НАСАДКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2004 года по МПК B01J19/32 

Изобретение относится к массообменной аппаратуре, применяемой в абсорбционных и ректификационных колоннах, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известна насадка для массообменных аппаратов по патенту РФ №2118201, B 01 J 19/32, опуб. 27.08.98, БИ №24, включающая вертикально установленные пакеты из гофрированных листов, каждый из которых снабжен распределительным устройством в виде краевых гофров по всей длине листов, наклоненных к продольной оси пакета. На поверхности листов выполнены неразрывные выступы-интенсификаторы в виде вытяжек металла листов, образованных полузамкнутыми поверхностями.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются наличие гофрированных перфорированных листов, наличие распределительных устройств.

Недостатком такой насадки является то, что при вертикальном расположении гофрированных листов возможен массообмен только в пленочном режиме и поверхность контакта фаз ограничена поверхностью самих вертикальных листов. Из-за плохих условий для барботажного режима массообмена эффективность работы насадки снижена.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является насадка для массообменных аппаратов (а.с. №1292816, В 01 D 53/20, опуб. 28.02.87, БИ №8), содержащая горизонтальные гофрированные полотна с отверстиями, расположенные так, что образующие гофров соседних полотен взаимно перпендикулярны. При этом гофрированные полотна снабжены прямоугольными клапанами с отверстиями, верхняя сторона которых прикреплена к плоскости полотна, а нижняя изогнута в средней части, и клапаны расположены таким образом, что ребро угла каждого клапана нижележащего полотна расположено под впадиной гофров вышележащего полотна.

Общим с заявляемой конструкцией является наличие горизонтальных гофрированных полотен с отверстиями, расположение горизонтальных полотен таким образом, что образующие гофров соседних полотен взаимно перпендикулярны.

Недостатком такой насадки является то, что основной поток жидкости с гофрированных полотен стекает струей вдоль нижних образующих полотен. При этом эффективность массообмена ухудшается из-за неравномерного распределения жидкости по объему насадки.

Техническая задача заключается в обеспечении равномерного распределения жидкой фазы по объему насадки для повышения эффективности массообмена.

Техническая задача достигается тем, что в насадке для массообменных аппаратов, содержащей горизонтальные гофрированные полотна с отверстиями, расположенные так, что образующие гофров соседних полотен взаимно перпендикулярны, нижние части гофров выполнены глухими или снабжены установленными под ними распределительными желобами.

Кроме того, между полотнами установлена сетка.

Кроме того, в сетке выполнены окна, направляющие створки которых отогнуты к верхним частям гофров нижележащего полотна.

Кроме того, глухие части гофров секционированы по длине вертикальными перегородками.

Кроме того, распределительные желоба секционированы по длине вертикальными перегородками.

Кроме того, края распределительных желобов выполнены зубчатыми.

При выполнении нижних частей гофров полотен глухими нижняя часть каждой гофры представляет собой желоб, в котором скапливается жидкость, стекающая с вышележащего полотна. При этом предотвращается интенсивный локальный сток жидкости вдоль нижних образующих полотна на нижележащее полотно, жидкость переливается через отверстия полотна, расположенные над глухой частью гофров по обе стороны от нижних образующих. Это улучшает условия массообмена в барботажном слое за счет рассекания и турбулизации потока жидкости и обеспечения более равномерного ее распределения по объему насадки. При варианте выполнения насадки, когда под нижними частями полотна с отверстиями установлены распределительные желоба, жидкость перетекает с двух сторон через края желоба, т.е. также происходит рассекание потока для создания более благоприятных условий массообмена.

Установка сетки или перфорированного листа с большим свободным сечением между полотнами приводит к дополнительному дроблению стекающего потока жидкости и организации дополнительной поверхности контакта фаз, что улучшает условия массообмена.

Выполнение в сетке прорезанных окон, направляющие створки которых отогнуты к верхним частям гофров нижележащего полотна, позволяет направить основной поток стекающей жидкости на верхние части гофров, увеличив таким образом поверхность и время контактирования жидкости с паром на полотне насадки.

