RU196324U1

RU196324U1 - Nozzle for mass transfer apparatus

Info

Publication number: RU196324U1
Application number: RU2019142649U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталья Андреевна Прохоренко; Николай Анатольевич Меренцов; Ксения Васильевна Черикова; Никита Александрович Миропольский
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-02-25

Abstract

Полезная модель относится к массообменным аппаратам с листовой насадкой и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов. Заявленная насадка для массообменного аппарата состоит из гофрированных плоскопараллельных листов с вертикальным расположением гофр. Гофры выполнены из материала, обладающего эффектом памяти. Полезная модель обеспечивает повышение производительности за счет самопроизвольного удаления с поверхности материала откладываемых отложений и увеличение срока службы гофрированных листов. 2 ил.The utility model relates to mass exchangers with a sheet nozzle and can be used in chemical, petrochemical, metallurgical, energy, pharmaceutical, food and other industries, as well as in environmental processes of flue gas cleaning and ventilation emissions. The claimed nozzle for mass transfer apparatus consists of corrugated plane-parallel sheets with a vertical arrangement of corrugations. The corrugations are made of a material with a memory effect. The utility model provides increased productivity due to spontaneous removal of deposited deposits from the surface of the material and increased service life of corrugated sheets. 2 ill.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к массообменным аппаратам с листовой насадкой и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов.The proposed technical solution relates to mass transfer apparatuses with a sheet nozzle and can be used in chemical, petrochemical, metallurgical, energy, pharmaceutical, food and other industries, as well as in environmental processes of flue gas purification and ventilation emissions.

Известна насадка в виде вертикальных пластин (плоскопараллельная насадка из того или иного твердого материала (металл, дерево, пластические массы) или туго натянутых полотнищ из ткани). В верхней части аппарата находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие каждую пластину с обеих сторон (В. М. Рамм. Абсорбция газов. Издание второе, переработанное и дополнительное. - М. : Химия, 1976, с.307-308).Known nozzle in the form of vertical plates (plane-parallel nozzle of one or another solid material (metal, wood, plastics) or tightly stretched cloth panels). In the upper part of the apparatus there are liquid distributing devices that evenly irrigate each plate on both sides (V. M. Ramm. Gas absorption. Second edition, revised and additional. - M.: Chemistry, 1976, p.307-308).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая скорость массопереноса на границы раздела фаз жидкости и газа, что снижает производительность тепломассообменного устройства.The reasons that impede the achievement of a given technical result include a low mass transfer rate to the interface between the liquid and gas phases, which reduces the performance of the heat and mass transfer device.

Известна регулярная насадка для тепло- и массообменных процессов, состоящая из пакетов гофрированных листов двух видов, расположенных вертикально, вершинами друг к другу с образованием в собранном виде горизонтальных, ромбовидных каналов и вертикальных, зигзагообразных каналов, с такими вырезами в листах, чтобы стал возможен вход вершин гофр листа первого вида в прорези вершин гофр соседнего листа второго вида с образованием между ними щелей, на вершинах гофр листов первого вида имеются спиралевидные ленты [патент на изобретение №2602118, B01J 19/32, 2015 г.].A regular nozzle for heat and mass transfer processes is known, consisting of packages of two types of corrugated sheets arranged vertically, with their vertices facing each other to form assembled horizontal, diamond-shaped channels and vertical, zigzag channels, with such cutouts in the sheets so that entry is possible vertices of the corrugations of a sheet of the first type in the slot of the vertices of the corrugations of an adjacent sheet of the second type with the formation of gaps between them, on the tops of the corrugations of the sheets of the first type there are spiral ribbons [patent for invention No. 2602118, B01J 19/32, 2015].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, являются необходимость частых остановок на ремонт листов гофр, что значительно снижает производительность. The reasons that impede the achievement of a given technical result are the need for frequent stops for the repair of corrugated sheets, which significantly reduces productivity.

Известен блок структурированной насадки для тепломассообменных аппаратов, включающий вертикально расположенные гофрированные перфорированные листы с наклонным по отношению к вертикали гофрированием, причем в смежных листах гофры имеют одинаковый и противоположный по направлению угол наклона к вертикали, сами гофрированные вертикальные листы выполнены из просечно-вытяжного металлического листа с ромбовидной формой ячеек и перемычками между ними, ширина которых составляет 1,2-2δ, где δ - толщина листа, при этом угол наклона их к поверхности листа составляет 35-75, а живое сечение каждого просечно-вытяжного гофрированного листа составляет 50-75% от общей его площади [патент на изобретение №2184606, B01J 19/32, 2002 г.].Known block structured nozzles for heat and mass transfer apparatus, including vertically arranged corrugated perforated sheets with corrugation inclined relative to the vertical, and in adjacent sheets the corrugations have the same and opposite in the direction of inclination to the vertical, the corrugated vertical sheets themselves are made of expanded metal sheet with diamond-shaped cells and jumpers between them, the width of which is 1.2-2δ, where δ is the thickness of the sheet, while the angle of inclination of them to the surface leaf spacing is 35-75, and the live section of each expanded metal corrugated sheet is 50-75% of its total area [patent for invention No. 2184606, B01J 19/32, 2002].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточный массоперенос на границе раздела фаз, а так же сложностью проведения процесса регенерации просечно-вытяжного листа с ромбовидной формой ячеек, что в целом снижает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient mass transfer at the phase boundary, as well as the complexity of the regeneration process of an expanded metal sheet with a diamond-shaped cell shape, which generally reduces productivity.

