Насадка для массообменного аппарата

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 3(51) В 01 В ГОСУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ ОМИТЕТ СССРНИЙ И ОТНРЬПИЙ 0 ПИСАНИЕ ИЗОБЕЕТЕНив ИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСНО сквозными отвер ющаяся те личения эффекти элементов насад поток, сквозные с искривленными этом образованн лы огибают цент2. Насадка пся те в виде Кра чес (53 (56 ющая полнены липса.3Н юща я пол иены лом ме 90-150 ф отв руг вы ласадка по п.1,с я тем, что в виде ломанн жду двумя прямы тличаверстия вылинии с уг- участками(46) 07.06.84Бюл, 9 21 (72) М.В.Чаусов и В.П.Миронов (71) Ивановский ордена Трудовогооного Знамени химико-технологикий институт) 1.Авторское свидетельство СС М 614806, кл. В 01 0 53/20, 1976.2.Авторское свидетельство СССР 9 880455, кл. В 01 Р 53/20, 1979(54)(57) 1, НАСАДКА ДЛЯ МАССООБИЕ НОГО АППАРАТА, выполненная в виде шара с радиальными конусообразными выступами, свободная от выступов поверхность которого выполнена со стиями, о т л и ч а м, что, с целью увевности воздействия ки на газожидкостной отверстия выполненй осевыми линиями,при ые отверстиями канаральную часть шара, о п.1, о т л и ч а м, что ерстия части к а или э1095971 ры, и сильно зависит от формы каналови их расположения в теле насадки.Дело в том, что внешние потоки фаз, в массообменном аппарате имеют вцелом направленное движение газвверх, а жидкость - вниз. Поэтомув работе будут находиться.только теканалы, отверстия которых направле ны к этим потокам. В связи с этимпрямые каналы менее всего эффективны, так как направленный характервнешних потоков будет сказыватьсяи в каналах насадки, поскольку кана- ЬО лы совпадают с направлением фаз. Врезультате этого подвижность элементов накладки относительно его осиуменьшается за счет струйной одно. -сторонней направленности, которая Ь 5 стремится стабилизировать положение Изобретение относится к подвижным насадкам для массобменных аппаратов, в частности к абсорберам спсевдоожиженным слоем орошаемой насадки, которые широко используютсядля поглощения различных газов вхимической, нефтехимической промышленности, цветной металлургии.Известна насадка для массообменного аппарата, выполненная в видешара с радиальными конусообразнымивыступами13Известна также подвижная насадка для массообменного аппарата, выполненная в виде шара с радиальными конусообразными выступами, свободная от выступов поверхность имеет сквозные радиально направленныеотверстия. Площадь сечения каждогоотверстия составляет 0,002-0,04диаметрального сечения шара 23Анализ характера движения известной подвижной насадки и характеравоздействия ее на газожидкостнойпоток показал, что наличие радиальных сквозных отверстий несколькоувеличивает степень диспергациигазожидкостного потока, но вкладих недостаточно велик. Это обстоятельство обусловлено тем, что сквозные радиально расположенные отверстия хоть и сообщаются друг с другомв центре шара, но в гидродинамическом отношении они не одинаковы, т.е,газодкостной поток проходит тольков тех каналах насадки, которые совпадают или близки с направлением движения общего газожидкостного потокав аппарате. В свою очередь это приводит к стабилизации элемента насадки относительно его оси и тем самымуменьшается участие внешней поверхности, имеющей выступы, в турбулизации газожидкостного потока. Струи,образованные радиальными отверстиями, создают дополнительную поверхность контакта фаз, но от внешнихэлементов насадки она ограничена. , Следовательно, в известной насадкеее конструктивные элементы радиальные конусообразные выступы и сквозные отверстия, участвующие в работе )не дополняют друг друга. Этим и обуславливается малая эффективность из. -вестйой насадки при воздействии еена газожидкостной поток. Следовательно,для одних и тех же условий процесса абсорбции СО 2 РастВором КаОН кон-центрация СО на выходе из аппаратас известной насадкой (0,87-0,83 об.Ъ)больше, чем с предлагаемой 0,760,68 об.Ъ ).Цель изобретения - увеличение эффективности воздействия элементовподвижной насадки на газожидиостиой поток.Указанная цель достигается тем,что в насадке для массообменногО аппарата, выполненной в виде шара срадиальными конусообразными выступами, свободная От выступов поверхность которого выполнена со сквозными отверстиями, сквозные отверстия выпол нены с искривленными осевыми линиями, при этом образованные отверстиями каналы огибают центральную часть шара. Причем отверстия выполняют в виде части круга или эллипса. 