RU196325U1

RU196325U1 - Absorber

Info

Publication number: RU196325U1
Application number: RU2019142640U
Authority: RU
Inventors: Наталья Андреевна Прохоренко; Александр Борисович Голованчиков; Ксения Васильевна Чёрикова; Николай Анатольевич Меренцов; Дарья Андреевна Лепехина
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-02-25

Abstract

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.Техническим результатом предлагаемой конструкции абсорбера - повышение производительности.Поставленный технический результат достигается тем, что абсорбер, представляющий собой колонну с насадкой, в верхней части которой находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие насадку, в нижней части колонны установлен коллектор для равномерного подвода газа на насадку, состоящий из труб с равномерно герметично закрепленными по длине этих труб акустическими резонаторами с отверстиями, направленными на торцы насадки, выполненной в виде колец Рашига, равномерно закрепленных по высоте вдоль цилиндрических пружин, закрепленных в верхней части колонны, при этом каждая цилиндрическая пружина закреплена в нижней части колонны осесимметрично с ее закреплением в верхней части колонны, причем кольца Рашига выполнены из материала, обладающего эффектом памяти.The proposed 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 for cleaning flue gases and ventilation emissions. The technical result of the proposed absorber design is to increase The technical result is achieved by the fact that the absorber, which is a column with a nozzle, in the upper part fluid distributing devices that uniformly irrigate the nozzle are located, a collector is installed in the lower part of the column for uniform gas supply to the nozzle, consisting of pipes with acoustic resonators with holes uniformly tightly fixed along the length of these pipes, directed to the ends of the nozzle, made in the form of Rashig rings, uniformly fixed in height along cylindrical springs fixed in the upper part of the column, while each cylindrical spring is fixed in the lower part of the column axially symmetric but with its fastening at the top of the column, and Raschig rings made of a material having memory effect.

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.

Известно тепломассообменное устройство, содержащие обечайку (корпус) с внутренними переливами, коллекторы для отвода и подачи теплоносителя в канал, образованный вертикально установленными контактными парами пластин, каждая из которых образует газожидкостный канал с примыкающими к поверхности пластин специальными теплопроводящими элементами в виде наклонно гофрированных лент, повернутых одна относительно другой и образующих винтовые каналы, при этом ленты могут быть перфорированными (авт. св. СССР №1001952, B 01 D 3/28, 1983 г.).It is known heat and mass transfer device containing a shell (housing) with internal overflows, collectors for the removal and supply of coolant into the channel formed by vertically mounted contact pairs of plates, each of which forms a gas-liquid channel adjacent to the surface of the plates with special heat-conducting elements in the form of oblique corrugated tapes, turned one relative to the other and forming helical channels, while the tape can be perforated (ed. St. USSR No. 1001952, B 01 D 3/28, 1983).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая скорость массопереноса на границах раздела фаз жидкости и газа, между наклонными гофрированными лентами, что в целом приводит к низкой производительности тепломассообменного устройства.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the low mass transfer rate at the liquid and gas phase boundaries between inclined corrugated tapes, which generally leads to low productivity of the heat and mass transfer device.

Известны вибрационные аппараты, секционированные кольцевыми перегородками. Они состоят из корпуса, кольцевых перегородок, перфорированных дисков, жестко закрепленных на вертикальных штангах и кольцевых перегородок, закрепленных на боковой стенке корпуса между дисками. Штанга прикреплена к вибрационному приводу, передающему перфорированным диском осевые колебания [Вибрационные массообменные аппараты / под ред. В. М. Олевского. - М. : Химия, 1980, с.49].Known vibration apparatuses partitioned by annular partitions. They consist of a casing, annular partitions, perforated disks rigidly fixed on vertical rods and annular partitions fixed on the side wall of the casing between the disks. The rod is attached to a vibratory drive that transmits axial vibrations to the perforated disk [Vibration mass transfer apparatuses / ed. V. M. Olevsky. - M.: Chemistry, 1980, p. 49].

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, является недостаточная амплитуда осевых колебаний перфорированных дисков, на которых идет массоперенос между жидкой и газовой фазой, что снижает производительность вибрационных аппаратов. Кроме того, механическая вибрация от вибрационного привода разрушает конструктивные элементы, особенно сварочных швов, что требует периодической остановки вибрационных аппаратов на ремонт, что также снижает их производительность, так как уменьшает рабочее время работы. The reasons that impede the achievement of the desired technical result is the insufficient amplitude of the axial vibrations of the perforated discs, on which there is mass transfer between the liquid and gas phase, which reduces the productivity of the vibrating apparatus. In addition, mechanical vibration from a vibratory drive destroys structural elements, especially welds, which requires periodic stopping of vibration devices for repair, which also reduces their productivity, as it reduces the working time.

