RU2124394C1

RU2124394C1 - Nozzle member for mass transfer and separation apparatuses

Info

Publication number: RU2124394C1
Application number: RU96123632/25A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Выборнов
Original assignee: Выборнов Вячеслав Георгиевич
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 1999-01-10

Abstract

FIELD: chemical mechanical engineering; may be used in the capacity of internal device in mass transfer and separation apparatuses for provision of phase contact and separation of dropping liquid from flow of gas (steam). SUBSTANCE: nozzle member has a set of parallel rods and plates with holes through which rods are passed and provided with plates which have additional holes to pass gas (steam) and partitions installed from atop and over the entire perimeter of plates for maintaining bubbling bed. Plates are installed at the height of nozzle member at some interval between one another, for instance, with cascade arrangement relative to one another. Plates are installed at an acute angle relative to rods. Installed in plate holes partially or in all holes are two or more rods of the same different diameters. Plates are made of cut-through drawn sheet. EFFECT: higher efficiency of contact and phase separation due to more rational organization of phase movement with formation of bubbling zones and more rational utilization of working area and volume of apparatus. 5 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в качестве внутреннего устройства в массообменных и сепарационных аппаратах для осуществления контакта фаз и сепарации капельной жидкости из потока газа (пара). The invention relates to the field of chemical engineering and can be used as an internal device in mass transfer and separation apparatus for phase contact and separation of a droplet liquid from a gas stream (steam).

Известно устройство для очистки газа, авт. свид. СССР N 599825, МКИ² B 01 D 45/08, 1978 г., содержащее многослойную нитчатую насадку в виде параллельных струн.A device for gas purification, ed. testimonial. USSR N 599825, MKI ² B 01 D 45/08, 1978, containing a multilayer filament nozzle in the form of parallel strings.

Известна также проволочная насадка, заявка N 93007455/25, МПК⁶ B 01 J 19/32, 1993 г., содержащая параллельно расположенные стержни и элементы для фиксации стержней в виде двух параллельных перфорированных пластин, установленных под прямым углом к стержням. Данная насадка принята за прототип.Also known is a wire nozzle, application N 93007455/25, IPC ⁶ B 01 J 19/32, 1993, containing parallel rods and elements for fixing the rods in the form of two parallel perforated plates installed at right angles to the rods. This nozzle is taken as a prototype.

Недостатком проволочной насадки является невысокая эффективность контакта фаз, неполное использование рабочего сечения аппарата и наличие вертикальных и горизонтальных перегородок в аппаратах. The disadvantage of a wire nozzle is the low efficiency of the phase contact, the incomplete use of the working section of the apparatus and the presence of vertical and horizontal partitions in the apparatus.

Целью изобретения является увеличение эффективности контакта и сепарации фаз за счет более рациональной организации движения фаз с образованием барботажных зон, а также за счет более рационального использования рабочей площади и объема аппарата. The aim of the invention is to increase the efficiency of contact and separation of phases due to a more rational organization of the movement of phases with the formation of bubble zones, as well as due to a more rational use of the working area and volume of the apparatus.

Цель достигается тем, что пластины снабжены дополнительными отверстиями для прохода пара, а между двумя пластинами, фиксирующими концы стержней, установлены дополнительные пластины с отверстиями и перегородками для поддержания слоя жидкости. The goal is achieved in that the plates are provided with additional holes for the passage of steam, and between the two plates that fix the ends of the rods, additional plates with holes and partitions are installed to maintain the liquid layer.

Кроме того, в целях рационального использования рабочего сечения аппарата, пластины установлены под острым углом к стержням. In addition, in order to rationally use the working section of the apparatus, the plates are installed at an acute angle to the rods.

Для увеличения эффективности контакта и сепарации фаз частично или во все отверстия пластин установлено по два и более стержней одного или разного диаметра. To increase the efficiency of contact and phase separation, two or more rods of the same or different diameters are installed partially or in all holes of the plates.

Для организации направленного движения газа (пара) и жидкости пластины выполнены, например, из просечно-вытяжного листа. For the organization of the directed movement of gas (vapor) and liquid, the plates are made, for example, of expanded metal sheet.

