Регулярная насадка для массообменных аппаратов



Регулярная насадка для массообменных аппаратов
Регулярная насадка для массообменных аппаратов
Регулярная насадка для массообменных аппаратов
Регулярная насадка для массообменных аппаратов
Регулярная насадка для массообменных аппаратов

 


Владельцы патента RU 2467792:

Скачков Илья Владимирович (RU)
Бальчугов Алексей Валерьевич (RU)
Кузора Игорь Евгеньевич (RU)

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. Регулярная насадка содержит горизонтально установленные металлические или пластиковые ленты, или ленты из химически и механически стойкой ткани, которые, располагаясь параллельно друг другу на расстоянии, равном ширине одной ленты, образуют ряды. Нижележащий ряд смещен относительно вышележащего на расстояние, равное ширине одной ленты. Расстояние между вышележащей и нижележащей лентой также равно ширине одной ленты. В конструкцию насадки также входят каркас и вертикальные листы металлической сетки, расположенные с шагом, равным ширине одной ленты. Ленты могут быть не только плоскими, но и гофрированными. Изобретение повышает эффективность процессов тепло- и массообмена; упрощение конструкции и снижение затрат материала на изготовление насадки. 5 ил.

 

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость, в частности к абсорбционным и ректификационным колоннам.

В патенте РФ №2094113 описана регулярная насадка, которая состоит из горизонтальных рядов равнобоких угловых элементов, расположенных с некоторым шагом относительно друг друга. Уголковые элементы каждого последующего ряда смещены по горизонтали таким образом, чтобы размещаться между вышерасположенными элементами, образуя щелевые зазоры с кромками образующих пластин этих элементов. При организованном потоке жидкой и газовой фаз жидкость, стекая по наклонной полке уголка, поступает к щели между кромкой и полкой нижерасположенного уголка и с повышенной скоростью истекает в объем под углом, эффективно контактируя, распадаясь на струи и диспергируя при этом под действием противоточного потока газа.

Проведенные предварительные исследования показали, что использование предлагаемой насадки позволит улучшить массообменные характеристики аппаратов на 5-12% в зависимости от их размеров и свойств системы.

Общими признаками с предлагаемой конструкцией насадки являются шахматное расположение элементов насадки в ее поперечном разрезе и их горизонтальное расположение в пространстве аппарата.

Недостатками данного изобретения являются высокое гидравлическое сопротивление, низкий коэффициент массопередачи.

Известна насадка для массообменных аппаратов по патенту РФ №2225753, включающая горизонтальные гофрированные полотна с отверстиями, изготовленные из просечно-вытяжного листа, расположенные так, что образующие гофров соседних полотен взаимно перпендикулярны, причем нижние части гофров полотна выполнены глухими, без отверстий. Между полотнами уложена сетка, в которой вырезаны окна с отогнутыми к верхним частям гофров нижележащего полотна направляющими створками. Глухие части гофров или распределительные желоба секционированы по длине вертикальными перегородками. Края распределительных желобов выполнены зубчатыми.

Изобретение позволяет обеспечить равномерное распределение жидкой фазы по объему насадки, что повышает эффективность массообмена.

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются наличие гофрированных элементов, расположенных горизонтально в аппарате.

Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.

В патенте РФ №2226125 описано контактное устройство для массообменных аппаратов, составленное из горизонтальных рядов наклонных прямоугольных пластин, расположенных под углом друг к другу с щелью между кромками, причем щели, образованные пластинами вышерасположенного ряда, располагаются против щелей нижерасположенного ряда, между которыми помещен горизонтальный отбойник, при этом отбойник имеет форму плоской прямоугольной пластины и ширину, в три раза большую ширины щели.

Изобретение позволяет интенсифицировать процесс массопередачи для систем жидкость - жидкость путем увеличения поверхности контакта фаз.

Общим признаком с предлагаемой конструкцией насадки является наличие горизонтально расположенных элементов.

Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.

Также сходным по конструкции является контактное устройство, описанное в патенте №2209664. В контактной пластине выполнено множество прямых рядов. На обеих поверхностях пластины выполнены неровности на равных интервалах в ряду. Соседние ряды имеют повторяющиеся неровности, противоположные одна другой, и в части вершины или углубления неровностей выполнено отверстие, соединяющее переднюю поверхность с задней поверхностью между соседними рядами. На контактной пластине в соответствии с настоящим изобретением, поскольку отверстия выполнены в поперечном направлении, перпендикулярном потоку жидкости, жидкость протекает, распределяясь не только в продольном направлении, но также и в поперечном направлении. Поскольку газ, так же как и жидкость, протекает в поперечном направлении и они смешиваются друг с другом, поток газа также может свободно переходить на переднюю и заднюю поверхность пластины.

