Насадочная колонна

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11 51 В 01 Р 53/2 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ОРСКОМ ВИДЕТЕПЬСТВ е-тоцион ро- танкаж . к АДОЧНАЯ КОЛОНН с с патрубкамикеты насадки,я с о Ю 6 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫИ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54)(57) 1. НАСвключающая корпуи вывода фаз, па9И.А. Мнушкин,Долматовной институт8,8)видетельство СССП 53/20, 1975.детельство СССР0 53/20, 1977.идетельство СССРР 53/20, 1976,ранные из элементов в виде параллельно расположенных пластин с направленными вниз кромками просечныхотверстий для прохода пара, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что целью пОвышения эффективности ломассообмена при перекрестно ном контакте фаз за счет сек вания потоков пара и жидкости билизации орошения по высоте тактной эоны, ликвидации паро пробок и захлебывания, пласти дого элемента имеют Г-образну форму горизонтальный участок рых выполнен с отверстиями дл ретока жидкости или установле зазором к соседней пластине.. Колонна по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что горизонтальный участок пластин выполнен изогнутым с отогнутым вниз или вверх краем,3. Колонна по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ а я с я тем, что горизонтальный участок снабжен отражателем, прикрепленным к краю. Изобретение относится к конструк.циям цасадочцых колонн для проведения процесса тепломассообмена всистеме газ-жидкость, может бытьиспользовано для абсорбции и ректификации в нефтеперерабатывающей,нефтехимической, пищевой и газовойпромьпггленности и в частности, предназначено для глубоковакуумцой ректификации мазута в промышленныхнасадочных гсологгнах,Известна колонна, в которой размещена регулярная насадка, элементыкоторой выполнены из просечцых илипросечно-вьггяжных листов (1(.Однако данная конструкция работает только в противотоке. Эффективность тепломассообмена и пропускнаяспособность насадки в противотокеограничена захлебыванием и образованием паровых пробок, а также неравномерностью распределения паровогои яащкастггого потоков по объемунасадки,Известна насадочная колонна, вкоторой размешена насадка состоящаяиз чередующихся элементов, образованных направленными просечными отверстиями и расположенными по высоте в шахматном порядке 2 . Однако противоточная организация потоков в насадке связана с такими явлениями, как захлебывание и образование паровых пробок, что снижает диапазон устойчивой работы насадки. Кроме того, для обеспечения высокой эффективности и надежности работы насадки необходимо создавать высокую плотность орошения. А это обеспечивается только повышением нагрузки 4. Колонна по цп. 1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что отражатель( направлен на плоскость соседнего элемента. 5. Колонна по пп. 1-4, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабжена сеткой, наложенной на кромки просечных отверстий,Известна цасадочная колонна,включающая корпус с патрубками, вводаи вывода фаз, пакеты насадки, собранные из элементов в виде параллель5 но расположенных пластин с направленными вниз кромками просечцых отверстий для прохода пара 3,Однако пакеты насадки, установленные в колонне, не позволяют обес-10 печить перекрестноточный контактфаз по ширине пакета насадки безприменения специальных устройствдля распределения жидкости на каждой контактной зоне колонны. В15 случае применения известной конструкции насадки в колонне с распределительными устройствами, обеспечивающими перекрестноточную организацию контакта фаз, конструкция20 элементов насадки не позволяетобеспечить высокую степень эффективности тепломассообмена за счетдестабилизации орошения насадкипо высоте контактной зоны, Это25 объясняется тем, что при перекрестноточной организации контакта фаздопустимая скорость пара значительно превышает скорость пара при противоточной организации контакта,30 и в связи с этим наблюдается отклонение движения потока жидкости отвертикального в сторону движения па.