Известна насадка для массообменных аппаратов, содержащая горизонтальные гофрированные полотна с отверстиями, расположенные так, что образующие гофров соседних полотен взаимно перпендикулярны, при этом гофрированные полотна изготовлены из просечно-вытяжного листа, причем нижние части гофров выполнены глухими [патент на изобретение №2225753, B01J 19/32, 2003 г.].Known nozzle for mass transfer apparatus, containing horizontal corrugated sheets with holes, located so that the corrugations of adjacent sheets are mutually perpendicular, while the corrugated sheets are made of expanded metal sheet, and the lower parts of the corrugations are made blind [patent for invention No. 2225753, B01J 19 / 32, 2003].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится быстрое загрязнение просечно-вытяжного листа, что приводит к низкой производительности.The reasons that impede the achievement of a given technical result include rapid contamination of the expanded metal sheet, which leads to low productivity.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является насадка для массообменного аппарата, выполненная в виде гофрированных плоскопараллельных листов с вертикальным или горизонтальным расположением гофр [А.С. Тимонин. Машины и аппараты химических производств и нефтегазопереработка. - Калуга : Издательство «Ноосфера», 2017, с. 572-573].The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted for the prototype is a nozzle for mass transfer apparatus, made in the form of corrugated plane-parallel sheets with a vertical or horizontal arrangement of corrugations [A.S. Thymonin. Machines and apparatus for chemical production and oil and gas processing. - Kaluga: Publishing House "Noosphere", 2017, p. 572-573].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится необходимость остановки аппарата на проведение процесса регенерации, так как на гофрированных листах откладываются отложения (накипь, примеси, сажа), которые необходимо очищать, это приводит к снижению производительности.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the need to stop the apparatus during the regeneration process, since deposits (scale, impurities, soot) are deposited on corrugated sheets, which must be cleaned, this leads to a decrease in productivity.

Техническим результатом предлагаемой конструкции насадки для массообменного аппарата является повышение производительности.The technical result of the proposed design nozzles for mass transfer apparatus is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что насадка для массообменного аппарата, состоящая из гофрированных плоскопараллельных листов с вертикальным расположением гофр, причем гофры выполнены из материала, обладающего эффектом памяти.The technical result is achieved by the fact that the nozzle for the mass transfer apparatus, consisting of corrugated plane-parallel sheets with a vertical arrangement of corrugations, and the corrugations are made of a material having a memory effect.

Выполнение гофр из материала, обладающего эффектом памяти, позволяет под действием температур распрямляться в прямое полотно, из-за чего после прекращения процесса и понижения температуры в аппарате, прямое полотно будет опять возвращать свою прежнюю форму – гофру, что приводит к растрескиванию отложений солевого колена, продуктов деструкции и других материалов и происходит самопроизвольное их удаление с поверхности материала, что будет способствовать увеличению производительности.The execution of the corrugations from a material with a memory effect allows them to straighten into a direct web under the influence of temperatures, because of which, after termination of the process and lowering the temperature in the apparatus, the straight web will again return to its previous shape - the corrugation, which leads to cracking of the salt knee deposits, degradation products and other materials and their spontaneous removal from the surface of the material occurs, which will increase productivity.

На фиг. 1 представлен общий вид насадки для массообменного аппарата; на фиг. 2 - насадка для массообменного аппарата при рабочей температуре.In FIG. 1 shows a general view of a nozzle for a mass transfer apparatus; in FIG. 2 - nozzle for mass transfer apparatus at operating temperature.

Насадка для массообменного аппарата, представляет собой гофрированные плоскопараллельные листы 1, которые крепятся к траверсам 2, находящимся внутри корпуса 3. The nozzle for mass transfer apparatus, is a corrugated plane-parallel sheets 1, which are attached to the traverses 2, located inside the housing 3.