Такая контактная пластина имеет высокую степень смачиваемости, позволяет улучшить эффективность контакта газа и жидкости, имеет малый вес.

Общим признаком с предлагаемым изобретением является наличие гофрированных лент (листов).

Недостатком данного изобретения является то, что при вертикальном расположении гофрированных листов возможен массообмен только в пленочном режиме и поверхность контакта фаз ограничена поверхностью самих вертикальных листов. Из-за плохих условий для барботажного режима массообмена эффективность работы насадки снижена.

Наиболее близким по конструкции (прототип) является устройство, описанное в патенте РФ на полезную модель 67888, опубл. 10.11.2007. Данное устройство представляет собой регулярную насадку для массообменных аппаратов, содержащую слои насадки, собранные из пакета гофрированных пластин, размещенных выступами друг к другу и в местах контактов скрепленных между собой посредством пропущенных в отверстия пластин стержней, служащих каркасом пакета.

Общим признаком с прототипом является наличие гофрированных пластин, скрепленных между собой стержнями, служащими каркасом.

Недостатком прототипа является повышенное гидравлическое сопротивление.

Задачей изобретения является создание новой высокоэффективной регулярной насадки для проведения тепло- и массообменных процессов между газом (паром) и жидкостью.

Технический результат изобретения заключается в:

- увеличении эффективности процессов тепло- и массообмена;

- упрощении конструкции и снижении затрат металла на изготовление насадки;

- снижении гидравлического сопротивления насадки.

Устранение указанных недостатков и достижение заявляемого технического результата от реализации регулярной насадки для массообменных аппаратов, содержащей каркас из стержней, горизонтально расположенные ленты и вертикальные сетки, достигается за счет того, что ленты крепятся на стержнях каркаса и сами не являются несущими элементами, вследствие чего их толщина может быть существенно снижена, кроме того, ленты могут выполняться из пластика или химически и механически стойкой ткани, что также приведет к снижению затрат металла, а расположение компонентов регулярной насадки обеспечивает увеличение поверхности контакта жидкой и газовой (паровой) фазы, при этом за счет увеличения промежутков между компонентами регулярной насадки уменьшается ее гидравлическое сопротивление.

Отличительной особенностью заявляемого изобретения является то, что ленты металла или ленты, изготовленные из химически и механически стойкой ткани, крепятся на каркасе из металлических стержней таким образом, чтобы лента приняла волнообразную форму, при этом ребро нижнего основания вышележащей ленты находится на одном уровне с ребром верхнего основанием нижележащей.

В отличие от прототипа в заявляемой регулярной насадке установлены металлические вертикальные листы сетки, которые увеличивают поверхность насадки и способствуют повышению эффективности процесса массообмена. Ленты насадки могут быть изготовлены из тонкого металла, или пластика, или химически и механически стойкой ткани и могут иметь следующую форму: плоскую (фиг.1), волнообразную трапециевидную (фиг.2) и волнообразную сглаженную (фиг.3). В связи с тем, что ленты крепятся к каркасу (объемной решетке) из металлических стержней, толщина металлических лент может быть снижена, что приведет к уменьшению расхода металла на изготовление в сравнении с обычными типами насадок. Для повышения эффективности массопереноса края лент могут быть выполнены зубчатыми.

Сущность предлагаемой регулярной насадки иллюстрируется чертежами (фиг.1-5).

Перечень фигур:

Фиг.1. Насадка из плоских лент.

Фиг.2. Насадка из волнообразных трапециевидных лент.

Фиг.3. Насадка из волнообразных сглаженных лент.

Фиг.4. Схема потоков жидкости и газа на насадке из плоских лент.

Фиг.5. Схема потоков жидкости и газа на насадке из волнообразных лент.

На фиг.1 приведена конструкция насадки из плоских лент. На фиг.2 приведена конструкция насадки из волнообразных трапециевидных лент. На фиг.3 приведена конструкция насадки из волнообразных сглаженных лент. На фиг.4 приведена схема потоков жидкости и газа на насадке из плоских лент. На фиг.5 приведена схема потоков жидкости и газа на насадке из волнообразных лент.

Насадка содержит горизонтально установленные металлические ленты или пластиковые ленты, или ленты из химически и механически стойкой ткани (1), вертикально установленные металлические сетки (2) и элементы каркаса (3). Горизонтальные ленты и вертикальные плоские сетки крепятся на горизонтальных элементах каркаса, расположенных в шахматном порядке, при этом ленты имеют плоскую форму, а вертикальные листы сетки располагают между вертикальными рядами лент. Ленты могут также иметь гофрированную форму, с трапециевидными или волнообразными гофрами.

