Насадка для проведения процессов сепарации и массообмена Советский патент 1992 года по МПК B01J19/32 

листов. При проведении процессов массо- обмена они образуют высокоразвитую поверхность массообмена при низком перепаде давления и материалоемкости. А в процессах сепарации нити служат эффективными сепарирующими элементами, так как расположены близко друг к другу, что на поря док сокращает путь, который необходимо проделать капле дисперсной фазы для достижения поверхности сепарации. При этом капли дисперсной фазы образуют на нитях кольцеобразную пленку жидкости, гораздо более устойчивую, чем на сепарирующих поверхностях листовой насадки, где кривизна поверхности существенно меньше. Кольцеобразная пленка отсепарирован- ной жидкости беспрепятственно отводится до верхней (в случае дисперсной фазы) или нижней (для тяжелой фазы) границы насадки или поверхности раздела фаз, не подвер- гаясь опасности срыва ее потоком сплошной фазы. Поскольку отдельные участки нитей зажаты между выступами смежных листов насадки, дисперсная фаза, отсепарированная на сепарирующих поверхностях листов, может переходить на нити, по которым отвод жидкости происходит более эффективно за счет повышенной стабильности кольцевых пленок. Покрытие или изготовление самих нитей и сепарирующих поверхностей листов из материалов с избирательным смачиванием дисперсной фазой приводит к повышению эффективности сепарации и стабилизации пленок отсепари- рованной жидкости на сепарационных элементах насадки.

Таким образом, новым в предлагаемой конструкции в отличие от известных насадок является размещение между смежными листами насадки слоев проволочных или неметаллических нитей, с шагом навитых в виде отдельных контуров вокруг, каждого второго пакета, либо в виде вложенных друг в друга контуров вокруг центрального листа пакета и поочередно охватывающих каждую пару листов, симметрических центральному листу пакета. Это позволяет при сокращении материалоемкости листовой насадки за счет возможности укрупнения размеров выступов и впадин (в частности, гофров) и соответственно размеров, образованных ими каналов, увеличить эффективную контактную и сепарационную поверхность насадки, что повысит эффективность процесса, снизит перепад давления и уменьшит опасность забивания каналов отложениями при работе с загрязняющими средами.

На фиг. 1 изображен продольный разрез пакета насадки вдоль листов 1, гофрированных наклонными гофрами 2 с навитыми

на каждый второй лист 3,развернутый относительно смежных листов на 180°, нитями 4; на фиг. 2 - поперечный разрез А-А на фиг. 1 с листами 1, гофрированными наклонными

гофрами 2 при навивке вокруг каждого второго листа нитей 4, перекрывающих каналы 5, образованные чередующимися выступами 6 и впадинами 7 смежных с листов 1 и 4; на фиг. 3 - продольный разрез пакета насад0 ки вдоль листов 1, гофрированных зигзагообразными гофрами 2, с поворотом смежных листов 1, 3 на 180° и установленными между ними нитями 4; на фиг. 4 - поперечный разрез А-А на фиг. 1 при навив5 ке нитей 4 в виде вложенных друг в друга контуров вокруг центрального листа 1 пакета насадки и поочередно охватывающих каждую пару листов 3, симметричных центральному листу 1 пакета.

0 При проведении процессов сепарации насадка работает следующим образом. Поток сплошной фазы (жидкость или газ) со взвешенными в нем каплями или частицами дисперсной фазы (жидкость, твердое тело)

5 поступает горизонтально ориентированным потоком в каналы 7, образованные регулярно чередующимися выступами 5 и впадинами 6 смежных листов 1 и 3 пакета насадки. Поскольку направление каналов 7 не совпа0 дает с общим направлением потока, он вынужден переходить из одного канала в другой в местах их пересечения. При этом непременно проходит через слой нитей 4, перекрывающие каналы 7. При многократ5 ном изменении направления движения потока частицы дисперсной фазы сталкиваются, укрупняются и часть их достигает сепарирующей поверхности, образованной рельефом выступов 5 и впадин 6

0 смежных листов 1 и 3. Другая часть капель дисперсной фазы остается в потоке и переходит в другие каналы. При этом поток вынужден пересечь слои нитей 4, где с высокой степенью вероятности может столкнуться с

