Насадка для тепломассообменных аппаратов

)5 В 01 ) 19/3 ИСАНИЕ БРЕТЕН В едовательскии институт нефтво СССРО, 1981,Новая высокоэфпарации из потокая конференция поикэции, часть 1, с.(54) НАСА НЫХ АППА (57) Исполь к конструк тепломэссо газ-жидкос химическо зовой отра изобретен менных пр х кольцеобразн Изобретение от насадок для провед ных процессов в с может быть испол нефтеперерабатыва лях промышленност Недостатком пр ченная поверхность мая общей поверхноснитям, а целью изоышение эффективнона за счет увеличения зовой и жидкой фаз и сных потоков газовой и,н общий вид плоскойми нитями, вид сбоГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельсМ 997762, кл. В 01 О 53/2Выборнов В,Г, и др.фективная насадка для се. газа (пара), Ч Всесоюзнатеории и практике ректиф120-122, г. СеверодонецкПатент Франции М 23/00, 1969. ДКА ДЛЯ ТЕПЛОУАССООБМЕНРАТОВзование; изобретение относится циям насадок для проведения обменных процессов в системах ть и может,ыгь использовано в и, нефтеперерабатывающей и гаслях промышленности, Сущность ия: насадка для тепломассообоцессов содержит многослойный носится к конструкциям ения тепломассообменистемах газ-жидкость и ьзовано в химической, ющей и газовой отраси.ототипа является ограни- контакта фаз, определяетью, несоприкасающихся пакет нитеи, закрепленных рядами в несущем каркасе, снабженном каналами для подвода и отвода жидкости к нитям, Каркас насадки выполнен гибким в виде жестко соединенных между собой сетчатых частей каждого слоя нитей, продольно или наклонно расположенных по отношению к направлению потока газовой и жидкой фаз и закрепленных с возможностью вибрации в упомянутых потоках, при этом части нитей, расположенных в сетчатых частях каждого слоя, являются одновременно и силовыми элементами каркаса и его дистанционными элементами, определяющими расстояние между нитями, каждая из которых выполнена с регулярными микроизгибами в направлении, перпендикулярном поверхности каркаса, регулярность которых равна расстоянию между поперечными проволоками в сетчатой части каждого слоя нитей, Пакет нитей может быть выполнен в виде рулона, сетчатые части витков которого жестко соединены между собой, а полотнище рулона выполнено в виде двух конгруэнтнд совмещенных между собой слоев с противоположным направлением наклона нитей в каждом слое. 3 з. и. ф-лы, 8 ил,друг с другом жидкост пленок, стекающих по бретения является пов сти процесса массообме поверхности контакта га предотвращения байпа фазы через пакет насадНа фиг, 1 изображе насадки с пэраллельнь1790995 блок нитей контактирует с жидкостью, стекающей по нитям, В процессе контакта газа с жидкостью,виде рулона, вид сбоку; на фиг, 8 - виД В на сравнительно незначительной силы тяжефиг. 7, -.: ",сти, нити 4 начинают вибрировать, при этом Насадка для;,тепломассообменных про- направленйе вибраций будет развиваться цессовсостоитизблоков, каждыйизкоторых преимущественно в плоскости слоя сетки представляет собой ряд расположенных па так, как в плоскости изгибов продольных раллельно друг другу слоев 1 в виде прямо- проволок 4, где они имеют более высокую жесткость, Учитывая, что расстояние между угольных полотнищ сетки 2, из которых частичйо удалены поперечные нити 3. Таким образом, каждый слой нитей соседними слоями составляет не более диаметра проволок, а высота изгибов проволок представляет собой прямоугольную рамку 15 4 несколько меньше диаметра проволок (за счет того, что при вытаскивании поперечных перпендикулярно плоскости сетки 2, а сле 20 кости соседних проволок будут контактиродовательно и слою 1, Если верхнее би нижнее 7 Основания полотнища сетки 2 вать между собой, при этом поток легкой фазы легко разрушает и диспергирует эти сместить, то нити 4 приобретут наклон, вепленки,увеличивая тем самым поверхность контакта фаз личина которого определяется величиной Следует отметить, что такое соприкос 25 смещений оснований 6 и 7, Деформированные таким образом два слоя накладывают новение пленок жидкости соседних проволок как в рядах за счет вибрации, та и за счет микроизгбов в соседних слоях будет происется полотнище с противоположным на- . т. к. соприкосновение пленок жидкости со-. правлением наклона продольных нитей седних проволок в какой то точке обьема Блок насадки образуется путем послеприводит к сужению канала для прохода довательйого складывания и скрепления между собой отдельных слоев 1 из полотнищ 2, Прискреплении, например, точечной сваркой отдельных слоев 1 нитей образуетв дальнейшем приводит к частичному перекрытию каналов для газа в другой точке или 40 В варианте выполнения см. Фиг. 5) блок . приводящий к эффективному массообмену На тех частях проволок, где пленки жиднасадки выполнен в виде рулона путем скручивания полотна низа сетки 2 (с параллельным расположением нитей) и последукости не могут соприкоснутся. жидкость движется в виде стабильных кольцеобраз 45 ющим скреплением каждых слоев 1 между ных пленок, а в местах их соприкосновения они укрупняются, образуя нестабильные пленки и капли жидкости. Легкая фаза, проходя через блок насадки горизонтальным двух противоположных деформированных и потоком, поочередно контактирует с пленскрепленных между собой полотнищ сетки 2. 