Регулярная насадка для тепломассообменных и сепарационных аппаратов

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного или нефтяного газа, а также в качестве смесителей жидких, газовых или газожидкостных потоков, в качестве сепарационных устройств, контактных элементов, и может найти применение в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности. Насадка содержит пакет из наклонно гофрированных листов или листов с наклонными выступами, направленными на поверхностях листов, обращенных друг к другу в перекрещивающихся направлениях. Между листами установлены перфорированные элементы, при этом листы и(или) расположенные между ними элементы снабжены микрозавихрителями потоков, образующими перфорацию, причем оси микрозавихрителей потоков ориентированы в направлении к вертикали. Микрозавихрители потоков могут быть образованы основой и утком тканой сетки, в которой сечение основы больше сечения утка, причем шаг между основой, ориентированной в сторону вертикали, больше шага между утком. Элементы могут быть снабжены гофрами, пересекающимися с гофрами или выступами листов, причем гофры элементов меньше гофр или выступов листов. Микрозавихрители выполнены в виде парных разнонаправленных от плоскости просечек, а элементы между листами установлены попарно. Изобретение позволяет повысить эффективность тепломассообмена и сепарации жидкости от газа, интенсифицировать массообмен за счет повышения удельной поверхности, турбулизации (закрутки) потоков внутри насадки. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного или нефтяного газа, а также в качестве смесителей жидких, газовых или газожидкостных потоков; в качестве сепарационных устройств, контактных элементов и может найти применение в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности.

Известна регулярная насадка по патенту США №4643853, НКИ 261-112 от 17.02.87, которая выполнена из вертикально установленных гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом. Гофры на каждом из листов расположены по диагонали и выполнены с отверстиями или насечками вдоль или поперек гофр. Недостатком этой насадки является недостаточная эффективность тепломассообмена и сепарации и ограниченность удельной поверхности насадки.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является регулярная насадка по патенту РФ №2188706, кл. В 01 J 19/32, В 01 F 3/04, от 15.01.2001, прототип, состоящая из вертикально установленных наклонно гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг к другу, в которой каждая гофра листа по ребру снабжена надрезами, между которыми гофра обратно выгнута с образованием объемных элементов, расположенных на параллельных линиях, составляющих с ребрами гофр угол 60-90°, а между гофрированными листами установлены перфорированные листы или сетки.

К недостаткам этой конструкции следует отнести недостаточную эффективность тепломассообмена и сепарации, ограниченность удельной поверхности и сложность конструкции.

Целью изобретения является повышение эффективности тепломассообмена и сепарации жидкости от газа, повышение интенсификации массообмена за счет повышения удельной поверхности, турбулизации (закрутки) потоков внутри насадки и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в регулярной насадке для тепло- и массообменных аппаратов, содержащей пакет из наклонно гофрированных листов или листов с наклонными выступами, направленными на поверхностях листов, обращенных друг к другу в перекрещивающихся направлениях, с возможностью установки между листами перфорированных элементов, листы и(или) расположенные между ними элементы снабжены микрозавихрителями потоков, образующих перфорацию, причем оси микрозавихрителей потоков ориентированы в направлении вертикали, что микрозавихрители потоков образованы основой и утком тканой сетки, в которой поперечное сечение основы больше поперечного сечения утка, причем шаг между основой, ориентированной в сторону вертикали, больше шага между утком, что элементы снабжены гофрами, пересекающимися с гофрами или с выступами листов с геометрическими размерами меньше гофр или выступов листов, что микрозавихрители выполнены в виде парных просечек, разнонаправленных от плоскости расположения и что элементы установлены попарно.

Заявителю и авторам неизвестны конструкции регулярных насадок, в которых повышение эффективности тепло- и массообмена, сепарации, повышение удельной поверхности и упрощение конструкции достигались бы подобным образом.

На фиг.1 представлен вид на насадку в разрезе; на фиг.2 - вид сверху; на фиг.3 и 4 показаны вид на плоскость чередующих листов; на фиг.5 и 6 - вид на плоскость чередующих элементов; на фиг.7 и 8 - вид на парные микрозавихрители потоков, образующие перфорацию листов или элементов; на фиг.9 и 10 - микрозавихрители, образованные нитями (основой и утком) тканой сетки.

