Насадка для тепломассообменных колонн Советский патент 1983 года по МПК B01J19/00 B01D53/20 F28F25/08 

Изобретение касается насадки колонн, которая в зоне контактирорания жидкостей, газов и паров пригодна для ректификации, абсорбции, десорбции, хемосорбции, увлажнения М обезвоживания газа, а также для прямой теплопередачи. Данная насадка колонн отличается блогоприятным относительно объема колонн отношением перепада давления к эффективности массопередачи при, одновременно, большом диапазоне рабочих параметров. Известен ряд. насадок в форме упа ковок, у используются распо ложенные параллельно оси колонны пе форированные или неперфорированные матообразные контактные пластины с наклонным рифлением, причем наклон рифления постоянно меняет свое направление ориентации по высоте контактных пластин. Согласно OS 245780 известно расположение контактных те при которюм рифление прюкодит под тупым углом к оси колонны. Недостаток такой конструкции сос тоит в том, что эффекты смешивания в радиальном направлении остаются низкими, особенно при больших диаметрах колонн, так как распределени жидкой фазы в соединении с другими контактными пластинами недостаточное . Согласно из 3415502 известна упо рядоченная насадка, у которой рифле ние проходит под острым углом к оси колонны и где контактные пластины упакованы друг к другу со смещенным фазами. Эффективность масссЛтередачи и в этом варианте оказывается недос таточной, так как и Здесь/ ввиду от сутствующих горизонтальных каналов потока, свойства упаковки, в частно ти относительно самораспределения. жидкостей и газов, остаются неудовлетворительными. Для обеих известных конструкций характерно, что свойства распределе ния в радиальном направлении параллельно контактным пластинам неудовлетворительны) веским недостатком обоих изобретений является отсутствие всяких конструктивных признаков Обеспечивающих радиал1 ное смещение поперек под любым углом к контактньш пластинам Эффект смешения жидкой фазы отсутствует таким образом полностью, а эффект смешения газовой .фазы обеспечивается лишь условно через перфорированный материгш. Согласно (jp iOft4794 известна упо рядоченная насадка, у которой конта ные пластины в корпусе колонны наматываются. Эта упаковка обеспечива ет хотя и приемлемое распределение жидкости и газа по объему обмотки, но распределение в радиальном непра Лении может осуществляться исключительно через основной материал. По меньшей мере, можно предполагать,что свойства упаковки, обеспечивающее самораспределение жидкой фазы в радиальном направлении, отсутствует, а радиальное распределение газооб- разной фазы при услойии 11аличия перфорированного материала связано с повышенным перепадом давления. Цель изобретения состоит в создании насадки колонны с улучшенным по сравнению с известными конструкциями отношением перепада давления и эффективности массопередачи, сравнительно широким диапазоном рабочих параметров, простой форма и с особой пригодност1 ю для колонн больших диаметров. В основу изобретения положена задача путем расположения перфорированных подходящих отдельных элементов, собранных слоями параллельно с осью колонны, создать насадку колонны с такими свойствами самораспределения для пара (газа и жидкости, что стекающая зигзагообразно жидкость потечет по отдельному элементу вниз, поднимакяцийся поток пара совершит тот же путь в противоположном направлении и во взаимодействии пара (газа/ и жидкости установится радиальное смешение вдоль и поперек к слоям элементов, а также повысить эффективность массопередачи. В основном это достигается тем, что отдельные элементы в корпусе колонны собраны в систему слоев, расположенных параллельно оси колонны таким Образом, что пирамидальные элементарные тела в плоскости одного суюя элементов обнаруживают одинаковое направление ориентации, соседние слои смещены по фазам вертикально на одно пирамидальное элементарное тело, а горизонтально - на половину ширины отдельного элемента. Верхняя сторона : отдельных элементов направлена на средний слой элементов с наибольшим горизонтальным измерением. При этом насадка состоит из перфорированных отдельных элементов из плоского прямоугольного материала ,попеременно отогнутого под положительным или отрицательным одинаковым углом относительно продольной оси в одном направлеиии, а об разуивдиеся при этом трехсторонние поверхности отогнуты в середине поперек к продольной оси элементов в протиеоположном направлении, так что образуются пирамидальные элементарные тела с трехсторонними поверхностями, которые попеременно открыты поперек относительно продольной оси и поверхность основания которчлх полностью отсутствует. Остающиеся в плоскости грани тел относятся соответственно к двум соседним элементарным телам. Особый вид исполнения изобретения предусматривает, чтобы сгибы отдельного элемента имели форму плоскости. На фиг. 1 изображен вид слоя эле ментов ),на фиг; 2 - система элемен тов; на фиг, 3 - упорядоченная насадка колонны вертикальный разрез нафиг. 