Насадка массообменных аппаратов для гетерогенных систем

 

1. НАСАДКА МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ, выполненная в виде наклонно установленных пластин, жестко закрепленных в ячейке прямоугольного сечения, образованной вертикальными перегородками, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена путем, увеличения поверхности контакта фаз и времени их взаимодействия, она снабжена выпуклыми пластинами, нижние торцы которых соединены с боковой стенкой ячейки, а верхние их кромки - с нижними кромками наклонных пластин. 2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что перегородки выполнены сплошными, а нижний торец каждой наклонной перегородки расположен на расстоянии от боковой стенки ячейки. (Л О5 to 4 О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„,SQ„„1162461.А

4(51) В 01 Р 53/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3634333/23-26 (22) 12.08.83 (46) 23.06.85. Бюл. № 23 (72) А. С. Топоренко, О. A. I Iсрехрест, В. В. Солодовников, О. И. Школа, В. М. 3аaорский, В. Е. Топтуненко и Л. М. Рябинина. (71) Днепропетровский ордена Трудового

Красного Знамени химико-технологический институт им. Ф. Э. Дзержинского (53) 66. 015. 23 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 294635, кл. В 01 D 53/20, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР ,№ 239216, кл. В 01 D 53/20, 1969. (54) (57) I. НАСАДКА МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ

СИСТЕМ, выполненная в виде наклонно установленных пластин, жестко закрепленных в ячейке прямоугольного сечения, образованной вертикальными перегородками, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена путем увеличения поверхности контакта фаз и времени их взаимодействия, она снабжена выпуклыми пластинами, нижние торцы которых соединены с боковой стенкой ячейки, а верхние их кромки — с нижними кромками наклонных пластин.

2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что перегородки выполнены сплошными, а нижний торец каждой наклонной перегородки расположен на расстоянии от боковой стенки ячейки.

1162461

Изобретение относится к аппаратурному оформлению насадочных колонн для осуществления массообменных процессов химической технолотии, которая может быть использована в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой н других отраслях промышленности в качестве контактных элементов реакционного и массообменного оборудования.

Известна регулярная насадка, состоящая из плоских и гофрированных листов с просечками с отогнутыми кромками, расположенными вдоль гофр (1).

Однако насадка указанной конструкции предназначена для систем газжидкость и предполагает нисходящее пленочное движение жидкости при восходящем противоточном движении газового потока. Известна насадка массообменных аппаратов для гетерогенных систем, выполненная в виде наклонно установленных пластин, жестко закрепленных в ячейке прямоугольного сечения, образованной вертикальными перегородками (2).

Недостатки известной насадки — относительно низкая интенсивность массообмена и малое время контактирования твердой 25 фазы с газами и жидкостью, обусловленное незначительным временем контактирования газожидкостной системы с твердой фазой.

Цель изобретения — интенсификация процесса массообмена путем увеличения поверхности контакта фаз и времени их взаимодей- З0 ствия.

Поставленная цель достигается тем, что насадка массообменных аппаратов для гетерогенных систем, выполненная в виде наклонно установленных пластин, жестко зак35 репленных в ячеике пр моугольного сечения, образованной вертикальными перегородками, снабжена выпуклыми вверх пластинами, нижние торцы которых соединены с боковой стенкой ячейки, а верхние их кромки — с нижними кромками наклонных пластин. 40

Кроме того, перегородки выполнены сплошными, а нижний торец каждой наклонной перегородки расположен на расстоянии от боковой стенки ячейки.

На фиг. 1 показан аппарат с насадкой в аксонометрии; на фиг. 2 — то же, продоль45 ный разрез.

Насадка для массообменных аппаратов, содержит пластины 1 своими торцами 2, закрепленные в ячейке 3 прямоугольного сечения. Плоские наклонные пластины 1 размещены по отношению к горизонтальной плоскости под углом, больше. угла откоса твердой фазы, и жестко соединены с боковой стенкой 4 ячейки. Между нижними кромками 5 наклонных пластин и противоположной боковой стенкой 4 ячейки при этом 55 образуется зазор 6. Над плоскими наклонными пластинами 1 соосно размещены выпуклые вверх пластины 7, которые своими концами 8 также жестко закреплены в ячейке 3 прямоугольного сечения. Нижние кромки 9 выпуклых пластин жестко соединены с боковой стенкой 4 ячейки, а верхние кромки— с нижними кромками 6 плоских наклонных пл асти н. 1.

