Насыпная насадка для массообменных колонн

Изобретение относится к области процессов и аппаратов химической технологии, а именно к насыпным насадкам для массообменных колонн, и может быть использовано в качестве контактного устройства в химико-технологических процессах ректификации, абсорбции, химического обмена и пр., осуществляемых в колонных аппаратах. Элементы насыпной насадки выполнены из металлической сетки в виде цилиндра с диаметром равным высоте с внутренней центральной перегородкой. Верхняя и нижняя кромки и перегородка цилиндра имеют равномерно расположенные зубцы и сетка имеет гофр. Технический результат: увеличение разделительной способности насадки, снижение коэффициента масштабного перехода при сохранении пропускной способности для различных колонн, жидкостей и режимов. 2 табл., 1 пр., 5 ил.

 

Изобретение относится к области процессов и аппаратов химической технологии, а именно к насыпным насадкам для массообменных колонн, и может быть использовано в качестве контактного устройства в химико-технологических процессах ректификации, абсорбции, химического обмена и пр., осуществляемых в колонных аппаратах.

Насыпная насадка состоит из большого количества одинаковых элементов, которые засыпаются нерегулярным образом в колонну с целью создания развитой поверхности контакта между взаимодействующими потоками фаз и увеличения в результате этого эффективности тепломассообмена (Я.Д. Зельвенский, А.А. Титов, В.А. Шалыгин. Ректификация разбавленных растворов // Л.: Химия. - 1974. - 216 с.).

Известны различные типы насыпных насадок, элементы которых представляют собой тела различной формы. В насадочных массообменных колоннах жидкость тонкой пленкой покрывает элементы насадки и стекает по ним, а газ (пар) по свободным нерегулярным каналам поднимается вверх, обмениваясь с жидкостью разделяемыми компонентами. При этом гидравлические и массообменные характеристики насадки определяются формой и размером ее элементов.

Основными параметрами насадки являются пропускная способность Lуд.max (кг/м2ч), характеризующая максимальный удельный поток жидкости через слой насадки при соотношении массовых потоков жидкости и пара, равном 1, и высота эквивалентной теоретической ступени разделения ВЭТС (см), характеризующая разделительную способность насадки. Причем, чем ниже ВЭТС, тем эффективнее работает насадка. Еще одним удобным критерием сравнения разделительной способности насадок является N1m - количество теоретических ступеней разделения в 1 метре слоя насадки. Соответственно, чем больше N1m, тем эффективнее работает насадка. Поскольку Lуд.max зависит от рабочего давления процесса, а ВЭТС и N1m от удельных потоков жидкости и пара, то далее будем сравнивать эти параметры для различных насадок при одинаковом давлении P=1 ат, удельном потоке Lуд./Lуд.max=0,8 в режиме работы колонны с полным возвратом флегмы.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является насыпная насадка, элементы которой выполнены из проволочной сетки в виде цилиндра диаметром d и высотой h с внутренней центральной перегородкой, где d=h. Такая насадка была разработана доктором Джорджем Олафом Диксоном в 1946 году, называется по имени ее создателя - кольца Диксона, или Dixon Rings (DIXON - HIGH EFFICIENCY LABORATORY FRACTIONATION // J.S.C.I., 68, March, 1949), см. фиг. 1. Для изготовления элементов такой насадки используются полосы с ровными краями из сетки. Недостатками данного вида насадки является невысокая удельная поверхность колец Диксона, определяемая площадью поверхности сетки в единице объема, а также небольшое количество точек контакта элементов насадки между собой при их упаковке в колонну. Вследствие этого затруднено перераспределение стекающей жидкости и образование равномерной пленки на поверхности насадки. Эти негативные факторы приводят к невысокой разделительной способности и большому коэффициенту масштабного перехода, т.е. к значительному увеличению ВЭТС и снижению N1m при увеличении диаметра колонны.

Для экспериментального определения характеристик прототипа - насыпной насадки в виде колец Диксона нами были изготовлены элементы с d=h=15 мм из нержавеющей сетки с просветом 0,26 мм и толщиной проволоки 0,16 мм - Образец 1, см. фиг. 2. Для Образца 1 в процессе ректификации воды при P=1 ат нами была получена пропускная способность Lуд.max=18000 (кг/м2ч) и следующие значения ВЭТС и N1m при Lуд./Lуд.max=0,8=14400 кг/м2ч, в колоннах диаметром Dk=120, 200 и 300 мм, см. табл. 1:

Из данных табл. 1 видно, что при увеличении диаметра колонны в 2,5 раза, ВЭТС для колец Диксона увеличивается в 1,75 раза.

Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности разделения, т.е. снижение ВЭТС и увеличение N1m при сохранении пропускной способности насадки Lуд.max, а также уменьшение коэффициента масштабного перехода, что позволит использовать кольца Диксона в колоннах большего диаметра без значительного ухудшения эффективности разделения.

