Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов из горизонтальных элементов



Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов из горизонтальных элементов
Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов из горизонтальных элементов
Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов из горизонтальных элементов

 


Владельцы патента RU 2506125:

ФГБОУ ВПО Ангарская государственная техническая академия (RU)

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.

 

Область техники, к которой относится изобретение

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 может найти применение в технологических процессах химической, нефтяной, газовой и других отраслей промышленности.

Уровень техники

В источнике [Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии, Часть 2, М., Химия, 1995, с.62-63] описана широко известная насадка «кольца Рашига», состоящая из колец, диаметр которых равен их высоте. Из колец Рашига может быть составлен как слой регулярной насадки, так и слой насадки «внавал».

Технический результат заключается в низкой стоимости насадки, простоте изготовления.

Общим с предлагаемой конструкцией насадки является наличие элементов, которые могут быть уложены в регулярный слой насадки, а также наличие круглых отверстий, через которые газ (пар) и жидкость поступают в элементы насадки.

Конструкция данной насадки не позволяет в полной мере обеспечить эффективность тепло- и массообменных процессов вследствие неравномерного распределения потоков, низкой смачиваемости колец Рашига при загрузке внавал, недостаточно высокой удельной поверхности насадки, что приводит к снижению эффективности работы насадки и увеличению габаритных размеров аппарата, а также слой насадки из колец Рашига обладает высоким гидравлическим сопротивлением, что приводит к увеличению эксплуатационных затрат.

В патенте на полезную модель RU 87103 U1 B01J 19/32 (2006.01) (опубликовано: 27.09.2009) «Регулярная насадка для пленочных тепломассообменных аппаратов» описывается конструкция насадки, выполненная из пластин, ориентированных вертикально с образованием каналов, каждый из которых имеет в поперечном сечении вид правильного шестиугольника, в трех не соседних углах которого установлены горизонтальные перегородки.

Технический результат заключается в простоте конструкции.

Общим с предлагаемой конструкцией является наличие вертикальных каналов, по которым перемещаются газ с жидкостью.

Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.

Наиболее близким прототипом является конструкция насадки, описанной в патенте RU 2226125 С1 «Контактное устройство для массообменных аппаратов». Данное контактное устройство для массообменных аппаратов, составляется из горизонтальных рядов наклонных прямоугольных пластин, расположенных под углом друг к другу с щелью между кромками, при этом 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.

Общим с предлагаемой конструкцией является наличие регулярных горизонтально расположенных элементов.

Недостаток аналогичен предыдущему аналогу.

Задачей изобретения является создание новой высокоэффективной регулярной насадки для проведения тепло- и массообменных процессов.

Технический результат

Технический результат изобретения заключается в:

- повышении эффективности работы насадки и интенсивности процессов тепло- и массообмена,

- снижении гидравлического сопротивления насадки и снижении эксплуатационных затрат,

- уменьшении габаритных размеров аппарата и, как следствие, сокращении капитальных затрат на его изготовление.

Краткое описание чертежей

Перечень фигур:

фиг.1. Разрез горизонтальных элементов регулярной насадки для тепло- и массообменных аппаратов в соединении,

фиг.2. Вид сверху на плоскую пластину с регулярными отверстиями,

фиг.3. Схема движения газа и жидкости по насадке

В фиг.1 приводится конструкция горизонтальных элементов регулярной насадки для тепло- и массообменных аппаратов в соединении. На фиг.2 приводится конструкция плоской пластины с регулярными отверстиями, устанавливаема между вышележащим и нижележащим элементами насадки. На фиг.3 приводится схема движения газа и жидкости по насадке.

Раскрытие изобретения

Устранение указанных недостатков и достижение заявляемого технического результата от реализации регулярной насадки, предназначенной для проведения тепло- и массообмена, состоящей из собранных в пакеты горизонтальных элементов, формованных из керамики или пластика, достигают за счет того, что элементы насадки представляют собой горизонтальные пластины 1, обладающими криволинейной поверхностью, состоящей из регулярной расположенных конических выпуклостей 2 и впадин 3, причем на вершине выпуклости и дне впадины имеются круглые сквозные конусообразные отверстия (фиг.1). Выпуклости и впадины располагаются в шахматном порядке так, что одна выпуклость окружена четырьмя впадинами. Стенки конических выпуклостей и впадин изготавливаются многогранными (8 граней) или сглаженными, как на фиг.1. 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 (фиг.3). Для интенсификации массообмена между элементами устанавливается горизонтальный лист 4 с регулярными сквозными отверстиями разного размера так, как показано на фиг.1. Вид сверху на лист 4 приведен на фиг.2. Лист 4 изготовливается из пластика или металла. В малых отверстиях листа 4 между вышележащим и нижележащим элементами насадки устанавливаются устройства, имеющие вид вертикальных крестовин (фиг.3), с изогнутыми лепестками. Данная конструкция насадки позволяет отказаться от применения насадок, в которых присутствуют горизонтальные плоскости, нижняя сторона которых, как правило, не смачивается, что, как известно, снижает общую смачиваемость насадки. Поверхности, образующие предлагаемую насадку, расположены под углом друг к другу, что гарантирует их смачиваемость жидкостью как с верхней, так и с нижней стороны.