Известно тепломассообменное устройство, включающее корпус, коллекторы для отвода и подачи теплоносителя в канал, образованный вертикально установленными контактными парами пластин, смежные пары пластин образуют газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные теплопроводящие элементы, при этом каждая контактная пара пластин примыкающие к ней участки газожидкостных каналов, отделенные от соседних участков теплопроводящими элементами, и фрагменты коллекторов для отвода и подачи теплоносителя соединены между собой, теплопроводящие элементы выполнены с продольными гофрами, а контактные пластины с продольными или наклонными ребрами и над контактными пластинами установлено оросительное устройство (патент на полезную модель №141498, B 01 D 3/28, 2013 г.).A heat and mass transfer device is known, including a housing, collectors for removing and supplying heat carrier to a channel formed by vertically mounted contact pairs of plates, adjacent pairs of plates form gas-liquid channels, in each of which perforated heat-conducting elements are installed, each contact pair of plates adjoining gas-liquid sections channels separated from neighboring sections by heat-conducting elements, and fragments of collectors for removal and supply of coolant are connected between Battle, heat-conducting elements are formed with longitudinal corrugations, and the contact plate with longitudinal or oblique ribs and above the contact plates installed irrigation device (utility model patent №141498, B 01 D 3/28, 2013 YG).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточный массоперенос на границе раздела жидкой и газовой фаз образующей между смежных пар пластин, что снижает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include insufficient mass transfer at the interface between the liquid and gas phases forming between adjacent pairs of plates, which reduces productivity.

Известна колонна с насадкой в виде вертикальных пластин (плоскопараллельная насадка из того или иного твердого материала (металл, дерево, пластические массы) или туго натянутых полотнищ из ткани). В верней 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).A known column with a nozzle in the form of vertical plates (plane-parallel nozzle made 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 irrigate each plate evenly 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 малая скорость массопереноса на границе раздела фаз, т.е. стекающей вниз по поверхности насадки пленки жидкости и восходящего газового потока по вертикальным пластинам, что приводит к низкой производительности.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the low mass transfer rate at the phase boundary, i.e. flowing down the surface of the nozzle of the liquid film and the ascending gas stream along the vertical plates, which leads to low productivity.

Известен абсорбер, представляющий собой колонну с насадкой в виде вертикальных пластин, в верхней части которой находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие каждую пластину с обеих сторон, причем в нижней части колонны установлен коллектор для равномерного подвода газа на каждую пластину, состоящий из труб, установленных вдоль нижнего торца каждой пластины с равномерно герметично закрепленными по длине этих труб акустическими резонаторами с отверстиями, направленными на торцы пластин, на которых соосно с отверстиями горизонтально установлены диски, а верхние края пластин подвешены на цилиндрических пружинах, закрепленных в верхней части колонны (патент на полезную модель №168134, B01D53/14, 2017 г.).A known absorber is a column with a nozzle in the form of vertical plates, in the upper part of which there are liquid distributing devices that evenly irrigate each plate on both sides, and a collector is installed in the lower part of the column for uniform gas supply to each plate, consisting of pipes installed along the lower end of each plate with acoustic resonators uniformly hermetically fixed along the length of these pipes with holes directed to the ends of the plates, which are aligned with the opening iyami horizontally mounted discs, and the upper edges of the plates are suspended on coil springs, fixed at the top of the column (utility model patent №168134, B01D53 / 14, 2017 YG).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая поверхность контакта фаз, между торцами каждой пластины, подвешенных на пружинах, что в целом снижает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include a small phase contact surface between the ends of each plate suspended on springs, which generally reduces productivity.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является абсорбер, представляющий собой колонну с насадкой, в верхней части которой находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие насадку, в нижней части колонны установлен коллектор для равномерного подвода газа на насадку, состоящий из труб с равномерно герметично закрепленными по длине этих труб акустическими резонаторами с отверстиями, направленными на торцы насадки, и цилиндрическими пружинами, закрепленными в верхней части колонны, причем каждая цилиндрическая пружина закреплена в нижней части колонны осесимметрично с ее закреплением в верхней части колонны, а насадка выполнена в виде колец Рашига, равномерно закрепленных по высоте вдоль цилиндрических пружин (патент на полезную модель №181419, B01D53/14 2018 г.).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is an absorber, which is a column with a nozzle, in the upper part of which there are liquid distributing devices that evenly irrigate the nozzle, a collector is installed in the lower part of the column for uniform gas supply to the nozzle, consisting from pipes with acoustic resonators evenly hermetically fixed along the length of these pipes with holes directed to the ends of the nozzle and coil springs, replicated in the upper part of the column, and each coil spring is fixed in the lower part of the column axisymmetrically with its fastening in the upper part of the column, and the nozzle is made in the form of Raschig rings uniformly fixed in height along the coil springs (utility model patent No. 181419, B01D53 / 14 2018).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая поверхность контакта фаз между кольцами Рашига, подвешенными на пружине, а также сложность проведения процесса регенерации, что в целом снижает производительность.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the small phase contact surface between the Raschig rings suspended on the spring, as well as the complexity of the regeneration process, which generally reduces productivity.

