Колонна для массообмена Советский патент 1992 года по МПК B01J19/32 

Изобретение относится к устройствам для осуществления массообменных процессов химической технологии и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известна барботажная тарелка с двумя зонами контакта, где обечайка снабжена вертикальным цилиндром, внутри которого установлено устройство для слива жидкости, выполненное в виде перфорированного обтекателя, сообщающегося с вышележащей обечайкой, при этом корпус снабжен кольцевым желобом, выполненным на его внутренней поверхности, сообщающейся с обтекателями. Недостатком такого устройства является неполное использование реакционного обьема массообменной тарелки из-за невысоких барботажных слоев, волновые и струйные прорывы газа при увеличении производительности, что приводит к снижению массоотдачи в газовой фазе сложность осуществления масштабного перехода к аппаратам большой единичной мощности.

Известна колонна для массообмена между газом и жидкостью, содержащая горизонтальные тарелки и установленные над ними отбойники, выполненные из двух или более горизонтальных рядов наклонных пластин, образующих зигзагообразные кз- налы, сливные устройства со сливными пластинами, причем расстояние от тарелки до

отбойника составляет 0,5-2,0 высоты отбойника.

Недостатком указанного устройства является вынос жидкости на отбойники, что приводит к их захлебыванию, увеличению брызгоуноса и, как следствие, к снижению эффективности работы тарелки, а также ухудшению массообменных характеристик. Указанное устройство отличается значительными габаритами и сложностью изго- товления.

Наиболее близкой к предлагаемому устройству является массообменная колонна, содержащая пакеты рулонной насадки, имеющие высоту, равную 0,3-0,4 межтзрельча- того расстояния, а расстояние между вышерасположенными провальными тарелками и пакетами равно 0,2-0,3 межтарельчатого расстояния.

Недостатком указанной колонны явля- ется образование каналов за счет спиральной металлической ленты для прохождения газа только в вертикальном направлении, где осуществляется только один режим работы. Поэтому накопление жидкости в слое рулонной насадки сразу же приводит к ее зах/ебыванию, увеличению брызгоуноса и снижению эффективности работы тарелки.

Цель изобретения - увеличение массообмена с одновременным снижением сте- пени брызгоуноса и уменьшение габаритов колонны.

Указанная цель достигается тем, что пакеты выполнены из наклонных пластин трикотажа из синтетических мононитей с линейным модулем петли 40-66, причем каждая последующая пластина смещена на 25-90° по отношению к предыдущей, а каждый пакет расположен под углом 3-10° к горизонтали тарелки.

Установка пакетов, выполненных из наклонных пластин трикотажа из синтетических мононитей с линейным модулем петли 40-66, позволяет увеличить массообмен- ную способность за счет создания высоко- развитой поверхности контакта фаз с одновременной сепарацией за счет хоалес- ценции капель в слое наклонных пластин.

Смещение пластин трикотажа между собой на величину 25-90° создает общий слой с большой удерживающей способностью жидкости, предотвращающей проскок газа и жидкости по сквозным каналам. Изменение линейного модуля петли от 40 до 66 приводит к тому, что в случае уменьше- ния величины линейного модуля петли неоправданно возрастает гидравлическое сопротивление ело без заметного увеличения массообмена и ведет к повышению материалоемкости. В противном случае

заметно увеличивается брызгоунос с одновременным снижением массообмена за счет образования сквозных каналов.

Количество пластин и расположение пакетов под углом 3-10° к горизонтали обусловлено гидродинамическими характеристиками процесса.

Положительный эффект достигается за счет указанной конструкции колонны для иассообмена, а именно установкой над каждой тарелкой пакетов наклонных пластин трикотажа, выполненного из синтетических мононитей с линейным модулем петли 40- 66,

На фиг. 1 представлена колонна для массообмена с изображением контактирующих потоков, разрез; на фиг. 2 - фрагмент трикотажа, вид сверху; на фиг. 3 - фрагмент трикотажа.

Колонна 1 для массообмена содержит тарелки 2, над которыми установлены пакеты наклонных пластин 3. В зависимости от вида процесса и нагрузок по газу и жидкости устанавливается необходимое количество тарелок и пакетов наклонных пластин.

На фиг. 2 представлен Фрагмент трикотажа, из которого выбраны пакеты наклонных пластин; на фиг. 3 - пакет из 9 наклонных пластин трикотажа.

