Насадка для тепломассообменных аппаратов Советский патент 1991 года по МПК B01J19/32 

Изобретение относится к насадкам для массообменных аппаратов системы газ(пар) жидкость и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей, гидролизной и других отраслях промышленности.

Известна насадка для тепломассооб- менных аппаратов в системе газ/пар - жидкость, состоящая из размещенных внутри корпуса вертикальных гофрированных в горизонтальном направлении перегородок.

Эта насадка незначительно интенсифицирует процесс массообмена, так как ее конструктивное решение не позволяет осуществить равномерное распределение жидкости и газа (пара) по поперечному сечению аппарата (ВЭТС 0,6- 1,0 м), а горизонтальные гофры не

являются сепараторами капель :иидюс- ти, что не дает возможности работы аппарата с большими нагрузками по жидкости.

Известна насадка, представляющая собой размещенные внутри корпуса вертикальные гофрчрованные в горизонтальном направлении перегородки, отделенные друг от друга вертикальными перфорированными листками.

Однако вертикальные гофрированные листы делят поперечное сечение колонны на ряд зигзагообразных каналов, которые между собой не сообщаются, в результате чего по сечению колонны не происходит перераспределение и выравнивание потоков. Эта насадка требует четкого распределения жидкости по каналамt что в промышленных

О5

со со

СП

СО СП

условиях выполнить исключительно сложно.

Кроне того, в случае карамелиза- ции или забивания вертикальных перфорированных листов зигзагообразный канал перестает работать, а в других каналах скорость газа (пара) увеличивается и колонна работает нестабильно.

Известна лепестковая пакетная насадка, располагающаяся в колонне в виде вертикальных параллельных рядов рам, на торцах которых с обеих сторон в определенном порядке размещены лепестки, изготовленные из перфорированного листового материала.

Такая насадка исключает недостатки двух предыдущих конструкций, но гидродинамика потоков не позволяет получить высокую степень разделения.

Известна насадка Спрейпак, которая изготавливается из металлической полосы толщиной 0,5-1,0 мм нанесением в шахматном порядке прорезей и последующим растягиванием полосы в направлении, перпендикулярном прорезям, при этом прорези расширяются и полоса принимает вид решетки. Насадка собирается из изогнутых решеточных элементов, соединенных посредством вертикальных стержней.

Недостаток этой конструкции насадки - сравнительно низкая эффективность работы. Например, число теоре10

15

способность по газу (пару) и жидкости. Дополнительная перегородка спо собствует появлению гидрозатвора между вертикальной решеткой и перегородками, который быстро увеличивается с ростом нагрузок и перекрывает проходное сечение аппарата. Как следствие, быстро растет сопротивление и аппарат аходит в режим захлебывания. Этот аппарат устойчиво работает при малых нагрузках по жидкости и газу.

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет создания более развитой поверхности контакта фаз при использовании эффекта эжек- ции, упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что насадка для тепломассообменных аппаратов содержит гофрированные перфорированные листы, расположенные выступами гофр навстречу друг другу, при этом листы установлены вертикально с зазором между выступами гофр, равным 2-3 диаметрам отверстий, перфорированного вертикального листа, что позволяет интенсифицировать процесс за счет создания более развитой поверхности контакта фаз. Стекающие потоки жидкости распределяются по поверхности листов в виде тонкой пленки. Газ проходит как через перфорацию вертикальных листов, барботируя при этом тонкую пленку жидкости,

20

25

30

тических тарелок на единицу высоты ко-35 так и через эжекционные каналы,

10

15

6995954

способность по газу (пару) и жидкости. Дополнительная перегородка спо собствует появлению гидрозатвора между вертикальной решеткой и перегородками, который быстро увеличивается с ростом нагрузок и перекрывает проходное сечение аппарата. Как следствие, быстро растет сопротивление и аппарат аходит в режим захлебывания. Этот аппарат устойчиво работает при малых нагрузках по жидкости и газу.

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет создания более развитой поверхности контакта фаз при использовании эффекта эжек- ции, упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что насадка для тепломассообменных аппаратов содержит гофрированные перфорированные листы, расположенные выступами гофр навстречу друг другу, при этом листы установлены вертикально с зазором между выступами гофр, равным 2-3 диаметрам отверстий, перфорированного вертикального листа, что позволяет интенсифицировать процесс за счет создания более развитой поверхности контакта фаз. Стекающие потоки жидкости распределяются по поверхности листов в виде тонкой пленки. Газ проходит как через перфорацию вертикальных листов, барботируя при этом тонкую пленку жидкости,

20

25

30

Изобретение относится к насадкам для массообменных аппаратов сие - темы газ (пар) - жидкость и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей, гидролизной и других отраслях промышленности. Целью изобретения является упрощение конструкции, простота эксплуатации и интенсификации процесса массообмена за счет создания более развитой поверхности контакта фаз. Зто достигается тем, что гофрированные перфорированные листы установлены выступами гофр навстречу друг другу с зазором между выступами, равным 2-3 диаметрам отверстий гофрированного перфорированного листа. 1 ил,, 1 табл. С

лонны у насадки Спрейпак 1,03, кольца Наля 1,09, колпачковые тарелки 1 ,0.

