Двутавровая насадка для массообменных аппаратов

 

Изобретение относится к контактным устройствам для массообменных аппаратов, в частности для насадочных колонн для систем газ-жидкость. Насадка для массообменных аппаратов состоит из горизонтальных рядов продольных прямоугольных пластин. Прямоугольные пластины образуют двутавровый профиль с углом наклона элементов (стенок и полок) профиля к горизонтали в 45^o, причем профиль в ряду относительно профиля соседнего ряда расположен в противоположном направлении и элементы профиля двух соседних рядов образуют продольные ячейки, а торцы стенок профиля образуют щели для прохода фаз. Кроме того, отношение длин стенки и полки двутаврового профиля равно 1:2 и кромки стенок двутаврового профиля выполнены зубчатыми. Изобретение позволяет одновременно использовать для контакта фаз эффекты, возникающие как при струйно-противоточном движении фаз через щель между торцами стенок профиля, так и при пленочном течении вдоль наклонных полок профиля, а также эффект, возникающий при турбулизации фаз в объеме продольных ячеек, образованных стенками и полками двутаврового профиля, расположенного в соседних рядах противоположно друг к другу. Подобное сочетание взаимодействий между фазами приводит к интенсификации процесса массопередачи, исключает застойные и свободные области контактной зоны и каналообразование при движении фаз, а также данная конструкция насадки для массообменных аппаратов обеспечивает равномерность распределения потоков. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к массообменным устройствам колонных аппаратов для систем газ (пар) - жидкость и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Известны контактные устройства для массообменных аппаратов, составленные из горизонтальных рядов пластин, причем наклон пластин в соседних рядах зеркально изменяется (Скобло А.И. и др. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей промышленности. М., 1984, с. 298).

Недостатком известного контактного устройства является создание потока фаз в объеме устройства только лишь вдоль наклонных пластин, в результате чего эффективный межфазный контакт осуществляется в пространстве между рядами пластин.

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является насадка для массообменных аппаратов, выполненная в виде пакетов горизонтальных тарелок, составленных из равновеликих прямоугольных пластин, расположенных под углом одна к другой со щелью в вершине угла (авт. свид. 990254 СССР, МКИ³ В 01 D 11/04).

Недостатком данной конструкции является организация лишь диспергирования и коалесценции фаз, что снижает эффективность контактного устройства, а большое расстояние между блоками тарелок увеличивает общую высоту массообменной части колонны.

Цель данного изобретения - интенсификация процесса массопередачи для систем газ - жидкость и снижение гидравлического сопротивления.

Поставленная цель достигается особенностью насадки для массообменных аппаратов, составленной из горизонтальных рядов продольных прямоугольных пластин, которая заключается в том, что прямоугольные пластины образуют двутавровый профиль с углом наклона элементов (стенок и полок) профиля к горизонтали в 45^o, причем профиль в ряду относительно профиля соседнего ряда расположен в противоположном направлении и элементы профиля двух соседних рядов образуют продольные ячейки, а торцы стенок профиля образуют щели для прохода фаз. Кроме того, особенность заключается в том, что отношение длин стенки и полки двутаврового профиля равно 1:2, и в том, что кромки стенок двутаврового профиля выполнены зубчатыми.

Сущность изобретения заключается в одновременном использовании для контакта фаз эффектов, возникающих как при струйно-противоточном движении фаз через щель между торцами стенок профиля, так и при пленочном течении вдоль наклонных полок профиля, а также эффекта, возникающего при турбулизации фаз в объеме продольных ячеек, образованных стенками и полками двутаврового профиля, расположенного в соседних рядах противоположно друг к другу.

Подобное сочетание взаимодействия между фазами приводит к интенсификации процесса массопередачи, исключает застойные области контактной зоны и каналообразование при движении фаз, а также, данная конструкция насадки для массообменных аппаратов обеспечивает равномерность распределения потоков и снижение гидравлического сопротивления.

Использование зубчатых кромок стенок двутаврового профиля стабилизирует число мест струйно-противоточного течения через щели, что обеспечивает равномерность массообмена во всех образующихся струях.

На фиг. 1 показана конструкция контактного устройства; на фиг.2 - схема движения газовой и жидкой фаз.

Контактное устройство состоит из горизонтальных рядов наклонных продольных прямоугольных пластин, составленных так, что они образуют двутавровый профиль, состоящий из двух боковых параллельных друг другу стенок 1 и из полки 2, расположенной между стенками, причем соотношение длин стенки и полки равно 1:2.

Двутавровая насадка работает следующим образом. При организованном противотоке газовой и жидкой фаз газовая фаза разрывается элементами (стенками и полками) двутаврового профиля на отдельные потоки, которые взаимодействуют с жидкостью при совместном прохождении через щели, образованные торцами стенок соседних рядов двутаврового профиля, а также происходит контакт между фазами при течении жидкой фазы вдоль наклонных полок (под углом в 45^o). Турбулизация потоков в продольных ячейках значительно улучшает процесс массопередачи.

Проведенные предварительные исследования на опытно-промышленной установке показали, что использование предлагаемой насадки позволяет улучшить массообменные характеристики аппаратов на 4-7% в зависимости от их размеров и свойств системы, повысить нагрузки по диспергируемой фазе и снизить гидравлическое сопротивление.

Формула изобретения

1. Насадка для массообменных аппаратов, составленная из горизонтальных рядов продольных прямоугольных пластин, отличающаяся тем, что прямоугольные пластины образуют двутавровый профиль с углом наклона элементов стенок и полок профиля к горизонтали 45°, причем профиль в ряду относительно профиля соседнего ряда расположен в противоположном направлении и элементы профиля двух соседних рядов образуют продольные ячейки, а торцы стенок профиля образуют щели для прохода фаз.

2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что отношение длин стенки и полки двутаврового профиля равно 1:2.

3. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что кромки стенок двутаврового профиля выполнены зубчатыми.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2