Этот технический результат достигается тем, что насыпная насадка выполнена из металлической сетки с элементами в виде цилиндра диаметром d и высотой h с внутренней центральной перегородкой, где d=h, при этом, что верхняя и нижняя кромки цилиндра и перегородки имеют фиг. 3, и сетка имеет гофр с высотой гофра s, углом гофрирования γ и углом наклона гофра α, причем выполняются соотношения 0,1*h≤X≤0,3*h; 15°≤β≤75°; 0,1*d≤s≤0,3*d; 40°≤γ≤80°; 40°≤α≤80°, см. фиг. 4. Для изготовления таких элементов используется полоса из сетки с равномерно расположенными зубцами, выполненными, например, при помощи лазерной резки, далее пропущенная через вальцы гофрирующего устройства. Зубчатые края образуют многочисленные дополнительные капельницы, за счет чего перетекание жидкости с элемента на элемент становится более равномерным. Наличие гофра приводит к увеличению поверхности контакта. Эти факторы приводят к увеличению разделяющей способности насадки и к снижению коэффициента масштабного перехода.

Пример 1.

Насыпная насадка была выполнена из элементов из сетки с просветом 0,26 мм и толщиной проволоки 0,16 мм. Элементы имели следующие характеристики:

d=h=15 мм; X=3 мм (0,1*15≤3≤0,3*15); β=60° (15°≤60°≤75°);

s=2 мм (0,1*15≤2≤0,3*15); γ=60° (40°≤60°≤80°); α=70° (40°≤α≤80°) - Образец 2, см. фиг. 4.

Для Образца 2 в процессе ректификации воды при P=1 ат нами была получена пропускная способность Lуд.max=18000 (кг/м2ч) и следующие значения ВЭТС и N1m при Lуд./Lуд.max=0,8=14400 кг/м2ч, в колоннах диаметром Dk=120, 200 и 300 мм, см. табл. 2:

Из сравнения данных табл. 1 и 2 видно, что при одинаковой пропускной способности Образец 2 для всех диаметров колонн имеет больший показатель N1m по сравнению с прототипом. Кроме того, увеличение ВЭТС для Образца 2 с ростом диаметра колонны происходит не так резко, как для прототипа - при увеличении диаметра колонны в 2,5 раза, ВЭТС увеличивается в 1,2 раза. Таким образом, технический результат достигнут.

Насыпная насадка для массообменных колонн, элементы которой выполнены из металлической сетки в виде цилиндра диаметром d и высотой h, где d=h, с внутренней центральной перегородкой, отличающаяся тем, что верхняя и нижняя кромки цилиндра и перегородки имеют равномерно расположенные зубцы высотой X и углом в основании β, и сетка имеет гофр с высотой s, углом гофрирования γ и углом наклона гофра α, причем выполняются соотношения 0,1*h≤X≤0,3*h, 15°≤β≤75°, 0,1*d≤s≤0,3*d, 40°≤γ≤80°, 40°≤α≤80°.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к палладиевому комплексу, а именно к дихлориду ди(фенилацетонитрил)палладия. Комплекс имеет структурную формулу: Также предложен способ его получения.

Изобретение относится к катализатору с карбеновым лигандом, характеризующемуся общей структурой формулы (I) В формуле (I) М представляет собой переходный металл группы 8; X1 и X2 являются идентичными или разными и представляют собой два лиганда, предпочтительно анионных лиганда; R1-R6 являются идентичными или разными и выбраны из водорода, С1-С4алкила, циклогексила, С1-С4алкокси, метилфенила, диметилфенила, метоксифенила, фторфенила, нафтила, за исключением того, что R2 не является фенилом; где в качестве альтернативы R6 необязательно соединен мостиком с L2; L1 и L2 являются идентичными или разными лигандами, предпочтительно представляющими собой нейтральные доноры электронов.

Изобретение относится к системам и способам хранения полимеров. Способ включает транспортировку полимера в контейнер для хранения полимера по подающей линии с использованием среды-носителя.

Изобретение относится к фотокаталитической композиции в качестве фотокаталитического жидкостного покрытия или фотокаталитических чернил. Фотокаталитическая композиция содержит фотокаталитические частицы диоксида титана, распределенные в непрерывной фазе, и по меньшей мере одну добавку против фотообесцвечивания.

Изобретение относится к способу синтеза мочевины. В секции (10) синтеза получают содержащий мочевину раствор (13), указанный раствор очищают в секции (14) извлечения и водный раствор (15), содержащий в основном мочевину и воду, который получают из упомянутой секции извлечения, подвергают процессу концентрирования.

Изобретение относится к получению монокристаллов алмазов, в частности, легированных азотом и фосфором, при высоких давлениях и температурах, которые могут быть использованы в устройствах электроники.

