Насадочная колонна Советский патент 1985 года по МПК B01D53/20 

2.Колонна по П.1, отличающаяся тем, что горизонтальный участок пластин вьтолнен изогнутым с отогнутым вниз или вверх краем.

3.Колонна по пп. 1 и 2, о т л ичающаяся тем, что горизонтальный участок снабжен отражателем, прикрепленным к краю.

4. Колонна по пп. 1-3, о т л ич а ю Dt а я с я .тем, что отражатель| направлен на плоскость соседнего элемента.

5. Колонна по пп. 1-4, -о т л ичающаяся тем, что она снабжена сеткой, наложенной на кромки просечных отверстий.

1. НАСАДОЧНАЯ КОЛОННА, включающая корпус с патрубками ввода и вьюода фаз, пакеты насадки, собранные из элементов в виде параллельно расположенных пластин с направленными вниз кромками просечных отверстий для прохода пара, о тличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена при перекрестно-точном контакте фаз за счет секционирования потоков пара и жидкости и стабилизации орошения по высоте контактной зоны, ликвидации паровых пробок и захлебывания, пластины каж дого элемента имеют Г-образную форму, горизонтальньй участок которых вьтолнен с отверстиями для перетока жидкости или установлен с зазором к соседней пластине. (Л 4; оо «ipi

Изобретение относится к конструкциям насадочных колонн для проведения процесса тепломассообмена в системе газ-жидкость, может быть использовано для абсорбции и ректификации в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, пищевой и газовой пpo ьпшIeннocти и в частности, предназначено для глубоковакуумной ректификации мазута в промышленных насадочных колоннах.

Известна колонна, в которой размещена регулярная насадка, элементы которой выполнены из просечных чли просечно-вытяжных листов 1j .

Однако данная конструкция работает только в противотоке. Эффективность тепломассообмена и пропускная способность насадки в противотоке ограничена захлебыванием и образованием паровых пробок, а также нераномерностью распределения парового и жидкостного потоков по объему насадки.

Известна насадочная колонна, в которой размещена насадка состоящая из чередующихся элементов, образованных направленными просечными отверстиями и расположенными по высоте в шахматном порядке ,

Однако противоточная организация потоков в насадке связана с такими явлениями, как захлебывание и образование паровых пробок, что снижает диапазон устойчивой работы насадки. Кроме того, для обеспечения высокой эффективности и надежности работы насадки необходимо создавать высоку плотность орошения. А это обеспечивается только повышением нагрузки ттсадки по жидкости.

Известна насадочная колонна, включающая- корпус с патрубками, ввода и вьгоода фаз, пакеты насадки, собранные из элементов в виДе параллельно расположенных пластин с направленными вниз кромками просечных отверстий для прохода пара з .

Однако пакеты насадки, установленные в колонне, не позволяют обеспечить перекрестноточный контакт

фаз по ширине пакета насадки без применения специальных устройств для распределения жидкости на каждой контактной зоне колонны. В

случае применения известной конструкции насадки в колонне с распределительными устройствами, обеспечивающими перекрестноточную организацию контакта фаз, конструкгщя

элементов насадки не позволяет . обеспечить высокую степень эффективности тепломассообмена за счет дестабилизации орошения насадки по высоте контактной зоны. Это

объясняется тем, что при перекрестноточной организации контакта фаз допустимая скорость пара значительно превышает скорость пара при противоточной организации контакта,

и в связи с этим наблюдается отклонение движения потока жидкости от вертикального в сторону движения пара. Но так как организация перетока жидкости с верхнего элемента на нижний заключается в самотечном переливе жидкости, то при отклонении потока жидкости от вертикального направления движения поверхность насадки становится неорошаемой