Регулярная насадка состоит из пакетов 1 и 2, развернутых в плане друг к другу 90° (фиг.1). Пакеты 1, 2 набраны из наклонно гофрированных листов 3 и 4, гофры или выступы 11 которых в плоскостях, обращенных друг к другу, перекрещиваются. Листы 3, 4 снабжены микрозавихрителями 7 или 8 по разные стороны листа, образующими перфорацию. Между листами 3 и 4 расположены элементы 5 и 6 с гофрами 12 и микрозавихрителями 7 или 8, причем геометрические размеры гофр 12 меньше геометрических размеров гофр 11 листов 3, 4. На фиг.9, 10 показаны микрозавихрители 13, 14, образованные основой 9 и утком 10, шаг t между основой 9, ориентированной в направлении вертикали, больше шага s между утком 10, при этом поперечный размер основы больше поперечного размера утка.

Насадка работает следующим образом.

Жидкая фаза равномерно подается на верхний торец насадки и стекает в виде пленки по поверхности листов и элементов, взаимодействуя с восходящим потоком газа. Восходящий поток газа, проходя через микрозавихрители, дробит пленку стекающей жидкости, орошающей поверхность насадки. Так как завихрители расположены по всей структуре насадки, происходит практически полное орошение поверхности листов. Микрозавихрители турбулизируют газожидкостной поток, образуя микрозавихрения, равномерно распределяя газовые и жидкостные потоки по всему сечению насадки, интенсифицируя тем самым процесс массообмена. К тому же расстояние между краями перфорации завихрителей (утков) выбирается исходя из смачиваемости поверхности между ними, за счет капиллярных сил происходит растягивание капель жидкости по горизонтали, причем уменьшение расстояния между элементами улучшает смачиваемость и тем самым увеличивает поверхность контакта.

Между рядами микрозавихрителей и(или) основой расстояние по горизонтали в несколько раз превышает расстояние по вертикали, в результате сил поверхностного натяжения недостаточно для затягивания поверхности между основой и(или) рядами микрозавихрителей, и накопленная жидкость стекает по вертикали.

Таким образом, за счет хорошей смачиваемости поверхности по горизонтали и хорошего стока по вертикали повышается эффективность сепарации, исключается накопление жидкости на насадке и унос ее с газовым потоком. Эффективность сепарации повышается также за счет закрутки газового потока и отброса капель жидкости на поверхность насадки.

Конструкция насадки обеспечивает повышение эффективности процесса сепарации жидкости от газа и интенсификации процесса массообмена за счет повышения удельной поверхности и турбулизации потоков внутри слоя насадки. Конструкция насадки проста в изготовлении за счет использования стандартных сеток.

1. Регулярная насадка для тепломассообменных и сепарационных аппаратов, содержащая пакет из наклонно гофрированных листов или листов с наклонными выступами, направленными на поверхностях листов, обращенных друг к другу, в перекрещивающихся направлениях, с возможностью установки между листами перфорированных элементов, отличающаяся тем, что листы и(или) расположенные между ними элементы снабжены микрозавихрителями потоков, образующими перфорацию, причем оси микрозавихрителей потоков ориентированы в направлении к вертикали.

2. Регулярная насадка для тепломассообменных и сепарационных аппаратов по п.1, отличающаяся тем, что микрозавихрители потоков образованы основой и утком тканой сетки, в которой сечение основы больше сечения утка, причем шаг между основой, ориентированной в сторону вертикали, больше шага между утком.

3. Регулярная насадка для тепломассообменных и сепарационных аппаратов по п.1, отличающаяся тем, что элементы снабжены гофрами, пересекающимися с гофрами или выступами листов, причем гофры элементов меньше гофр или выступов листов.

4. Регулярная насадка для тепломассообменных и сепарационных аппаратов по п.1, отличающаяся тем, что микрозавихрители выполнены в виде парных разнонаправленных от плоскости просечек.

5. Регулярная насадка для тепломассообменных и сепарационных аппаратов по пп.1 и 3, отличающаяся тем, что элементы между листами установлены попарно.