Структурированная насадка для массообменных колонн

Изобретение относится к технологическому оборудованию массообменных колонн и, в частности, к насадкам ректификационных колонн. Структурированная насадка массообменных колонн содержит призматическую структуру из капиллярной сетки с вертикальными гранями, делящей колонну на отсеки равной площади поперечного сечения выпуклой формы, в которых размещена нерегулярная насадка. Технический результат: обеспечивает равномерное распределение жидкой и газообразной фаз по сечению колонны сколь угодно большого сечения. 1 ил.

 

Изобретение относится к технологическому оборудованию массообменных колонн, в частности к насадкам ректификационных колонн.

Известны насыпные нерегулярные насадки типа колец Рашига, Диксона, спирально-призматической и т.п. (Б.М.Андреев и др. Разделение стабильных изотопов физико-химическими методами, стр.48).

Эти колонны имеют малую ВЭТС, эффективны, но не применяются для колонн диаметром больше 150 мм вследствие недостаточно равномерного распределения жидкой и газообразной фаз по сечению колонны. Пар «пробивает» каналы в насадке, отжимая жидкость в стороны. Это приводит к нарушению массообмена.

Известны многочисленные регулярные насадки, например, типа Зульцера. (Б.М.Андреев и др. Разделение стабильных изотопов физико-химическими методами, стр.52), которые могут применяться для колонн практически сколь угодно большого диаметра, имеют малое гидравлическое сопротивление. Однако ВЭТС этих насадок меньше, чем у нерегулярных.

Техническая задача заключается в обеспечении равномерного распределения жидкой и газообразной фаз по сечению колонны сколь угодно большого сечения при использовании нерегулярной насадки с сохранением того же значения ВЭТС, что и для колонны малого сечения, т.е. в объединении достоинств регулярной и нерегулярной насадок.

Техническая задача достигается тем, что внутри колонны перед засыпкой нерегулярной насадкой размещается призматическая структура из капиллярной сетки с вертикальными гранями, делящая колонну на отсеки равной площади поперечного сечения выпуклой формы любым из известных способов, над каждым отсеком находится свой дефлегматор с распределителем жидкой фазы по площади отсека.

Насадка устроена следующим образом (чертеж).

В цилиндрической колонне (1) размещена призматическая структура из капиллярной сетки с вертикальными гранями (2), делящая колонну на отсеки равной площади поперечного сечения выпуклой формы (3), в которых размещена нерегулярная насадка (4). Сверху сетчатая структура продолжена такой же листовой (5), в отсеках которой размещены дефлегматоры (6) с распределителями (7).

На чертеже приведен пример разделения колонны на призматические секторы.

Капиллярная сетка в смоченном состоянии не пропускает пар при действующих микроскопических перепадах давления между соседними отсеками, однако не препятствует проникновению жидкой фазы из отсека в отсек и массообмену жидкой и газообразной фаз на поверхности сетки. Таким образом пар не переходит из отсека в отсек, а краевой эффект на границах отсеков отсутствует.

Дефлегматоры выполнены с запасом мощности любым из известных способов и устроены так, что при увеличении потока пара в одном из отсеков по сравнению с другими на соответствующем дефлегматоре конденсируется и стекает вниз большее количество жидкости, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления и, следовательно, к уменьшению потока пара в рассматриваемом отсеке. Таким образом в системе имеется обратная связь, выравнивающая потоки жидкой и газообразной фаз в каждом отсеке. Система в целом находится в динамическом равновесии и саморегулируется.

Практически структурированная насадка работает лучше, чем набор отдельных колонн с сечением, равным сечению отсека, т.к. отсутствует «краевой» эффект.

Объединяет достоинства регулярной и нерегулярной насадок.

Структурированная насадка для массообменных колонн, содержащая призматическую структуру из капиллярной сетки с вертикальными гранями, делящей колонну на отсеки равной площади поперечного сечения выпуклой формы, в которых размещена нерегулярная насадка.