Насадка для тепломассообменных колонн

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

OW

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ, Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

f (89) 145154 ГДР (21) 7770890/23-26 (22) 25.10.79 (31) M Р В 01 J/209324. (32) 27,11.78 (33) ГДР . (46) 07.08.83. Бюл. У 29 (72) Кулбе Бернд, Кубик Вернер,, Хоппе Клаус и Крюгер Герхард (ГДР) (71) ФЕБ Хемианлагенбаукомбинат

Лейпциг/Гримма (ГДИ (53) 66.074.513(088.Е (54) (57) 1. НАСГДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССО"

ОБМЕННЫХ КОЛОНН, состоящая из собранных в слои параллельно оси колонны 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.,SU„„ I 033178 A

3(50: В 01 S 19/00 В 01 0 53/20, F 28 F 25

Ф

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„ о т л ич а ю щ а я с я тем, что сгибы, проходящие под углом и поперек к продольной кромке отдельного элемента, имеют форму плоскости..

4, Насадка по пп. .1-3, 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 направ- е ленни, 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 30

6. 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 Я плоскости.

1033178

Изобретение касается насадки колонн, которая в зоне контактирования жидкостей, газов и паров пригодна для ректификации, абсорбции, десорбции, хемосорбции, увлажнения

И обезвоживания газа, а также для 5 прямой теплопередачи. Данная насадка колонн отличается блогоприятным относительно объема колонн отношением перепада давления к эффективности массопередачи при, !О одновременно, большом диапазоне рабочих параметров.

Известен ряд насадок в форме упа ковок, у которых используются распо поженные параллельно оси колонны пер- 5 форированные или неперфорированные матообразные контактные пластины с наклонным рифлением, причем наклон рифления -постоянно меняет свое направление ориентации по высоте контактных пластин. Согласно OS 2457803 известно расположение контактных тел, при котором рифление проходит под тупым углом к оси колонны.

Недостаток такой конструкции состоит в том, что эффекты смешивания в радиальном направлении остаются низкими, особенно при больших диаметрах колонн, так как распределение жидкой фазы в соединении с другими контактными пластинами недостаточное.

Согласно US 3415502 известна упо рядоченная насадка, у которой рифление проходит под острым углом к оси колонны и где контактные пластины упакованы друг к другу со смещенными фазами. Эффективность масссМпередачи и в этом варианте оказывается недостаточной, так как и Здесь| ввиду отсутствующих горизонтальных каналов 40 потока, свойства упаковки, в частности относительно самораспределения жидкостей и газов, остаются неудовлетворительными. для обеих известиых конструкций 45 характерно, что свойства распределения в радиальном направлении параллельно контактным пластинам неудовлетворительны, веским недостатком обоих. изобретений является отсутст- 0 вие всяких конструктивных признаков, обеспечивающих радиальное смещение поперек под любым углом к контактным пластинам. Эффект смешения жидкой

Фазы отсутствует таким образом полностью, а эффект смешения газовой . Фазы обеспечивается лишь условно через перфорированный материал.

Согласно 08 1084794 известна упорядоченная насадка, у которой контактные пластины в корпусе колонны на- . 60 матываются. Эта упаковка обеспечива- ет хотя и приемлемое распределение жидкости и газа по объему обмотки, но распределение в радиальном направ ленин может осуществляться исключительно через основной материал. По меньшей мере, можно предполагать,что свойства упаковки, обеспечивающее самораспределение жидкой фазы в радиальном направлении, отсутствует, а радиальное распределение газообразной Фазы при условии наличия 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 (газа и жидкости, что стекающая зигзагообразно жидкость потечет по отдельному элементу вниз, поднимающийся поток пара совершит тот же путь 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 s 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 отУ 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, à 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 со1033178 седним 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- 5 тов; на фиг. 3 — упорядоченная насадка колонны, вертикальный разрез на фиг. 4 — разрез A-А-на фиг. 3.

Изобретение состоит из расположенных внутри кожуха колонны 1 пер- 30 форированных отдельных элементов 4, которые соединены в составленные параллельно с осью колонны слои, элементов 3 и пакеты элементов 2.

Отдельные элементы 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. ЗО

Отдельный элемент 4 на основе исполнения изобретения состоит из расположенных в ряд открытых попеременно поперек к продольной оси отдельного элемента пирамидальных элемен- 35 тарных тел 5. Основной материал для отдельных элементов 4 перфорировак.

При этом плоский прямоуголькый основной материал попеременно отгибается на 45 положительно и отрица- 40 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 90О.

Особый вид исполнения изобретения предусматривает, что пространство внутри кожуха колонны 1 несколько раз сегментированно, что дает возможность концентированно ориентиро- 55 вать пирамидальные элементарные тела 5 на ось колонны. Высота отдельных элементов или пакетов элементов 2 предусмотрена таким обра:,зом, чтобы соседние пакеты элемен- Щ тов 2 могли располагаться друг над другом, смещенными на 90 . 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 жидкости на обрезную. кромку отдельных эле-. ментов 4 верхнего пакета элементов 2 или капает на боковые поверхности. верхних пирамидальных элементарных тел 5. Оттуда жидкость течетпредпочтительно 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 3 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 самораспределения 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 садним горизонтальное смещение било .направлено на ось колонны. После протекания через пакет элементов 2 жидкость стекает каплями на нижнем конце на расположенный под ним смещенный на

90 пакет элементов 2. Восходящий по" ток пара (газа ) преимущественно в зигзагообразном движении попадает от нижнего к верхнему. концу -пакета элементов 2, частично протекает через основной материал у пирамидальных элементарных тел 5 и поступает горизонтально через открытые канали потока б в соседние отдельные-элементы 4.

Вследствие зигзагообразного движения .восходящего потока пара (газа J парциальиые потоки пара (газа j проникают также в пирамидальные элементарные тела 5, поступая от соседних отдельных элементов 4, проника« ют основной материал пирамидального элементарного тела 5 или вовлекаются горкзонтальио в зигзагообразный поток пара (газа ) s соседнем отдельном элементе 4. Влекомая восходящим потоком пара (газа ) жидкость вьщеляется преимущественно у вертикально проходящих краев отдельных элемен1ОЗЗ178 тов и у сгибов 7, течет вниз и, под- держиваемая 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, s 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 Демократической Республики. : 103-3178

Составитель Г.урусоаа .Редактор Т.Парфенова Техред И.Метелева Корректор Г.рщ,ватник

«ФЕЮ«юЮЮюмаев««ЕЮ@««еюЮа«ю««

Заказ 5472/9 Тнраа 537 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г;ужгород, ул.Проектная, 4