Способ регулярной укладки кольцевой насадки



Способ регулярной укладки кольцевой насадки
Способ регулярной укладки кольцевой насадки

 


Владельцы патента RU 2440843:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет инженерной экологии" (RU)

Изобретение относится к способу ведения процессов абсорбции, ректификации, а также процессов нефтепереработки и газоочистки. Способ регулярной укладки кольцевой насадки в контактных аппаратах с расположением ее горизонтальными рядами по концентрическим окружностям со смещением колец каждого последующего ряда по отношению к предыдущему, причем каждый элемент насадки в нижележащем слое в одной концентрической окружности по отношению к каждому элементу насадки в вышележащем слое расположен со смещением, равным s=(d+b)/2, где b - величина зазора, d - наружный диаметр насадки, при этом элементы насадки с одинаковым расположением в ряду чередуются через ряд по высоте, а элементы насадки уложены относительно друг друга в каждом слое с зазором, равным b=2δ+В, где δ - толщина пленки жидкости, стекающей по насадке, В=3÷4 - минимальное расстояние между пленками жидкости толщиной δ, стекающими по поверхности соседних элементов насадки. Изобретение обеспечивает увеличенную эффективную поверхность насадки, повышение эффективности процесса тепло- и массобмена с одновременным снижением гидравлического сопротивления. 2 ил.

 

Изобретение относится к способу ведения процессов абсорбции, ректификации, также процессов нефтепереработки и газоочистки.

Известна регулярная укладка, включающая контейнеры с перфорированными верхними и нижними стенками и размещенные в них регулярно уложенные кольца Рашига (SU №880454, B01D 53/20).

Недостатком такой укладки является снижение эффективности процесса тепло- и массообмена из-за образования застойных зон (мениск) в местах контакта соседних друг с другом элементов насадки.

Наиболее близким по технической сущности и достижению результата к изобретению' является способ регулярной укладки насадки из колец Рашига в контактных аппаратах, в котором кольца Рашига располагают горизонтальными рядами по концентрическим окружностям вплотную друг к другу со смещением колец каждого ряда по отношению к предыдущему (SU №316458, B01D 3/28).

Недостатком этого способа является снижение эффективности процесса тепло- и массообмена за счет образования застойных зон (мениск) в местах контакта соседних друг с другом элементов насадки. Также это явление приводит к неоправданному росту гидравлического сопротивления.

Задача изобретения - интенсифицировать процесс тепло- и массообмена с одновременным снижением гидравлического сопротивления, а также увеличить эффективную поверхность насадки.

Указанный технический результат достигается за счет того, что каждый элемент насадки в нижележащем слое в одной концентрической окружности по отношению к каждому элементу насадки в вышележащем слое расположен со смещением, равным:

s=(d+b)/2,

где b, мм - величина зазора, d, мм - наружный диаметр насадки.

при этом элементы насадки с одинаковым расположением в ряду чередуются через ряд по высоте, а элементы насадки уложены относительно друг друга в каждом слое с зазором, равным

b=2δ+В,

где b, мм - величина зазора, δ, мм - толщина пленки жидкости, стекающей по насадке; В=3÷4, мм - минимальное расстояние между пленками жидкости толщиной δ, стекающими по поверхности соседних элементов насадки.

Этот интервал объясняется тем, что при использовании В<3 мм может привести к слиянию пленок, В>4 мм приводит к уменьшению активной поверхности за счет сокращения числа насадочных элементов.

Толщина пленки жидкости - δ определяется по следующим критериальным уравнениям:

для ламинарного течения пленки жидкости, при Rеж<1600:

где νж - кинематическая вязкость жидкости, м2/с; g - ускорение свободного падения, м/с2; Reж - число Рейнольдса для пленки жидкости;

для турбулентного течения пленки жидкости, при 1600≤Rеж≥30000:

В свою очередь число Рейнольдса для пленки жидкости рассчитывается по формуле:

,

где q - линейная плотность орошения, м3/(м·с); νж - кинематическая вязкость жидкости, м2/с.

На фиг.1 показана колонна с кольцевой насадкой, уложенной по предложенному способу, поперечный разрез; на фиг.2 изображен продольный разрез укладки кольцевой насадки в колонне.

