Регулярная насадка Советский патент 1985 года по МПК B01D53/20 

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения процессов массообмена в системе газ-жидкость и может быть использовано в химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности для разделения смесей с помощью ректификации, абсорбции и десорбции.

Известна регулярная насадка, имеющая развернутые относительно один другому на 45-90° горизонтальные пакеты, выполненные из параллельно расположенных наклонных пластин с просечными отверстиями, кромки которых в соседних .пластинах направлены в противоположные стороны и расположены в смежных по высоте пластинах соосно 1.

Однако данная конструкция характеризуется недостаточно интенсивным контактом фаз вследствие того, что газ контактирует в основном с пленкой жидкости, стекающей по пластинам, а следовательно, и степень использования свободного объема насадки невелика, больщая часть газа имеет возможность пройти по каналам, образованным соседними пластинами, без существенного контакта с жидкостью. Кроме того, создаются благоприятные условия для интенсивного обратного перемещивания и уноса жидкости потоком газа. В связи с этим эффективность массообмена на такой насадке, в особенности при больщих нагрузках по газу, может заметно снижаться.

Известна также регулярная насадка для массообменных аппаратов, включающая пакет расположенных под углом одни к другим листов из просечно-вытяжного металла, образующих ромбовидные соты с размещенными по диагоналям ромбов горизонтальными просечно-вытяжными листами с противоположным направлением просечки на смежных по высоте листах и с отверстиями для стекания жидкости, расположенными в верщинах ромбов и снабженными неперфорированными пластинами, направляющими жидкость по одному из наклонных просечно-вытяжных листов 2.

Недостаток известной конструкции заключается в том, что KoijTaKT фаз происходит не на всей поверхности насадки, а только на горизонтальных листах и на тех сторонах ромбовидных сот, которые расположены по направлению газового потока. Остальные стороны ромбовидных сот служат лищь для стекания жидкости с одной горизонтальной пластины на другую и не участвуют в массообмене, что ограничивает эффективность массопередачи. Кроме того, направление просечки в горизонтальных листах не меняется по длине листа, что может привести к неравномерности распределения жидкости в поперечном сечении насадки за счет преимущественного увлечения жидкости в направлении выхода газовых струй. Следствием этого может явиться снижение эффективности контакта. Конструкция известной насадки является нетехнологичной, так как установка специальных направляющих пластин в отверстиях для перетока жидкости и требования к принятой в конструкции ориентации направления просечки в смежных листах приводят к необходимости изготовления и соединения множества разнотипных элементов.

Целью изобретения является повыщение эффективности массообмена путем более полного использования объема насадки и более равномерного распределения контактирующих фаз.

Указанная цель достигается тем, что в насадке, имеющей пакеты расположенных под углом одни к другим листов из просечно-вытяжного металла, образующих ромбовидные соты с размещенными по диагоналям ромбов горизонтальными просечновытяжными листами с отверстиями для стекания жидкости, расположенными в вершинах ромбов, насадка снабжена дополнительными листами из просечно-вытяжного металла, размещенными по вертикальным диагоналям ромбовидных сот, причем на каждой из горизонтальных полудиагоналей просечка направлена в сторону ближайшей верхней стороны ромбовидных сот.

Выполнение просечки на каждой из горизонтальных полудиагоналей ромбовидных сот в направлении ближайшей верхней стороны ромба предотвращает, в отличие от известной конструкции, сбивание жидкости к периферии насадки и заставляет газ проходить равномерно через всё наклонные листы, расположенные по сторонам ромбов. При этом увеличиваются не только проверхность контакта, но и поверхность, на которой происходит сепарация фаз, что уменьшает унос жидкости на вышележащие пластины и способствует повышению эффективности массопередачи.

Установка дополнительного элемента - вертикальных просечных листов и предлагаемая схема направления просечек на горизонтальных листах позволяет существенно упростить технологию изготовления насадки. Предложенная ориентация просечки требует направлять жидкость не к верщинам ромбов, как это было в известной конструкции, а в точку пересечения диагоналей ромба. Установка просечных листов по вертикальным диагоналям ромбов позволяет отказаться от специальных направляющих пластин в отверстиях для перетока жидкости, что позволяет, учитывая переменное направление просечки на горизонтальных листах, изготовить насадку из пакета вертикально расположенных гофрированных листов унифицированного трапециевидного профиля, отличающегося для отдельных элементов насадки только способом их размещения при раскрое и сборке насадки.