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к нанотрубкам на основе сложных неорганических оксидов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов, гетерогенных катализаторов и компонентов композитных материалов фрикционного и конструкционного назначения.

Изобретение относится к гомогенному катализатору на основе тетра-4-(4'-карбоксифенилсульфанил)тетра-5-нитрофталоцианина кобальта(II) тетранатриевой соли формулы Изобретение позволяет получить соединение, имеющее высокую каталитическую активность при окислении диэтилдитиокарбамата натрия.

Изобретение относится к усовершенствованию каталитического способа аммоксидирования низших парафинов для получения ненасыщенных мононитрилов, таких как акрилонитрил и метакрилонитрил.

Изобретение относится к усовершенствованию каталитического способа аммоксидирования низших парафинов для получения ненасыщенных мононитрилов, таких как акрилонитрил и метакрилонитрил.

Изобретение относится к массообменным способам извлечения жидкостью компонентов газовой смеси и может быть использовано в массообменном оборудовании химической промышленности.

Изобретение относится к области процессов и аппаратов химической технологии, а именно к насыпным насадкам для массообменных колонн, и может быть использовано в качестве контактного устройства в химико-технологических процессах ректификации, абсорбции, химического обмена, осуществляемых в колонных аппаратах.

Изобретение относится к области процессов и аппаратов химической технологии, а именно к насыпным насадкам для массообменных колонн, и может быть использовано в качестве контактного устройства в химико-технологических процессах ректификации, абсорбции, химического обмена, осуществляемых в колонных аппаратах.

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Технический результат - повышение степени очистки газового потока от целевого компонента и пыли.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания. Насадка для скруббера, содержащего корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство, опорные решетки, между которыми расположена насадка, и устройство для отвода шлама, насадка выполнена в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу, при этом выполнена перфорация как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях, а пространство между боковой внутренней поверхностью перфорированного цилиндрического кольца и двумя перфорированными полусферическими поверхностями, прикрепленными к его боковой поверхности, заполнено дополнительными инертными элементами, например в виде шариков, диаметры которых больше диаметра перфорации кольца и полусферических поверхностей, при этом насадка выполнена в виде в виде цилиндрического кольца, на боковой внутренней поверхности которого закреплены перегородки в виде перпендикулярных оси кольца шайб с отверстиями, оси которых асимметричны оси кольца, или насадка выполнена в виде вписываемого в окружность блока, состоящего из семи связанных между собой боковыми гранями шестигранных параллелепипедов без верхнего и нижнего оснований, или насадка выполнена в виде шара, на поверхности которого выполнены несквозные отверстия полусферической формы.

Адсорбент // 2630788
Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Адсорбент, например для вертикального адсорбера, содержит цилиндрический корпус с коническими крышкой и днищем.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания. Элемент насадки для скруббера, содержащего корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство, опорные решетки, между которыми расположена насадка, и устройство для отвода шлама, выполнен в виде, цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности таким образом, что диаметральные плоскости полусфер совпадают соответственно с верхним и нижним основаниями цилиндрического кольца, а вершины полусферических поверхностей находятся на оси кольца и направлены навстречу друг другу, при этом выполнена перфорация как на боковой поверхности, так и на полусферических поверхностях, а пространство между боковой внутренней поверхностью перфорированного цилиндрического кольца и двумя перфорированными полусферическими поверхностями, прикрепленными к его боковой поверхности, заполнено дополнительными инертными элементами, например в виде шариков, диаметры которых больше диаметра перфорации кольца и полусферических поверхностей.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в различных отраслях промышленности для очистки запыленных газов. Насадка для скруббера выполнена в виде цилиндрического кольца, к боковой поверхности которого оппозитно друг другу прикреплены две полусферические поверхности.

Изобретение предназначено для тепло- и массообмена между газом и жидкостью. Распределительная пластина (2) колонны для тепло- и массообмена между газом и жидкостью содержит камеры (4) для прохода газа, средства прохода жидкости (6) и систему вторичного распределения (7), выступающую в нижней части пластины (2).

Изобретение относится к области процессов и аппаратов химической технологии, а именно к насыпным насадкам для массообменных колонн, и может быть использовано в качестве контактного устройства в химико-технологических процессах ректификации, абсорбции, химического обмена и пр., осуществляемых в колонных аппаратах. Элементы насыпной насадки выполнены из металлической сетки в виде цилиндра с диаметром равным высоте с внутренней центральной перегородкой. Верхняя и нижняя кромки и перегородка цилиндра имеют равномерно расположенные зубцы и сетка имеет гофр. Технический результат: увеличение разделительной способности насадки, снижение коэффициента масштабного перехода при сохранении пропускной способности для различных колонн, жидкостей и режимов. 2 табл., 1 пр., 5 ил.

Наверх