Насадочная колонна

 

1. НАСАДОЧНАЯ КОЛОННА, включающая корпус с патрубками ввода и вьюода фаз, пакеты насадки, собранные из элементов в виде параллельно расположенных пластин с направленными вниз кромками просечных отверстий для прохода пара, о тличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности тепломассообмена при перекрестно-точном контакте фаз за счет секционирования потоков пара и жидкости и стабилизации орошения по высоте контактной зоны, ликвидации паровых пробок и захлебывания, пластины каж дого элемента имеют Г-образную форму, горизонтальньй участок которых вьтолнен с отверстиями для перетока жидкости или установлен с зазором к соседней пластине. (Л 4; оо «ipi

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4() В 01 D 53/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3609992/23-26 (22) 27.06.83 (46) 07.03.85. Бюл. 11 9 (72) К.Ф. Богатых, И.А. Мнушкин, Б.К. Марушкин и В.Л. Долматов (71) Уфимский нефтяной институт (53) 66.074.513 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 563997, кл. В 01 D 53/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 721114, кл. В О! D 53/20, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

У 526375, кл. В 01 D 53/20, 1976. (54) (57) 1. НАСАДОЧНАЯ КОЛОННА, включающая корпус с патрубками ввода и вывода фаз, пакеты насадки, соб- .

„„, Я0„„114344? А ранные из элементов в виде параллельно расположенных пластин с направленными вниз кромками просечных отверстий для прохода пара, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью пОвышения эффективности тепломассообмена при перекрестно-точном контакте фаз за счет секционирования потоков пара и жидкости и стабилизации орошения по высоте контактной эоны, ликвидации паровых пробок и захлебывания, пластины каж ° дого элемента имеют Г-образную форму, горизонтальный участок которых выполнен с отверстиями для перетока жидкости или установлен с зазором к соседней пластине.

1143447 насадки по жидкости.

?. 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 конструкциям насадочпых колонн для проведения процесса тепломассообмена в системе газ-жидкость, может быть использовано для абсорбции и ректификации в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, пищевой и газовой промьпггленности и в частности, предназначено для глубоковакуумной ректификации мазута в промышленных насадочных гсологгнах.

Известна колонна, в которой размещена регулярная насадка, элементы которой выполнены из просечных или г-1 просечно-вытяжных листов (1 (.

Однако данная конструкция работает только в противотоке. Эффективность тепломассообмена и пропускная способность насадки в противотоке ограничена захлебыванием и образованием паровых пробок, а также неравномерностью распределения парового и яащкастггого потоков по объему насадки.

Известна насадочная колонна, в которой размешена насадка состоящая из чередующихся элементов, образованных направленными просечными отверстиями и расположенными по высоте в шахматном порядке f2) .

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 обеспечи— вается только повышением нагрузки

4. Колонна по пп. 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 снаб.жена сеткой, наложенной на кромки просечных отверстий.

Известна насадочная колонна, включающая корпус с патрубками, ввода и вывода фаз, пакеты насадки, собранные из элементов в виде параллель

5 но расположенных пластин с направленными вниз кромками просечных отверстий для прохода пара P3) .

Однако пакеты насадки, установленные в колонне, не позволяют обес- печить перекрестноточный контакт фаз по ширине пакета насадки без применения специальных устройств для распределения жидкости на каждой контактной зоне колонны. В

15 случае применения известной конструкции насадки в колонне с распределительными устрбйствами, обеспечивающими перекрестноточную организацию контакта фаз, конструкция

N элементов насадки не позволяет обеспечить высокую степень эффективности тепломассообмена за счет дестабилизации орошения насадки по высоте контактной зоны. Это

25 объясняется тем, что при перекрестноточной организации контакта фаз допустимая скорость пара значительно превышает скорость пара при противоточной организации контакта, g{) и в связи с этим наблюдается отклонение движения потока жидкости от вертикального в сторону движения пара. Но так как организация перетока жидкости с верхцего элемента на нижний заключается в самотечном переливе жидкости, то при отклоне\ нии потока жидкости от вертикального направления движения поверхность насадки становится неорошаемой (несмоченной), т.е. эффективность, тепломассообмена резко снижается.

3 11

Таким 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 перекрестночном 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 расположенньгх пластин с направленными вниз кромками просечных отверстий для прохода пара, пластины каждого элемента имеют Г-образную форму, горизонтальный участок которых выполнен с отверстиями для перетока 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 от верстиями; 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 струи1 на фиг.7 — элемент с профилированным участком и отогнутым вниз краем1 на фиг.8 — элемент насадки с профилированньпл краем горизонтального

43447 4

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, установленных 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 зоне определяется 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, чем

11 свободное сечение пластины, а размеры ячейки меньше, чем размеры отверстия в пластине. Перекрытие сеткой кромок просечных 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). Варианты положения участка по высоте элемента определяются начальным распределением жидкости в колонне. Например, если в колонне для первоначального орошения контактных зон применяется низконапорный распределитель жидкости (фиг;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) или меньше (участок слева) при одностороннем положении контактной поверхности.

Такое расположение участка определяется характером истечения жидкости на контактную поверхность.

При 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 выполнения 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 расположеш я элемента хгидкость на контактную поверхность одного элемента перетекает с участка соседнего элемента. Смещение жидкости по горизонтали в пакете насадки обеспечивает псвышение эффективности тепломассообиена за счет секционирования потока жидкости.

Выполнение участка 2 элемента насадки профилированным с образова20

2.1

SO

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 на 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 секциопировать движение потока жидкости и движение пара в контактной зоне колонны, состоящей по высоте из двух и более пакетов.

Кроме того„ прецлагаемая конструкция горизонтального участка в элементе позволяет обеспечить перераспределение жидкости по высоте контактной зоны, тем самым повысить эффективность взаимодействия фаз.

Насадочная колонна работает следующим образом.

Поток жидкое ги, распределенный по элементам 1 пакета насадки, стекает на контактную поверхность элементов 1, образованную кромками просечных отверстий 3 и наложенной на них сеткой 5, взаимодействует с потоком пара. Затем перетекает со смещением в сторону движения пара на нижерасположенный пакет, где также контактирует с паром.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции насадочной колонны позволяет эффективно проводить процесс тепломассообмена за счет секционирования потоков пара

43447 6 нием изогнутой начальной части и отогнутого края б позволяет секционировать истечение жидкости по элементам насадки, а также обеспечить равномерное истечение жидкости на контактную поверхность элемента.

Изогнутая вверх начальная часть участка (фиг.7) или отогнутый вверх край (фиг.б и 8) обеспечивает создание индивидуального напора жидкости под каждым элементом и фаздель". кого (секционированногo) распределения жидкости.

Отогнутый вниз край 6 участка 2 или закрепленный снизу участка отражатель струп х:ндкости (фиг. 6 и 9) позволяет создать направленное истечение жидкости на контактную поверх7 нзх а

„,тактнык ,кидкости ет стабилиза,„ орошения

/ ак е за счет высоте контакт ной зоны. насадки по высо я насадочной го конструкция колонны по зволяет исключ

1143447 еделитель некие спе 1, иальных ра контактными эо", нык устр ойств меЖду ко" ледовательно а след нами в высоту контактной низить Ра очую эоны

1143447

/7ар

1143447

7ир

Фиг. У

Составитель Г. Урусова

Техред 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-35, Раушская наб., д. 4/5

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