(несмоченной), т.е. эффективность, тепломассообмена резко снютается. Таким образом, известная констр ция насадки не позволяет проводить процесс тепломассообмена в перекрестном токе с высокой степенью эффективности и, кроме того, требу применения специальных распределительных устройств в насадочной колонне, контакт газа и жидкости в к торой осуществляется в перекрестночном режиме.Целью изобретения является повы шение эффективности тепломассообме на при перекрестноточном контакте фаз за счет секционирования потоко пара и жидкости и стабилизации орошения по высоте контактной зоны ликвидации паровьк пробок и захлеб вания. Поставленная цель достигается тем, что в насадочной колонне, вкл чающей корпус с патрубками ввода и вьюода фаз,пакеты насадки,собранные из элементов в виде параллель но расположеннь1х пластин с направленными вниз кромками просечны отверстий для прохода пара, пласти ны каждого элемента имеют Г-образную форму, горизонтальный участок которых выполнен с отверстиями для перетока жидкости, или установлен с зазором к соседней пластине. Горизонтальный участок пластин выполнен изо1нутьгм с отогнутым вниз, или вверх краем. Горизонтальный участок снабжен отражателем, прикрепленным к краю и направлен на плоскость соседнего элемента. Колонна снабжена сеткой, наложенной на кромки просечных эле ментов . На фиг.1 изображена конструкция насадочной колонны и показана орга низация взаимодействия пара и жидкости, на фиг.2 - пакет насадки, на фиг.З - элемент насадки, горизонтальный участэк которого установлен с зазором к соседней штасти HeJ на фиг. 4 - то же, но горизонтальный участок выполнен с от верстиями; на фиг.5 - элемент насадки, кромки просечных отверстий которого перекрыты сеткой; на фиг.б - элемент насадки с отогнутым вверх краем участка, к которому прикреплен отражатель струи| на фиг.7 - элемент с профилированным участком и отогнутым вниз краемj ка фиг.8 - элемент насадки с профи лированным краем горизонтального участка, в котором выполнены отверстия для перетока жидкости; на фиг.9 - элемент насадки, кромки просечных отверстий которого перекрыты сеткой и к горизонтальному участку прикреплен отражатель. Насадочная колонна (фиг.1) состоит из пакетов насадки, установленных в колонне с образованием контактных зон. Каждая контактная зона характеризуется однонаправленным движением потока пара. По высоте одной контактной зоны может быть расположен один и более пакетов насадки, установленных один на другом без развертывания. Выполнение другой вьшерасположенной контакной зоны обеспечивается за счет развертывания пакетов насадки относительно пакетов первой зоны на 180 по горизонтальной плоскости. Число пакетов по высоте в контактной зоне определяется исходя из нагрузок по пару и из степени секционирования пара. Секционирование пара в контактной зоне происходит за счет раздельного прохода пара по каждому пакету насадки. Секционирование потока пара в контактной зоне происходит за счет раздельного прохода пара по каждому пакету насадки. Секционирование потока пара в контактной зоне колонны обеспечивает высокую эффективность взаимодействия фаз. Пакет насадки состоит из элементов 1 в виде пластины Г-образной формы, изогнутой с образованием горизонтального участка 2 и наклонного участка с просечными отверстиями 3 для прохода пара и направленными вниз кромками 4. Угол изгиба пластины изменяется в диапазоне 45-90 (90-135). Такой диапазон изменения угла наклона наиболее рационально позволяет использовать рабочий объем пакета. Наклонное расположение просечного участка, являющегося контактной поверхностью взаимодействия пара и жидкости, обеспечивает увеличение задержки жидкости в пакете засчет увеличения путем жидкости и снижает унос жидкости при поперечном движении пара. Для того, чтобы снизить унос жидкости с контактной поверхности элеента кромки 4, пластины перекрыты сеткой 5. Сетка может быть выполнена плетеной или вязаной, причем свободное сечение сетки больше, чем

свободное сечение пластины, а размеры ячейки меньше, чем размеры отверстия в пластине. Перекрытие сеткой кромок просечных отверстий обеспечивает турбулйзацию движения жидкости и создает дополнительную поверхность контакта, тем самым увеличивает эффективность TenvrioMaccoo6MeHa.

