Насадка для тепломассообменных колонн

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЗЮЛаПНеСНИИРЕСПУБЛИК РЫТИЙ о т л игибы, прок продоль нта, имеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ИСАНИЕ ИЗОБР(72) Кулбе Бернд, Кубик Вернер Хоппе Клаус и Крюгер Герхард (ГДР) (71) ФЕБ Хемианлагенбаукомбинат Лейпциг/Гримма (ГДИ(54) (57) 1, НАСГДКА ДЛЯ ТЕПЛОИАССО"ОБИЕНННХ КОЛОНН, состоящая из собранных в слои параллельно оси колон-ны отдельных элементов из перФорированного материала, о т л и ч а ющ а я с я тем, что отдельные элементы расположены в слое вертикально таким образом, что в плоскости одно слоя направление ориентировки пирамидальных элементарных тел, попеременно открытых наружу, одинаково, при этом от слоя к слою элементы установлены со смещением но вертикали на одно пирамидальное элементар-. ное тело, по горизонтали - на половину ширины элемента, а слои элементов так расположены относительно друг друга, что верхняя сторона отдельных элементов обращена к средне-му слою элементов с наибольшим горизонтальным измерением.,.ЯО 033178 А ЗСЮВ 01 4 19/ООР В 01 0 53/ 2. Насадка по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что слои элементов в плоскости расположены по круговым секторам, так что верхняя сторона слоев элементов внутри одного сектора направлена к оси клонны.3. Насадка по пп. 1 и 2 ч а ю щ а я с я тем, что с ходящие под углом и поперек ной кромке отдельного элеме ют Форму плоскости,.4, Насадка по пп1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что плоский основной материал отдельного элемента поочередно отогнут под положительным или отрицательным одинаковым углом к продольной оси в одном направлении, а образующиеся при этом трехсторонние поверхности отогнуты в середине поперек к продольной оси отдельных элементов в противоположном направлении таким образом, что образуются пирамидальные элементарные тела с трехсторонними поверхностями, которые попеременно открыты наружу.5. Насадка по пп, 1-4, о т л ич а ю щ а я с я тем, что наименьший . угол между ребрами трехсторонних поверхностей составляет 306. Насадка по пп. 1-5, о т л и;ч а ю щ а я с я тем, что наклоненные к продольной оси отдельного элемента сгибы расположены в одной плоскости.Изобретение касается насадкиколонн, которая в зоне контактирования жидкостей, газов и паров пригодна для ректификации, абсорбции,десорбции, хемосорбции, увлажненияи обезвоживания газа, а также для 5прямой теплопередачи.Данная насадка колонн отличаетсяблогоприятным относительно объемаколонн отношением перепада давленияк эффективности массопередачи при, Оодновременно, большом диапазоне рабочих параметров.Известен ряд насадок в форме упаковок, у которых используются распопоженные параллельно оси колонны пер форированные или неперфорированныематообразные контактные пластины снаклонным рифлением, причем наклонрифления постоянно меняет свое направление ориентации по высоте контактных пластин. Согласно 0 2457803известно расположение контактных тел,при котором рифление проходит подтупым углом к оси колонны.Недостаток такой конструкции состоит в том, что эффекты смешиванияв радиальном направлении остаютсянизкими, особенно при больших диаметрах колонн, так как распределениежидкой фазы в соединении с другимиконтактными пластинами недостаточное,Согласно 09 3415502 известна упорядоченная насадка, у которой рифление проходит под острым углом к осиколонны и где контактные пластиныупакованы друг к другу со смещеннымиФазами, Эффективность массМпередачии в этом варианте оказывается недостаточной, так как и Здесь ввиду отсутствующих горизонтальных каналов 40потока, свойства упаковки, в частности относительно самораспределениижидкостей и газов, остаются неудовлетворительными.для обеих известных конструкцийхарактерно, что свойства распределения в радиальном направлении параллельно контактным пластинам неудовлетворительны, веским недостаткомобоих. изобретений является отсутствие всяких конструктивных признаков,обеспечивающих радиальное смещениепоперек под любым углом к контактнымпластинам. Эффект смешения жидкойФазы отсутствует таким образом полностью, а эффект смешения газовой. Фазы обеспечивается лишь условночерез перфорированный материал.