ра, Но так как организация перетока жидкости с верхцего элементана нижний заключается в самотечномпереливе жидкости, то при отклонении потока жидкости от вертикального направления движения поверхность насадки становится неорошаемой3 11Таким образом, известная конструк ция насадки не позволяет проводить процесс тепломассообмена в перекрестном токе с высокой степенью эффективности и, кроме того, требует .применения специальных распределительных устройств в насадочной колонне, контакт газа и жидкости в ко торой осуществляется в перекрест- ночном режиме.Целью изобретения является повышение эффективности тепломассообмена при перекрестноточном контакте фаз за счет секционирования потоков пара и жидкости и стабилизации орошения по высоте контактной зоны, ликвидации паровых пробок и захлебывания.Поставленная цель достигается тем, что в насадочной колонне, включающей корпус с патрубками ввода и вывода фаз,пакеты насадки,собранные из элементов в виде параллельно расположенных пластин с направленными вниз кромками просечных отверстий для прохода пара, пластины каждого элемента имеют Г-образную форму, горизонтальный участок которых выполнен с отверстиями дляперетока жидкости, или установлен с зазором к соседней пластине, Горизонтальный участок пластин вы-полнен изогнутым с отогнутым вниз или вверх краем.Горизонтальный участок снабжен отражателем, прикрепленным к краю и направлен на плоскость соседнего элемента, Колонна снабжена сеткой, наложенной на кромки просечных элементов.На фиг.1 изображена конструкция насадочной колонны и показана организация взаимодействия пара и жидкости на фиг.2 - пакет насадки, на фиг.3 - элемент насадки, горизонтальный участэк которого установлен с зазором к соседней пластине, на фиг. 4 - то же, но горизонтальный участок выполнен с отверстиями; на фиг.5 - элемент насадки, кромки просечных отверстий которого перекрыты сеткой; на фиг.б - элемент насадки с отогнутым вверх краем участка, к которому прикреплен отражатель струи 1 на фиг.7 - элемент с профилированным участком и отогнутым вниз краем на фиг.8 - элемент насадки с профилированньпл краем горизонтального43447 4 51 О15202530 35 40 45 50 участка, в котором выполнены отверстия для перетока жидкости; на фиг,9 - элемент насадки, кромки просечных отверстий которого перекрыты сеткой и к горизонтальному участку прикреплен отражатель.Насадочная колонна (фиг.1) состоит из пакетов насадки, установлен. ных в колонне с образованием контактных зон. Каждая контактная зона характеризуется однонаправленным движением потока пара, По высоте одной контактной зоны может быть расположен один и более пакетов насадки, установленных один на другом без развертывания. Выполнение другой вышерасположенной контакной зоны обеспечивается за счет развертывания пакетов насадки относительно пакетов первой зоны на 180 по горизонтальной плоскости. Число пакетов по высоте в контактной зонеопределяется исходя из нагрузок по пару и из степени секционирования пара. Секционирование пара в контактной зоне происходит за счет раздельного прохода пара по каждому пакету насадки. Секционирование потока пара в контактной зоне происходит за счет раздельного прохода пара по каждому пакету насадки. Секци - онирование потока пара в контактной зоне колонны обеспечивает высокую эффективность взаимодействия фаз.Пакет насадки состоит из элементов 1 в виде пластины Г-образной формы, изогнутой с образованием горизонтального участка 2 и наклонного участка с просечными отверстиями 3 для прохода пара и направленными вниз кромками 4. Угол изгиба пластины изменяется в диапазоне 45-90 (90-135 ). Такой диапазон изменения угла наклона наиболее рационально позволяет использовать рабочий объем пакета. Наклонное расположение просечного участка, являющегося контактной поверхностью взаимодействия пара и жидкости, обеспечивает увеличение задержки жидкости в пакете за счет увеличения путем жидкости и снижает унос жидкости при поперечном движении пара.Для того, чтобы снизить унос жидкости с контактной поверхности элемента кромки 4, пластины перекрыты сеткой 5. Сетка может быть выполнена плетеной или вязаной, причем свободное сечение сетки больше, чем311 свободное сечение пластины, а размеры ячейки меньше, чем размеры отверстия в пластине. Перекрытие сеткой кромок цросечных отверстий обеспечивает турбулизацию движения жидкости и создает дополнительную поверхность контакта, тем самым увеличивает эффективность тепломассообмена.