Капельная жидкость проникает сквозь первый слой, начинает накапливаться и далее работает как массообменная тарелка. Вторичный унос предотвращается при наличии пластин от 5 и более.

Колонна для массообмена работает следующим образом.

В массообменной колонне пакет пластин устанавливается под углом к горизонтали та- релки. Капельная жидкость, уносимая с тарелки потоком газа, соударяется с пакетом наклонных пластин, капли коалесцируют. образуя на первой по ходу газа пластине пленку жидкости. Газ проходит через каналы, образованные за счет структуры трикотажа, и взаимодействует с пленкой жидкости. Это взаимодействие приводит к образованию газсжидкостного слоя внутри пакета наклонных пластин, в котором происходит массообмен.

Вышележащие наклонные пластины осуществляют сепарацию капель, их улавливание и предотвращают вторичный унос. Жидкость выводится с наклонных пластин обычным способом. Благодаря установке пластин под углом к горизонтали жидкость не образует газожидкостного слоя на внешней поверхности.

Пример. Наклонные пластины изго- авливали из полипропиленовых мононитей диаметром 0,3 мм, в качестве сопроводите-.

ля использовали комплексную нить. Изготавливали трикотаж способом полуфанг, Пакет состоял из 7 наклонных пластин трикотажа. Угол наклона пластин к горизонтали тарелки составлял 5°, а расстояние между тарелкой и пакетом наклонных пластин равнялось 200 мм,

Пакет наклонных пластин монтировали в колонне.

Исследование проводили при нагрузках по газу 1,5-4 м/с, по жидкости 0-10 м3/м ч.

Результаты представлены в таблице.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить степень брызгоулавлива- ния, увеличить массообмен и уменьшить габариты колонны,

Формула изобретения Колонна для массообмена между газом (паром) и жидкостью, содержащая контактное устройство, включающее горизонтальные тарелкм и установленные над ними пакеты насадки гофрированного профиля, отличающаяся тем, что, с целью увеличения массообмена за счет обеспечения дополнительного контакта фаз в пакете

насадки с одновременным увеличением степени брызгоулавливания и уменьшения габаритов колонны, пакеты выполнены из наклонных пластин трикотажа из синтетических мононитей с линейным модулем петли

40-66, причем каждая последующая пластина смещена на 25-90° по отношению к предыдущей, а каждый пакет расположен под углом 3-10° к горизонтали тарелки.

Изобретение относится к устройствам для осуществления процессов тепло- и массообмена и может быть использовано в химической, нефтехимической, газоперерабатывающей, пищевой и других отраслях промышленности. Целью изобретения является увеличение массообмена за счет обеспечения дополнительного контакта фаз в пакете насадки с одновременным увеличением степени брызгоулавливания и уменьшением габаритов колонны. Над тарелками установлены горизонтальные ряды из 5-9 наклонных пластин трикотажа из синтетических мононитей с линейным модулем петли , причем каждая последующая пластина смещена на 25-90° по отношению к предыдущей, а каждый ряд расположен под углом 3-10° к горизонтали тарелки. 1 табл., 3 ил.

2

3

it

5

7

8

3

1 ото162310 «О 680 305 380 280 280 260 285 240 280 ЗЮ 28С 480 305 135

МО

81 97

97 97 95 95 93 95 80 98 S7 98 -81 9/ У

80

15020 19560 19820 21000 1Э600 19280 18890 188ЭО 181)10 18800 19403 19700 19690 196Ю 20300 19600 18030

311)0

45 45 45

45 45 45 45 45 45 45 25 60 90 60 45 45 45

45 45 45 45 45 40 53 .53 66 53 45 45 45

45 45 45

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

3

5

10

Полип ропилен Ллесдн

Полипропилен Лзвсан

Полипропилен Лавсан

Жидкость

zzzzzzzzz

ga очгв р о р вууггр ВОВУ

2ZZZZZZ2

тягеугетлпг ЕГДтПгеУР aain

-222222s:

i2

гУУР пгтлглпгулпппгтат

i22222&

II ммчгТГГ Т

ГггрГТУУ1Г1ПГУИТППГ1

bfgwr

Го

:

пгулпппгтат

i22222&7

II ммчгТГГ Т

ZZZZZZZоо g PC pa

I

йй./

Фиг.З