РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ СЕПАРАЦИОННЫХ И ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Российский патент 2007 года по МПК B01J19/32 

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных и сепарационных процессов в системе газ (пар) - жидкость. Техническое решение может быть использовано в газовой, нефтяной или химической промышленностях, например, в сепараторах и абсорберах осушки углеводородных газов.

Известен блок насадочного материала для массообменных колонн (патент США №5413741 А от 01.03.94, НКИ 261-112.2. 428-183 насадочный материал с вложенными элементами для дистилляционной колонны, аналог), содержащий парные параллельные пластины, образующие между собой каналы, которые обеспечивают распределение жидкой и паровой фаз во всем объеме колонны. Каждая пластина имеет гофры, которые расположены под углом относительно вертикали и направлены на поверхностях, обращенных друг к другу в противоположных направлениях. В местах пересечения гофр двух пластин в них выполнены отверстия.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность процессов сепарации, а следовательно, и тепломассообмена. В сепарационных, тепломассообменных аппаратах при движении газового потока образуются мелкодисперсные капли (частицы) из водных растворов и углеводородных жидкостей, которые при трении с газовым потоком заряжаются и имеют положительный и отрицательный заряды. Положительно заряженные капли притягиваются к металлическим заземленным частям аппарата и его внутренним устройствам, отрицательно заряженные капли в основном уносятся газовым потоком. Для снижения уноса жидкости газовый поток перед насадкой или внутри структуры насадки закручивают, осаждая капли силами инерции. Для осаждения мелкодисперсных капель требуются большие центробежные силы - большие скорости газового потока, которые в свою очередь увеличивают гидравлические потери на внутренних устройствах аппаратов, что нежелательно.

Капли жидкости, имеющие отрицательный заряд, не смачивают поверхность насадки, подхватываются движущимся навстречу потоком газа и уносится из насадки.

Известна также регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов по патенту РФ №2113900, кл. В01J 19/30, прототип.

Насадка содержит пакет, набранный из параллельных листов с выступами, расположенными под углом 25-45° относительно вертикали; выступы, обращенные друг к другу, перекрещиваются и выполнены в виде гибкого жгута из вязанного сетчатого рукава, уложенного на каждом листе по спирали со смещением витков относительно друг друга.

В этом устройстве частично устранены указанные в аналоге недостатки, т.к. за счет применения гибкого жгута из микроструктуры производится организованный отвод по нему жидкости, которая далее в виде струек стекает в низ аппарата. Однако в этом устройстве также возможен унос капель углеводородных и органических жидкостей встречным потоком газа обратно на насадку, особенно при сепарации многокомпонентных жидкостей, например, водных растворов метанола или гликолей и углеводородного конденсата. При выполнении насадки и микроструктуры из металла хорошо улавливаются и дренируются капли водных растворов, а легколетучие углеводородные капли с отрицательным зарядом срываются и уносятся газом.

Задачей изобретения является повышение эффективности и производительности регулярных насадок для процессов сепарации и тепломассообмена путем уменьшения уноса углеводородной жидкости с газом.

Технический результат достигается тем, что в регулярной насадке для сепарационных и массообменных аппаратов, состоящей из развернутых по отношении друг к другу пакетов, выполненных из вертикально ориентированных листов с выступами, образующих дистанционные элементы и наклонные каналы между листами для прохода контактирующих фаз:

- на листах, по крайней мере, одной пары пакетов насадки уложены ряды пористых лент из полимерных материалов, перекрещивающиеся с выступами листов при выполнении их из жгутов или расположены на выступах при выполнении их в виде гофр;

- пористые ленты выполнены из перфорированных полимерных материалов с напылением частиц из материалов, смачиваемых разделяемой фазой;

- пористые ленты в рядах уложены с зазором друг к другу под наклоном к горизонту или горизонтально с выполнением, при этом ленты в виде гребенки с направлением зубьев к основанию пакета.

- что пористые ленты соединены с источником положительных зарядов.

Предлагается осаждать отрицательно заряженные капли (частицы) на полимерных поверхностях, имеющих положительный заряд, при этом обеспечивается дополнительный эффект от хорошего смачивания полимерных поверхностей углеводородными жидкостями, причем, пористые ленты образуют дополнительную поверхность контакта, дренажи жидкости, а зазоры между ними - дополнительные каналы для прохождения фаз и обеспечивают выравнивание давления между листами.