Предлагаемая регулярная насадка для массообменных аппаратов работает следующим образом. Процесс массообмена происходит при противоточном движении жидкой и паровой фазы. Газовая (паровая) фаза подается снизу слоя насадки, а жидкая - сверху. Контакт фаз происходит при непосредственном взаимодействии потоков, как это изображено на фиг.4 и фиг.5. Жидкость стекает по установленным лентам, при этом увеличивается время контакта жидкой и паровой фазы. Ленты установлены таким образом, что продольная ось ленты расположена горизонтально, жидкая фаза, попадая на ленту, стекает на две нижележащие, проходя при этом через вертикально установленные металлические листы сетки, примыкающим к обоим краям ленты. Листы сетки разбивают поток жидкой фазы, увеличивая при этом площадь контакта с паровой фазой. При использовании новой насадки создаются более благоприятные условия для проведения процесса, чем в прототипе.

Исполнение лент может быть различным, в данном случае предлагается три различных варианта: плоские ленты (фиг.1), ленты с волнообразными трапециевидными гофрами (4) (фиг.2) и ленты с волнообразными сглаженными гофрами (5) (фиг.3). Различие заключается в расположении зон контакта жидкой и паровой фаз, в случае применения плоских лент преимущественной зоной контакта станет пространство между вышерасположенной и нижерасположенной лентами. Жидкая фаза, стекая с вышележащей ленты за счет зубчатого исполнения краев, будет равномерно распределяться, распадаясь на струи и диспергируя под действием стремящегося вверх потока газа. В случае применения лент с волнообразными сглаженными гофрами преимущественной зоной контакта фаз станет поверхность лент, так как обтекаемая поверхность и соприкасающиеся вышерасположенные и нижерасположенные ленты создадут оптимальные условия для того, что бы жидкая фаза перетекала с ленты на ленту, не срываясь с них. В случае применения лент с трапециевидными гофрами не будет преимущественной зоны контакта фаз, в связи с тем, что в отличие от лент с волнообразными гофрами ленты с трапециевидными гофрами не имеют такой же обтекаемой формы, и поэтому жидкая фаза будет не только перетекать по поверхности лент, но и срываться на нижележащую ленту. В связи с этим контакт жидкой и газовой (паровой) фаз будет происходить как в пространстве между вышерасположенной и нижерасположенной лентами, так и на поверхности лент.

Способ изготовления насадки следующий. Сначала собирается каркас, элементы каркаса могут быть выполнены как из металлических стержней, уголков, полых трубок или проволоки, так и из плетеных канатов или других неметаллических элементов, устойчивых к среде, в которой будет применена предлагаемая насадка. Затем на каркасе закрепляются гофрированные ленты, и плоские металлические листы сетки. Ленты могут быть выполнены как из металла, так и из пластика или химически и механически стойкой ткани.

Регулярная насадка для массообменных аппаратов, состоящая из горизонтально установленных гофрированных лент, вертикальных плоских металлических сеток, каркаса, отличающаяся тем, что вертикальные плоские сетки крепятся на горизонтальных стержнях каркаса, расположенных в шахматном порядке, при этом вертикальные листы сетки располагают между вертикальными рядами лент, а ребро нижнего основания вышележащей ленты находится на одном уровне с ребром верхнего основания нижележащей ленты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к структурированной насадке для реактора. .

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 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 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 конструкциям регулярных насадок, которые применяются в различных отраслях 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 способу ведения процессов абсорбции, ректификации, а также процессов нефтепереработки и газоочистки. .

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 конструкциям регулярных насадок и может найти применение в технологических процессах нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами

Изобретение относится к области оборотного водоснабжения, а именно к конструктивным элементам градирен и других аппаратов для тепломассообмена между жидкими и газообразными средами. Полимерная труба оросителя градирни содержит плоские сплошные стенки и выполнена в поперечном сечении в виде прямоугольника или квадрата, на стенках трубы выполнены последовательно чередующиеся ряды выступов или впадин, причем каждый выступ или впадина расположены под углом к поперечному сечению трубы от 30° до 45°, причем прямоугольная или квадратная в поперечном сечении труба выполнена с закругленными углами, в продольном направлении полимерная труба разделена поперечными выпуклыми узкими и широкими гофрами на секции, при этом узкие и широкие поперечные гофры поочередно чередуются, в каждой секции выполнены или, по крайней мере, один ряд выступов или, по крайней мере, один ряд впадин, причем выступы выполнены в два раза шире впадин, а вдоль трубы выполнено последовательно одна секция с выступами, две секции с впадинами, две секции с выступами и одна секция с впадинами. В результате достигается повышение интенсивности тепломассообмена при повышении надежности работы оросителя градирни, собранного из этих труб. 1 ил.