На фиг. 1 показана насадка, общий вид; на фиг. 2 - унифицированный профиль со схемой раскроя элементов; на фиг. 3 - элементы насадки, из которых может быть набрана предлагаемая конструкция насадки.

Насадка содержит пакет из просечновытяжных листов с горизонтальными 1, наклонными 2 и 3 и вертикальными участками, образующими ромбовидные соты- с вертикальными и горизонтальными диагоналями. В местах, прилегающих к верщинам ромбов в просечно-вытяжных листах, выполнены отверстия 5 для перетока жидкости. Направление просечки на каждой из горизонтальных полудиагоналей ромбовидных сот выполнено в сторону ближайщей верхней стороны ромба (фиг. 1).

На фиг. 2 изображен унифицированный профиль просечно-вытяжных листов, гофрированный трапециевидными гофрами АБВГ, представляющими собой нижнюю часть прямоугольного треугольника АДГ с катетом АГ в основании, отсеченную средней линией БВ треугольника, параллельной основанию АГ. В вершинах А, Б и Г унифицированного профиля выполнены отверстия 5 для стекания жидкости. Элементы насадки содержат целое число трапециевидных гофров, количество которых определяется требуемой высотой слоя насадки. При этом в одних элементах просечка направлена во внещнюю сторону от трапеции, а в других элементах - вовнутрь трапеции. Компоновка элементов для образования требуемой конфигурации ромбовидных сот осуществляется простыми поворотами элементов вокруг их собственных осей симметрии (фиг. 1).

НасаДка работает следующим образом.

Жидкость подается на насадку сверху и через отверстия 5 в верщинах ромбовидных сот стекает по вертикальным участкам 7 насадки на горизонтальные участки 1, где она подхватывается газовым потоком и направляется в сторону ближайших верхних сторон ромбовидных сот 2 или 3, где происходит сепарация фаз. Газ после сепарации

поднимается вверх к выщележащей горизонтальной ступени контакта, а отсепарированная жидкость стекает по наклонным участкам 2 и 3 к нижним вершинам смежных ромбов и через отверстия 5 направляется по вертикальным полудиагоналям 4 на нижележащие горизонтальные участки 1.

Технико-экономическое преимущество предложенной конструкции насадки по сравнению с известной можно оценить, исходя из величины смоченной поверхности насадки. Известно, что эффективность насадки растет пропорционально величине удельной смоченной поверхности насадки. Обозначив за а величину стороны образующих насадку ромбовидных сот и за Ji величину угла между стороной ромба и его горизонтальной диагональю, можно получить относительное увеличение полной и эффективной удельной поверхности общ и #эфД-1я предложенной конструкции насадки по сравнению с известной

i , la-t-aacos +Ea-siw

Тоби- 2 3

.

(1) (2)

а + созд

J 4 : 2A:«: lA JiE.% Za-f2a-cos iH-coap

Уравнения (1) и (2) получены из рассмот рения одного элемента насадки (единичного ромба). Величины /общ и зависят от величины угла .

Прир 30°-60 диапазон увеличения :Робщ 1,174-1:346, а 9 1:535-1,667. Результаты оценки величин S-oGv, yf согласно выражениям (1) и (2) показывают, что повышение эффективности предложенной на.садки по сравнению с известной следует ожидать не столько за счет увеличения общей поверхности насадки путем введения дополнительного элемента, сколько за счет более рационального использования имеющейся поверхности насадки, т.е. вовлечения в процесс масообмена и сепарации возможно большей поверхности насадки.

Предложенная насадка может быть рекомендована в качестве контактного элемента в колоннах вакуумной ректификации, абсорберах и газосепараторах.

Фиг. 2

fU8,3

РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА для массообменных аппаратов, имеющая пакеты расположенных под углом одни к другим листов из просечно-вытяжного металла, образующих ромбовидные соты с размещенными по диагоналям ромбов горизонтальными просечно-вытяжными листами с отверстиями для стекания жидкости, расположенными в вершинах ромбов, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена путем более полного использования объема насадки и более равномерного распределения контактирующих фаз, насадка снабжена дополнительными листами из просечно-вытяжного металла, размещенными по вертикальным диагоналям ромбовидных сот, причем на каждой из горизонтальных полудиагоналей просечка направлена в сторону ближайшей верхней стороны ромбо видных сот. (Л fKu Kocmb О5 ю 4 О5 ОО