4 - разрез А-А-на фиг. 3. Изобретение состоит из расположенных внутри кожуха колонны 1 перфорированных отдельных элементов 4 которые соединены в составленные параллельно с осью колонны слои , элементов 3 и пакеты элементов 2. Отдельные элементы 4 в системе расположены так, что пирамидсшьные элементарные тела 5 в плоскости одного слоя элементов 3 имеют одинако вое направление ориентации, соседни слои элементов 3 смещены по фазам вертикгипьно на одно пирамидальное элементарное тело 5, а горизонтально - на половину ширины отдельного элемента. Ориентиро зка слоев элемен тов 3 предусмотрена таким образом, что, исходя от среднего слоя элемен тов 3 с наибольшим горизонтальным изкюрением, каждая верхняя сторона отдельных элементов 4 всех других слоев элементов 3 напра:влена к сред нему слою элементов 3. отдельный элемент 4 на основе ис полнения изобретения состоит из рас положенных в ряд открытых поперемен но поперек к продольной оси отдельного элемента пирамидальных элементаршлх тел 5. Основной материал для отдельных элементов 4 перфорирован. При этом плоский прямоугольный основной материал попеременно отгибается на 45 положительно и отрицательно относительно своей продольной оси преимущественно на 90 ввер а образующаяся между сгибами 7 трех сторонняя поверхность в середине . отгибается вниз таким Образом, что углом между обеими образуемыми основным материалом отдельного элемента боковыми поверхностями пират мидального элементарного тела составляет 90°. Особый вид исполнения изобретени предусматривает, что пространство внутри кожуха колонны 1 несколько раэ сегментированно, что дает возможность концентированно ориентировать пирамидальные элементарные тела 5 на ось колонны. Шлсота отдельных элементов или пакетов элементов 2 предусмотрена таким обра:эсм, чтобы соседние пакеты элемен; тов 2 могли располагаться друг над , другом, смещенными на . Система элементов не обнаруживает свободных вертикальных прюходных сечений для жидкости и пара (газа ). Насадка согласно изобретению работает в противотоке пара (газа) и жидкости. Жидкость попадает через обычное устройство для распределения жидкости на обрезную.кромку отдельных элементов 4 верхнего пакета элементов 2 или капает ва боковые поверхности верхних пирамидальных элементарных тел 5. Оттуда жидкость течетпредпочтительно по налонным к продольной оси отдельногчэ элемента сгибам 7 - вниз по отдельному элементу 4 зигзагообразным движением, стабилиэируегиым восходящим потоком пара (газа ), захватывается частично на краю отдельного элемента 4 восходящим паром (газом) и переносится к соседним элементам, проникает на боковых поверхностях пирамидального элементарного тела ввиду относительно большого проецированного поперечного сечения перфорации стекает по каплям и выносится газовым потоком по горизонтальным каналам потока б. Форма каналов потока 6 позволяет при этом не только горизонтально вынос в направлении слоев элементов 3, но ив то же время под углом в 30 относительно слой элементов и таким образом в системе поперек относительно слоя элементов 3. Благодаря таким свойствам самораспределения насадки слои элементов 3 располагаются так, чтобы верхняя сторона отдельных элементов 4 показывала в направлении среднего слоя элементов 3 с наибольшим горизонтальным измерением и тем самым горизонтальное смещение было направ лено на ось колонны. После протекания через пакет элементов 2 жидкость стекает КЕШЛЯМИ на нижнем конце на расположенный под ним смещенный на 90 пакет элементов 2. Восходящий поток пара (газа} преимущественно в зигзагообразном движении попадает от нижнего к верхнему, концу-пакета элементов 2, частично протекает через основной материал у пирамидальных элементарных тел 5 и поступает горизонтально через открытые каналы потока 6 в соседние отдельные-элементы4, Вследствие зигзагообразного движения восходящего потока пара (газа ) парциальные потоки пара .(газа ) проникают также в пирамидальные элементарны е тела 5, поступая от соседних отдельных элементов 4, проникают основной материал пирамидального элементарного тела 5 или вовлекаются горизонтально в зигзагообразный поток пара (газа ) в соседнем отдельном элементе 4. Влекомая восходящим потокомп&ра. (газа) жидкость выделяется щ еим} ественно у вертикально проходящих краев отдельных элементов и у сгибов 7, течет вниз и, поддержуваемая потоком пара (газа), вновь разделяется в точках соприкосновения соседних отдельных элементов 4.

Преимущества решения согласно изобретению состоят в простой форме отдельных элементов, в их благоприятном соединении в систему элементов.

в выгодном отношении перепада давления и эффективности массоперадачи к ширине диапазона рабочих параметров и в особой пригодности для колонн крупных диаметров.

Признано изобретением по резуль-. татам .эксперизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.

Фа.2

т

, .ШФ

xvy/w/

л/л А/л л Л

:АУ

VVVVvV /S

§Щ Чж

у

Ъ ху

-.

v:

Ь: