Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов

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 конструкциям регулярных насадок, которые применяются в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также в качестве смесителей жидких и газовых потоков, в качестве оросителей градирен систем оборотного водоснабжения, и может найти применение практически во всех технологических процессах нефтяной, газовой, химической и других смежных отраслей промышленности.

Из уровня техники известна регулярная структурированная насадка фирмы «Зульцер» (US 4643853, опубликовано 17.02.87), которая выполнена из вертикально установленных гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом. На каждом из листов гофры расположены по диагонали и выполнены с отверстиями или насечками вдоль или поперек их.

Известна также регулярная структурированная насадка для тепло- и массообменных аппаратов по патенту (RU 2188706, опубликовано 10.09.02), состоящая из собранных в пакеты гофрированных листов, установленных вертикально и параллельно с наклоном гофр соседних листов под углом к горизонту в противоположные стороны, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом и образующих между собой свободные каналы сложной геометрической формы.

К недостаткам таких насадок относится то, что они обеспечивают удовлетворительное распределение газовых и жидкостных потоков лишь в пределах замкнутых плоских каналов, образованных параллельными стенками соседних гофрированных пластин. При этом поперечное перемешивание в объеме всей насадки в целом не обеспечивается, что заметно снижает эффективность процессов тепло- и массообмена.

Наиболее близко к предлагаемому изобретению относится роторно-пленочный тепломассообменный аппарат по патенту (RU №2158393, опубликовано 16.02.2001), принятый нами за прототип, содержащий закрепленные на горизонтальном валу плоские параллельно расположенные диски, которые приводятся во вращение при помощи привода.

К недостаткам данной конструкции относится невысокая турбулизация газовой фазы, что снижает эффективность тепло- и массообмена, а также придание дискам вращения при помощи введения в аппарат внешних сил со стороны специального дополнительного привода, что увеличивает энергозатраты и усложняет конструкцию.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности процессов тепло- и массообмена за счет придания насадке дополнительных турбулизирующих элементов и обеспечения эффективного расположения насадки в аппарате, а также упрощение конструкции аппарата и снижение энергозатрат, путем придания насадке вращательного движения внутренними силами.

Сущность предложенного изобретения заключается в том, что в регулярной насадке для тепло- и массообменных колонных аппаратов, содержащей на горизонтальном валу плоские параллельно расположенные диски, согласно изобретению, диски свободно установлены на валу и насадка снабжена закрепленными между дисками двумя лопастями, выполненными в виде поверхности горизонтальных полуцилиндров, обращенных своей выпуклой частью в противоположные стороны и образующими элемент насадки, при этом наружная продольная кромка каждого полуцилиндра сопряжена с диском по его окружности, а внутренняя продольная кромка каждого полуцилиндра расположена с эксцентриситетом по отношению к центру диска, равным 0,1÷0,15 радиуса диска, при этом кромки лопастей расположены на одной оси симметрии дисков.

Согласно изобретению насадка может быть выполнена таким образом, что элементы насадки объединены в секции, при этом соседние элементы смещены друг относительно друга.

Элементы насадки могут быть закреплены на оси с возможностью автономного вращения друг относительно друга.

Кроме того, элементы насадки расположены ярусами и соседние по высоте ярусы установлены с поворотом друг относительно друга.

Поверхность лопастей может быть выполнена в гладкой, перфорированной, «теркообразной» форме или в виде сеток.

Технический результат предложенного изобретения заключается в том, что повышается эффективность процессов тепло- и массообмена за счет придания насадке дополнительных турбулизирующих элементов и обеспечения эффективного расположения насадки в аппарате, упрощается конструкция аппарата, и снижаются энергозатраты, путем придания насадке вращательного движения внутренними силами.

Данное устройство поясняется чертежами, на которых изображено:

фиг.1 - общий вид насадки;

фиг.2 - разрез по A-A на фиг.1;

фиг.3 - принцип работы насадки;

фиг.4 - элементы насадки, объединенные в секции;

фиг.5 - элементы насадки с возможностью автономного вращения на валу;

фиг.6 - расположение секций насадок в аппарате ярусами;

фиг.7 - вид Б-Б по фиг.6;

фиг.8 - расположение элементов насадки в аппарате ярусами;

фиг.9 - вид B-B на фиг.8;

фиг.10 - элемент насадки на валу с гладкими лопастями;

фиг.11 - элемент насадки с перфорированными лопастями;

фиг.12 - элемент насадки с «теркообразными» лопастями;

фиг.13 - элемент насадки с лопастями в виде сеток.

Регулярная насадка для тепло- и массообменных колонных аппаратов содержит плоские параллельно расположенные диски 1, свободно установленные на горизонтальном валу 2, причем соседние диски 1 снабжены закрепленными между ними двумя лопастями 3, выполненными в виде поверхности горизонтальных полуцилиндров, обращенных своей выпуклой частью в противоположные стороны и образующих элемент насадки. Наружная продольная кромка 4 каждой лопасти 3 сопряжена с диском по его окружности, при этом внутренние продольные кромки 5 каждой лопасти 3 расположены с эксцентриситетом по отношению к центру дисков 1:S=R(0,1÷0,15)

где S - эксцентриситет;

R - радиус диска 1,

при этом кромки лопастей 3 расположены на одной оси симметрии дисков 1.