Заявителю и авторам не известно из существующего уровня техники конструкций регулярных насадок для сепарационных и массообменных аппаратов, в которых бы уменьшение уноса жидкости с газом, повышение эффективности тепломассообмена и увеличение производительности по газу достигалось подобным образом.

На фиг.1 изображен общий вид регулярной насадки для сепарационных и массообменных аппаратов, состоящей из трех пакетов, развернутых по оси по отношении друг к другу на 90°, которые выполнены из листов с выступами, на которых расположены пористые полимерные ленты.

На фиг.2 изображен гофрированный лист с расположением на гофрах пористых лент из полимерных материалов.

На фиг.3 изображен вид на лист насадки с выступами, образованными жгутом из сетчатого вязаного рукава и переплетенных с ним пористых лент.

На фиг.4 показана горизонтально расположенная пористая лента в виде гребенки, зубья которой обращены вниз к основанию пакета.

Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов состоит из установленных в корпусе, развернутых относительно друг друга на 90° пакетов 1 и 2 (фиг.1). Пакеты выполнены из вертикально ориентированных листов 3 с выступами из жгутов 4 (фиг.1, 3) или листов 5 с наклонными гофрами 6 (фиг.2), которые в смежных листах пересекаются. На листах 3 или 5 уложены пористые ленты 7 из полимерных материалов (фиг.2 и 3), перекрещивающиеся с выступами. Ленты 7 переплетены со жгутами 4 (фиг.1 и 3), вид выполнения переплетения - полотняный. На фиг.4 показана пористая лента в виде гребенки 8, из полимерных материалов, при ее горизонтальном расположении между листами с зубьями 9, ориентированными в сторону основания 10.

Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов работает следующим образом.

Газ с каплями жидкости подается под основание насадки 10. Насадка сверху может орошаться жидкостью, например, водным раствором метанола или гликоля. Металлические листы 3 или 5 с наклонными выступами, имеющие отрицательный заряд, хорошо смачиваются водными растворами жидкости и их каплями, имеющие положительный заряд, а пористые полимерные ленты 7 или 9, имеющие положительный заряд, смачиваются углеводородной жидкостью и ее каплями, имеющими отрицательный заряд. Жидкость накапливается на поверхностях листов, выступах, в жгутах и пористых полимерных лентах, после чего жидкость за счет гравитационных сил стекает навстречу потоку газа в виде крупных капель. Отделенный от жидкости газ отбирается с верхней части насадки.

Насадка может работать и как массообменная при подаче на нее жидкости.

Таким образом, регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов позволяет повысить эффективность процессов сепарации и массообмена за счет уменьшения выноса с газом как углеводородных, так и водных компонентов отделяемой жидкости.

Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов относится к конструкциям насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных и сепарационных процессов в системе газ (пар) - жидкость, например, в абсорберах и сепараторах подготовки природного газа. Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов состоит из развернутых по отношении друг к другу пакетов, выполненных из вертикально ориентированных листов с выступами, образующими дистанционные элементы и наклонные каналы между листами для прохода контактирующих фаз. На листах, по крайней мере, одной пары пакетов насадки уложены ряды пористых лент из полимерных материалов, перекрещивающихся с выступами листов при выполнении их из жгутов или расположенных на выступах при выполнении выступов в виде гофр. Пористые ленты выполнены из перфорированных полимерных материалов с напылением частиц из материалов, смачиваемых разделяемой фазой, и уложены в рядах с зазором друг к другу под наклоном к горизонту или горизонтально при выполнении ленты в виде гребенки с направлением зубьев к основанию пакета. Пористые ленты могут быть соединены с источником положительных зарядов. Регулярная насадка позволяет повысить эффективность процессов сепарации и массообмена за счет уменьшения выноса с газом как углеводородных, так и водных компонентов отделяемой жидкости. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов, содержащая развернутые по отношению друг к другу пакеты, выполненные из вертикально ориентированных листов с выступами, образующими дистанционные элементы и пересекающие каналы между листами для прохода контактирующих фаз, отличающаяся тем, что на листах, по крайней мере, одной пары пакетов насадки уложены ряды пористых лент из полимерных материалов, перекрещивающихся с выступами листов при выполнении их из жгутов или расположенных на выступах при выполнении их в виде гофр.2. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что пористые ленты выполнены из перфорированных полимерных материалов с напылением частиц из материалов, смачиваемых разделяемой фазой.3. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что пористые ленты в рядах уложены с зазором друг к другу под наклоном к горизонту или горизонтально с выполнением ленты в виде гребенки с направлением зубьев к основанию пакета.4. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что пористые ленты соединены с источником положительных зарядов.