Насадка массообменных аппаратов для гетерогенных систем жидкость-газ-твердое тело работает следующим образом.

Газовый (паровой) поток подается в нижнюю часть насадки в лабиринтный канал, образованный плоскими наклонными пластинами 1 и выпуклыми пластинами 7. ,Жидкость или жидкость-твердая фаза подается в верхнюю часть насадки в лабиринтный канал. Таким образом, в лабиринтном канале насадки организуется противоточное движение нисходящей жидкой фазы и восходящего газового (парового) потока.

Благодаря конструктивным особенностям насадки в каждой секции ее лабиринтного канала обеспечивается эффективный массообмен между жидкой-твердой-газовой фазами. Газовый поток в секцию поступает из нижележащей через нижний зазор 6 между кромками пластин 5 насадки и боковой стенки 4 ячейки. Газовый поток ударяется о внутреннюю поверхность выпуклой пластины 7, изменяет направление движения и перемешивает жидкую и твердую фазы в секции. При этом достигается также равномерное распределение твердой фазы в потоке. Жидкость и твердая фаза поступают в эту же секцию из вышележащей секции насадки через верхний зазор между кромками пластин и стенкой ячейки. Газовая (паровая) фаза через верхний зазор секции перемещается в вышележащую секцию насадки, а жидкость и твердая фаза через нижний зазор секции попадает в нижележащую секцию. Благодаря уменьшенному сечению зазора s сравнении с сечением между пластинами скорость жидкости в переливных зазорах выше, чем обеспечивает в каждом пропускном зазоре дополнительную зону особенно эффективного массообмена.

Конструкция предлагаемой насадки обеспечивает возможность и других схем движения фаз. Так, при необходимости нисходящего движения твердой фазы по отношению к восходящему потоку жидкости и газа в нижнюю часть аппарата с предлагаемой насадкой подается газ и жидкость, а в верхнюю часть его — твердая фаза.

В случае противоточного движения жидкости и твердой фазы по отношению к восходящему движению газового потока подача жидкой и твердой фаз организуется в верхнюю часть аппарата, а газового потока— в нижнюю его часть.

Интенсификации массообмена на предлагаемой насадке объясняется следующим.

Выполнение насадки в виде наклонных плоских пластин и соосных им выпуклых

1162461 раве

-Фрр 2

ВНИИПИ Заказ 3986/5 Тираж 659 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 пластин, размещенных над ними, обеспечивает в объеме между пластинами создание восходящим газовым потоком газожидкостного слоя. При этом наличие зазора между кромками пластин и стенками ячейки создает зону эффективного контакта фаз за счет локального повышения скорости газового потока в месте перелива жидкости с вышележащей пластины на нижележащую. Выполнение верхних пластин выпуклыми вверх гарантирует изменение движения восходящего газового потока, гасит скорость уносимых газом твердых частиц -и жидких капель и возвращает их к переливу на нижерасположенную пластину. Таким образом, снижается явление обратного перемешивания по высоте насадки за счет брызгоуноса. Насадка работает как каскад реакторов идеального смешения без обратного перемешивания между ними. В целом аппарат, секционированный насадкой предлагаемой конструкции, может рассматриваться как аппарат вытеснения, состоящий из секций идеального смещения, что обеспечивает значительные преимущества за счет уменьшения градиентов скоростей потоков в поперечном сечении аппарата, снижения продольного перемешивания и более равномерного распределения фаз в потоке.

Выполнение зазора между кромками пластин и стенкой ячейки размером меньшим расстояния между соосными пластинами насадки обеспечивает задержку определенного количества жидкости и твердой фазы в каждом объеме между пластинами (секции) .

При этом увеличивается время контактирования жидкость-твердая фаза с газовым потоком и, в свою очередь, интенсифицируется массообмен.

Кроме того, предлагаемая конструкция насадки особенно эффективна для пенящихся систем.