50 ками жидкости, стекающей по несоприкаса- В рабочем положении блоки подвешиваются .ющимся участкам проволок, и с участками за верхние основания 2, при этом:натяжение проволок, где эти пленки на проволоках сонитей 4 определяется весом подвешенной :прикасаются, а пленки жидкости сливаются части блока.в утолщины. В местах утолщения пленки При работе в качестве массообменногоустройства жидкость подается сверху на то- пленки на отдельные капли, увеличивая тем рец каркаса 8 и, проходя сквозь щели между самым поверхность контакта фаз, Диспернитями сетки, верхние основания 6 которых гирование капли жидкости увлекаются заобразуют верхнюю часть каркаса 6, стекает тем потоком легкой Фазы и, проходя через по нитям вниз, а газ (пар), проходя Сквоэь.зойы, где"проволоки не соприкасаются, се 3 ку; на фиг, 2 - то же, вид спереди; на фиг. 3- общий вид насадки с наклонными нитями; на фиг, 4 - вид А на фиг. 2; на фиг. 5 - плетение нитей; на фиг, 6 - вид Б на фиг. 5; на фиг. 7 - вариант выполнения насадки в из сетки 2 и расположенные в этой рамке продольные нити 4, которые имеют регулярные изгибы 5, образованные при плетении сетки. Указанные изгибы 5 расположены, друг на друга и скрепляют между собой любым известным способом, например точечной сваркой с последующей обрезкой выступающих углов. Таким образом образуся гибкий каркас 8, форма которого можетбыть произвольной, например, волнистая,круглая, прямоугольная и т. д. собой. Такой же рулон, но с противоположным наклоном линий в. каждом слое рулона может быть получен, как показано выше, из стекающей вниз по нитям 4, за счет того, что5 нити 4 находятся только под действием проволок полотнища сетки продольные проволоки упруго деформируются в сторону уменьшения высоты изгибов), пленки жид-. ходить по всему объему блока насадки, при30 этом этот процесс развивается динамично,газа в этой точке, в свою очередь это приво 35 дит к перераспределению газового потока и многих точках и т, д., т. е. в блоке развивается стационарный устойчивый колебательный процесс продольных проволок 4,55 легкая Фаза диспергирует эти нестабильныепарируются на стабильных пленках стекающей по этим участкам проволоки жидкости, Этот процесс происходит до некоторого насыщения, т, к. по мере подачи сверху жидкости отдельные слившиеся между собой 5капли приобретают такие размеры, послекоторых не происходит их диспергированияи они уходят в нижнюю часть блока, Образующаяся от сливания капель жидкость через каналы в нижнем основании 7 каркаса 8 10отводится из насадки и направляется на нижележащую ступень контакты, а газ послепрохождения блока насадки уходит на вышележащую ступень контакта, Таким образом, теплообмен между фазами происходит 15как при обтекании легкой фазой жидкостных пленок, стекающих по соприкасающимся участкам проволок, так и при совместномдвижении легкой фазы диспергированных иукрупненных капель жидкости попеременно во всем объеме блока насадки, что интенсифицирует тепломассоабмен, Кроме того,вибрация проволок и их увеличение за счетмикроизгибов дополнительно увеличиваетповерхность массообмена. Особенно целесообразно применение предложенной насадки в случае малого количества жидкойфазы, т, к. предложенная конструкция позволяет сконцентрировать большое количество жидкости на торцевой поверхности 30каркаса.При применении предложенной насадки в качестве сепаратора эа счет вибрациипроволок с регулируемыми микроизгибамиувеличивается вероятность их соударения с 35каплями жидкости. а следовательно, и интенсифицируется процесс сепарации, приэтом вибрация проволок предотвращаетутолщение пленок до критических величин,что также способствует эффективной сепарации и предотвращению выноса жидкостииз пакета насадки,При наклонном расположении проволок в насадке процессы массообмена в нейпротекают аналогично описываемым выше 45с той лишь разницей, что расстояние газовой фазы в ней происходит более эффективно, т. к, в единица объема в этом вариантевыполнения содержится большее количество проволок и уменьшаются вертикальные 50"просветы" между микроизгибами проволок, при этом в блоке из сетки, скрученнойв рулон, газ, проходя по наклонным каналам, дополнительно закручивается в разныхнаправлениях, 