся межволоконных пустотах этих пластин кристаллического пироуглерода, т. е. образование в них пироуглеродной матрицы.

При этом в местах 3 контакта гофрированных пластин 1 пироуглеродная матрица пронизывает их стенки и соединяет эти пластины между собой, другими словами, происходит прочное "срастание" гофрированных пластин между собой в местах 3 их контакта, т.е. объединение их в единое целое.

Осаждение кристаллического пироуглерода происходит и на поверхности гофрированных пластин 1. Вследствие чередования пустот и волокон на этих поверхностях после выгорания полимерной матрицы осаждение пироуглерода на них происходит неравномерно. Благодаря этому и кристаллической природе осаждаемого пироуглерода увеличиваются неровность и шероховатость рабочих поверхностей гофрированных пластин, а значит, увеличивается площадь их рабочих поверхностей. Одновременно с этим природа матрицы и подложки на основе пиролиза углеродсодержащих компонентов позволяет эксплуатировать такую насадку в агрессивных средах.

Пример 1. Гофрированные пластины 1 из волокнистого пластика (углеродная ткань Урал Т, ТУ 6-06 И107-84, полиэфирное связующее ПН 12, ТУ 6-06-74-89) собирали в пакет 2 с взаимным перекрещиванием направлений гофр в смежных пластинах 1 с помощью бандажа (на чертеже не показан). Указанный пакет помещали в термопечь (на чертеже не показана). Печь вакуумировали, подавали углеродсодержащий газ метан сетевой (ГОСТ 5542 78), постепенно повышали температуру до 970^oС, выдерживали при этой температуре 360 часов до образования пироуглеродной матрицы в собранных в пакет пластинах 1. Изготовленную таким образом насадку охлаждали с печью, извлекали из нее и освобождали от бандажа.

Пример 2. Гофрированные пластины 1 из волокнистого пластика (стеклоткань КТ 11, ОСТ 6-11-376-74, связующее ЛБС-4 ГОСТ 901-78) собирали в пакет 2 с взаимным перекрещиванием направлений гофр в смежных пластинах 1 с помощью оправки (на чертеже не показана). Указанный пакет помещали в термопечь (на чертеже не показана). Печь вакуумировали, подавали углеродсодержащий газ - пропан (ТУ 51-882-90), постепенно повышали температуру до 930^o С, выдерживали при этой температуре 270 часов до образования пироуглеродной матрицы в собранных в пакет пластинах 1. Изготовленную таким образом насадку охлаждали с печью, извлекали из нее и освобождали от оправки.

Пример 2. Гофрированные пластины 1 из волокнистого пластика (асбестовая ткань АТ-1 ГОСТ 6102-78, связующее ЭНФБ ТУ 1-596-36-77) собирали в пакет с взаимным перекрещиванием направлений гофр в смежных пластинах 1 с помощью бандажа (на чертеже не показан). Указанный пакет помещали в термопечь (на чертеже не показана). Печь вакуумировали, подавали углеродсодержащий газ - бутан (ТУ 51-945-90), постепенно повышали температуру до 1020^oС, выдерживали при этой температуре 320 часов до образования пироуглеродной матрицы в собранных в пакет пластинах 1. Изготовленную таким образом насадку охлаждали с печью, извлекали из нее и освобождали от бандажа.

Использование: при изготовлении насадок аппаратов химической, нефтеперерабатывающей промышленности, например скрубберов, ректификационных колонн и других тепломассообменных аппаратов. Сущность изобретения: способ включает сборку гофрированных пластин из неорганического материала в пакет с взаимным перекрещиванием направлений гофр в смежных пластинах и скрепление этих пластин в местах их контакта. В качестве материала гофрированных пластин используют волокнистый пластик, а после сборки пластин в пакет последний подвергают термо-химической обработке в среде углеродсодержащего газа при температуре 800-1200^oС. Такой способ изготовления насадки позволяет увеличить площадь активной поверхности насадки, прочность скрепления гофрированных пластин в пакет и работоспособность насадки. 2 ил.

1 Способ изготовления насадки, включающий сборку гофрированных пластин из неорганического материала в пакет с взаимным перекрещиванием направлений гофр в смежных пластинах и скрепление этих пластин в местах их контакта, отличающийся тем, что в качестве материала гофрированных пластин используют волокнистый пластик, а после сборки гофрированных пластин в пакет последний подвергают термохимической обработке в среде углеродсодержащего газа при 800
1200<198>С.