5 поверхностью одной из них, так как шаг между нитями достаточно мал и соизмерим с их диаметром, Достигнув нити, капля дисперсной фазы образует на ней кольцеобразную пленку или сливается с уже

Q образовавшейся на нити пленкой дисперсной фазы. Избирательная смачиваемость к дисперсной фазе материала, из которого изготовлены сами листы 1, 3 и нити 4 или их покрытие, способствуют осаждению капель

5 дисперсной фазы и образованию стабильной пленки, которая отводится по нитям, а также по потолочным (в случае легкой всплывающей дисперсной фаз.ы) или по подовым (в случае тяжелой, осаждающейся дисперсной фазы) поверхностями каналов

соответственно к верхней или нижней границе пакета насадки или к границе раздела фаз. При этом движущиеся по стенкам каналов менее стабильные пленки дисперсной фазы в местах их соприкосновения с нитями могут сливаться с более стабильными кольцеобразными пленками дисперсной фазы, движущимися к границе раздела фаз по нитям 4. При наличии в потоке твердых частиц силы инерции при многократной смене направления движения потока отбрасывают их стенками каналов, по которым они беспрепятственно отводятся к нижней границе пакета. Многократное столкновение твердых частиц с нитями при переходе потока из одного канала в другой способствует их торможению и выпадению из основного потока сплошной фазы.

Проведение процессов массообмена может осуществляться в пакете насадки в противоточном, прямоточном и перекрест- ноточном режимах движения контактирующих фаз. Изменение направления движения фаз, турбулизация и многократное диспергирование и сепарация фаз приводит к образованию постоянно обновляющейся высокоразвитой поверхности контакта, а следовательно, и эффективности массообмена. При этом высокая сепарирующая способность слоев нитей значительно снижает унос диспергированной фазы, что также способствует повышению эффективности и производительности насадки.

При работе с загрязненными средами возможность получения высокой эффективности процесса за счет установки нитей даже на крупнорельефных профилях листов насадки, образующих каналы большого сечения, обеспечивают беспрепятственное удаление твердых осадков и шламов.

Технико-экономические преимущества предложенной насадки по сравнению с прототипом заключаются в снижении материалоемкости и перепада давления, а также в предотвращении забивания пакета осадками и отложениями за счет того, что установка между смежными листами пакетов слоев нитей, обеспечивающих эффективную сепарацию и контакт фаз, появляется возможность использования крупнопрофильных листов не только без снижения, но и с повышением эффективности работы насадки.

Диапазон применения предложенной конструкции может быть достаточно широк - от процессов сепарации газа, нефти и конденсата при их добыче до очистки сточ- ных вод, образующихся в результате их переработки на газонефтеперерабатывающих предприятиях, включая большинство технологических процессов переработки нефти от ее подготовки (обезвоживания), до очист- ки товарных продуктов и реагентов.

Особенно важна роль процессов высокоэффективной сепарации в повышении экологической безопасности нефтехимической и газовой промышленности.

Формула изобретения

1. Насадка для проведения процессов сепарации и массообмена для систем газ жидкость и жидкость - жидкость, представляющая собой пакет из вертикальных листов с регулярно чередующимися выступами и впадинами, в котором листы повернуты относительно друг друга на 180°, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет увеличения поверхности контакта, снижения перепада давления, материалоемкости и предотвращения забивания пакета осадками, листы

насадки снабжены размещенными между смежными листами слоями проволочных или неметаллических нитей, установленных с шагом относительно друг друга и навитых в виде отдельных контуров вокруг каждого

второго листа пакета или в виде вложенных друг в друга контуров вокруг центрального листа пакета и поочередно охватывающих каждую пару листоз симметрично центральному листу пакета.

2. Насадка поп. 1,отличающаяся тем, что чередующиеся выступы и впадины выполнены в виде наклонных или зигзагообразных гофр.

3.Насадка по п. 1, о т ли ч а ю щ а я с я тем, что чередующиеся выступы и впадины

на листах насадки выполнены в форме полных или усеченных пирамид.

4.Насадка по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ а- я с я тем, что, с целью повышения эффективности сепарации фаз, нити и поверхности листов насадки покрыты или выполнены из материалов, избирательно смачивающихся дисперсной фазой.

3 Л-4 tf

Фиг. 2