Регулярная насадка для тепломассообменных и реакционных процессов Советский патент 1984 года по МПК B01D53/20 

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются для реализации тепломассообменных и реакционных процессов в системах газ-жидкость и может быть использовано в нефтеперабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой и других отраслях промышленности, в частности, при ректификации высококипящих углеводородов в вакуумных колоннах. Известна конструкция массообменного аппарата, в котором контактное устройство выполнено в виде пакетов из вертикальных рещеток, между которыми расположень сплощные перегородки с образованием зигзагообразного канала 1. В такой конструкции при больщих расходах жидкости плохой контакт между газовой и жидкой фазами, что снижает интенсивность массообмена. Известен также массообменный аппарат С регулярной насадкой, состоящей из чередующихся вертикальных рещеток и наклонных просечных пластин с отверстиями для перетока жидкой фазы 2. Недостатками прототипа являются, вопервых, большая металлоемкость конструкции и сложность изготовления и монтажа, а, во-вторых, значительная по величине задержка жидкой фазы, т.е. велико количество жидкости, находящейся между гофрированной перегородкой и вертикальной решеткой. Это приводит к байпасному перетоку части жидкости через переточный канал на следующую ступень без контакта с паровой фазой, что ухудшает процесс массообмена. Цель изобретения - повышение технологичности изготовления и интенсификация процесса массообмена путем уменьшения задержки жидкой фазы. Указанная цель достигается тем, что в насадке, состоящей из чередующихся сплошных вертикальных и наклонных просечных пластин, в сплошных вертикальных пластинах выполнены треугольные выступы и прямоугольные пазы, сопряженные между собой встык, а продольные кромки наклонных просечных пластин отогнуты с образованием горизонтальных уступов. Целесообразно выступы и пазы выполнять в сплошных вертикальных пластинах сопряженными между собой по криволинейной поверхности с радиусом кривизны, равным ширине просечных пластин. На фиг. 1 представлено схематически контактное устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 - узел соединения просечных и сплошных пластин при сопряжении треугольных выступов с прямоугольными пазами встык; на фиг. 3 - при сопряжении треугольных выступов с прямоугольными пазами по криволинейной поверхности. Регулярная насадка состоит из наклонных просечных или просечно-вытяжных пластии 1 a cплDшлыxJBsшiшaлыIыx,. Каждая просечная пластина имеет в нижней части сливные отверстия 3. В сплошных пластинах выполнены треугольные выступы 4, являющиеся гидравлическими отражателями, и прямоугольные пазы 5, предназначенные для крепления наклонных просечных пластин. Насадка работает следующим образом. Жидкость и газ через распределительные устройства (не. показаны) подаются соответственно на верхние и под нижние проницаемые пластины 1. Жидкость, стекая по наклонным зигзагообразным просечным пластинам 1, контактирует с газом, проходящим сквозь отверстия просечных пластин с образованием устойчивого пенного слоя с развитой поверхностью раздела фаз, интенсифицирующей массообмен. Жидкость, стекающая по наклонной плоскости проницаемой пластины, через отверстия 3 перетекает на нижележащую пластину, при этом гидравлический удар жидкости о гидродинамический отражатель - внешнюю поверхность треугольного выступа - способствует дегазации жидкости и прохождению ее через сливные отверстия 3. За счет выполнения треугольного выступа навстречу стекающей жидкости уменьшается ее объем в переточном устройстве (задержка), т.е. уменьшается доля жидкости находящейся в аппарате вне зоны массообмена, что повыщает удельную производительность массообменного аппарата. Одновременно с уменьшением задержки повышается высота столба жидкости в переточном устройстве, что, в свою очередь, стабилизирует работу переточного устройства. так как повышается движущая сила процесса перетока жидкости. Благодаря треугольному выступу уменьшается поперечное сечение переточного устройства, следовательно, увеличивается скорость течения жидкости в переточном устрой тве, и соответственно, уменьшается время пребывания жидкости вне зоны массообмена, что также повышает эффективность массообменного аппарата с предлагаемой насадкой. Прямоугольные пазы в вертикальной решетке в совокупности с отогнутыми кромками наклонных просечных пластин позволяют упростить монтаж насадок, сведя его к поочередному монтажу наклонных пластин снизу-вверх вводом кромок в прямоугольные пазы, исключив тем самым сварку, пайку и метизы. Выполнение сопряжения между треугольным выступом и прямоугольным пазом криволинейным позволяет расширить воз/иожности конструктивного оформления вертикальной решетки. Радиус кривизны, равный ширине просечной пластины, позволяет обеспечить монтаж наклонных пластин поворотом через свободное пространство между вертикальными пластинами до упора верхней кромкой наклонной пластины и нижний уступ паза без деформации пластины. Кроме того, криволинейная поверхность способствует ускорению перетока жидкости -на нижележащую ступень через отверстия за счет создания цент эобежной силы как дополнительного гидродинамического фактора.

Выполнение выступа треугольной формы навстречу движению жидкости помимо указанных выше достоинств позволяет увеличить поперечное сечение парового потока в смежно расположенной секции насадки и тем самым понизить скорость паров и унос жидкости; с нижележащей наклонной пластины на вышерасположенную, что благоприятно влияет на массообмен.

По сравнению с прототипом снижается металлоемкость конструкции, поскольку в прототипе зигзагообразные элементы выполнены сплошными и почти по всей длине двухслойными, а в предлагаемой конструкции эти элементы выполнены либо просечными, либо из просечно-вытяжного листя

1. РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ И РЕАКЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ, состоящая из чередующихся сплошных вертикальных и наклонных просечных пластин с отверстиями для перетока жидкой фазы, отличающаяся тем, что, с целью повышения технологичности изготовления и интенсификации процесса массообмена путем уменьшения задержки жидкой фазы, в сплошных вертикальных пластинах выполнены треугольные выступы и прямоугольные пазы, сопряженные между собой встык, а продольные кромки наклонных просечных пластин отогнуты с образованием горизонтальных уступов. 2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что выступы и пазы в сплошных вертикальных пластинах сопряжены между собой по криволинейной поверхности с радиусом кривизны, равным ширине просечных пластин. (Л О) со СХ) 4 ас

(риг. 2

сриг.З