CS253182B1 - Uspořádaná výplň kolon - Google Patents

Abstract

Výplň je tvořena svisle vedle sebe uspořádanými vodorovnými pásky, zvlněnými šikmo ke svislici. Pásky jsou opatřeny v řadách vedle sebe a střídavě pod sebou přestupnými otvory, popřípadě i rýhami, uspořádanými ve vodorovných řadách, provedených střídavě po obou stranách pásku. Pásek je v souhlase s předmětem vynálezu opatřen nadto turbulizátory, vylisovanými opět v řadách střídavě z obou stran pásku. Turbulizátory mohou mít tvar bradavek, vlnek či lístkových žeber, souvislých či přerušovaných vodorovných hřebenů, atp. Jsou rozmístěny obvykle na ploše pásku mezi přestupnými otvory, turbulizátory ve tvaru vlnek či lístkových žeber anebo vodorovných hřebenů mohou přecházet i přes přestupné otvory

Description

Vynález se týká uspořádané výplně kolon, která slouží jako vnitřní vybavení kolon pro difuzní procesy, jako jsou rektifikace, absorpce či procesy přímé výměny tepla mezi fázemi, tedy všude tam, kde dochází k přímému styku kapalné a plynné fáze.

Z průmyslové praxe je známa řada výplní jak uspořádaných, tak i sypaných. Z uspořádaných výplní kolon jsou nejstarši roštové vestavby, složené z dřevěných hranolků, poskládaných do mříže ve vodorovných vrstvách, které jsou uspořádány nad sebou a jsou navzájem střídavě pootočeny o 90°. K nejjednodušším uspořádaným výplním patří deskové vestavby, vytvořené ze svislých rovnoběžných desek, at již plných či různě perforovaných, hladkých či různě tvarovaných.

Nejrozšířenějšími uspořádanými vestavbami jsou výplně vytvořené z vodorovně do vrstev uspořádaných, šikmo ke svislici zvlněných pásků z plného či perforovaného materiálu, případně ze sítoviny. Pásky se uspořádávají těsně vedle sebe tak, aby se jejich zvlnění křížilo.

Toto uspořádání je, jak bylo prokázáno, velmi výhodné z hlediska účinnosti dělení. Výplně, vytvořené ze zvlněných pásků, jsou známy z celé řady alternativních provedení, jež se navzájem liší kupříkladu tvarem zvlnění, atp.

Některá výrobci užívají pro zvýšení doby zdržení a lepší smáčení povrchu výplně rýh, vytvořených ve vodorovných řadách po obou stranách pásků, šířka a hloubka rýh odpovídá obvykle přibližně touštce pásku. Při vytváření rýh se přitom postupuje takovým způsobem, že se střídá řada rýh vytvořená po jedné straně pásku s řadou rýh vytvořenou po druhé straně pásku. Rýhy v sousedních řadách, vytvořených střídavě po obou stranách pásku, jsou přitom navzájem uspořádány přesazené. Všechny výplně tohoto typu jsou nadto opatřeny přestupnými otvory, uspořádanými v řadách po celé ploše pásků. Přestupnými otvory se kapalina převádí z jedné strany pásku na druhou.

J

Uspořádaná výplň kolon podle vynálezu patří rovněž do skupiny výplní, vytvořených ze svisle vedle sebe uspořádaných vodorovných pásků, zvlněných šikmo ke svislici a opatřených v řadách vedle sebe a střídavě pod sebou přestupnými otvory, popřípaděv řadách střídavě po obou stranách pásku vytvořenými vodorovnými rýhami. Podstata výplně v provedení podle vynálezu spočívá v tom, že vodorovné pásky jsou po celé ploše nadto opatřeny turbulizátory, vylisovanými v řadách střídavě z obou stran vodorovného pásku.

Turbulizároty vytvářejí umělou drsnost povrchu, která přispívá ke zpomalení toku a zvýšení zádrže kapaliny ve výplni. Na vypouklých plochách turbulizátorů, které mohou mít tvar bradavek, souvislých čl přerušovaných hřebenů, vlnek či vodorovných lístkovitých žeber, dochází ke střídavému zeslabování a zesilování kapalinového filmu, což mé za následek dodadečné míchání kapaliny ve filmu a současně se tím, při jinak stejné konfiguraci výplně, zvýší styková plocha obou fází. Důsledkem toho je zlepšený přestup tepla a hmoty z kapalné fáze do plynné a naopak, zvýšení účinnosti dělení a účinná intenzifikace kolony. Podle experimentálních měření je možno takto zvýšit přestup hmoty až o 12 až 20 %.

Nová úprava pásků zvyšuje užitnou hodnotu výplně, aniž by přitom podstatně ovlivnila její tlakovou ztrátu. Proto jsou tyto výplně, vyznačující se nízkou tlakovou ztrátou, vhodné pro vakuové provozy, zejména těžké vakuové provozy, jako jsou vakuové kolony pro hydrokrak, dělení olejů apod.