На фиг. 1а и б показаны продольный и поперечный размеры элемента насадки, например, с 4-мя перфорированными пластинами, состоящего из стержней 1, ограничителей 2 продольного перемещения стержней, перфорированных пластин 3 с отверстиями 4 для стержней и отверстиями 5 без стержней. Пластины снабжены, например, сливными порогами в виде перегородок 6 по всему периметру. Элемент насадки содержит также устройства 7, например, в виде стержней, фиксирующие пластины в требуемом положении. In FIG. 1a and b show the longitudinal and transverse dimensions of the nozzle element, for example, with 4 perforated plates, consisting of rods 1, limiters 2 of longitudinal movement of the rods, perforated plates 3 with holes 4 for rods and holes 5 without rods. The plates are equipped, for example, with drain sills in the form of partitions 6 around the entire perimeter. The nozzle element also contains devices 7, for example, in the form of rods, fixing plates in the desired position.

На фиг. 2 показан продольный разрез элемента насадки с пластинами 3 из просечно-вытяжного листа, например, с различным направлением просечки и каскадным расположением пластин внутри элемента. In FIG. 2 shows a longitudinal section of a nozzle element with plates 3 from an expanded metal sheet, for example, with a different direction of notching and a cascading arrangement of plates inside the element.

На фиг. 3 показан продольный разрез элемента насадки с 2-мя перфорированными пластинами 3, установленных под острым углом к стержням 1(α < 90^o).
На фиг. 4 показан вариант элемента насадки с 3-мя перфорированными пластинами 3, установленными параллельно друг другу, причем средняя пластина смещена вверх, а стержни 1 изогнуты в середине под углом β.
На фиг. 5 показан продольный разрез элемента насадки с 1-м, 2-мя и 3-мя стержнями 1, установленными в отверстия 4, например, по нарастанию числа стержней в каждом отверстии в направлении движения газа (пара). При этом может изменяться диаметр стержней, например, увеличиваться в направлении движения газа (пара).In FIG. 3 shows a longitudinal section of a nozzle element with 2 perforated plates 3 mounted at an acute angle to the rods 1 (α <90 ^° ).
In FIG. 4 shows a variant of a nozzle element with 3 perforated plates 3 mounted parallel to each other, with the middle plate shifted upward and the rods 1 bent in the middle at an angle β.
In FIG. 5 shows a longitudinal section of a nozzle element with 1, 2 and 3 rods 1 installed in holes 4, for example, by increasing the number of rods in each hole in the direction of gas (vapor) movement. In this case, the diameter of the rods may change, for example, increase in the direction of movement of the gas (vapor).

Концы стержней 1 снабжены ограничителями 2, а перфорированные пластины 3 скреплены между собой устройствами 7 в виде стержней и вертикальных стоек. The ends of the rods 1 are provided with stops 2, and the perforated plates 3 are fastened together by devices 7 in the form of rods and vertical posts.

На фиг. 6 показан вариант применения элементов насадки с 5-ю пластинами в массообменном аппарате (абсорбере), установленных в аппарате со смещением относительно друг друга и образованием каскадного расположения пластин 3, при этом в качестве пластин могут быть использованы пластины из просечно-вытяжного листа. Пластины 3 установлены горизонтально, стержни 1 - под углом 90^oC к пластинам. Аппарат оборудован, например, распределителем жидкости 8 и опорной решеткой 9.In FIG. 6 shows an application of nozzle elements with 5 plates in a mass transfer apparatus (absorber) installed in the apparatus with offset relative to each other and the formation of a cascade arrangement of plates 3, while plates from expanded metal sheets can be used as plates. The plates 3 are mounted horizontally, the rods 1 - at an angle of 90 ^o C to the plates. The apparatus is equipped, for example, with a fluid distributor 8 and a support grid 9.

На фиг. 7 показан вариант применения элементов насадки в массообменном аппарате (абсорбере) с наклонным расположением стержней 1 и горизонтальным расположением пластин 3 из просечно-вытяжного листа. In FIG. 7 shows an application of nozzle elements in a mass transfer apparatus (absorber) with an inclined arrangement of rods 1 and horizontal arrangement of plates 3 from an expanded metal sheet.

На фиг. 8 показан вариант применения элементов насадки с наклонным расположением стержней 1 в сепараторе и вертикальным расположением трех перфорированных пластин 3. Аппарат содержит также желоба 10 для вывода отсепарированной жидкости и трубы 11 с гидрозатворами 12 для стока жидкости. In FIG. 8 shows an application of nozzle elements with an inclined arrangement of the rods 1 in the separator and a vertical arrangement of three perforated plates 3. The apparatus also contains troughs 10 for outputting the separated liquid and a pipe 11 with hydraulic locks 12 for draining the liquid.

Элементы насадки для массообменных аппаратов работают следующим образом. Жидкость, поступающая, например, из оросителя 8 разбрызгивается сверху на пластины 3 с отверстиями. При этом, в зависимости от соотношения жидкости и газа (пара) подбираются диаметры отверстий 4 и 5 и диаметр стержней 1 такими, чтобы на пластинах имел место барботажный слой, высота которого определяется также высотой сливного порога 6. Причем барботаж осуществляется через отверстия 5, а переток жидкости - через отверстия 4 и сливные пороги 6. The nozzle elements for mass transfer apparatuses work as follows. The fluid coming, for example, from the sprinkler 8 is sprayed on top of the plate 3 with holes. Moreover, depending on the ratio of liquid to gas (vapor), the diameters of the holes 4 and 5 and the diameter of the rods 1 are selected so that there is a bubbling layer on the plates, the height of which is also determined by the height of the drain threshold 6. Moreover, bubbling is carried out through holes 5, and fluid flow through holes 4 and drain thresholds 6.

Газ (пар) частично проходит через отверстия 5 и между перфорированными пластинами 3, при этом он вынужден пройти слой вертикально расположенных стержней 1. В этом случае происходит дополнительный контакт газа (пара) с жидкостью, стекающей по стержням 1. Кроме того, при прохождении газа (пара) через слой стержней происходит сепарация фаз, что повышает эффективность процесса массопередачи. The gas (steam) partially passes through the holes 5 and between the perforated plates 3, while it is forced to pass through a layer of vertically arranged rods 1. In this case, an additional contact of the gas (steam) with the liquid flowing down the rods 1. In addition, when passing gas (steam) phase separation occurs through a layer of rods, which increases the efficiency of the mass transfer process.

Преимуществом элементов насадки является более рациональное использование рабочей площади и объема аппарата, высокая производительность за счет наличия зон сепарации в виде стержней и высокая эффективность массообмена за счет наличия барботажных зон и отсутствия уноса жидкости с одной ступени контакта на другую. The advantage of the nozzle elements is a more rational use of the working area and volume of the apparatus, high productivity due to the presence of separation zones in the form of rods and high mass transfer efficiency due to the presence of bubble zones and the absence of fluid entrainment from one contact level to another.

Элементы насадки как сепараторы могут быть установлены в аппаратах с восходящим или с нисходящим потоком газа (пара). The nozzle elements as separators can be installed in devices with an upward or downward flow of gas (steam).

Во всех случаях газ (пар), проходя через слой стержней, очищается от капельной жидкости. Процесс осаждения капель на стержнях идет интенсивно за счет их укрупнения и надежного вывода жидкости из зоны сепарации по поверхности стержней. Отсепарированная жидкость через отверстия в пластинах поступает в сборные желоба и через сливные трубы стекает вниз аппарата. In all cases, the gas (steam) passing through the layer of rods is cleaned of droplet liquid. The process of deposition of droplets on the rods is intensive due to their enlargement and reliable removal of fluid from the separation zone along the surface of the rods. The separated liquid through the holes in the plates enters the prefabricated troughs and flows down the apparatus through the drain pipes.

Элементы насадки, установленные в сепараторах, обеспечивают более рациональное использование рабочей площади аппарата, высокую производительность и эффективность сепарации фаз. The nozzle elements installed in the separators provide a more rational use of the device’s working area, high productivity and phase separation efficiency.

Claims

1. The nozzle element for mass transfer and separation apparatus, containing a set of parallel-located rods and plates with holes through which rods are passed, characterized in that the plates are equipped with holes free of rods and partitions installed on top and around the perimeter of the plates.

2. The element according to claim 1, characterized in that the plates are installed along the height of the element at a distance from each other, for example, with a cascade arrangement relative to each other.

3. The element according to claim 1, characterized in that the plates are installed at an acute angle to the rods.

4. The element according to claim 1, characterized in that two or more rods of the same or different diameter are installed partially or in all holes in the plates.

5. The element according to claim 1, characterized in that the plates are made of expanded metal sheet.