Нерегулярная насадка для массообменных аппаратов

ЕТ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЭО Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) НЕРЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ(57) Изобретение относится к насадочнымэлементам колонного оборудования. Цельизобретения - интенсификация массообмена, повышение механической прочности. Длядостижения высокого эффекта массообменаповерхность насадки образована равными по ширине пластины 1, имеющими выпуклую криволинейную форму и отогнутыми от продольной оси насадки поочередно в противоположные стороны. Пластины имеют параболическую форму с возрастающей длиной к основанию, и концы образуют боковые стороны 2 равнобедренного треугольника с закругленными вершинами 3. Пластины 1 чередуются с прорезями 4, равными им по ширине. Насадка внавал загружается в колонный аппарат и орошается подаваемой сверху из распределителя жидкостью, которая, попадая на пластины 1 и боковые стороны треугольника 2, растекается по ним в виде пленки. Избыток жидкости перетекает через прорези 4 на внутреннюю поверхность насадки и далее на нижерасположенные пластины. Подаваемый снизу пар (газ) противо- током движется по каналам, образованным слоем насадки, значительно турбулизируя жидкость, интенсифицирует процесс массо- передачи. 1 3. п, ф-лы, 3 ил., 1 табл.Изобретение относится к химическому машиностроению, а именно к насадочным элементам колонного оборудования, предназначенного для процессов ректификации, дистилляции, абсорбции, экстракции.Цель изобретения - интенсификация массообмена за счет развития турбулентности потоков, увеличения удельной контактной поверхности и свободного объема а также повышение механической прочности насадки.На фиг. 1 показана насадка, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.Поверхность насадки образована равными по ширине пластинами 1, имеющими выпуклую криволинейную форму и отогнутыми от продольной, оси насадки поочередно в противоположные стороны, а пластины имеют параболическую форму с возрастающей амплитудой к основанию и концы образуют боковые стороны 2 равнобедренного треугольника с закругленными вершинами 3, в результате чего образуется полузамкнутая форма насадочного тела, на поверхности которого пластины 1 чередуются с прорезями 4, равными им по ширине.Насадка простой геометрической формы изготовляется методом штамповки и при ее производстве рекомендуется использование отходов листового металла.Нерегулярная насадка загружается в колонну внавал и работает следующим образом.На насадку подают жидкость сверху из распределительного устройства. Попадая на отогнутые пластины 1 и боковые стороны 2 треугольника, жидкость растекается по ним в виде пленки за счет сил поверхностного натяжения. При дальнейшем движении избыток жидкости перетекает через прорези 4, попадая на внутреннюю поверхность насадки и далее на нижерасположенные пластины. В местах соприкосновения пластин между собой (точек контакта) пленка жидкости дробится на отдельные капли, струи, которые образуют дополнительную поверхность контакта фаз и далее стекают на нижележащие контактные элементы.Подаваемый снизу газ (пар) противо- током движется по каналам, образованным насадкой. Конструкция насадки создает условия благоприятного динамического воздействия газового (парового) потока на жидкость, способствует развитию турбулентности в пленке жидкости, вихреобразованиям, пульсациям. За счет эффективного взаимодействия потоков, быстрого выравнивания концентраций в завихренной жидкости возрастает движущая сила процесса массопередачи, интенсифицируется массоперенос. Внутри каждой насадки создаются условия перекрестно-поперечного движения фаз, дополнительно интенсифицирующих процесс массоередачи и способствующих увеличениюактивной контактной поверхности,Наиболее целесообразное отношение высоты насадки к малой оси основания 1,9 -5 2,3/1 определяет параболическую формупластин, а также является целесообразным для обеспечения качества изготовлениянасадки без разрывов и прочности насадки на сжатие.При соотношении менее 1,9:1,0 парабо 10 лическая форма пластин более приближается к окружности, что снижает механическую прочность насадки, уменьшает возможность более плотной упаковки насадкив слое, увеличивает вероятность образова 15 ния мертвых зон и неравномерности распределения потоков, что снижает эффективность массопереноса.При соотношении свыше 2,3:1,0 уменьшается объемность. насадки, т. е, она становится более плоской, что значительно умень 20 шает свободный объем насадки, возрастаетгидравлическое сопротивление, ухудшаютсяусловия взаимодействия потоков жидкостии газа, что снижает эффективность массообмена.25 Испыаи аади роодя в колоннах диаметром 250 мм и 800 мм с высотойнасадочного слоя по 1 м при процессе десорбции водно-аммиачных растворов.Сравнительная характеристика технологических показателей известной и предлагаео мой насадок приведена в таблице.Предлагаемая насадка (таблица) обладает большей производительностью как погазовой (паровой), так и по жидкой фазам,меньшим гидравлическим сопротивлением,имеет широкий диапазон устойчивой рабо 5 ты, что достигается полузамкнутой формойнасадки с выполнением ее поверхности изотогнутых поочередно в. противоположныестороны пластин равной ширины параболической формы с возрастающей амплитудой к основанию. За счет того, что концы40 пластин образуют боковые стороны равнобедренного треугольника с закругленнымивершинами, возрастает общая величина активной контактной поверхности, способствующая более интенсивному массообмену, луч 45 шей разделяющей способности, о чем свидетельствуют более высокие значения числатеоретических тарелок на 1 м насадки,Предлагаемая насадка меньшей массы, более проста по конструкции и в изготовле,нии, обладает большей механической прочностью, выдерживая большие предельные нагрузки на сжатие, кроме того, имея лучшиетехнологические параметры, она обеспечивает снижение металлоемкости и расходаэнергоресурсов, а возможность использования отходов листового металла значительно55 снижает ее стоимость.