Согласно В 104794 известна упорядоченная насадка, у которой контактные пластины в корпусе колонны на- , 60матываются. Эта упаковка обеспечива-ет хотя и приемлемое распределениежидкости и газа по объему обмотки,но распределение в радиальном направленин может осуществляться исключи тельно через основной материал. По меньшей мере, можнопредполагать,что свойства упаковки, обеспечивающее самораспределение жидкой Фазы в радиальном направлении, отсутствует, а радиальное распределение газообразной Фазы при условии раличия пер- . форйрованного материала связано с повышенным перепадом давления.Цель изобретения состоит в создании насадки колонны с улучшенным по сравнению с известными конструкциями отношением перепада давления и эффективности массопередачи, сравнительно широким диапазоном рабочих параметров, простой формы и с особой пригодностью для колонн больших дйаметров.В основу изобретения положена задача путем расположения перфорированных подходящих отдельных элемен". тов, собранных слоями параллельно с осью колонны, создать насадку колонны с такими свойствами самораспределения для пара (газаи жидкости, что стекающая зигзагообразно жидкость потечет по отдельному элементу вниз, поднимающийся поток пара совершит тот жепуть в противоположном направлении и во взаимодействии пара (газа и жидкости установится рациальное смешение вдоль и поперек к слоям элементов, а также повысить эффективность массопередачи, В основном это достигается тем, что отдельные элементы в корпусе колонны собраны в систему слоев, расположенных параллельно оси колонны таким Ьбразом, что пирамидальные элементарные тела в плоскости одного слоя элементов обнаружнвают одинаковое направление ориентации, соседние слои смещены по Фазам вертикально на одно пирамидальное элементарное тело, а горизонтально - на половину ширины от. У дельного элемента, Верхняя сторона отдельных элементов направлена на средний слой элементов с наибольшим горизонтальным измерением.При этом насадка состоит иэ перФорированных отдельных элементов иэ плоского прямоугольного материала,попеременно отогнутого под положительным или отрицательным одинаковым углом относительно продольной оси в одном направлении, а образующиесяпри этом трехсторонние поверхности отогнуты в середине поперек к продольной оси элементов в противоположном направлении, так что образуются пирамидальные элементарные тела с трехсторонними поверхностями, которые попеременно открыты поперек относительно продольной оси и поверхность основания которых полностью отсутствует.Остающиеся в плоскости грани тел относятся соответственно к двум соседним элементарным телам. Особый вид исполнения изобретения предусматривает, чтобы сгибы отдельного элемента имели форму плоскости.На фиг, 1 изображен вид слоя эле-, ментов,: на фиг; 2 - система элемен тов; на фиг, 3 - упорядоченная насадка колонны, вертикальный разрез наФиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3.Изобретение состоит из расположенных внутри кожуха колонны 1 пер форировакных отдельных элементов 4, которые соединены в составленные параллельно с осью колонны слои , элементов 3 и пакеты элементов 2.Отдельные элемента 4 в системе расположены так, что пирамидальные элементарные тела 5 в плоскости одного слоя элементов 3 имеют одинаковое направление ориентации, соседние слои элементов 3 смещены по фазам вертикально на одно пирамидальное элементарное тело 5, а горизонтально - на половину ширины отдельного элемента. Ориентировка слоев элементов 3:предусмотрена таким образом, что, исходя от среднего слоя элементов 3 с наибольшим горизонтальным измерением, каждая верхняя сторона отдельных элементов 4 всех других слоев элементов 3 направлена к среднему слою элементов 3. ЗООтдельный элемент 4 на основе исполнения изобретения состоит из расположенных в ряд открытых попеременно поперек к продольной оси отдельного элемента пирамидальных элемен тарных тел 5. Основной материал для отдельных элементов 4 перфорировак. Прк этом плоский