Секционирование вертикальными перегородками нижней части гофров или распределительных желобов предотвращает сток жидкости по гофрам или желобам в одну сторону при любых отклонениях и погрешностях в положении горизонтальных полотен, неизбежно возникающих при их установке в колонне.

Выполнение краев распределительных желобов зубчатыми позволяет увеличить поверхность контактирования газа с жидкостью, тем самым улучшить условия массообмена.

На фиг.1 представлен разрез колонны с гофрированными полотнами насадки - вариант с расположенными под гофрами желобами; на фиг.2 - то же, вариант с глухими нижними частями гофров; на фиг.3 показаны перфорации на полотне из просечно-вытяжного листа; на фиг.4 - выполненные в сетке окна с отогнутыми створками; на фиг.5 - зубчатые края желобов.

В массообменной колонне 1 установлена многослойная насадка, содержащая горизонтальные гофрированные полотна 2 с отверстиями 3 (фиг.3), изготовленные из просечно-вытяжного листа. Гофрированные полотна 2 установлены в колонне 1 так, что образующие гофров соседних (близлежащих) полотен взаимно перпендикулярны. Возможен один вариант выполнения полотна, когда нижняя часть гофров 4 выполнена глухой, без отверстий (фиг.2). При другом варианте выполнения отверстия 3 имеются на всей поверхности гофров (фиг.1), при этом под нижними частями гофров установлены распределительные желоба 5 с зубчатыми краями 6 (фиг.3).

Между полотнами 2 уложена сетка 7 или перфорированный лист с большим свободным сечением. В сетке 7 вырезаны надрезы, сетка между которыми отогнута вниз, образуя таким образом окна 8. Отогнутые направляющие створки 9 (фиг.4) окон 8 направлены к верхним частям гофров нижележащего полотна.

Насадка работает следующим образом. На полотне 2 происходит массообмен между жидкостью, поступающей с верха колонны, и паром, поднимающимся через отверстия 3. В случае выполнения гофров глухими в нижней части (по сути нижняя часть гофров представляет собой желоб) жидкость, скапливающаяся в образующемся желобе, переливаясь через отверстия 3, перераспределяется и поступает на слой сетки 7, где поток жидкости снова дробится и перераспределяется, соответственно улучшаются условия для эффективного контактирования жидкости с поднимающимся газом. Большая часть жидкости устремляется через окна 8 на верхние части гофров нижележащего полотна 2, создавая таким образом условия для более продолжительного нахождения жидкости на полотне и соответственно более эффективного массообмена с паром.

Предлагаемая конструкция насадки предусматривает дробление и перераспределение жидкой фазы на каждом слое насадки, т.е. многократное обновление поверхности контакта фаз наряду с повышенной турбулизацией потока жидкости. Все это обуславливает интенсивный барботаж и соответственно эффективный массообмен на насадке заявляемой конструкции.

Изобретение относится к массообменной аппаратуре, применяемой в абсорбционных и ректификационных колоннах. Многослойная насадка содержит горизонтальные гофрированные полотна с отверстиями, изготовленные из просечно-вытяжного листа, расположенные так, что образующие гофров соседних полотен взаимно перпендикулярны, причем нижние части гофров полотна выполнены глухими, без отверстий. Между полотнами уложена сетка, в которой вырезаны окна с отогнутыми к верхним частям гофров нижележащего полотна направляющими створками. Глухие части гофров или распределительные желоба секционированы по длине вертикальными перегородками. Края распределительных желобов выполнены зубчатыми. Изобретение позволяет обеспечить равномерное распределение жидкой фазы по объему насадки, что повышает эффективность массообмена. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Насадка для массообменных аппаратов, содержащая горизонтальные гофрированные полотна с отверстиями, расположенные так, что образующие гофров соседних полотен взаимно перпендикулярны, отличающаяся тем, что гофрированные полотна изготовлены из просечно-вытяжного листа, причем нижние части гофров выполнены глухими.2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что между полотнами установлена сетка.3. Насадка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что в сетке выполнены окна, направляющие створки которых отогнуты к верхним частям гофров нижележащего полотна.4. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что глухие части гофр секционированы по длине вертикальными перегородками.