55Предлагаемая конструкция насадки может быть применена для процессов тепломассопереноса в системах, состоящих издвух жидких фаз, различающихся по плотности. В этом случае тяжелая фаза подводится к проволокам, а более легкая фазадвижется в пространстве между проволоками, обтекая их и контактируя с кольцеобраэными пленками тяжелой фазы,Насадка может быть использована дляпроведения процессов при перекрестном,противоточном и прямоточном относительном движении контактирующих фаэ,Предлагаемая насадка может с успехомприменяться также для проведения процессов сепарации двухфазных систем, при этомканалы для подвода жидкости в верхней части каркаса служат для подачи промывочной жидкости с целью предотвращениязабивания насадки различного рода отложениями, содержащимися в исходной системе или образующимися в процессесепарации, а каналы в нижней части каркасаслужат для отвода отсепарированной и промывочной жидкости из пакета насадки, Очистке проволок от загрязнения способствуеттакже и их вибрации.При использовании насадки для проведения процесса конденсации паров хладОагент, например охлажденный конденсат,подается через канал в верхней части каркаса и в виде пленок и капель стекает по поверхности проволок, Поток пара, обтекаяпроволоки, контактирует с поверхностьюпленок и диспергированными каплями хладоагента охлаждается, выделяется из потока пара на поверхности проволок и вместес хладоагентом отводится через каналы внижней части каркаса.При вакуумированной ректификации,характеризующейся низкими плотностямиорошения, развитие межфазной поверхности, обеспечиваемое в предложенной насадке за счет многократного вовлеченияжидкости в контакт с парами, позволитуменьшить требуемый объем насадки, При использовании предложеь ной насадки в качествесерпарационногО устройства предотвращение байпасных потоков позволит такжеуменьшить требуемый объем насадки,Важной особенностью предложеннойнасадки является одновременное протекание в ней двух противоположных процессов, а именно диспергирование и слияниекапель, которые возникают одновременнопо всему объему насадки, причем эти процессы протекают динамично и соответственно динамично перераспределяется пообъему насадки газовая фаза, т, е, насадкаработает в режиме саморегуляции.Кроме того, предложенная насадка засчет гибкости рамок, составляющих каркаснасадки, позволяет образовать насадкивнутри массообменного аппарата практически любой формы, в том числе в форме кон-, 1790995груэнтной внутренней поверхности аппарата - это позволяет повысить коэффициент заполнения объема аппарата, что в свою очередь уменьшает его габариты,Технико-экономические преимущества предложенной насадки по сравнению с прототипом при использовании ее в тепломассообменных аппаратах заключаются в снижении материалоемкости и энергоемкости. Предложенная конструкция насадки значительно проще и технологичней прототипа и позволяет значительно механизировать процесс изготовления блоков, благодаря использованию специализированных станков для изготовления сетки, что позволяет снизить себестоимость и вес блока насадки в 2-3 раза. Формула изобретения 1, Насадка для тепломассообменных аппаратов, включающая многослойный пакет нитей, закрепленных рядами в несущем каркасе и образующих каналы для подвода и отвода жидкости к нитям, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет увеличения поверхности контакта газовой и жидкой фаз и предотвращению байпасных потоков газовой фазы через, пакет насадки, слой нитей снабжен вверху и внизу сетчатыми частями, а каркас выполнен изогнутым в виде жестко соединенных между собой сетчатых 5 частей каждого слоя нитей, продольно илинаклонно расположенных по отношению к направлению потока газовой и жидкой фаэ и закрепленных с воэможностью вибрации, при этом части нитей, расположенных в сет чатых частях каждого слоя, являются одновременно силовыми элементами и дистанционирующими элементами.2, Насадка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что пакет нитей выполнен в виде руло на.3. Насадка по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ а я,с я тем, что полотнище рулона выполнено в виде двух конгруэнтно совмещенных между собой слоев с противоположным направле нием наклона нитей в каждом слое,4, Насадка поп,1, отличающаясятем, что каждая нить выполнена с регулярными микроизгибами в направлении, перпендикулярном плоскости каркаса, шаг 25 которых равен расстоянию между поперечными проволоками в сетчатой части каждого слоя нитей.1790995 оставитель В.Шейн ехред М.Моргентал Корректор М. К актор н город, ул. Гагарина, 10 зводственно-издательский комбинат "Патент Заказ 111 Тираж Подписное8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5