Горизонтальный участок 2 элемента насадки может быть расположен по отношению к наклонному участку как снизу, так и сверху (фиг, 3 и 5). Ва. рианты положения участка по высоте элемента определяются начальным распределением жидкости в колонне. Например, если в колоние для первоначального орошения контактных зон применяется ццзконапорный распределитель жидкости (фцг;1), то более рационально испольэовать в первой контактной зоне пакеты насадки с элементами, имеющими нижнее расположение участка 2.Кроме того, участок 2 в элементе насадки может быть расположен как слева, так и справа (Фиг.3-5),т,е. угол изгиба пластины будет больше 90 (участок справа) илц меньше (участок слева) при одностороннем положении контактной поверхности. Такое расположение участка определяется характером истечения жидкости на контактную поверхность. Прц правом расположении участка для верхнего или нижнего положения по высоте элемента истечение жидкости пленочное, так как отверстием для перетока хгидкости на контактную поверхность является зазор между двумя соседними элементаьы. При левом выполнении участка истечение жидкосги струйное за счет вьпголнеция отверстий непосредственно в участке 2 элемента,Кроме того, при различном расположении участка 2 в элементе (справа или слева) обеспечивается движе" ние жидкости по горизонтали в пакете насадки. Так, в случае правого расположенияэлемента хадкость на контактную поверхность одного элемента перетекает с участка соседнего элемента, Смещение жидкости по горизонтали в пакете насадки обеспечивает повышение эффективности тепломассообмена за счет секционирования потока жидкости.Выполнение участка 2 элемента насадки профилированным с образова 20 25 30 35 40 50 55 ность, тем самым снизить вероятность отрыва пленки жидкости под действием поперечно движущегося потока пара. Кроме того, применение отражателя струи жидкости позволяет регулировать сечение для прохода жидкости ца контактную поверхность при соединении элементов в пакете с зазором, а также исключить неудачное крепление элементов по торцовым стенкам пакета насадки.Выполнение участка 2 в элементе профилированным позволяет секциоцировать движение потока жидкости и движение пара в контактной зоне колонны, состоящей по высоте из двух и более пакетов.Кроме того прецлагаемая конструк. ция горизонтального участка в элементе позволяет обеспечить перераспределение жидкости по высоте контактной зоны, тем самым повысить эффективность взаимодействия Фаз.Насадочная колонна работает следующим образом.Поток жидкоегц, распределенный по элементам 1 пакета насадки, стекает ца контактную поверхность элементов 1, образованную кромками просечцых отверстий 3 и наложенной на них сеткой 5, взаимодействует с потоком пара, Затем перетекает со смещением в сторону движения пара на цижерасположенцый пакет, где также контактирует с паром,Таким образом, применение предлагаемой конструкции насадочной колонны позволяет зАфективно проводить процесс тепломассообмена за счет секционирования потоков пара 43447 6нием изогнутой начальной части и отогнутого края б позволяет секццонировать истечение жидкости по элементам насадки, а также обеспечить равномерное истечение жидкости ца контактную поверхностьэлемента.Изогнутая вверх начальная часть участка (сдвиг,7) цчи отогнутый вверх край (Аиг.б и 8) обеспечивает создание индивидуального напора хатдкости под каждым элементом и фаздель" кого (секциоцированцого) распределения жидкости.Отогнутый вниз край 6 участка 2цли закрепленный снизу участка отражатель струп хащкости (фиг. 6 и 9) позволяет создать направленное истечение хшдкости ца контактную поверх7,нэх аи в контактных зон и жидкости в конет стабилиза ции орошения также за счетвысоте контакт ной зоны. насадки по высоя насадочной го конструкцияриме ОЛОЕ 1 НЫ ПО 3 Воля ет исключ 81143447 еделительнекие сне 11 иальных раконтактныминых устрт ойств между ко"ледовательноа следнами в высоту контактнойснизить рабочую высотэоны.Составитель Г. УрусоваТехред Т.фанта Корректор М.Розман Редактор Н. Пушненкова Заказ 799/7 Тираж 659 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5