СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА Российский патент 1998 года по МПК B01J19/32 

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов тепломассообмена в процессах ректификации, абсорбции, экстракции в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известна структурированная насадка выполненная из просечно-вытяжных гофрированных металлических листов, собранных в пакеты, с вертикально расположенными листами и снабженными окнами на поверхности гофр и козырьками направленными вниз, см. патент ГДР N 0154153, B 01 D 3/22, 03.03.82.

Недостатком этой насадки является сравнительно низкая эффективность массопередачи, обусловленная неравномерностью распределения жидкости по сечению пакетов.

За прототип изобретения принята структурированная насадка, состоящая из вертикальных гофрированных листов просечно-вытяжного металла, наклонные поверхности гофр снабжены дистанционными выступами-интенсификаторами в виде незамкнутых поверхностей, при этом выступы выполнены с обращенными вниз окнами, а на верхних краях просечно-вытяжных листов выполнены выступы, окна которых обращены вверх (патент ГДР N 284342, B 01 D 3/14, 14.11.90).

Недостатком прототипа является неравномерное распределение жидкости по сечению пакетов насадки, обусловленное тем, что выполнение распределительного устройства в виде отдельных расположенных на краях листов на расстоянии друг от друга гофр, которые параллельны продольной оси пакета, приводит к струйному характеру течения жидкости. Кроме того, окна на дистанционных выступах-интенсификаторах способствуют разрыву пленки жидкости, стекающей по поверхности листов. Это существенно сужает диапазон эффективной работы.

Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности массопередачи за счет улучшения распределения жидкости по сечению насадки и расширения диапазона эффективной работы.

Решение поставленной задачи обеспечивается за счет того, что в структурированной насадке, включающей пакеты из гофрированных металлических просечно-вытяжных листов с вертикальным рабочим положением пакетов, каждый из которых снабжен распределительным устройством в виде краевых гофр листов, на поверхности которых выполнены дистанционные выступы-интенсификаторы, согласно изобретению, краевые гофры выполнены непрерывными по всей длине краев листов и наклонены к продольной оси пакета под углом 25-45^o, а дистанционные выступы-интенсификаторы выполнены неразрывными, в виде вытяжек металла листов, образованных полузамкнутыми поверхностями. Кроме того, полузамкнутые поверхности дистанционных выступов-интенсифнкаторов могут быть образованы поверхностями второго порядка, например, сферическими или эллиптическими, или образованны поверхностями в виде усеченных пирамид. Целесообразно, чтобы высота гофр просечно-вытяжных листов в пакете насадки составляла 0,08 - 0,2 ширины основания этих же гофр, а выступы-интенсификаторы были расположенны рядами в шахматном порядке.

На фиг. 1 - изображен продольный разрез пакета структурированной насадки.

На фиг. 2 - вид спереди.

На фиг. 3 - вид сверху.

На фиг. 4 - вариант выполнения.

Структурированная насадка содержит собранные в пакеты 1 гофрированные просечно-вытяжные металлические листы 2. Рабочее положение пакетов - вертикальное, соответственно, верхние края листов 2 выполнены с краевыми гофрами 3, выполненными непрерывно по всей длине краев листов 2 и наклоненными к продольной оси симметрии пакета под углом 25-45^o. Кроме того, на поверхности листов 2 выполнены дистанционные выступы-интенсификаторы 4, которые образованы путем вытяжек металла листа с образованием на его поверхности множества неразрывных полузамкнутых поверхностей. Эти поверхности могут быть образованы поверхностями второго порядка, например, сферическими или эллиптическими, см. фиг. 1-3, или образованны поверхностями в виде усеченных пирамид, см. фиг.4.

Целесообразно, чтобы высота h гофр 5 просечно-вытяжных листов 2 в пакете насадки составляла 0,08 - 0,21t - ширины основания этих же гофр, а выступы-интенсификаторы были расположены на поверхности листа 2 в шахматном порядке.

Структурированная насадка работает следующим образом. Пар (газ) поступает в пакет снизу, проходит в зазоры между вертикальными гофрированными листами многократно меняя направление в соответствии с направлением гофр; жидкость подается на верхнее сечение пакета, при этом, благодаря выполнению верхних краев листов насадки гофрированными с косыми гофрами, жидкость равномерно распределяется по всему сечению пакета и в виде пленки, капель и мелких струй движется по поверхности просечно-вытяжных листов насадки вниз.