Горизонтальный участок 2 элемент насадки может быть расположен по отношению к наклонному участку как снизу, так и сверху (фиг. 3 и 5). Варианты положения участка по высоте элемента определяются начальным распределением жидкости в колонне. Например, ес.чи в колонне для первоначального орошения контактных зон применяется низконапорный распределител жидкости (фиг.1), то более рационально использовать в первой кон1акт юй зоне пакеты насадки с элементами, имеющими нижнее расположение участка 2.

Кроме того, участок 2 в элементе насадки может быть- расположен- как слева, так и справа (фиг.З-5)т.е. угол изгиба пластины будет больше 90 (участок справа) или меньше (участок слева) при одностороннем положении контактной поверхности. Такое расположение участка определяется характером истечения жидкости на контактную поверхность. При правом расположении участка для верхнего или нижнего положения по высоте элемента истечение жидкости плено-чнре, так как отверстием для перетока жидкости на контактную поверхность является зазор двуь1Я соседними элементами. При левом выполнении участка истечение з идкости струйное за счет выполнени отверстий непосредственно в участке 2 элемента.

Кроме того, при различном расположении участка 2 в элементе (спра за или слева) обеспечивается движение жвдкости по горизонтали в пакете насадки. Так, в случае правого расположенияэлемента шадкость на контактную поверхность одного элемента перетекает с участка соседнег здемента. Смещение жидкости по горизонтали в пакете насадки обеспечивает повышение эффективности тепломассообмена за счет секционирования потока жидкости.

Выполнение участка 2 элемента насадки профилированным с образованием изогнутой начальной части и отогнутого края 6 позволяет секционировать истечение жидкости по элементам насадки, а также обеспечить равномерное истечение жидкости на контактную поверхность элемента. Изогнутая вверх начальная часть участка (фиг.7) или отогнутый вверх край (фиг.б и 8) обеспечивает создание индивидуального напора жидкости под элементом и { аздель ного (секционированного) распределения жидкости.

Отогнутый вниз край 6 участка 2 или закрепленный снизу участка от,ражатель струи язщкости (фиг. б и 9) позволяет создать направленное истечение лшдкости на контактную поверхность, тем самьп-1 снизить вероятность отрыва пленки жидкости под действием поперечно движущегося потока пара. Кроме того, применение отражателя струи Ж1ЩКОСТИ позволяет регулировать сечение для прохода жидкости на контактную поверхность при соединении элементов в пакете с зазором, а также исключить неудачное крепление элементов по торцовым стенкам пакета насадки.

Вьтолнение участка 2 в элементе профилированным позволяет секционировать движение потока жидкости и движени-е пара в контактной зоне колонны, состоящей по высоте из двух и более пакетов.

Кроме того, предлагаемая конструкция горизонтального участка в элементе позволяет обеспечить перераспределение жидкости по высоте контактной зоны, тем самым повысить эффективнос.ть взаимодействия фаз.

Насадочная колонна работает следующим образом.

Поток жидкости, распределенный по элементам 1 пакета насадки, стекает на контактную поверхность элементов 1, образованную кромкаNin просечных отверстий 3 и наложенной на них сеткой 5, взаимодействует с потоком пара.Затем перетекает со смеп1;еиием в сторону движения пара на нижерасположенный пакет, где также контактирует с паром.

Таким образом, применениепредлагаемой конструкции насадочной колонны позволяет эффективно проводить процесс тепломассообмена за счет секционирования потоков пара

7 11434478

и жидкости в контактных зонах, а нение специальных распределительгакже за счет-стабилизации орошения ных устройств между контактными эонасадки по высоте контактной зоны. нами в колонне, а следовательно. Кроме того, конструкция насадочной снизить рабочую высоту контактной колонны позволяет исключить приме- зоны.

Фиг.З

ФигЛ