Таким образом, насадка Спрейпак по эффективности работы сравнима с колпачковыми тарелками, не имеющими широкого диапазона устойчивой работы при изменении нагрузок по жидкости и газу (пару) и имеющими сравнительно невысокую эффективность работы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является массообменный аппарат, имеющий насадку, состоящую из зигзагообразных перфорированных перегородок, разделенных вертикальными решетками (сетками) . Между перегородками и сетками установлены дополнительные перфорированные перегородки, совпадающие вершинами с основными перегородками. Аппарат сложен в изготовлении.

i

Основным недостатком этой конструкции является низкая пропускная

0

5

зованные выступами гофр. Такая насадка позволяет работать с грязными жидкостями (различные посторонние включения), проста в изготовлении и эксплуатации.

Предложенное устройство отличается от известного расположением выступов гофр листов насадки навстречу друг другу с зазором, равным 2-3. диаметрам отверстий перфорированного листа.

Экспериментальные данные при„ использовании заявляемой насадки получены на Выборгском ЦБЗ в процессе

0 отдувки сульфитных щелоков паром от 80 и на стенде ВНИИГидролиз на гидролизатах, полученных на двух заводах (ЛГЗ и Киришского БХЗ) в процессе отдувки их от фурфурола

5 (таблица). i

При несоблюдении указанных соотношений резко изменяется эффективность работы насадки. Это связано с

тем, что с изменением зазора отсутствует эффект эжекции (при менее 2)1f весь газ идет через перфорацию, а при более 3 газ проскакивает на прямую, не эжектируя жидкость.

На чертеже изображена схема конструкции насадки, продольный разрез.

На схеме обозначены вертикальный гофрированный перфорированный лист, прямоугольный эжекционный канал 2, который образован направленными друг к ДРУгу вершинами гофр.

Насадка собирается в виде пакетов, свободно входящих в царги колонны .

Насадка для тепломассообменных аппаратов работает следующим образом.

Жидкость с помощью распределитеей (не показаны) подают сверху на гофрированные перфорированные вертикальные листы 1, а газ (пар) - снизу.

Стекающие потоки жидкости распрееляются на поверхности листов в вие тонкой пленки. Газ проходит как через перфорацию вертикальных листов, арботируя при этом тонкую пленку жидкости, так и через зкекционные каналы 2, образованные выступами гофр двух соседних вертикальных листов, диспергируя стекающую по наклоным поверхностям вертикальных листов ленку жидкости. При этом мелкие капи жидкости коагулируют и оседают на вышележащих наклонных поверхностях вертикальных гофрированных листов и, стекая по ним, снова диспергируются, таким образом, жидкость неоднократно частвует в процессе, увеличивая эффективность массообменз.

Насадка проста по конструкции и надежна в работе. Позволяет вести процесс в широком диапазоне нагрузок по жидкости Q 5-ЮО м3/м2-ч, по газу W 1-6 м/с, что особенно важно & процессах отдувкм паром гид- ролизатов от ингибирукицих примесей фурфурола метияфурфурола и т.д. на ГИДРОЛИЗНЫХ и целлюлозно- бумажных заводах.

Результаты стендовых испытаний насад си приведены в таблице. Степень отдувки (Выборгский Ц53) сульфитных

0

5

щелоков от S02 на промышленной колонне с провальными щелевыми тарелками (высота колонны, занятая насадкой, l ) м) была аналогична опытной колонне с высотой насадки 2 м. Расход пара в промышленной колонне 3 кг/м-3 щелока, на экспериментальной 1 4, 6 кг/м3.

По сравнению с известной указанная насадка значительно проще в изготовлении, так как отсутствуют вертикальные контакты решетки и дополнительные перфорированные зигзагообразные перегородки, что делает насадку менее металлоемкой .

Упрощается эксплуатация, так как при наличии в жидкости посторонних включений отпадает операция чистки. Посторонние включения (в известное 0 насадке) закроют живое сечение насадки, что увеличит сопротивление, а это вызовет увеличение скорости газа в -поперечном сечечии и, как следствие захлебывание аппарата.

В предлагаемой конструкции этого не произойдет, так как посторонние включения смогут выйти из насадки через прямоугольные каналы, образованные выступами гофр.

Увеличение эффективности работы предлагаемой насадки по сравнению с известной было проверено на стенде на облагораживании гидролизата от фурфурола. Эффективность предлагаемой конструкции 30%, известной 18- 2ti%.

5

0

5

0

5

0

формула изобретения

Насадка для тепломассооПменных аппаратов, состоящая из гоорирован- ных перфорированных листов, расположенных вертикально параллельными рядами относительно друг друга, о т- личающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет создания более развитой поверхности контакта фаз при использовании эффекта эжекции, упрощения конструкции, гофрироаанные перфорированные листы установлены выступами гофр навстречу друг другу с зазором между выступами, равным 2-3 диаметрам отверстий гофрированного перфорированного листа.