ЭЛЕМЕНТ НАСАДКИ ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2003 года по МПК B01J19/30 

Изобретение относится к конструкциям насыпных насадок для массообменных аппаратов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известна насадка, состоящая из металлического цилиндрического кольца, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, расположенные параллельными рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутые внутрь цилиндра в виде лепестков прямоугольной формы (см. А.И. Скобло и др. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. - М.: Недра, 2000, с. 261).

Недостатком данной конструкции насадки является недостаточная поверхность контакта фаз из-за малой турбулизации потоков, вследствие чего уменьшается эффективность работы насадочных элементов, особенно при низких скоростях газа и массовых расходах жидкости и газа. Кроме того, такое конструктивное решение насадки не способствует снижению неравномерности распределения взаимодействующих потоков.

Из известных насадок наиболее близкой к предлагаемой является насадка, содержащая цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, расположенные рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутые внутрь цилиндрического кольца в виде лепестков, каждый из которых состоит из профилированных зигзагообразно соединенных между собой пластин (см. Авторское свидетельство SU, 944623, В 01 D 53/20, 1980).

Однако конструктивное исполнение такой насадки обусловливает, во-первых, недостаточную степень турбулизации взаимодействующих потоков, а во-вторых - лишь частичное дробление жидкостного потока, что, соответственно, снижает эффективность массообмена.

В основу настоящего изобретения положена задача создания элемента насадки для массообменных аппаратов, обеспечивающего увеличение поверхности контакта взаимодействующих фаз и, соответственно, повышение эффективности массообмена за счет интенсификации турбулизации потоков и повышения степени диспергирования жидкости.

Поставленная задача достигается тем, что в элементе насадки, содержащем цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, расположенные параллельными рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутые внутрь цилиндрического кольца в виде лепестков, каждый из которых состоит из профилированных зигзагообразно соединенных между собой пластин, согласно изобретению пластины выполнены переменной ширины, уменьшающейся в направлении свободного конца лепестка, при этом пластины в каждой паре лепестков смежных параллельных рядов направлены в противоположные стороны.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного варианта его выполнения и сопровождающими чертежами, на которых: на фиг.1 изображен общий вид элемента насадки; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, развертка.

Элемент насадки для массообменных аппаратов содержит (фиг.1, 2) цилиндрическое кольцо 1, боковая поверхность которого оснащена прямоугольными просечками 2, расположенными параллельными рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутыми внутрь цилиндрического кольца 1 в виде лепестков 3. Каждый лепесток 3 по длине выполнен из профилированных зигзагообразно соединенных между собой пластин 4, которые в каждой паре лепестков 3 смежных параллельных рядов направлены в противоположные стороны. Ширина a₁, а₂,..., а_n пластин 4 (фиг.3) уменьшается в направлении свободного конца лепестка 3.

Длина каждого лепестка 3 и количество пластин 4 в каждом лепестке зависят от диаметра кольца 1 и выбираются таким образом, чтобы число пластин в каждом лепестке составляло не менее четырех. Причем, чем больше диаметр цилиндрического кольца 1 насадочного элемента, тем большее число пластин 4 должно находиться в каждом лепестке 3. Кроме того, пластины 4 в каждом лепестке 3 выполняются с острыми кромками.

Элемент насадки для массообменных аппаратов работает следующим образом.

Элементы насадки беспорядочно загружают в массообменный аппарат, заполняя только часть его объема. Контакт между массообменивающимися потоками (жидкость - газ) происходит непрерывно в противотоке по всей высоте слоя насадки. Орошающая жидкость равномерно распределяется по поверхности слоя насадки и стекает по элементам вниз. Газ через распределительное устройство подается снизу аппарата и движется вверх.

Газ, огибая пластины 4 в лепестках 3 в разных рядах, приобретает зигзагообразное движение и, увлекая жидкость, создает дополнительные местные завихрения жидкостного потока, что повышает степень турбулизации потоков, а следовательно, и эффективность массообмена. Вследствие того, что пластины 4 в каждой паре лепестков 3 смежных параллельных рядов направлены в противоположные стороны, и лепестки 3, расположенные в разных рядах, не перекрывают друг друга, при прохождении каждого элемента насадки происходит многократное изменение направления движения потоков, их взаимное пересечение и пульсация скоростей, что, в свою очередь, увеличивает время контакта фаз, повышает интенсивность поперечного перемешивания и, как следствие, приводит к росту активной поверхности контакта фаз. Такое расположение пластин 4 в лепестках 3 способствует также равномерному распределению жидкости по слою насадки и противодействует стеканию жидкости к стенке колонны. Кроме того, благодаря тому, что каждый лепесток 3 по длине выполнен из профилированных зигзагообразно соединенных пластин 4, имеющих разную, уменьшающуюся в направлении свободного конца лепестка 3 ширину a₁, а₂,..., а_n, осуществляется интенсивное деление взаимодействующих потоков на струи. Количество струй зависит от количества и ширины a₁, а₂,..., a_n пластин 4: чем больше пластин 4 и чем меньше становится их ширина a₁, a₂,..., a_n, тем интенсивнее становится деление потока на более мелкие струи. Острые кромки пластин 4 также способствуют дополнительному дроблению частиц жидкости в потоке. Все это положительно сказывается на эффективности массообмена.

Преимуществом предлагаемой конструкции элемента насадки является увеличение поверхности контакта взаимодействующих фаз и более высокая эффективность массобмена в широком диапазоне нагрузок по жидкости и газу за счет интенсификации турбулизации потоков и повышения степени диспергирования жидкости, а также невысокое гидравлическое сопротивление газовому потоку, благодаря чему он может найти широкое применение в насадочных аппаратах, используемых в многотоннажных производствах.

Изобретение относится к конструкциям насыпных насадок для массообменных аппаратов и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, химической, пищевой и других отраслях промышленности. Элемент насадки для массообменных аппаратов, содержащий цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, расположенные рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутые внутрь цилиндрического кольца в виде лепестков, каждый из которых состоит из профилированных зигзагообразно соединенных между собой пластин; согласно изобретению пластины выполнены переменной ширины, уменьшающейся в направлении свободного конца лепестка, при этом пластины в каждой паре лепестков смежных параллельных рядов направлены в противоположные стороны. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить увеличение поверхности контакта взаимодействующих фаз и, соответственно, повышение эффективности массообмена за счет интенсификации турбулизации потоков и повышения степени диспергирования жидкости. 3 ил.

Элемент насадки, содержащий цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, расположенные параллельными рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутые внутрь цилиндрического кольца в виде лепестков, каждый из которых состоит из профилированных зигзагообразно соединенных между собой пластин, отличающийся тем, что пластины выполнены переменной ширины, уменьшающейся в направлении свободного конца лепестка, при этом пластины в каждой паре лепестков смежных параллельных рядов направлены в противоположные стороны.