Колонный аппарат 1 заполняется кольцевой насадкой 2 диаметром d и высотой h, каждый элемент 3 насадки 2 в нижележащем слое в одной концентрической окружности по отношению к каждому элементу 4 насадки 2 в вышележащем слое расположен со смещением, равным s, при этом элементы насадки 2 с одинаковым расположением в ряду чередуются через ряд по высоте, а элементы 4, 5 насадки 2 уложены относительно друг друга в каждом слое с зазором b.

Способ согласно изобретению осуществляется следующим образом.

Пример 1. Жидкая фаза - вода - подается равномерно в колонный аппарат 1 на насадку 2 - кольца Рашига размерами 50×50×5 мм, уложенную предложенным способом, и стекает по ее поверхности в виде тонкой пленки и струек жидкости, контактируя с восходящим потоком газа, содержащим СО2. Режим течения пленки жидкости по насадке - ламинарный, при этом число Рейнольдса для пленки жидкости Rеж=1500. Кинематическая вязкость жидкости 1,004·10-6 м2/с.

Толщина пленки жидкости, стекающей по поверхности элементов насадки 2, рассчитывается по формуле:

Т.е. толщина пленки жидкости, стекающей по поверхности элементов насадки, 2δ=0,5 мм.

Элементы 4, 5 насадки 2 уложены относительно друг друга в каждом слое с зазором, равным:

b=2δ+В,

где b, мм - величина зазора, δ, мм - толщина пленки жидкости, стекающей по насадке; В=3÷4, мм - минимальное расстояние между пленками жидкости толщиной δ, стекающими по поверхности соседних элементов насадки.

Т.е. величина зазора между элементами 4, 5 насадки b=2·0,5+4=5 мм.

Каждый элемент 3 насадки 2 в нижележащем слое в одной концентрической окружности по отношению к каждому элементу 4 насадки 2 в вышележащем слое расположен со смещением, равным:

s=(d+b)/2,

где b, мм - величина зазора, d, мм - наружный диаметр насадки.

Т.е. величина смещения между элементами 3 и 4 насадки 2 s=(50+5)/2=27,5 мм.

Пример 2. Жидкая фаза - вода - подается равномерно в колонный аппарат 1 на насадку 2 - кольца Рашига размерами 50×50×5 мм, уложенную предложенным способом, и стекает по ее поверхности в виде тонкой пленки и струек жидкости, контактируя с восходящим потоком газа, содержащим СО2. Режим течения пленки жидкости по насадке - турбулентный, при этом число Рейнольдса для пленки жидкости Rеж=15000. Кинематическая вязкость жидкости 1,004·10-6 м2/с.

Толщина пленки жидкости стекающей по поверхности элементов насадки 2 рассчитывается по формуле:

Т.е. толщина пленки жидкости, стекающей по поверхности элементов насадки, δ=1,7 мм.

Элементы 4, 5 насадки 2 уложены относительно друг друга в каждом слое с зазором, равным:

b=2δ+В,

где b, мм - величина зазора, δ, мм - толщина пленки жидкости, стекающей по насадке; В=3÷4, мм - минимальное расстояние между пленками жидкости толщиной δ, стекающими по поверхности соседних элементов насадки.

Т.е. величина зазора между элементами 4, 5 насадки b=2·1,7+4=7,7 мм.

Каждый элемент 3 насадки 2 в нижележащем слое в одной концентрической окружности по отношению к каждому элементу 4 насадки 2 в вышележащем слое расположен со смещением, равным:

s=(d+b)/2,

где b, мм - величина зазора, d, мм - наружный диаметр насадки.

Т.е. величина смещения между элементами 3 и 4 насадки 2 s=(50+7,7)/2=28,85 мм.

Дистанционирование рядом расположенных элементов позволяет избежать слияние пленок (струек жидкости), стекающих по поверхности насадок, и образование застойных зон (миниск), что обеспечивает увеличение активной поверхности насадки, участвующей в процессе тепло- и массообмена ~30%, равномерность распределения газожидкостного потока, тем самым повышая эффективность процесса тепло- и массообмена.