С лопастями 3 взаимодействуют газовый G и жидкостный L потоки. Элемент насадки имеет вращательное движение W относительно вала 2 (фиг.3).

Элементы насадки, жестко соединенные между собой, образуют секцию 6, при этом пары лопастей 3 по разные стороны дисков 1 смещены относительно друг друга на угол α(фиг.4).

Несколько элементов насадки установлены на валу 2 с возможностью автономного вращения элементов в направлениях W1, W2, W3 (фиг.5).

Два или более рядов элементов в одной горизонтальной плоскости образуют ярус элементов. Ярусы элементов в аппарате 7 располагаются друг к другу под углом β.

Насадка работает следующим образом.

Поскольку диски 1 с лопастями 3 закреплены на валу 2 со свободной посадкой, они могут вращаться относительно этого вала под действием газового G и жидкостного L потоков. Взаимодействующие потоки G и L попадают на лопастные элементы 3 и этим придают насадочному элементу вращательное движение W.

На эффективность насадки влияют следующие факторы. Эксцентриситет S=R(0,1÷0,15)

где S - эксцентриситет;

R - радиус диска.

При 0,1>S>0,15 процесс тепло- и массообмена будет уменьшаться.

Объединение элементов насадки в секции 6 позволяет снизить металлоемкость регулярной насадки за счет снижения общего числа дисков 1 между лопастями 3 соседних элементов насадки.

Угол (между парами лопастей 3, по разные стороны дисков 1) α=90° или

α = 180 o n ,

где n - количество пар лопастей.

Угол α позволяет нейтрализовать дисбаланс при вращении секции 6. При несоблюдении углов α может возникнуть дисбаланс в секции 6, что при вращении может привести к нежелательным вибрациям.

Автономное вращение элемента насадки позволяет компоновать соседние элементы в ряд таким образом, что они будут вращаться на валу 2 в противоположные стороны относительно друг друга, что способствует интенсификации тепло- и массообмена.

Ярусное расположение насадки позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена по всему объему аппарата. Величина угла β между ярусами лежит в пределах от 0,01° до 90° и позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массообмена и минимизировать гидравлические потери.

При β, стремящемся к 0,01°, гидравлические потери минимальны.

При β, стремящемся к 90°, гидравлические потери будут неоправданно возрастать.

Лопасти 3 могут быть выполнены с гладкой поверхностью или профилированной. Использование перфорированных, «теркообразных» или в виде сеток лопастей 6 интенсифицирует процесс тепломассообмена, за счет увеличения поверхности контакта взаимодействующих фаз.

Использование предложенной конструкции в процессах ректификации, абсорбции и многих других процессах позволит:

- повысить интенсивность тепло- и массообмена, путем установки насадок в аппарате ярусами и снабжения насадки лопастями, увеличивающими поверхность контакта фаз;

- упростить конструкцию и снизить энергозатраты, путем придания элементам насадки вращательного движения от газового и жидкостного потоков.

1. Регулярная насадка для тепло- и массообменных колонных аппаратов, содержащая на горизонтальном валу плоские параллельно расположенные диски, отличающаяся тем, что диски свободно установлены на валу, 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, при этом 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.

2. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что элементы насадки объединены в секции, при этом соседние элементы смещены относительно друг друга.

3. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что элементы насадки установлены на оси с возможностью автономного вращения друг относительно друга.

4. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что элементы насадки расположены ярусами, соседние по высоте ярусы установлены с поворотом друг относительно друга.

5. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что лопасти выполнены гладкими.

6. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что лопасти выполнены с перфорацией.

7. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что лопасти выполнены «теркообразными».

8. Регулярная насадка по п.1, отличающаяся тем, что лопасти выполнены в виде сеток.



 

Похожие патенты:

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.

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, 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, 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 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.

Изобретение относится к области очистки воды, в частности, к устройствам для очистки от взвешенных и коллоидных примесей, а также растворенных устойчивых органических соединений. Установка для очистки воды состоит из емкости 1 с мешалкой 7 для смешения воды с коагулянтом, емкости 2 с мешалкой для ввода в смесь микропеска и флокулянта, емкости с мешалкой 3 для смешения и выдержки смеси и отстойника 4 с тонкослойными модулями, снабженных переливными каналами, трубопроводом для откачки полученного шлама, а также устройствами для отделения из шлама микропеска. В качестве устройства для отделения микропеска из шлама установка содержит отмывочную колонну 5, оборудованную провальными тарелками с проходным сечением 30-60%. Отмывочная колонна 5 соединена с системой пульсации 18 и снабжена трубопроводом для откачки полученного шлама, который соединен с верхней зоной колонны, и трубопроводом, соединяющим нижнюю часть колонны с дозаторами для ввода в смесь микропеска. Изобретение позволяет более эффективно перерабатывать шлам для выделения из него микропеска и возврата его в процесс. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Наверх