прямоуголькый основной материал попеременно отгибается на 45 положительно и отрица тельно относительно своей продольной оси преимущественно на 90 вверх, а образующаяся между сгибами 7 тремсторонкяя поверхность в середине отгибается вниз таким ббразом, что углом. между обеими образуемыми основным материалом отдельного элемента боковыми поверхностями пира-, мидального элементарного тела составляет 90 Особый вид исполнения изобретения предусматривает, что пространство внутри. кожуха колонны 1 несколько раз сегментированно, что дает возможность концентированно ориентиро вать пирамидальные элементарные тела 5 на ось колонны. Высота отдельных элементов или пакетов элементов 2 предусмотрена таким обра:,зом, чтобы соседние пакеты элемен тов 2 могли располагаться друг над другом, смещенными на 90 ф. Система элементов не обнаруживает свобод" . ных вертикальных проходных сечений для жидкости и пара (газа ), 65 Насадка согласно изобретению работает в противотоке пара (газа) и жидкости.Жидкость попадает через обычное устройство для распределения жидкое" ти на обрезную. кромку отдельных эле-. ментов 4 верхнего пакета элементов 2 или капает на боковые поверхности. верхних пирамидальных элементарных тел 5. Оттуда жидкость течет- предпочтительно по налонным к продольной оси отдельного элемента сгибам 7 - вниз по отдельному элементу 4 зигзагообразным движением, стабиливируеьим восходящим потоком пара (газа ), захватывается частично на краю отдельного элемента 4 восходящим паром (газом ) и переносится к соседним .элементам, проникает на боковых поверхностях пирамидального элементарного тела ввиду относительно большого проецированного поперечного сечения перфорации, стекает по каплям и выносится газо вым потоком по горизонталькьм каналам потока б. Форма каналов потока 6 позволяет при этом ке только горизонтальный вынос в направлении слоев элементов Зз но и в то же вре-. мя под углом в 30 относительно слой элементов и таким образом в системе поперек относительно слоя элементов 3.Благодаря таким свойствам само- распределения насадки слои элементов 3 располагаются так, чтобы верхняя сторона отдельных элементов 4 показывала в направлении среднего слоя элементов 3 с наибольшим горизонтальным измерением и тем самим горизонтальное смещение было .надравлено на ось колонны. После протекания через пакет элементов 2 жидкостьстекает каплями на нижнем конце нарасоположенный под ним смещенный на90 пакет элементов 2. Восходящий по"ток пара (газа ) преимущественно взигзагообразном движении попадаетот нижнего к верхнему, концу пакетаэлементов 2, частично протекает через основной материал у пирамидальныхэлементарных тел 5 и поступает горизонтально через открытые каналы потока б в соседние отдельные элементы 4.Вследствие зигзагообразного движения .восходящего потока пара (газапарциальиые потоки пара (газа ) проникают также в пирамидальные элементарные тела 5, поступая от соседних отдельных элементов 4, проникают основной материал пирамидального элементарного тела 5 или вовлекаются горкзонтальио в зигзагообразный поток пара (газа ) в соседнем отдельном элементе 4. Влекомая восходящимпотоком пара (газа ) жидкость вьщеля"ется преимущественно у вертикальнопроходящих краев отдельных элемен тов и у сгибов 7, течет вниз и, jод- держцваемая потоком пара (газа ), вновь разделяется в точках соприкосновения соседних отдельных элементов 4.Преимущества решения согласно 5 изобретению состоят в простой форме отдельных элементов, в их благоприятном соединении в систему элементов,в выгодном отношении перепада давления и эффективности массоперадачи к ширине диапазона рабочих параметров и в особой пригодности для колонн крупных диаметров.Признано изобретением по резуль-, .татам .эксперизы, осуществленной Ведомством по изобретательству Германской Лемократической Республики.одписное арстве зобрет ва, Жр дв 4/ л,Проектная,нал ППП фПатентф, г;Ужго,Редактор Т.Парфено акаэ 5472/9ВНИИПИ Роспо делам113035, Ио Составитель Г.УрусоваТехред И.Метелева КоррааееееееееавеавеееееавеавТираж 537 Пного комитета СССРннй и открытий5, Раушская наб. 5 орГ.Решет