Технический результат, который может быть получен при использовании данного изобретения, заключается в повышении эффективности процесса тепло- и массообмена, увеличении эффективной поверхности насадки. Дополнительный положительный эффект заключается в некотором снижении гидравлического сопротивления.

Способ регулярной укладки кольцевой насадки в контактных аппаратах с расположением ее горизонтальными рядами по концентрическим окружностям со смещением колец каждого последующего ряда по отношению к предыдущему, отличающийся тем, что каждый элемент насадки в нижележащем слое в одной концентрической окружности по отношению к каждому элементу насадки в вышележащем слое расположен со смещением, равным:
s=(d+b)/2,
где b - величина зазора, мм, d - наружный диаметр насадки, мм,
при этом элементы насадки с одинаковым расположением в ряду чередуются через ряд по высоте, а элементы насадки уложены относительно друг друга в каждом слое с зазором, равным:
b=2δ+B,
где b - величина зазора, мм, δ - толщина пленки жидкости, мм, стекающей по насадке, В=3÷4, мм - минимальное расстояние между пленками жидкости толщиной δ, стекающими по поверхности соседних элементов насадки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям контактных устройств, а именно к регулярным насадкам, и может быть использовано для осуществления таких процессов, как экстракция, абсорбция и ректификация, в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу разложения высококипящих побочных продуктов производства изопрена из изобутилена и формальдегида путем смешения высококипящих побочных продуктов с перегретым водяным паром и контакта с катализатором в одно- или двухполочных реакторах при нагревании с получением изопрена, формальдегида и изобутилена, характеризующемуся тем, что жидкие высококипящие побочные продукты сначала испаряют и перегревают до температуры 300-350°С совместно с водяным паром в соотношении 1:1,0-1,2 в конвекционной части пароперегревательной печи в системе прямых труб, снабженных выносным коллектором, затем смешивают в смесителе с перегретым водяным паром до весового соотношения 1:3,0-4,0, после чего с температурой 400-450°С подаются в реактор, в надкатализаторной зоне которого расположена отбойно-распределительная решетка с общим живым сечением 15%, снабженная отверстиями 20 мм и колпачками диаметром 100 мм и высотой 80 мм.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются при процессах абсорбции и ректификации, и может найти применение в технологических процессах нефтяной, газовой, химической и других смежных отраслях промышленности.

Изобретение относится к тепло - и массообменным устройствам и может быть использовано для осуществления процесса испарительного охлаждения оборотной воды в градирнях энергетических и других промышленных предприятий, например, на электростанциях.

Изобретение относится к технологическому ректификационному оборудованию и, в частности, к регулярным насадкам ректификационных колонн. .

Изобретение относится к пакетной насадке для тепло- и массообменных колонных аппаратов, используемой для осуществления процессов абсорбции, десорбции, ректификации, мокрого пылеулавливания в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ - жидкость, и может применяться в колонных аппаратах при осуществлении процессов абсорбции и ректификации в газовой, нефтяной и химической отраслях промышленности.

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

Изобретение относится к способам введения картриджа в длинную трубу и вывода из нее и может использоваться в области каталитического горения и/или теплообмена для штабелирования картриджей в длинной трубе.

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

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, применяемых для проведения тепло- и массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также насадка может найти применение в технологических процессах химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются в различных отраслях промышленности
Изобретение относится к области теплообмена, а именно к области теплообменных аппаратов, и может быть использовано в качестве элемента тепломассообменных устройств общего назначения, а именно, в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также в качестве смесителей жидких и газовых потоков, в качестве разделителей фаз в сепарационных устройствах, в качестве контактных элементов в конденсаторах смешения и может найти применение практически во всех технологических процессах нефтяной и газовой промышленности

Изобретение относится к способу изготовления регулярной насадки для аппаратов, предназначенных для проведения массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость, в частности для абсорбционных и ректификационных колонн

Изобретение относится к конструкциям насадочных аппаратов, применяемых для проведения массообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, таких как процесс ректификации, абсорбции, десорбции, очистки и осушки природного газа, а также изобретение может найти применение в технологических процессах химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности

Изобретение относится к структурированной насадке для реактора

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость, в частности к абсорбционным и ректификационным колоннам, и может быть использовано в газовой, химической и нефтеперерабатывающей промышленности
Наверх