Насадка для массообменного аппарата

 

1. НАСАДКА ДЛЯ МАССООБМЕННОГО АППАРАТА, выполненная та виде шара с радиальными конусообразными выступами, свободная от выступов поверхность которого выполнена со сквозными отверстиями, о т л и ч а -I ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения эффективности воздействия элементов насадки на газожидкостной поток, сквозные отверстия выполнена с искривленными осевыми линиями,при этом образованные отверстиями каналы огибают центральную часть шара, 2,Насадка по п,1, отличающая с я тем, что отверстия выполнены в виде части круга или эллипса . 3,Насадка non.l, отличающаяся тем, что отверстия выполнены в ломанной линии с углом между двумя прямыми участками 90-150«, S J Х СП СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ()9) (И) M5)) В 01 D 53 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 357085 3/2 3-26 (22) 24. 12. 82.. ,(46) 07.06.84. Бюл. М 21 (72) M.В.Чаусов и В.П.Миронов .(71) Ивановский ордена Трудового

Красного Знамени химико-технологический институт (53) 66.074.513 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

)) 614806, кл. В 01 D 53/20, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР ,9 880455, кл. B 01 D 53/20, 1979 ° (54)(57) 1. НАСАДКА ДЛЯ MACCOOBNEHНОГО АППАРАТА, выполненная в виде шара с радиальными конусообразными выступами, свободная от выступов поверхность которого выполнена со сквозными отверстиями, о т л и ч а -1 ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения эффективности воздействия элементов насадки на газожидкостной поток, сквозные отверстия выполненй с искривленными осевыми линиями,при этом образованные отверстиями каналы огибают центральную часть шара.

2. Насадка по п.1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что отверстия выполнены в виде части круга или эллипса.

3 ° Насадка по п.1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что отверстия выполнены в виде ломанной линии с углом между двумя прямыми участками

90-150 .

1095971 ры, и сильно зависит от формы каналов и их расположения в теле насадки.

Мело в том, что внешние потоки фаз . в массообменном аппарате имеют в целом направленное движение raa вверх, а жидкость - вниз. Поэтому в работе будут находиться.только те каналы, отверстия которых направле55 ны к этим потокам. В связи с этим прямые каналы менее всего эффективны, так как направленный характер внешних потоков будет сказываться и в каналах насадки, поскольку канаЬ0 лы совпадают с направлением фаз. В результате этого подвижность элементов накладки относительно его Ocu уменьшается за счет струйной одно.— сторонней направленности, которая 5 стРемится стабилизировать положение

Изобретение относится к подвижным насадкам для массобменных аппаратов, в частности к абсорберам с псевдоожиженным слоем орошаемой насадки, которые широко используются для поглощения различных газов в химической, нефтехимической промышленности, цветной металлургии.

Известна насадка для массообменного аппарата, выполненная в виде шара с радиальными конусообразными выступами (1Д

Известна также подвижная насадка для массообменного аппарата, выполненная в виде шара с радиальными конусообразными выступами, свободная от выступов поверхность имеет сквозные радиально направленные отверстия. Площадь сечения каждого отверстия составляет 0,002-0,04 диаметрального сечения шара (2 °

Анализ характера движения известной подвижной насадки и характера воздействия ее на газожидкостной поток показал, что наличие радиальных сквозных отверстий несколько увеличивает степень диспергации газожидкостного потока, но вклад их недостаточно велик. Это обстоятельство обусловлено тем, что сквозные радиально расположенные отверстия хоть и сообщаются друг с другом в центре шара, но в гидродинамическом отношении они не одинаковы, т.e . газо ..дкостной поток проходит только в тех каналах насадки, которые совпадают или близки с направлением движения общего газожидкостного потока в аппарате. В свою очередь это приводит к стабилизации элемента насадки относительно его оси и тем самым уменьшается участие внешней поверхности, имеющей выступы, в турбулизации газожидкостного потока. Струи, образованные радиальными отверстиями, создают дополнительную поверхность контакта фаз, но от внешних элементов насадки она ограничена., Следовательно, в известной насадке ее конструктивные элементы (радиальные конусообразные выступы и сквозные отверстия, участвующие в работе ) не дополняют друг друга. Этим и обуславливается малая эффективность из.— вестйой насадки при воздействии ее на газожидкостной поток. Следовательно,для одних и тех же условий процесса абсорбции СО раствором йаОН кон- центрация СО на выходе из аппарата с известной насадкой (0,87-0,83 об.Ъ) больше, чем с предлагаемой (0,76

0,68 об.Ъ ).

Цель изобретения - увеличение эффективности воздействия элементов подвижной насадки на газожидиостиой поток указанная цель достигается тем, что в насадке для массообменногО аппарата, выполненной в виде- шара с радиальными конусообразными выступами, свободная от выступов поверхность которого выполнена со сквозными отверстиями, сквозные отверстия выпол5 нены с искривленными осевыми линиями, при этом образованные отверстиями каналы огибают центральную часть шара. Причем отверстия выполняют в виде части круга или эллипса.

