НАСАДКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ И СЕПАРАЦИОННЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2000 года по МПК B01J19/32 B01D45/00 

Изобретение относится к области химического и нефтяного машиностроения и может быть использовано в качестве внутреннего устройства в массообменных и сепарационных аппаратах для осуществления процессов массообмена и сепарации фаз.

Известно сепарационное устройство (патент США N 3133802. 1964), состоящее из наклонных сетчатых пакетов и наклонных желобов для отвода жидкости из-под насадки. Наличие наклонных пакетов способствует увеличению производительности по газу (пару), однако эффективность сепарации мелких капель при наклоне насадки не улучшается. Кроме того, данная насадка не может быть эффективно использована для массообменных аппаратов.

Известна трехслойная сепарационная насадка (патент ФРГ N 2308076. 1976), состоящая из сетки и предназначается для улавливания крупных и мелких капель. Первый (нижний) слой состоит из проволочной сетки и предназначен для улавливания крупных капель. Второй (средний) слой состоит из волокнистого материала и служит для коагуляции и улавливания мелких капель. Третий (верхний) слой состоит из проволочной сетки и предназначен для улавливания крупных капель, уносимых из среднего слоя. Крепление насадки в аппарате осуществляется при помощи фиксирующих элементов в виде решеток, установленных снизу и сверху насадки.

Недостатком данной насадки является наличие слоя из волокнистого материала с мелкими ячейками, обладающего высоким гидравлическим сопротивлением и низкой пропускной способностью по жидкости и газу. Насадка обладает высокой эффективностью сепарации при низкой производительности по газу. Кроме того, насадка склонна к забиванию, что ограничивает область ее применения.

Целью изобретения является увеличение производительности и эффективности процессов массообмена и сепарации.

Цель достигается тем, что фиксирующие элементы насадки выполнены в виде параллельных стержней, установленных в сетке и между слоями сетки с частичным перекрытием сечения насадки и креплением концов стержней, например, пластинами, при этом слой сетки установлены под углом к стержням.

С целью улучшения стока жидкости из насадки стержни могут быть установлены под углом к горизонтальной плоскости.

Кроме того, сетка, образующая многослойный пакет, может иметь по высоте или длине зигзагообразный или дугообразный профиль.

Перечисленные конструктивные варианты могут быть выполнены из плетеной или сварной сетки с различными размерами и формами ячеек, а также из проволоки или мононити различной толщины и профиля. В качестве сетки может быть также использована сетчатый рукав из проволоки или полимерной мононити, связанный из одной, двух и более проволок или нитей. При этом может быть использован плоский или предварительно отгофрированный сетчатый рукав.

На фиг. 1 показан продольный и поперечный разрез пакета насадки, состоящего из двух слоев сетки, уложенной зигзагообразно по длине. Каждый слой пронизан двумя рядами стержней, а между сетками установлены три ряда параллельных стержней.

На фиг. 2 показан продольный и поперечный разрез пакета насадки, состоящей из многослойной сетки, уложенной зигзагообразно по высоте и пронизанной двумя рядами стержней.

На фиг. 3 показан продольный и поперечный разрез пакета насадки, состоящей из сетчатого рукава, уложенного зигзагообразно по длине и изогнутого по дуге между двумя рядами стержней.

На фиг. 4 показан продольный и поперечный разрез пакета насадки, состоящей из плоского сетчатого рукава, уложенного зигзагообразно по длине и зафиксированного тремя стержнями и двумя пластинами.

На фиг. 5 показан разрез массообменного аппарата, в котором установлена четырехслойная сетчатая насадка из гофрированной сетки. Каждый слой зажат между двумя рядами стержней, а между слоями установлены по три ряда стержней.

На фиг. 6 показан разрез сепаратора, в котором установлена однослойная насадка из сетчатого рукава, уложенного зигзагообразно и пронизанного фиксирующими стержнями. Под насадкой установлены с уклоном три ряда параллельных стержней.

Насадка состоит из сетки 1, стержней 2 и пластины 3 для крепления концов стержней.

Насадка в массообменных аппаратах работает следующим образом. Контактирующая жидкость при помощи оросителя равномерно распределяется на насадку. Газ (пар) поступает в насадку снизу, при этом контакт фаз и массообмен осуществляется на поверхности сетки. Фиксирующие сетку стержни, уложенные рядами, дополнительно турбулизируют поток газа (пара) в насадке, тем самым увеличивается эффективность массообмена. При большой плотности орошения жидкостью стержни выполняют роль дополнительных ступеней контакта с образованием барботажных зон контакта.

Чередование слоев стержней и слоев сетки, выполняющих роль сепараторов, обеспечивает высокую производительность и эффективность массообмена.

Насадка в сепарационных аппаратах работает следующим образом. Га (пар), содержащий капельную жидкость, поступает в насадку снизу. Пройдя нижние ряды стержней, газ (пар) очищается от крупных капель, которые стекают по наклонным стрежням, тем самым улучшаются условия сепарации в сетчатой насадке. Кроме того, при прохождении газа (пара) через ряды стержней за счет турбулизации потока происходит коагуляция мелких капель, часть которых стекает в нижние слои насадки, а другая часть улавливается верхними слоями сетки и также стекают вниз на стержни и выводятся из зоны сепарации.

Наличие чередующихся слоев стержней в сетчатой насадке за счет турбулизации потоков и гарантированного вывода жидкости из зоны сепарации увеличивает производительность и эффективность процессов массообмена и сепарации.

Кроме того, наличие стержней обеспечивает более надежное крепление сетки, сохраняет ее структуру и исключает образование сквозных каналов в процессе эксплуатации, что повышает надежность работы насадки и позволяет использовать сетку и вязаный рукав из тонкой проволоки диаметром 0,1 - 0,15 мм, которые плохо поддаются гофрированию.

Изобретение относится к области химического и нефтяного машиностроения и может быть использовано в качестве внутреннего устройства в массообменных и сепарационных аппаратах для осуществления процессов массообмена и сепарации фаз. Сущность изобретения заключается в том, что фиксирующие элементы насадки выполнены в виде параллельных стержней, установленных в сетке и между слоями сетки с частичным перекрытием сечения насадки и креплением концов стержней, например, пластинами, при этом слои сетки установлены под углом к стержням. С целью стока жидкости из насадки стержни могут быть установлены под углом к горизонтальной плоскости. Кроме того, сетка, образующая многослойный пакет, может иметь по высоте или длине зигзагообразный или дугообразный профиль. Перечисленные конструктивные варианты могут быть выполнены из плетеной или сварной сетки с различными размерами и формами ячеек, а также из проволоки или мононити различной толщины и профиля. В качестве сетки может быть также использован сетчатый рукав из проволоки или полимерной мононити, связанный из одной, двух и более проволок или нитей. При этом может быть использован плоский или предварительно отгофрированный сетчатый рукав. Изобретение обеспечивает увеличение производительности и эффективность процессов массообмена и сепарации. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Насадка для массообменных и сепарационных аппаратов, содержащая сетку, уложенную слоями, и фиксирующие элементы, отличающаяся тем, что фиксирующие элементы выполнены в виде параллельных стержней, установленных в сетке и между слоями сетки с частичным перекрытием сечения насадки и креплением их концов, например, пластинами, при этом слои сетки установлены под углом к стержням. 2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что стержни установлены под углом к горизонтальной плоскости. 3. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что сетка, например, по длине имеет зигзагообразный профиль. 4. Насадка по п.1 или 3, отличающаяся тем, что сетка имеет дугообразный профиль. 5. Насадка по пп.1, 3 или 4, отличающаяся тем, что сетка выполнена из сетчатого рукава.