Аппарат с насадкой Советский патент 1980 года по МПК B01D53/20 B01D47/14 B01D3/32 

(54) АППАРАТ С НАСАДКОЙ

Изобретение относится к массообмен ным и мокрым газоочистным аппарата а более конкретно- к аппаратам с подвижной (взвешенной, псевцоожижеиной, турбулентной, колеблющейся, движущейся и пр.) насадкой, находящим применение для осуществления процессов абсорбции и пылеулавливания в химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической, пищевой, металлургической, горно-добывающей, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности. Известен массообменный аппарат со взвешенной орошаемой насадкой, включающий вертикальный корпус с насадкой из легких тел, расположенных над опорной решеткой и взвешиваемых под дейст вием газового потока, движущегося ввер и жидкости, подаваемой установленным над ограничительной решеткой ороситепем IIL . В них достигается высокая эффективность процессов массообмена и пылеулав ливания благодаря беспорядочному цвиже нию элементов насадки, crIocoбcтвyющe iy турбулизации газожидкосгного потока, тем самым развитию поверхлости контакта фаз. При этом достигаются высокие скорости газа и жидкости. Турбулизованное движение элементов насадки способствует самоочищаемости насацки и внутренних поверхностей аппарата и делает аппарат пригодным для обработки газов и жидкостей при наличии гвераых примесей и осадков. Однако в аппаратах со взвешенной -насадкой вследствие беспорядочного движения насадки возможны прорывы, проскоки газов и жидкостей особенно при больших поперечных сечениях, а также значительное продольное перемешивание жидкости. Все эти факторы препятствуют повышению эффективности проводимых процессов. Кроме того, они имеют высокое гидравлическое сопротивление, так как энергия газового потока затрачивается частично на бесполезный подъем насадки.

Известен массообменный аппарат с на- сацкой из полых гел, шаров и перфорированных конусов, закрепленных жестко или свободно на вертикальных или горизонтальных жестких стержнях. В них несколько снижены прорывы газов, но вследствие жесткости стержней и ограниченности движения элементов насадки не достигается турбулизация газожидкостного потока. Кроме того, они подвержены забиванию твердыми примесями ГзТ.

Известен массообменный аппарат, включающий корпус, межау стенками или решетками которого натянуты гибкие струны со свободно насаженными телами, совершающими поД действием газожидкост- него потока продольные и поперечные колебания з1.

В данном техническом решении обеспечиваются высокие скорости газа и жидкости и низкое продольное перемешивание жидкости по сравнению с аппаратами со взвешеной орошаемой насадкой.

Недостатком этого объекта является то, что жесткое крепление концов струн между стенками и решетками ограничи вает их поперечные колебания, тем самым препятствует дальнейшей турбулизации газожидкостного слоя. Турбулизация слоя достигается в серецине струн, где наблюдаются наибольшие амппитуцы колебания. Практические отсутствует вибрация слоя в вертикальном направлении. Кроме того, наличие решеток приводит к повышению гидравлического сопротивления и увеличе™ . нию брызгоуноса из верхней решетки, что препятствует повышению скор)ости газа. Нижняя решетка и низ KOJioHHbi подвержены отложению осадка, так как в эти зоны аппарата поступают наиболее запыленный газ и загрязненная жидкость. К недостаткам этого аппарата можно отнести неравномерное распределение жидкости по поперечному сечению, а также сложность изготовления, заключающаяся в двухстороннем креплении струн к решеткам, что затрудняет также отдельный монтаж тарелок. Крепление струн с насадкой к решеткам необходимо проводить, внутри аппарата, что очень сложно.

Целью изобретения являются ннгенси- фикация процесса, снижение энергетических затрат, трудоемкости изготовления и -предотвращение забиваемости твердыми примесями.

Для достижения этой цели в аппарате имеющем вертикальный корпус,, гибкие струны закрегшены коксольно с двух; стск роч опорной решетки. При последнем ва

рианте технического решения огпадает необходимость в опорно-крепежной решетке.

Опорная решетка снабжена упругим элементом, прикрепленным к струнам, сферическим шарниром, в котором закреплены насадочные тела.

Насадочные тела могут быть расположены с обеих сторон струн эксцент- рично, выполнены в виде дисков, нанизанных на струны под углом к их оси. Насадочные тела выполнены из упругого материала.

Свободные (незакрепленные) концы струн распо.ложены под штуцером для

входа орошаемой жидкости, а при осуществлении процессов очистки газов от твердых примесей напротив штуцера для входа запыленного газа. Аппарат снабжен 0 ограничительной решеткой с диаметром отверстий, большим диаметра насадочно- Го тела.

На фиг. 1 показан общий вид колонного аппарата в разрезе, где показано креп- 5 ление гибких струн к опорно-крепежной решетке; на фиг. 2 - часть рабочей зоны колонны с изображением крепления струн к ее корпусу; фиг. 3 - вариант крепления струны к опорно-крепежной решетке 0 через упругие элементы; на фиг. 4 - вариант крепления струн к опорно-крепежной решетке через сферический шарнир; на фиг. 5 - то же к корпусу; фиг. 6 вариант эксцентричного крепления наса- дочных тел; фиг. 7 - вариант крапления насадочных тел наклонно к оси струн; фиг. 8 - вариант установЛи ограничительных решеток для вертикальных струн; на фиг, 9 - то же для горизонтальных струн.