)p Целесообразно отверстия выполнять в виде ломанной линии с углом между двумя прямыми участками 90-150

Образованные отверстиями каналы должны огибать центральную часть ша15 ра, что обеспечивает ему большую подвижность за счет постоянного смещения центра тяжести при заполнении каналов средой разной плотности. Выходящие струи из искривленных кана20 лов более эффективно воздействуют на газожидкостной поток за счет значительной разнонаправленности их движения к потоку. Огибание центральной части шара каналами сквозных отверстий обеспечивает их смещение на некоторое расстояние от центра и позволяет, по принципу рычага, легко воздействовать газожидкоатной средой, проходящей по сквозным каналам, на пространственное движение самого элемен30 та насадки. Это обеспечивается за счет постоянного смещения центра тяжести элемента в виде насадки, вызываемого движением сред в каналах насадки, имеющих в любой момент време35 ни разное количественное соотношение газа и жидкости, плотности которых существенно различаются. В результате постоянного смещения центра тяжести в элементах насадки направления

40 векторов скоростей их движения постоянно изменяются и придают им и всему слою большую подвижность за счет хаотического движения каждого элемента насадки ° Однако большая индивидуаль 5 ная подвижность элементов насадки не может достигаться одним лишь смещением каналов относительно центра сфе-, 1095971 элемента насадки. Для устранения этого явления, а также для обеспечения эффективной работы всех каналов элемента насадки последние должны быть выполнены с искривленными с плавным переходом по образующей ша- 5 ра (эллипса )или в виде ломанной линии. Предпочтение следует отнести каналам с плавным переходом, так как они обладают наименьшим гидравлическим сопротивлением для движения газожидкостной среды. Движение газожидкостной среды по искривленным каналам обеспечивает элементам насадки постоянный поворот вокруг той или иной оси, изменяющейся с перемещением центра тяжести как в пространстве, так и во времени. В результате этого входные отверстия различных каналов попеременно располагаются против направленных внешних потоков газа (жидкости ). Кроме того, искрив- 20 ленные каналы исключают параллельность и симметричность их расположения вокруг центра шара, )способствуя образованию малой устойчивости сферического тела, однако высокой инди- 25 видуальной подвижности элементов насадки можно достичь не при любом искривлении канала сквозного отверстия в нем. Так, при малом угле кривизны или при угле между двумя пря- 30 мыми участками канала более 150 воз .можность поворота насадки будет незначительной, т..е. менее чем на ЗОО, s связи с чем возрастает степень пространственной стабилизации тела 35 ,насадки. При большом угле кривизны или же при менее 90о входные и выходные отверстия каналов приближаются друг к другу и при направленном движении внешних потоков газа (жид- 4О кости ) выходное отверстие канала становится входным. Движение сред в таких каналах существенно затруднено.

В результате этого интенсивность и степень свободного перемещения цент- 45 ра тяжести уменьшается, так как часть каналов частично или полностЬю будут исключены из работы. В свою очередь это приведет к уменьшению индивидуальной подвижности элементов насадки и их степени воздействия на газожидкостные потоки.

На фиг. 1 изображена насадка со сквозными отверстиями, выполненными в виде эллипса; на фиг. 2 — то же, выполненными в виде ломанной линии; 55 на фиг. 3-- форма сквозного отверстия с ломанной осевой линией.

Насадка выполнена,в виде шара 1, снабженного выступами 2 конусообразной формы. На свободной от выступов Щ поверхности шара выполнены сквозные отверстия 3.

Насадка Работает следующим образом.

В режиме развитого псевдоожнжения элементы насадки совершают вращательное и пульсационно-циркуляционное движение. Вращение элементов насадки, с одной стороны, обусловлено воздействием газожидкостного потока на конические выступы 2 насадки, с другой cTopQHH...струями газа и.жидкости, проходящими через сквозные искривленные отверстия 3, который также вызывают крутящий момент насадки. Кроме того, при указанной форме каналов, которые не проходят через центр шара и не сообщаются друг с другом, движущийся в них газожидкостной поток постоянно изменяет центр массы элемента насадки.. Последнее вызывает постоянное изменение направления вектора скорости движения и вращения элемента насадки. Причем искривленная форма каналов в теле насадки позволяет благоприятно воздействовать, выходящими из них струями газа и жидкости, на параллельные струи внешнего потока, окружающих элементы насадки. В результате струйного воздействия в сочетании с большой динамичностью элементов насадки создается мощная турбулизация потоков взаимодействующих фаз, частая смена поверхности их контакта. В свою очередь за счет высокой дисперсности газожидкостного потока значительно увеличивается динамическая поверхность контакта фаз.

Благодаря высокой подвижности отдельных элементов насадки возрастает интенсивность обмена энергией, импульсом,. количеством движения между ее отдельными элементами при их соударенин друг с другом. Это делает весь слой насадки более подвижным без агломератов и их групп, а в. целом же трехфазная динамическая система

{ гаэ — жидкость — насадка! становится более однородной. Т.е. при этом значительно уменьшается высота циркуляционных контуров движения элементов насадки, но в то же время значительно увеличивается их пульсация. Такая гидродинамическая обстановка в трехфазной динамической системе существенно снижает проскок газа и провал жидкости через контактную зону аппарата.

Таким образом, псевдоожиженная насадка, выполненная в виде тела вращения с негладкой внешней поверхР ностью и имеющая сквозные отверстия с искривленной формой каналов, которые в теле насацки огибают ее центральную часть, позволяет интенсифицировать физико-химические процессы в системе газ-жидкость.

1095971

Заказ 3673/3

Тираж 682 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изрбретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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

Составитель Г.урусова

Редактор A.Äoëèíè÷ Техред P..Ìåòåëåâà Корректор A. Ференц