Příkladně provedení uspořádané výplně kolon podle vynálezu je dále blíže znázorněno na připojeném výkrese, kde obr. 1 představuje svislý řez částí kolony s naznačením uspořádání několika vrstev výplně, obr. 2 axonometrický pohled na výsledné provedení jednoho vodorovného pásku, obr. 3 svislý řez vedený kolmo k rovině jednoho pásku, na němž jsou vedle sebe provedeny turbulizátory ve tvaru bradavek a žebrovitých prolisú a je rovněž znázorněno vytvoření vodorovných rýh, zatímco obr. 4 až 6 představují pohledy na části ještě nezvlněných vodorovných pásků, opatřených turbulizátory různých tvarů.

Na obr. 1 je na řezu částí kolony znázorněn způsob uložení uspořádané výplně, vytvořené z vodorovných pásků 3 v provedení podle vynálezu, v tělese kolony JL. Pásky 2 jsou ukládány svisle vedle sebe do vodorovných vrstev 2 tak, aby se ohyby 2 sousedních pásků 2 navzájem křížily. Pásky 2 se přitom vrství vedle sebe tak dlouho, až je vyplněn celý průřez kolony 2· U kolon větších průměrů se vytváří segmenty výplně a to v takových rozměrech, aby prolezly montážními průlezy ve stěně kolony 2· Segmenty se pak pokládají vedle sebe do vodorovných vrstev 2· Aby se zajistilo přerozdělování kapaliny, jsou jednotlivé vrstvy 2 výplně uspořádány tak, že se sousední vrstvy vždy navzájem kříží.

Provedení vodorovného pásku 3 je v detailu znázorněno na obr. 2 až 6. Pásek 2 je opatřen přestupnými otvory 4, uspořádanými ve vodorovných řadách, které jsou ve svislém směru přesunuty o polovinu rozteče přestupných otvorů 2· Kromě přestupných otvorů 2 mohou být v pásku vytvořeny i řady vodorovných rýh 2, které jsou střídavě provedeny z obou stran pásku 2· Mezi přestupnými otvory 2< popřípadě po celé ploše vodorovného pásku 2 jsou v pravidelných rozestupech umístěny turbulizátory, které mohou mít tvar výstupků 2, vlnek či lístkových žeber 6, anebo souvislých či přerušovaných vodorovných hřebenů 2· Turbulizátory ve tvaru žeber 8 či hřebenů 2 mohou přestupovat a procházet přes řady přestupných otvorů 2, nemusí být tedy nezbytně rozmístěny pouze v prostorech mezi těmito otvory. Výhodná je zejména kombinace vodorovných rýh 5 s řadami bradavkovítých výstupků 8.

V některých případech je možno použít i kombinací různých druhů turbulizátorů na jednom pásku 2, kupříkladu kombinace bradavkovítých výstupků 2 ^s nepřerušovanými vodorovnými hřebeny 2, atp. Zvlnění vodorovného pásku 2 ohyby 2 ^se provádí až v konečné fázi výroby pásku, kdy je celý pásek již natvarován. Takto připravené pásky 2 ^se P^ak vrství vedle sebe do kolony 2, anebo se demontují do segmentů, jimiž se postupně vyplní celý průřez kolony.

Funkce uspořádané výplně podle vynálezu je následující: plynná fáze prochází kolonou vlivem tlakového spádu mezi oběma konci kolony ve směru odzdola nahoru. Kapalina se převádí nad výplň do rozdělovače, kterým se rozptýlí rovnoměrně po celém průřezu kolony, načež stéká samospádem na výplň a po výplni dolů. Omočená výplň slouží jako styčná plocha, na které se plyn třením o kapalinu obohacuje o těkavé složky, které pak unáší vzhůru, zatímco těžší složky s proudem kapaliny klesají ke dnu kolony.

Turbulizátory vytvořené na ploše výplně turbulizuji laminární podvrstvu kapaliny a nutí ji k intenzivnějšímu míšení, čímž se proces přestupu a tepla mezi oběma fázemi účinně intenzifikuje.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Uspořádaná výplň kolon, tvořená vedle sebe svisle postavenými vodorovnými pásky, zvlněnými šikmo ke svislici a opatřenými v řadách vedle sebe a střídavě pod sebou přestupnými otvory, popřípadě v řadách střídavě po obou stranách pásku vytvořenými vodorovnými rýhami, vyznačená tím, že vodorovné pásky (3) jsou nadto po celé ploše opatřeny turbulizátory vylisovanými v řadách střídavě z obou stran vodorovného pásku (3).
2. 2. Výplň podle bodu 1, vyznačená tím, že turbulizátory mají tvar bradavicovitých výstupků (8), jejichž výška je rovna 3 až 20násobku tloušEky vodorovného pásku (3).
3. 3. Výplň podle bodu 1, vyznačená tím, že turbulizátory mají tvar souvislých, popřípadě přerušovaných vodorovných hřebenů (7), jejichž šířka je rovna 1/2 až 1/1 průměru přestupných otvorů (4).

   253182 4
4. 4. Výplň podle bodu 1, vyznačená tím, že turbulizátory mají tvar vodorovných listkovitých žeber (6), jejichž výška je rovna 3 až 20násobku tloušťky vodorovného pásku (3).
5. 5. Výplň podle bodů 1 až 4, vyznačená tím, že turbulizátory jsou použity v kombinaci.