Интенсификация массообмена, снижениегидравлического сопротивления и повышениемеханической прочности достигаются за счет исполнения пластин равной ширины параболической формы с возрастающей амплитудой к основанию.Параболическая форма пластин, харак. теризующаяся монотонным возрастанием, достижением максимума и монотонным убыванием до минимума, способствует наиболее плавному возрастанию и падению энергии в образующейся пленке жидкости, а следовательно, наиболее устойчивому течению пленки по поверхности пластин. Газ (пар) при встрече с пленкой жидкости вызывает возмущения на поверхности пленки и приводит к развитию ее турбулентности, увеличению активной поверхности насад-. ки, что значительно интенсифицирует процесс массопереноса. Большое число точек контакта, создаваемое пластинами в слое насадки, обеспечивает непрерывное обновление межфазной поверхности, что значительно повышает разделяющую способность насадки.Кроме того, насадка имеет форму, в которой концы пластин образуют боковые стороны равнобедренного треугольника с закругленными вершинами.Соотношение размеров насадки (высоты к малой оси основания) 1,9 - 2,3/1 обеспечивает параболическую форму пластин, позволяет разместить в 1 м объема колонны наибольшее количество насадок, увеличив удельную поверхность контакта фаз, с ростом которой повышается эффективность массопереноса. Образованный угол раскрытия равнобедренного треугольника способствует возникновению касательных напряжений на поверхности соприкосновения фаз в результате трения, создавая условия образования вихрей, пульсаций, ведущих к возрастанию интенсивности массопередачи.Полузамкнутая форма насадки улучшает аэродинамические свойства насадочного тела.Открытое основание насадки дает более полный доступ к внутренней ее поверхности двухфазному потоку, что расширяет диапазон устойчивой работы в сторону увеличения нагрузок по жидкости и газу, т.е. позволяет повысить производительность насадочной колонны. Кроме того, создаются благоприятные условия дополнительной турбулизации потоков за счет образующегося перекрестно-поперечного движения фаз в самой насадке. Увеличивается и свободный об ьем насадки, за счет чего значительно снижается гидравлическое сопротивление слоя насадки. Большой свободный объем насадки позволяет применять насадку для процессов с по Для изготовления насадки можно испольЗ 0 зовать различные отходы листового металла, что не требует предварительного раскроя заготовки насадки, сокращает трудоз атраты, значительно снижает ее стоимость и металлоемкость,35 Формула изобретения 1. Нерегулярная насадка для массообменных аппаратов, поверхность которой образована равными по ширине пластинами листового материала, имеющими выпуклую криволинейную форму и отогнутыми от продольной оси насадки поочередно в противоположные стороны, отличающаяся тем, что, с целью интеьсификации массообмена за счет развития турбулентности потоков, увеличения удельной контактной поверхности и свободного объема, а также повышения механической прочности, пластины имеют параболическую форму с возрастающей к основанию длиной, а концы пластин образуют боковые стороны равнобедренного треугольника с закругленными вершинами.2. Насадка по п, 1, отличающаяся тем, что отношение высоты насадки к малой оси 40 45 50 основания составляет 1,9 - 2,3/1. лимеризующимися, инкрустирующими, загрязненными продуктами. Предлагаемая полузакрытая форма способствует самоориецтации насадки при мокрой засыпке ее в колонну, лучшей упаковке, уменьшению вероятности образования байпасных зоц.Цельновытянутые параболические пластины, стороны равнобедренного треугольника с закругленными вершинами обеспечивают механическую прочность насадки.При насыпке слоя насадки элемент испытывает силовое воздействие сжатия со стороны близлежащих элементов. Наибольшие пластические деформации испытывают отогнутые полосы насадок, близкие к ок ружности, Паоаболическая форма пластинпозволяет увеличить значения допускаемых усилий на насадку и обеспечивает механическую прочность слоя насадки высотой свыше 50 м без механических вмятин, деформаций каждого насадочного тела, что подтверждается проведенными экспериментальными исследованиями.Простая геометрическая форма насадкипозволяет разработать и изготовить штампы достаточно простой конструкции с иск пользованием метода электроэрозцоцной обработки, позволяющие ускорить процесс их изготовления, снизить трудоемкость, а также увеличить долговечность штампов в 3- - 5 рдз.1480862 Показатели Насадка предлагаемая известная 2,0 100 2,4 120 1,6 2,0 6001700,955000013245 Фью ГБ-Б Составитель А. СондорРедактор И. Шулла Техред И. Верес Корректор Э. ЛончаковаЗаказ 2557/5 Тираж 500 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Производительность (скорость газовой фазы), м/сНагрузка по жидкости, мз /м ч Число теоретических тарелок нам насадкиГидравлическое сопротивление 1 м насадки, Паудельная поверхность, мз /мз Свободный объем, м /мКоличество насадок в 1 м, шт. Вес одной насадки, гПредельная нагрузка на насадку, Н 8001450,923900018190