10 Целесообразно отверстия выполнятьв виде ломанной линии с углом между двумя прямыми участками 90-150Образованные отверстиями каналыдолжны огибать центральную часть ша ра, что обеспечивает ему большуюподвижность за счет постоянного смещения центра тяжести при заполнении каналов средой разной плотности, Выходящие струи из искривленных каналов более эффективно воздействуют на газожидкостной поток за счет значительной разнонаправленности их движения к потоку. Огибание центральной части шара каналами сквозных отверстий обеспечивает их смещение на некоторое расстояние от центра и позволяет, по принципу рычага, легко воздействовать газожидкостной средой, проходящей по сквозным каналам, на пространственное движение самого элемен та насадки. Это обеспечивается засчет постоянного смещения центра тяжести элемента в виде насадки, вызываемого движением сред в каналах насадки, имеющих в любой момент време ни разное количественное соотношениегаза и жидкости, плотности которых существенно различаются. В результате постоянного смещения центра тяжести в элементах насадки направления 10 векторов скоростей их движения постоянно изменяются и придают им и всему слою большую подвижность за счет хаотического движения каждого элемента насадкиОднако большая индивидуаль ная подвижность элементов насадки неможет достигаться одним лишь смещением каналов относительно центра сфе-,элемента насадки. Для устраненияэтого явления, а также для обеспечения эффективной работы всех каналов элемента насадки последние должны быть выполнены с искривленными сплавным переходом по образующей шараэллипса )или в виде ломанной линии. Предпочтение следует отнестиканалам с плавным переходом, так какони обладают наименьшим гидравлическим сопротивлением для движения газожидкостной среды. Движение газожидкостной среды по искривленнымканалам обеспечивает элементам насадки постоянный поворот вокруг тойили иной оси, изменяющейся с перемещением центра тяжести как в пространстве, так и во времени. В результатеэтого входные отверстия различныхканалов попеременно располагаютсяпротив направленных внешних потоковгаза ( жидкости ). Кроме того,искривленные каналы исключают параллельность и симметричность их расположения вокруг центра шара, )способствуяобразованию малой устойчивости сферического тела, Однако высокой индивидуальной подвижности элементовнасадки можно достичь не при любомискривлении канала сквозного отверстия в нем. Так, при малом угле кривизны или при угле между двумя прямыми участками канала более 150 овоз.можность поворота насадки будет незначительной, те. менее чем на 30 О,в связи с чем возрастает степеньпространственной стабилизации тела 35,насадки. При большом угле кривизныили же при менее 900 входные и выходные отверстия каналов приближаются друг к другу и при направленномдвижении внешних потоков газа (жид Окости ) выходное отверстие канала становится входным. Движение сред втаких каналах существенно затруднено.В результате этого интенсивность истепень свободного перемещения центра тяжести уменьшается, так как частьканалов частично или полностЬю будутисключены из работы. В свою очередьэто приведет к уменьшению индивидуальной подвижности элементов насадкии их степени воздействия на газожидкостные потоки,На фиг. 1 изображена насадка сосквозными отверстиями, выполненнымив виде эллипса; на фиг. 2 - то же,выполненными в виде ломанной линии; 55на фиг. 3.- форма сквозного отверстия с ломанной осевой линией.Насадка выполнена,в виде шара 1,снабженного выступами 2 конусообразной форьы, На свободной от выступов 60поверхности шара выполнены сквозныеотверстия 3. Насадка работает следующим обра"зом.В режиме развитого псевдоожнженияэлементы насадки совершают вращательное и пульсационно-циркуляционноедвижение. Вращение элементов насадки,с одной стороны, обусловлено воздействием газожидкостного потока наконические выступы 2 насадки, с другой стороны.; .струями газа и.жидкости,проходящими через сквозные искривленные отверстия 3, который также вызывают крутящий момент насадки. Крометого, при указанной форме каналов,которые не проходят через центр шараи не сообщаются друг с другом, движущийся в них газожидкостной поток постоянно изменяет центр массы элементанасадки. Последнее вызывает постояв"ное изменение направления вектораскорости движения и вращения элемента насадки. Причем искривленная формаканалов в теле насадки позволяет благоприятно воздействовать, выходящимииз них струями газа и жидкости, напараллельные струи внешнего потока,окружающих элементы насадки, В результате струйного воздействия в сочетании с большой динамичностью элементов насадки создается мощная турбулизация потоков взаимодействующихфаз, частая смена поверхности их контакта. В свою очередь за счет высокойдисперсности газожидкостного потоказначительно увеличивается динамическая поверхность контакта фаз.Благодаря высокой подвижности отдельных элементов насадки возрастаетинтенсивность обмена энергией, импульсом,. количеством движения между ееотдельными элементами при их соударенин друг с другом. Это делает весьслой насадки более подвижным безагломератов и их групп, а в целомже трехфазная динамическая система( гаэ - жидкость - насадка ) становится более однородной, Т,е. при этомзначительно уменьшается высота циркуляционных контуров движения элементовнасадки, но в то же время значительноувеличивается их пульсация. Такаягидродинамическая обстановка в трехфазной динамической системе сущест-венно снижает проскок газа и провалжидкости через контактную зону аппарата.Таким образом, псевдоожиженнаянасадка, выполненная в виде телавращения с негладкой внешней поверхностью и имеющая сквозные отверстияс искривленной деформой каналов, которые в теле насацки огибают ее центральную часть, позволяет интенсифицировать физико-химические процессы всистеме газ-жидкость,1.Метелева ос ех ректор А. Ференц тор А,Долини акаэ 367 Филиал ППП "Патентф, г.ужгород, ул,Проектная,Тираж 682ВНИИПИ Государственного копо делам изрбретений и13035, Москва, Ж, Раушс Подписномитета СССРткрытийая наб., 4/