Сопоставительный анализ прототипа и заявленного изобретения показывает, что общим конструктивным признаком является наличие регулярно расположенных горизонтальных элементов.

Отличительной особенностью заявленного изобретения является то, что насадка состоит из собранных в пакеты элементов, которые обладают криволинейной поверхностью, состоящей из регулярной расположенных конических выпуклостей и впадин, причем на вершине выпуклости и дне впадины имеются круглые сквозные отверстия (фиг.1).

Данная конструкция насадки позволяет обеспечить развитую поверхность контакта фаз и высокую интенсивность тепло- и массообмена, повысить эффективность работы насадки, снизить гидравлическое сопротивление насадки и снизить эксплуатационные затраты на преодоление гидравлического сопротивления, уменьшить габаритные размеров аппарата и, как следствие, сократить капитальные затраты на его изготовление.

Сущность предлагаемой регулярной насадки иллюстрируется чертежом (фиг.1). В насадке используются горизонтальные керамические или пластиковые элементы 1, которые накладываются друг на друга. Элемент насадки представляет собой формованное устройство с криволинейно поверхностью, а именно пластину. Поверхность элемента 1 имеет вид регулярно расположенных конических выпуклостей 2 и впадин 3. Конусы усечены, причем на вершине конической выпуклости и дне конической впадины проделаны сквозные отверстия (фиг.1). 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, как на фиг.1. Высота выпуклостей и глубина впадин зависит от требуемой поверхности массообмена. Диаметр отверстий на вершинах конусов выбирается из расчета, что свободное сечение насадки должно составлять не менее 50% от сечения аппарата. 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 (фиг.3).

Для интенсификации массообмена в отверстия между вышележащим и нижележащим элементами насадки могут устанавливаться устройства, имеющие вид листов с регулярно расположенными отверстиями разных размеров. В малых отверстиях расположены вертикальные крестовины 5 (фиг.2), с изогнутыми лепестками. Пластины изготовливают из пластика или металла. Крепление этих пластин осуществляется за счет зажима их между вышележащим и нижележащим элементами насадки.

Схема движения потоков газа и жидкости показана на фиг.3. Жидкость стекает сверху вниз по каналам переменного сечения, интенсивно орошая наклонные стенки конусов (фиг.3). Таким образом, на данной насадке вся поверхность орошается. Это приводит к увеличению интенсивности процессов тепло- и массообмена и повышению эффективности работы насадки. Что, в свою очередь, приведет к снижению габаритов аппарата. Кроме того, насадка обладает низким гидавлическим сопротивлением вследствие регулярности расположения элементов. Газ поднимается снизу вверх по тем же каналам, взаимодействуя с жидкостью на стенках элементов и в объеме каналов (фиг.3).

Устройства в виде крестовин с кривыми стенками позволяет раздробить потоки газа (пара) и жидкости, придать им закрученное движение, что способствует увеличению поверхности контакта фаз и интенсификации тепло- и массообмена.

Осуществление изобретения

Предлагаемая регулярная насадка работает следующим образом.

Поток газа (пара) проходит снизу вверх по каналам переменного сечения, образованными горизонтальными элементами насадки (фиг.3). Жидкость стекает сверху вниз. Жидкость орошает наклонные стенки конусообразных выпуклостей и впадин, образуя развитую поверхность контакта фаз. Газ (пар) движется снизу вверх, при этом периодически меняется скорость его движения за счет изменения сечения канала, что способствуют образованию вихрей и интенсивному перемешиванию в газовой фазе. Газ проходит через те же отверстия, что и жидкость. Массообмен проходит между газом (паром) и жидкостью на поверхности элементов насадки, а также в объеме газожидкостного слоя. На фиг.3 подробно показана схема движения потоков газа и жидкости.

Таким образом, в новой конструкции насадки создаются более благоприятные условия для протекания процессов тепло- и массообмена, чем в известных аналогичных конструкциях.

Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов, состоящая из горизонтальных элементов, имеющих вид пластин, выполненных из керамики или пластика, отличающаяся тем, что элементы насадки обладают криволинейной поверхностью, состоящей из регулярно расположенных конических выпуклостей и впадин, причем на вершине выпуклости и дне впадины имеются круглые сквозные отверстия, при этом выпуклости и впадины располагаются в шахматном порядке так, что одна выпуклость окружена четырьмя впадинами, а стенки конических выпуклостей и впадин изготавливаются сглаженными, при этом горизонтальные элементы укладываются друг на друга, соединяясь между собой так, чтобы отверстия на вершинах выпуклостей соседних элементов накладывались друг на друга, причем между вышележащим и нижележащим элементами насадки устанавливаются листы с регулярно расположенными отверстиями разного размера, причем в малых отверстиях установлены вертикальные крестовины с изогнутыми лепестками.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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

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.

Изобретение относится к структурированной насадке для реактора. .

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.

Изобретение относится к массообменным устройствам для адсорбционных, десорбционных и ректификационных колонн. Каскадная тарелка содержит горизонтальные ленты, образующие уклон от стены колонны, расположенные в виде лестницы от стены колонны к противоположной стене с образованием щели между вышележащей и нижележащей лентами, причем ленты имеют сеточную ленту со стороны, выступающей из-под вышележащей ленты, и бордюр на противоположной стороне ленты. Плоскости бордюра и сеточной ленты параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости ленты. Изобретение обеспечивает уменьшение гидравлического сопротивления, повышение скорости массообмена между газом и жидкостью, снижение брызгоуноса и возможность работы тарелки в широком диапазоне скоростей. 1 ил.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые применяются в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки газа, а также в качестве смесителей жидких и газовых потоков. Регулярная насадка содержит свободно установленные на горизонтальном валу плоские параллельно расположенные диски, причем соседние диски снабжены закрепленными между ними двумя лопастями, выполненными в виде поверхности горизонтальных полуцилиндров, обращенных своей выпуклой частью в противоположные стороны и образующими элемент насадки. Наружные продольные кромки каждой лопасти сопряжены с дисками по их окружности, а внутренние продольные кромки каждой лопасти расположены с эксцентриситетом по отношению к центру дисков, равным 0,1÷0,15 радиуса диска, при этом кромки лопастей расположены на одной оси симметрии дисков. Изобретение обеспечивает повышение эффективности процессов тепло- и массообмена, упрощение конструкции аппарата и снижение энергозатрат. 7 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к устройству, предназначенному для отделения газовой (паровой) фазы от захваченных капель жидкости в колонных массообменных газожидкостных аппаратах. Каплеотделитель для массообменных колонн включает кольца, собранные в цепи. Кольца имеют разный диаметр, при этом кольца собраны в цепи разной длины, которые подвешены вертикально к решетке, причем длинные цепи касаются нижним концом верхнего распределительного устройства жидкости. Устройство позволяет снизить каплеунос (или унос жидкости) из аппарата потоком газа (пара) и не создает большого гидравлического сопротивления. 1 ил.

