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. а.с. 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.

В основу настоящего изобретения положена задача создания элемента насадки для массообменных аппаратов, обеспечивающего повышение эффективности массообмена за счет наличия сильно развитой поверхности контакта фаз, что, в свою очередь, позволит повысить степень турбулизации и поперечного перемешивания потоков, а также равномерность их распределения по сечению колонны.

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 каждый из лепестков выполнен с поперечными надсечками на обеих продольных сторонах, смещенными друг относительно друга по продольной оси лепестка, с образованием расположенных в шахматном порядке пластинчатых элементов, отогнутых в противоположные стороны относительно упомянутой оси.

В предпочтительных вариантах реализации целесообразно, чтобы:
- высота каждого пластинчатого элемента была равна ¹/₂ ширины лепестка;
- пластинчатые элементы были смещены друг относительно друга на величину, равную ¹/₂ ширины пластинчатого элемента.

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 рядами по высоте в шахматном порядке и отогнутыми по поперечной образующей внутрь цилиндрического кольца 1 в виде лепестков 3. Каждый лепесток выполнен с поперечными надсечками на обеих продольных сторонах, смещенными друг относительно друга по продольной оси лепестка, с образованием расположенных в шахматном порядке пластинчатых элементов 4 (фиг. 3), отогнутых в противоположные стороны относительно упомянутой оси. Причем высота "L" (фиг.3) каждого пластинчатого элемента 4 равна 1/2 ширины "b" лепестка 3, а сами пластинчатые элементы смещены друг относительно друга на величину "с", равную 1/2 ширины "а" пластинчатого элемента 4 (фиг.3).

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 пластинчатые элементы 4 в лепестках 3 в разных рядах, приобретает зигзагообразное движение и, увлекая жидкость, создает дополнительные местные завихрения жидкостного потока, что увеличивает турбулизацию потоков, а следовательно, и эффективность массообмена. Вследствие того, что пластинчатые элементы 4 лепестков 3 имеют высоту "L", равную ¹/₂ ширины "b" лепестка 3, и в шахматном порядке отогнуты в противоположные стороны относительно продольной оси лепестка 3, а лепестки 3, расположенные на разных уровнях, 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. Смещение пластинчатых элементов 4 лепестков 3 относительно друг друга на величину "с", равную ¹/₂ ширины "а" пластинчатого элемента 4, противодействует скоплению жидкости внутри элемента, стеканию жидкости к стенке колонны и, следовательно, образованию застойных зон. Также такая конструкция лепестков 3 обеспечивает им необходимую устойчивость при воздействии на них проходящих потоков. Кроме того, так как у каждого лепестка 3 пластинчатые элементы 4 имеют острые кромки, дополнительно происходит дробление 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 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 конструкциям насыпных насадок для массообменных аппаратов. Элемент насадки для массобменных аппаратов содержит 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, каждый из лепестков выполнен с поперечными надсечками на обеих продольных сторонах, смещенными друг относительно друга по продольной оси лепестка, с образованием расположенных в шахматном порядке пластинчатых элементов, отогнутых в противоположные стороны относительно упомянутой оси. Высота каждого пластинчатого элемента равна 1/2 ширины лепестка. Пластинчатые элементы смещены друг относительно друга на величину, равную 1/2 ширины пластинчатого элемента. Изобретение позволяет повысить эффективность массообмена за счет наличия сильно развитой поверхности контакта фаз, что, в свою очередь, повышает степень турбулизации и поперечного перемешивания потоков, а также равномерность их распределения по сечению колонны. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Элемент насадки для массобменных 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 каждый из лепестков выполнен с поперечными надсечками на обеих продольных сторонах, смещенными друг относительно друга по продольной оси лепестка, с образованием расположенных в шахматном порядке пластинчатых элементов, отогнутых в противоположные стороны относительно упомянутой оси.2. Элемент насадки по п.1, отличающийся тем, что высота каждого пластинчатого элемента равна 1/2 ширины лепестка.3. Элемент насадки по п.1, отличающийся тем, что пластинчатые элементы смещены друг относительно друга на величину, равную 1/2 ширины пластинчатого элемента.