Насадка для массообменного аппарата работает следующим образом. Под действием протекающего процесса внутри корпуса 3 начинает повышаться температура, из-за чего гофрированные плоскопараллельные листы 1, прикрепленные к траверсам 2, начинают распрямляться в прямое полотно (как показано на фиг. 2), а отложения и продукты деструкции из-за деформаций и напряжений растрескиваются и удаляются с поверхности гофрированных плоскопараллельных листов 1.The nozzle for mass transfer apparatus operates as follows. Under the action of the ongoing process, the temperature inside the case 3 begins to rise, due to which the corrugated plane-parallel sheets 1 attached to the traverses 2 begin to straighten into a straight web (as shown in Fig. 2), and deposits and degradation products due to deformations and stresses cracked and removed from the surface of the corrugated plane-parallel sheets 1.

Это уменьшает время удаления этих отложений при остановках и ремонта, а значит, позволяет увеличить основное время работы и производительность.This reduces the removal time of these deposits during shutdowns and repairs, which means that it allows to increase the main working time and productivity.

Пример 1. В ректификационной колонне в холодном состоянии при температуре 20°С листы 1 материала находятся в гофрированном состоянии (фиг. 1) и выполнены из материала, обладающего эффектом памяти, например из нержавеющей стали 12Х18Н10Т. При разделении бинарной смеси «метиловый спирт – вода», которая кипит при температуре от 70°С в верхней части колонны до 100°С, в нижней части колонны гофрированные листы 1 распрямляются и принимают плоскую форму (фиг. 2). При остановке колонны на ремонт она охлаждается, плоские листы 1 возвращаются в гофрированные состояние, при этом термические отложения на поверхности раскалываются и удаляются с нее. Это облегчает подготовку колонны к новому циклу работы, уменьшает время подготовки и увеличивает основное время, тем самым значительно повышает производительность.Example 1. In a distillation column in a cold state at a temperature of 20 ° C, the sheets 1 of the material are in the corrugated state (Fig. 1) and are made of a material having a memory effect, for example, stainless steel 12X18H10T. When separating the binary mixture "methyl alcohol - water", which boils at a temperature of from 70 ° C in the upper part of the column to 100 ° C, in the lower part of the column corrugated sheets 1 are straightened and take a flat shape (Fig. 2). When the column stops for repair, it cools, the flat sheets 1 return to the corrugated state, while thermal deposits on the surface crack and are removed from it. This facilitates the preparation of the column for a new cycle of work, reduces the preparation time and increases the main time, thereby significantly increasing productivity.

Пример 2. В абсорбционной колонне процесс улавливания сероводорода из природного или попутного газа водным раствором моноэтаноламина идет при температуре 20°С и листы находятся в гофрированном состоянии. Десорбцию раствора моноэтаноламина проводят при 100°С, а так как листы насадки выполнены из материала, обладающего эффектом памяти, то гофры распрямляются, продукты деструкции на поверхности листов при этом откалываются и легко удаляются с их поверхности. Это уменьшает время удаления продуктов деструкции с поверхности листов, увеличивает основное время работы, а, следовательно, и производительность в целом.Example 2. In an absorption column, the process of collecting hydrogen sulfide from natural or associated gas with an aqueous solution of monoethanolamine occurs at a temperature of 20 ° C and the sheets are in a corrugated state. The desorption of the monoethanolamine solution is carried out at 100 ° C, and since the packing sheets are made of a material having a memory effect, the corrugations are straightened, and the degradation products on the surface of the sheets are chipped off and easily removed from their surface. This reduces the time of removal of degradation products from the surface of the sheets, increases the main time of work, and, consequently, productivity in general.

Таким образом, установка внутри колонны насадки для массообменного аппарата выполненной в виде гофрированных плоскопараллельных листов из материала, обладающего эффектом памяти, позволяет интенсифицировать процесс за счет того, что не нужно проводить разбор аппарата для очистки насадки от скопившихся примесей, за счет того что насадка будет принимать вид из гофры в прямое полотно и обратно. Это будет способствовать растрескиванию образовавшейся накипи на поверхности насадки, которая будет отскакивать от нее и удаляться. Сам процесс очистки от накипи полотна будет заключаться в подаче потока сжатого воздуха или воды.Thus, the installation inside the column nozzles for mass transfer apparatus made in the form of corrugated plane-parallel sheets of material with a memory effect, allows to intensify the process due to the fact that it is not necessary to disassemble the apparatus for cleaning the nozzle from accumulated impurities, due to the fact that the nozzle will take view from the corrugation into a straight canvas and back. This will contribute to the cracking of the formed scale on the surface of the nozzle, which will bounce off of it and move away. The process of descaling the web itself will consist in supplying a stream of compressed air or water.

Claims

Nozzle for mass transfer apparatus, consisting of corrugated plane-parallel sheets with a vertical arrangement of corrugations, characterized in that the corrugations are made of a material having a memory effect.