Предложен структурированный насадочный модуль с поперечным расположением гофров для использования в колоннах массопереноса или теплообмена, который имеет конкретное предназначение в жестких условиях эксплуатации, в которых проблемой являются загрязнение, образование нагара и эрозия. Структурированный насадочный модуль содержит множество вертикальных, продолжающихся параллельно, гофрированных пластин. Используются дистанционные проставки для удержания гофров смежных пластин на расстоянии друг от друга для уменьшения возможности накопления твердых частиц на поверхности пластин. Пластины также не содержат отверстий или обработанной поверхности, которые могли бы увеличить возможность накопления твердых частиц на пластинах. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения ненасыщенных карбоксилатов взаимодействием алкенов, содержащих от 2 до 6 атомов углерода, с алканкарбоновыми кислотами, содержащими от 1 до 6 атомов углерода, в присутствии кислородсодержащего газа и гетерогенного катализатора на основе благородного металла путем проведения непрерывного процесса в гомогенной газовой фазе в реакторе, при этом газообразную фазу направляют в рецикл (рецикловый газ) и перед входом в реактор насыщают алканкарбоновой кислотой в предназначенном для этого сатураторе, где перед сатуратором для насыщения алканкарбоновой кислотой (основным сатуратором) предусматривают предварительный сатуратор, в котором рецикловый газ насыщают частью от всего количества используемой для насыщения алканкарбоновой кислоты, после чего рецикловый газ направляют в основной сатуратор и насыщают в нем остальным количеством алканкарбоновой кислоты. Изобретение также относится к устройству для осуществления вышеуказанного способа. Использование предварительного сатуратора для насыщения уксусной кислотой позволило увеличить интервал времени между остановками производственного процесса для очистки установки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов, и может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, для разделения фаз, а также в химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности. Регулярная насадка по первому варианту состоит из пакета гофрированных листов, выполненных из сплошного или перфорированного листового материала, чередующихся с гофрированными листами из сплошного или перфорированного листового материала с отверстиями. Отверстия выполнены в выступающих частях гофр, обращенных к обоим соседним гофрированным листам. Расстояние между отверстиями равно шагу гофр, при этом выступающие части гофр установлены в отверстия соседнего листа с образованием зазоров между кромкой отверстий и этой частью гофр. Регулярная насадка по второму варианту состоит из пакета гофрированных листов, чередующихся с гофрированными листами прямоугольного или трапециевидного профиля из сплошного или перфорированного листового материала с отверстиями, по форме соответствующими профилю соседнего гофрированного листа. Торцевая часть гофр между отверстиями имеет прорезь. Изобретение обеспечивает повышение эффективности массообменных процессов между газом и жидкостью во всем объеме регулярной насадки при снижении гидравлического сопротивления. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

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. Насадка состоит из собранных в пакеты горизонтальных элементов, сформованных из керамики или пластика. Элементы насадки обладают криволинейной поверхностью, состоящей из регулярно расположенных конических выпуклостей и впадин, причем на вершине выпуклости и дне впадины имеются круглые сквозные отверстия. Выпуклости и впадины располагаются в шахматном порядке так, что одна выпуклость окружена четырьмя впадинами. Стенки конических выпуклостей и впадин изготавливаются многогранными (8 граней) или гладкими. Горизонтальные элементы укладываются друг на друга, соединяясь между собой так, чтобы отверстия на вершинах выпуклостей соседних элементов накладывались друг на друга, при этом образуются вертикальные каналы с переменным сечением для прохождения газа и жидкости. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности работы насадки и интенсивности процессов тепло- и массообмена. 3 ил.

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. Насадка состоит из вертикальных параллельных листов, которые с обеих сторон покрыты синтетическим (полимерным) ворсом, длина ворсинок составляет 0,007-0,01 м, расстояние между соседними ворсинками на листе 0,002-0,003 м, диаметр ворсинок 0,001-0,002 м, расстояние между поверхностями листов до 0,02-0,03 м, при этом жидкость на поверхность листов подается сверху периодически так, чтобы на поверхности листа образовались волны. Расстояние между ворсинками на поверхности листа не менее 0,002 м для того, чтобы не происходило слипания ворсинок. Очередная волна смачивает ворсинки, при этом ворсинки покрываются пленкой жидкости, и образуется развитая поверхность контакта между газом и жидкостью. Затем приходит новая волна, которая уносит старую пленку и, в то же время, образует новую пленку на ворсинках. Данная конструкция насадки позволяет обеспечить развитую поверхность контакта фаз и высокую интенсивность массообмена. 3 ил.
Наверх