Благодаря неразрывной поверхности дистанционных выступов ннтенсификаторов 4 и их шахматному расположению, обеспечивается гарантированный зазор между листами в пакете и эффективное перераспределение паровой и жидкой фаз в пакете. Это достигается также за счет того, что при штамповке выступов на их поверхности происходит значительная деформация металла, что существенно увеличивает свободное сечение выступов, при этом пар или жидкость, встречая на своем пути такой выступ, например в виде полусферы, или полуэлипсоида или в виде усеченного конуса, свободно проходят через выступ. Таким образом, контакт между паром (газом) и жидкостью происходит как на поверхности просечно-вытяжных листов, так и в объеме (в пространстве между листами), что существенно повышает эффективность разделения.

Выполнение на верхних краях гофрированных просечно-вытяжных листов непрерывной краевой косой гофрировки обеспечивает равномерное распределение жидкости и обеспечивает необходимую жесткость пакетов. Жесткость пакетов (а следовательно и сохранение расчетных параметров при монтаже и работе насадки) повышена также за счет формы дистанционных выступов-интенсификаторов 4 и отсутствия в них ослабляющих разрывов. Выполнение выступов 4, в виде усеченной пирамиды позволяет развить массообменную поверхность и увеличить свободный объем насадки.

Соотношение высоты гофр h и шага между гофрами t в пределах 0,08 - 0,2 обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления насадки и увеличение ее пропускной способности.

Таким образом, равномерное распределение жидкой фазы по сечению и перераспределения контактирующих фаз во всем объеме слоя насадки, обеспечивает высокую эффективность массопередачи, расширение диапазона эффективной работы и производительность массообменных аппаратов.

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов тепломассообмена в процессах ректификации, абсорбции, экстракции в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения заключается в том, что в структурированной насадке, включающей пакеты из гофрированных металлических просечно-вытяжных листов с вертикальным рабочим положением пакетов, каждый из которых снабжен распределительным устройством в виде краевых гофр листов, на поверхности которых выполнены дистанционные выступы - интенсификаторы, согласно изобретению, краевые гофры выполнены непрерывными по всей длине краев листов и наклонены к продольной оси пакета под углом 25 - 45^o, а дистационные выступы-интенсификаторы выполнены неразрывными, в виде вытяжек металла листов, образованных полузамкнутыми поверхностями. Кроме того, полузамкнутые поверхности дистанционных выступов-интенсификаторов могут быть образованы поверхностями второго порядка, например, сферическими или эллиптическими или образованы поверхностями в виде усеченных пирамид. Целесообразно, чтобы высота гофт просечно-вытяжных листов в пакете насадки составляла 0,08 - 0,2 ширины основания этих же гофт, а выступы-интенсификаторы были расположенных рядами в шахматном порядке. Конструкция структурированной насадки позволяет обеспечить более равномерное распределение жидкости по сечению насадки и эффективное перераспределение контактирующих фаз во всем объеме пакета. За счет этого обеспечивается высокая эффективность массопередачи и производительность аппарата. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

\ \ \ 1 1. Структурированная насадка, включающая пакеты из гофрированных металлических просечно-вытяжных листов с вертикальным рабочим положением пакетов, каждый из которых снабжен распределительным устройством в виде краевых гофров листов, на поверхности которых выполнены дистанционные выступы-интенсификаторы, отличающаяся тем, что краевые гофры выполнены непрерывными по всей длине краев листов и наклонены к продольной оси пакета под углом 25 - 45<198>, а дистанционные выступы-интенсификаторы выполнены неразрывными, в виде вытяжек металла листов, образованных полузамкнутыми поверхностями. \\\2 2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что полузамкнутые поверхности дистанционных выступов-интенсификаторов образованы поверхностями второго порядка, например сферическими или эллиптическими. \\\2 3. Насадка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что выступы-интенсификаторы образованы поверхностями в виде усеченных пирамид. \\\2 4. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что высота гофр просечно-вытяжных листов пакета насадки составляет 0,08 - 0,2 ширины основания этих же гофр. \\\2 5. Насадка по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что выступы-интенсификаторы расположены рядами в шахматном порядке.