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, которые могут быть применены в химической, нефтехимической, пищевой, криогенной, в градирнях оборотного водоснабжения и других отраслях промышленности. Регулярная насадка состоит из блоков, выполненных из вертикально установленных гофрированных пластин, имеющих гофры с просечками, образованными за счет смещения соседних рядов гофр относительно друг друга, при этом пластины установлены с зазором относительно друг друга в ряду одного блока и с зазором в соседних по высоте блоках на величину, соизмеримую с высотой гофр. Высота гофр составляет от 0,2 до 0,5 от величины эквивалентного диаметра канала dэ, а величина зазора между соседними гофрированными пластинами в ряду одного блока составляет от 0,6 до 0,8 от величины эквивалентного диаметра канала dэ, где dэ=4 ε/a, ε - порозность насадки, м3/м3, а - удельная поверхность насадки, м2/м3. Изобретение обеспечивает полное смачивание поверхности регулярной насадки, интенсивную турбулизацию жидкой фазы, высокую интенсивность тепло- и массообмена и уменьшение габаритов аппарата. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к способам очистки текучих сред и может быть использовано в абсорбционной или десорбционной колонне. Устройство для очистки текучих сред включает в себя массообменный аппарат, который содержит легколетучую текучую среду и труднолетучую текучую среду. Массообменный аппарат содержит структурированную набивку, при этом структурированная набивка содержит первый слой (10) набивки и второй слой (100) набивки. Первый слой (10) набивки находится в контакте со вторым слоем (100) набивки, соприкасаясь через дистанционирующие элементы (24, 34, 44, 134, 144). Дистанционирующие элементы (24, 34, 44, 134, 144) являются составной частью первого или второго слоя (10, 100) набивки и выполнены в виде перемычек. Дистанционирующие элементы (24, 34, 44, 134, 144) находятся на вершинах (33, 43, 133, 143), ограничивающих открытые каналы (12, 14, 16, 112, 114, 116). Первый слой (10) набивки и второй слой (100) набивки имеют волнообразный профиль, причем этот волнообразный профиль образует открытые каналы (12, 14, 16, 112, 114, 116). Способ очистки текучих сред в массообменном аппарате включает подачу труднолетучей текучей среды в массообменный аппарат и распределение ее по общей поверхности. Кроме того, способ включает подачу легколетучей текучей среды в аппарат в область входа текучей среды и распределение ее в области входа газа по общей поверхности. Легколетучая текучая среда течет в противотоке к жидкости. Далее осуществляют сбор легколетучей текучей среды, которая выходит из набивки, в области выхода текучей среды. Открытые каналы первого слоя набивки перекрещиваются с каналами второго слоя набивки. Легколетучая текучая среда течет по этим каналам от области входа текучей среды в направлении области выхода текучей среды. Труднолетучая текучая среда охватывает текущую по каналам легколетучую среду и течет по стенкам каналов. Таким образом осуществляется массообмен между легколетучей текучей средой и труднолетучей средой через образованную каналами поверхность массообмена. Техническим результатом изобретения является значительное уменьшение количества мест контакта, что обеспечивает уменьшение падения напора, а также повышение разделительной способности структурированной набивки. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для системы жидкость - твердое тело и может быть использовано в пищевой, химической, химико-фармацевтической и других отраслях промышленности, где применяются процессы экстрагирования. Насадка представляет собой шток с жестко закрепленными на нем тарелками, перфорированными отверстиями цилиндрической или конической формы. По периферии каждой тарелки жестко закреплена расположенная по обе его стороны отбортовка, при этом зазор между стенкой и краем тарелки составляет не более 2 мм. Технический результат изобретения заключается в расширении диапазона устойчивой работы и повышении эффективности осуществляемых процессов в вибрационном аппарате. 1 ил.

Абсорбер содержит слой структурированной насадки, имеющий гофры. Гофрами образовано множество открытых каналов. Каналы включают в себя первую впадину гофра, первый выступ гофра и второй выступ гофра. Первый выступ гофра и второй выступ гофра ограничивают первую впадину гофра, при этом первый и второй выступы гофра имеют первую вершину и вторую вершину. На первой вершине первого выступа гофра выполнено углубление, проходящее в направлении первой вершины. Первая впадина гофра имеет дно впадины, при этом нормальное расстояние по меньшей мере одной точки углубления от дна впадины гофра меньше нормального расстояния первой вершины от дна впадины гофра. Изобретение обеспечивает улучшение массообмена для абсорбера или десорбера. 14 з.п. ф-лы, 14 ил.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Непрерывный способ получения диоксида хлора включает введение хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в реактор, содержащий внутренние насадочные элементы. Осуществляют взаимодействие указанных хлорат-ионов, пероксида водорода и кислоты в реакторе с образованием потока продуктов, содержащего диоксид хлора. Полученный поток продуктов выводят из реактора. Реактор может содержать неупорядоченно расположенные насадочные элементы или структурированную насадку. Изобретение позволяет повысить эффективность расхода исходных реагентов и производство диоксида хлора, упростить процесс. 14 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к насадочным контактным устройствам, применяемым в тепломассообменных колонных аппаратах. Контактное устройство для проведения тепломассообмена и раздела фаз в секционированных перекрестноточных насадочных колоннах в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость включает совокупность идентичных контактных элементов, собранных друг на друге в один или несколько рядов в пакеты, которые скреплены спицами и вертикальными стойками с образованием в секции колонны стенок, которые по горизонтальным торцам ограничены горизонтальными сегментными перегородками, сопряженными по дуге с корпусом колонны, при этом между стенками расположены распределители жидкости, имеющие перфорированную часть, дополнительную перегородку, пластины-отражатели и вертикальные подпорные пластины. Пространство между дополнительной пластиной и нижележащей и вышележащей стенками герметизируется нащельниками. Изобретение обеспечивает интенсификацию тепломассообмена и упрощение монтажа контактного устройства. 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх