Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов

 

Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов предназначена для проведения тепломассообменных и сепарационных процессов в системе газ (пар) - жидкость и может найти применение в газовой, нефтехимической и ряде других смежных отраслей промышленности. Насадка содержит несколько смещенных относительно друг друга пакетов, набранных из параллельных листов с уложенным на каждом из них по винтовой спирали гибким пористым жгутом со смещением витков относительно друг друга. На поверхностях листов, обращенных друг к другу, жгут уложен в противоположных направлениях. Нижний пакет насадки снабжен вертикальными треугольными сливными пластинами, закрепленными одной из сторон к нижним кромкам параллельных листов насадки и сообщенными углом, противоположным этой стороне, с переливным устройством. Каждая вертикальная треугольная сливная пластина может быть прикреплена одной из сторон к одному из параллельных листов насадки или к нескольким параллельным листам насадки в местах их пересечения с гибким пористым жгутом и расположена перпендикулярно относительно них. По крайней мере, одна из двух других сторон каждой вертикальной треугольной сливной пластины, расположенной перпендикулярно параллельным листам насадки, снабжена сливным желобом с пористым жгутом на выходе. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процессов тепломассообмена и сепарации путем уменьшения уноса жидкости с газом и увеличение производительности по газу. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных и сепарационных процессов в системе газ (пар) - жидкость, и может найти применение в газовой, нефтехимической и ряде других смежных отраслей промышленности.

Известен блок насадочного материала для массообменной колонны (патент США N 5413741А от 01.03.94, НКИ 261-112.2. 428-183. Насадочный материал с вложенными элементами для дистилляционной колонны, аналог), содержащий парные параллельные пластины, образующие между собой каналы, которые обеспечивают распределение жидкой и паровой фаз во всем объеме колонны. Каждая пластина имеет гофры, которые расположены под углом относительно вертикали и направлены на поверхностях, обращенных друг к другу в противоположных направлениях. В местах пересечения гофров двух пластин в пластинах выполнены отверстия.

Недостатком этого устройства является низкая эффективность процессов тепломассообмена и сепарации из-за неорганизованного стекания жидкости с низа насадки. Жидкость, стекающая с низа насадки, подхватывается движущимся навстречу ей потоком газа и выносится обратно в насадку, из которой по мере накопления уносится выходным потоком газа.

Известна также регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов (патент России N 2113900, приоритет 21.05.97, кл. В 01 J 19/30), прототип. Насадка содержит пакет, набранный из параллельных листов с выступами, расположенными по углом 25 - 45^o относительно вертикали, направленными на поверхностях обращенных друг к другу в противоположных направлениях и выполненными в виде гибкого жгута из вязаного рукава, уложенного на каждом листе по винтовой спирали со смещением витков относительно друг друга.

В этом устройстве частично устранены вышеуказанные в аналоге недостатки за счет организованного отвода жидкости по микроструктуре гибкого жгута из вязаного сетчатого рукава и далее в виде струек жидкости в низ аппарата. Однако и в этом устройстве возможен унос отдельных капель жидкости, образующихся при течении струи жидкости, встречным потоком газа обратно в насадку, что также ухудшает процесс массообмена и сепарации.

Цель изобретения - повышение эффективности процессов тепломассообмена и сепарации путем уменьшения уноса жидкости с газом и увеличение производительности по газу.

Поставленная цель достигается тем, что в регулярной насадке для сепарационных и массообменных аппаратов, содержащей несколько смещенных относительно друг друга пакетов насадки, набранных из параллельных листов с уложенным на каждом из них по винтовой спирали гибким пористым жгутом со смешением витков относительно друг друга, причем на поверхностях листов, обращенных друг к другу, жгут уложен в противоположных направлениях, нижний пакет снабжен вертикальными треугольными сливными пластинами, прикрепленными одной из сторон к нижним кромкам параллельных листов насадки и сообщенными углом, противоположным этой стороне, с переливным устройством.

При этом каждая вертикальная треугольная сливная пластина может быть прикреплена одной из сторон к одному из параллельных листов насадки или к нескольким параллельным листам насадки в местах их пересечения с гибким пористым жгутом и располагаться перпендикулярно относительно них.

По крайней мере одна из двух других сторон каждой вертикальной треугольной сливной пластины, расположенной перпендикулярно относительно параллельных листов насадки, снабжена сливным желобом с пористым жгутом на выходе.

Снабжение нижнего пакета вертикальными треугольными сливными пластинами, прикрепленными одной из сторон к нижним кромкам параллельных листов насадки и сообщенными углом, противоположным этой стороне, с переливным устройством, и установка их таким образом, что каждая вертикальная треугольная сливная пластина может быть прикреплена одной из сторон к одному из параллельных листов насадки или к нескольким параллельным листам насадки в местах их пересечения с гибким пористым жгутом и располагаться перпендикулярно относительно них, а также снабжение, по крайней мере, одной из двух других сторон каждой вертикальной треугольной сливной пластины, расположенной перпендикулярно параллельным листам насадки, сливным желобом с пористыми жгутом на выходе позволило повысить эффективность процессов массообмена и сепарации путем уменьшения уноса жидкости с газом и увеличить производительность по газу.

Заявителю не известно из существующего уровня техники конструкций регулярных насадок для сепарационных и массообменных аппаратов, в которых бы уменьшение уноса жидкости с газом и увеличение производительности по газу достигалась подобным образом.

На фигуре 1 изображена регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов, в которой вертикальные треугольные сливные пластины прикреплены одной из сторон к одному из параллельных листов насадки.

На фигуре 2 изображена регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов, в которой каждая из вертикальных треугольных сливных пластин прикреплена одной из сторон к нескольким параллельным листам насадки и расположена перпендикулярно относительно них.

На фигуре 3 изображена вертикальная треугольная сливная пластина снабженная сливным желобом с пористым жгутом.

На фигуре 4 изображена регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов с вертикальной треугольной сливной пластиной, обеспечивающей слив жидкости по оси аппарата.

Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов состоит из установленных в корпусе 1 (фиг. 1, 2, 4) двух смещенных относительно друг друга верхнего 2 и нижнего 3 пакетов насадки. Пакеты набраны из параллельных листов 4, на которых уложены но винтовой спирали гибкие пористые жгуты 5 со смещением витков относительно друг друга. На поверхностях листов 4, обращенных друг к другу, жгуты 5 уложены в противоположных направлениях. Параллельные листы 4 нижнего пакета насадки 3 снабжены вертикальными треугольными сливными пластинами 6, которые одной из своих сторон 7 прикреплены к параллельным листам 4 нижнего пакета насадки 3, а противоположный стороне 7 угол 8 сообщен со стенкой корпуса 1 (фиг. 1, 2) или с переливным устройством 9 (фиг. 4), расположенным по оси аппарата.

Каждая вертикальная треугольная сливная пластина 6 может быть прикреплена одной из сторон 7 как к одному из параллельных листов 4 нижнего пакета насадки 3 (фиг. 1, 4), так и к нескольким параллельным листам 4 нижнего пакета насадки 3 в местах пересечения нижних кромок параллельных листов 4 с витками пористого жгута 5 и расположена перпендикулярно относительно них (фиг 2). Для обеспечения слива жидкости по стенкам корпуса 1 каждая параллельная пластина 4 нижнего пакета насадки 3 снабжена двумя вертикальными треугольными сливными пластинами 6, выполненными, например, в виде прямоугольных треугольников, один катет (сторона 7) которого прикреплен к параллельному листу 4 нижнего пакета насадки 3 (фиг. 1) или нескольким параллельным листам (фиг. 2), а другой обращен к корпусу, при этом угол 8 сливной пластины 6 сообщен со стенкой корпуса 1. В случае прикрепления одной треугольной вертикальной пластины к нескольким параллельным листам 4 нижнего пакета насадки 3 и организации слива по стенкам корпуса 1 сторона 10 (гипотенуза) каждой сливной пластины 6 снабжена сливным желобом 11 (фиг. 2. 3). Выходы сливных желобов снабжены пористыми жгутами 12 (фиг. 3).

В регулярных насадках для сепарационных и массообменных аппаратов вертикальные треугольные сливные пластины 6 могут быть установлены таким образом, чтобы обеспечить слив жидкости в переливное устройство 9, установленное по оси корпуса 1. В этом случае она может быть выполнена, например, в виде равнобедренного треугольника, который прикреплен к нижней кромке параллельной пластины 4 нижнего пакета насадки 3 своим основанием (сторона 7), а противоположный основанию угол 8 сообщен с перелившим устройством 9 (фиг. 4).