Массообменный аппарат имеет вертикальный корпус 1, штуцера для входа 2 и выхода 3 газа, для слива 4 отработанного абсорбента или шлама, штуцер 5 для орошаемой жидкости, опорно-крепежную решетку 6, гибкие струны 7, выполненные, например, из пластмассовых прутков диаметром 4-10 мм, пластмассовых или резиновых армированных тру- бок и т. д. На струны нанизываются насадочные тела 8 на расстоянии друг от друга, превышающем их диаметр или ширину. Расположение струн и насадочных тел близко друг к другу приведет к повышению жесткости струн и уменьшению пространства для колебания, а также повышению гидравлического сопротивления. При больших расстояниях насадочных тел и струн друг от друга возможны проскоки газа и жидкости. Проведетгаые испытания показали, что наиболее оптимальное расстояние между насадочными телами в про дольном сечении должно составлять 4 5 диаметра или ширины насадочного тела а между струнами 2-3 диаметра или ширины насадочного тела. Насадочные тела могут иметь различные формы и изготовлены из любых материалов, предпочтительно из упругих материалов, например из резины. При этом обеспечивается простое и надежное соединение: струна-наса- дочные тела за счет их упругости, что позволяет исключить различные крепежны фиксаторы. Гибкие струны могут быть изготовлены совместно с насадочными телами, например формованием резиновых сме сей. Струны с опорно-крепежной решеткой или корпусом аппарата соединяются при помощи упругих элементов °9, например пружинами, и сферических шарниров 10. Насадочные тела на струне могут крепить ся соосно, но предпочтительно-эксцентрич но. Тела в виде пластины или дисков к горизонтальной струне лучше крепить наклонно под углом ЗО-ЗО. Ограничительные решетки необходимо изготовлять в виде, крупноячеистых сеток, желательно из прутков диаметром 3-10 мм со свободным сечением 80-95%. Массообменный аппарат с колеблющейся насадкой работает следующим образом. Под действием напора газового потока поступающего снизу,происходит колебатель ное движение гибких струн с насадкой S относительного своего первоначального положения. Причем амплитуды колебания значительны в свободных (незакрепленных концах струн. Жидкость поступает сверху в штуцер 5 орошаемой жидкости. Хорошее распределение и дробление пленок и струй жидкости наблюдается при установке непосредственно под оросителем свободных концов струн, имеющих значительные колебания. В слое насадки под действием колебаний насадочных тел происходит интенсивная турбулизация газожицкостного потока. Кроме того, поперечные колебания насадочных тел способствуют увеличению поперечного перемешивания газожидкостного потока и сепарации брызг, тем самым достигается возможность увеличения скорости газа. При соединении струн с опорно-крепежной решеткой при помощи упругих элементов (пружин) 9 под действием газожидкостного потока появляются пульсации насадки в вертикальном направлении, а также круговое движение струны С насадочными телами относительно первоначальной оси. Вращательное движение струн с насадкой появляется и при шарнирном креплении струн к опорно-крепежной решетке и корпусу аппарата. При эксцентричном креплении насацоч- ных тел к вертикальной струне за счет Их неустойчивости первоначального положения, неравномерности подъемных сил, действующих на несбалансированные участки тела, и разности веса жидкости, удерживаемой на разных участках тела появляется интенсивное колебание тел относительно точки крепления, что при- ведет к волнообразному колебанию стру- ны по всей ее высоте. Наклонное крепление дисков (пластин) к горизонтальной струне способствует увеличению подъемной силы, т. е. к росту амплитуды колебательного движения, Которая тем , чем меньше угол. Однако при малых значениях уменьшается частота колебания. При работе массообменного аппарата с колеблющей насацкой возможно сплате- ние и завязывание струн. Это нежелательное явление присуще только длинным струнам (более 1,5-2,0 м в зависимости от их жесткости) этого можно избежать установкой ограничительных решеток 11. Предложенные технические решения позволяют: - интенсифицировать процесс благодаря увеличению турбулизации газожидкост- ного слоя и скорости газового потока; -снизить гидравлическое сопротивление, уменьшить трудоемкость изготовления и предотвратить возможность отложения осадков, так как по данному варианту отпадает необходимость в установке по. крайней мере двух решеток, легкозабиваемых отложениями твердых примесей и име19щих дополнительные сопротивления, а также в креплении к ним струн по сравнению с известными.решением; -уменьшить энергию, затрачиваемзто а равномерное распределение жидкости по сечению колонны, благодаря перераспределению жидкости свободными концами олеблющейся насадки. Обычно для распыения жидкости применяются форсунки, аботающие под избыточным давлением идкости, 0,25 - О,3 мПа. В этом слуае расход энергии составляет до 1 квг.ч. а 1 т распыливаемой жидкости. В предагаемом аппарате можно применить низ- онапорные (0,ОО1 - О, ОО2 мПа) брызалки с диаметром отверстий или шири-

ной щели 5-2О мм, г. е. в этом варианте расход энергии на распыление жидкости сокращается в 15-20 раз.

Формула изобретения

тела расположены с обеик сторон струн эксцентрично,

6,Аппарат по пп. 1-4, отличающийся тем, что насадочные тела выполнены в виде дисков и нанизаны на струны под углом к их оси,

Ю. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения переплетения концов струн, он снабжен ограничительной решеткой с диаметром отверстий, большим диаметра насацочного тела.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

с. 173-174, рис. Ш-22.

/777,

j //// V/ /////: .4u