Техническим результатом предлагаемой конструкции абсорбера повышение производительности.The technical result of the proposed design of the absorber is increased productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что абсорбер, представляющий собой колонну с насадкой, в верхней части которой находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие насадку, в нижней части колонны установлен коллектор для равномерного подвода газа на насадку, состоящий из труб с равномерно герметично закрепленными по длине этих труб акустическими резонаторами с отверстиями, направленными на торцы насадки, выполненной в виде колец Рашига, равномерно закрепленных по высоте вдоль цилиндрических пружин, закрепленных в верхней части колонны, при этом каждая цилиндрическая пружина закреплена в нижней части колонны осесимметрично с ее закреплением в верхней части колонны, причем кольца Рашига выполнены из материала, обладающего эффектом памяти.The technical result is achieved in that the absorber, which is a column with a nozzle, in the upper part of which there are liquid distributing devices that irrigate the nozzle evenly, a collector is installed in the lower part of the column for uniform gas supply to the nozzle, consisting of pipes with uniformly tightly fixed lengths these pipes with acoustic resonators with holes directed to the ends of the nozzle, made in the form of Raschig rings, uniformly fixed in height along coil springs, fixed in the upper part of the column, while each coil spring is fixed in the lower part of the column axisymmetrically with its fastening in the upper part of the column, and the Raschig rings are made of a material with a memory effect.

Выполнение каждого кольца Рашига из материала, обладающего эффектом памяти, позволяет при нагревании и охлаждении изменять длину и высоту насадочных тел, что приводит при охлаждении к растрескиванию и отслаиванию термических загрязнений от их поверхности, уменьшает время очистки поверхности и увеличивает основное время работы, что приводит к росту производительности.The execution of each Rashig ring from a material with a memory effect allows to change the length and height of the nozzle bodies during heating and cooling, which leads to cracking and peeling of thermal contaminants from their surface during cooling, reduces the surface cleaning time and increases the main working time, which leads to productivity growth.

В качестве материала обладающего эффектом памяти можно использовать 12Х18Н10Т, медно-алюминиевый-никелевый сплав, никель-алюминиевый сплав с 36,8% Al, марганцово-медный сплав с 90% Mn и др. [Физические эффекты в машиностроении. Справочник/ под ред. В.А. Лукьянца. – М.: Машиностроение, 1993. – с.149-152].As a material with a memory effect, you can use 12X18H10T, copper-aluminum-nickel alloy, nickel-aluminum alloy with 36.8% Al, manganese-copper alloy with 90% Mn, etc. [Physical effects in mechanical engineering. Handbook / Ed. V.A. Lukyanza. - M .: Mechanical Engineering, 1993. - p.149-152].

На чертеже представлен общий вид в разрезе предлагаемой конструкции абсорбера.The drawing shows a General view in section of the proposed design of the absorber.

Абсорбер представляет собой колонну, состоящую из корпуса 1 с пружиной 2, на которой прикреплены насадки, выполненные в виде колец Рашига 3 из материала, обладающего эффектом памяти. Корпус 1 содержит патрубки для входа 4 и выхода 5 жидкости, а так же входа 6 и выхода 7 газа. К патрубку входа 4 жидкости прикреплено распределительное устройство для жидкости, состоящее из горизонтальной трубы 8 с распределительными патрубками 9, под каждым из которых установлены щелевые воронки 10 для равномерного орошения пружины 2 с кольцами Рашига 3.The absorber is a column consisting of a housing 1 with a spring 2, on which are attached nozzles made in the form of Raschig rings 3 from a material with a memory effect. The housing 1 contains nozzles for the inlet 4 and the outlet 5 of the liquid, as well as the inlet 6 and the outlet 7 of the gas. A fluid distribution device is attached to the fluid inlet 4, consisting of a horizontal pipe 8 with distribution pipes 9, under each of which slotted funnels 10 are installed for uniform irrigation of the spring 2 with Rashig rings 3.

