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 снижается 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 лепестков указанной насадки обусловливает, во-первых, недостаточную степень турбулизации взаимодействующих потоков, а во-вторых - лишь их частичное поперечное перемешивание, что, соответственно, снижает эффективность массообмена.

К недостаткам подобной насадки относится также сложность ее изготовления, обусловленная необходимостью применения специальной оснастки для выполнения лепестков с точным соблюдением всех параметров и размеров.

В основу настоящего изобретения положена задача создания элемента насадки для массообменных аппаратов, обеспечивающего увеличение поверхности контакта взаимодействующих фаз и повышение эффективности массообмена при одновременном упрощении конструкции за счет интенсификации турбулизации потоков и повышения степени их поперечного перемешивания.

Поставленная задача достигается тем, что в элементе насадки, содержащем цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, расположенные рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутые по поперечной образующей внутрь цилиндрического кольца в виде лепестков, согласно изобретению вдоль одной из продольных сторон лепестка выполнены через одинаковый интервал поперечные надсечки с образованием системы пластинчатых элементов, отогнутых в противоположные стороны по высоте лепестка и образующих пару гребенок с одним основанием.

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; на фиг.4 - развертка, вид спереди.

Элемент насадки для массообменных аппаратов содержит (фиг.1, 2) цилиндрическое кольцо 1, боковая поверхность которого оснащена прямоугольными просечками 2, расположенными рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутыми по поперечной образующей внутрь цилиндрического кольца 1 в виде лепестков 3. Каждый лепесток имеет вдоль одной из продольных сторон поперечные надсечки, выполненные через одинаковый интервал "а". При этом образуется система пластинчатых элементов 4, отогнутых в противоположные стороны по высоте лепестка 3 и образующих пару гребенок с одним основанием (фиг.3).

Элемент насадки для массообменных аппаратов работает следующим образом.

Элементы насадки беспорядочно загружают в массообменный аппарат. Взаимодействующие потоки газа и жидкости движутся в противотоке. Жидкость, поступающая на орошение, протекает в прямоугольные просечки на боковой поверхности цилиндрического кольца 1 и равномерно растекается по сечению колонны, обеспечивая высокую эффективность массопередачи в каждой точке сечения колонны. Газ, огибая пластинчатые элементы 4 в лепестках 3 в разных рядах, приобретает зигзагообразное движение и создает дополнительные местные завихрения жидкостного потока, что увеличивает турбулизацию потоков, а следовательно, и эффективность массообмена. Вследствие того, что пластинчатые элементы 4 лепестков 3 отогнуты в противоположные стороны по высоте лепестка 3 и образуют пару гребенок с одним основанием, а лепестки 3, расположенные на двух уровнях, не перекрывают друг друга, при прохождении каждого элемента насадки происходит многократное обновление поверхности контакта фаз, 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. Такая конструкция лепестков 3 также предотвращает проскок фазовых компонентов без их взаимного контакта. Кроме того, на массопередачу оказывает значительное влияние разбрызгивание жидкости, происходящее при ее ударе об острые кромки пластинчатых элементов 4 лепестков 3.

Так как элементы насадки загружают в рабочий объем аппарата внавал и движение потоков осуществляется в разных плоскостях, то вся поверхность элемента насадки участвует в процессе массопередачи.

Преимуществом предлагаемой конструкции элемента насадки является простота изготовления, наличие довольно сильно развитой внутренней 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 их поперечного перемешивания, а также невысокое гидравлическое сопротивление газовому потоку, благодаря чему он может найти широкое применение в насадочных аппаратах, используемых в многотоннажных производствах.

Изобретение относится к конструкции 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 по поперечной образующей внутрь цилиндрического кольца в виде лепестков, согласно изобретению вдоль одной из продольных сторон лепестка выполнены через одинаковый интервал поперечные надсечки с образованием системы пластинчатых элементов, отогнутых в противоположные стороны по высоте лепестка и образующих пару гребенок с одним основанием. Предлагаемое устройство позволяет обеспечить увеличение поверхности контакта взаимодействующих фаз и повышение эффективности массообмена при одновременном упрощении конструкции за счет интенсификации турбулизации потоков и повышения степени их поперечного перемешивания. 4 ил.

Элемент насадки для массообменных аппаратов, содержащий цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, расположенные рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутые по поперечной образующей внутрь цилиндрического кольца в виде лепестков, отличающийся тем, что вдоль одной из продольных сторон лепестка выполнены через одинаковый интервал поперечные надсечки с образованием системы пластинчатых элементов, отогнутых в противоположные стороны по высоте лепестка и образующих пару гребенок с одним основанием.