Если диаметр насадки очень большой, слив жидкости может быть организован по нескольким переливным устройствам. В этом случае к нижней кромке параллельной пластины 4 нижнего пакета насадки прикрепляется несколько треугольных вертикальных сливных пластин.

Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов работает следующим образом.

Жидкая фаза подается на установленный в корпусе 1 аппарата верхний 2 пакет насадки и стекает в виде тонкой пленки по поверхности листов 4, взаимодействуя с восходящим потоком газа (пара). Витки гибкого пористого жгута 5 турбулизируют газовый поток и жидкостную пленку, способствуя тем самым увеличению поверхности контакта фаз вследствие ее интенсивного обновления. Расположение гибких пористых жгутов 5 по винтовой спирали со смещением витков относительно друг друга и укладка их в противоположных направлениях на поверхностях листов 4, обращенных друг к другу, обеспечивает более рациональное использование рабочего объема насадочного слоя вследствие эффективного перераспределения газа и жидкости и ее сбора структурой насадочного элемента. Стекающая по пористым жгутам 5 с нижних пакетов насадки 3 жидкость попадает на вертикальные треугольные сливные пластины 6, которые одной из своих сторон 7 закреплены на нижних кромках параллельных листов 4 нижнего пакета насадка 3. Если вертикальные треугольные сливные пластины 6 прикреплены одной из сторон 7 к одному из параллельных листов насадки 4, жидкость стекает по ним к противоположному этой стороне углу 8 и далее на сообщенную с ним стенку корпуса 1 или в переливное устройство 9 (фиг. 1, 4). Если сливная пластина 6 прикреплена одной из сторон 7 к нескольким параллельным листам 4 нижнего пакета насадки 3 в местах их пересечения с гибким пористым жгутом 5 и расположена перпендикулярно относительно них, жидкость с пористою жгута перетекает на вертикальную треугольную сливную пластину 6, с которой по сливному желобу 11, установленному на стороне 10, и пористому жгуту 12 стекает на стенку корпуса 1 (фиг. 2, 3).

Тем самым полностью исключается обратный унос жидкости, стекающей с насадки, встречным потоком газа в насадку.

Предлагаемая конструкция регулярной насадки может быть применена в качестве сепарационного и одновременно распределительного устройства по газу и жидкости, если ее установить над массообменными насадочными секциями или тарелками. В этом случае насадка не орошается, а жидкость, поступающая на насадку вместе с потоком газа, собирается на жгутах и по вертикальным треугольным сливным пластинам отводится в сторону слива, а газ, поднимающийся вверх, равномерно распределяется но всему сечению насадки и выводится из аппарата.

Таким образом, регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов, нижний пакет насадки которой снабжен вертикальными треугольными сливными пластинами, прикрепленными одной из сторон к нижним кромкам параллельных листов насадки и сообщенными углом, противоположным этой стороне, с переливным устройством, позволила повысить эффективность процессов тепломассообмена и сепарации путем уменьшения уноса жидкости с газом и увеличить производительность но газу.

Формула изобретения

1. Регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов, содержащая несколько смещенных относительно друг друга пакетов насадки, набранных из параллельных листов с уложенным на каждом из них по винтовой спирали гибким пористым жгутом со смещением витков относительно друг друга, причем на поверхностях листов, обращенных друг к другу, жгут уложен в противоположных направлениях, отличающаяся тем, что нижний пакет насадки снабжен вертикальными треугольными сливными пластинами, закрепленными одной из сторон к нижним кромкам параллельных листов насадки и сообщенными углом, противоположным этой стороне, с переливным устройством.

2. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что каждая вертикальная треугольная сливная пластина закреплена одной из сторон к одному из параллельных листов насадки.

3. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что каждая вертикальная треугольная сливная пластина закреплена одной из сторон к нескольким параллельным листам насадки в местах их пересечения с гибким пористым жгутом и расположена перпендикулярно относительно них.

4. Регулярная насадка по п.1 или 3, отличающаяся тем, что, по крайней мере, одна из двух других сторон каждой вертикальной треугольной сливной пластины снабжена сливным желобом.

5. Регулярная насадка по п.1, или 3, или 4, отличающаяся тем, что выходы сливных желобов снабжены пористыми жгутами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4