Каждая пружина 2 закреплена в верхней части колонны на траверсах 11. Патрубок входа 6 газа присоединен к коллектору для равномерного подвода газа под каждую пружину 2 с кольцами Рашига 3. Этот коллектор состоит из труб 12, установленных вдоль нижнего торца каждой пружины 2. На каждой трубе 12 равномерно по ее длине герметично закреплены акустические резонаторы 13 с отверстием 14, направленный на пружину 2, на которых соосно с отверстиями 14 установлены горизонтальные диски 15.Each spring 2 is fixed in the upper part of the column to the yokes 11. The gas inlet 6 pipe is connected to the manifold for uniform gas supply under each spring 2 with Raschig rings 3. This collector consists of pipes 12 installed along the lower end of each spring 2. On each pipe 12, the acoustic resonators 13 are uniformly sealed along its length with a hole 14 directed to the spring 2, on which horizontal disks 15 are mounted coaxially with the holes 14.

Абсорбер с насадкой работает следующим образом. Жидкость по патрубку входа 4 подается в распределительное устройство для жидкости и из горизонтальной трубы 8 попадает в распределительные патрубки 9, а из них в щелевые воронки 10, которые равномерно орошают пружину 2 с кольцами Рашига 3, и стекает вниз корпуса 1 и отводится по патрубку выхода 5.The absorber with a nozzle works as follows. The liquid through the inlet pipe 4 is fed into the liquid distribution device and from the horizontal pipe 8 enters the distribution pipes 9, and of them into the slotted funnels 10, which uniformly irrigate the spring 2 with Rashig rings 3, and flows down the housing 1 and is discharged along the outlet pipe 5.

Газ подается по патрубку входа 6, попадает в трубы 12 и равномерно заполняет полость акустических резонаторов 13, из которых с большой скоростью выходит через отверстия 14. Поток газа, выходя из отверстий 14 резонаторов 13, с большой силой ударяет по дискам 15 и, равномерно обтекая их, образует вихри и создает волнообразование поверхностей жидкости, стекающей по пружинам 2 с кольцами Рашига 3, выполненными из материала, обладающего эффектом памяти, поднимается вверх вдоль пружин 2 с кольцами Рашига 3 и выходит из корпуса 1 по патрубку выхода 7. При этом кольца Рашига 3, выполненные из материала, обладающего эффектом памяти, начинают увеличивать свои размеры под действием повышения температуры внутри корпуса 1. После окончания процесса кольца Рашига 3, выполненные из материала, обладающего эффектом памяти, начинают возвращать свои исходные размеры.Gas is supplied through the inlet pipe 6, enters the pipes 12 and evenly fills the cavity of the acoustic resonators 13, from which it exits through the holes 14 at a high speed. The gas flow exiting the holes 14 of the resonators 13 strikes the disks 15 with great force and uniformly flows around they are formed by vortices and create a wave formation of the surfaces of the liquid flowing down the springs 2 with Rashig rings 3 made of a material with a memory effect, rises up along the springs 2 with Rashig rings 3 and leaves the housing 1 along the outlet pipe 7. When this m Raschig rings 3 made from a material having a memory effect, start to increase their sizes under the influence of temperature increase inside the casing 1. After the process of Raschig rings 3 made from a material having a memory effect, start to recover their original dimensions.

Таким образом, установка в колонне абсорбера с насадкой в виде пружин 2 с кольцами Рашига 3, выполненными из материала, обладающего эффектом памяти, позволяет при изменении температуры и размеров насадочных тел растрескиваться и самопроизвольно отслаиваться термическим загрязнениям, что облегчает очистку этих поверхностей, уменьшает время подготовки к основному циклу работы, а значит повышает производительность.Thus, the installation in the absorber column with a nozzle in the form of springs 2 with Rashig rings 3 made of a material with a memory effect allows cracking and spontaneous delamination of thermal contaminants when the temperature and dimensions of the nozzle bodies change, which facilitates cleaning of these surfaces and reduces the preparation time to the main work cycle, which means it improves productivity.

Claims

An absorber, which is a column with a nozzle, in the upper part of which there are liquid distributing devices that evenly irrigate the nozzle, a collector is installed in the lower part of the column for uniform gas supply to the nozzle, consisting of pipes with acoustic resonators with holes uniformly sealed along the length of these pipes, directed to the ends of the nozzle, made in the form of Rashig rings, uniformly fixed in height along cylindrical springs, fixed in the upper part of the column, with each qi indricheskaya spring is fixed at the bottom of the column axially with its fastening at the top of the column, characterized in that the Raschig rings are made of a material having memory effect.