RU2173214C2

RU2173214C2 - Fluid medium-to-fluid medium contact device

Info

Publication number: RU2173214C2
Application number: RU98110079A
Authority: RU
Inventors: Уильям Дейвид ПАРТЕН
Original assignee: Зульцер Хемтех Аг
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 2001-09-10

Abstract

FIELD: devices for contact of fluid medium to fluid medium with cross-linked packing including several packing elements made from profiled sheets in such way that corrugations are inclined relative to direction of volumetric flow of fluid medium through device. SUBSTANCE: each element of packing has sheets oriented in plane which are shifted at angle relative to sheets of adjacent elements. Provision is made for units reducing pressure differential which are located between adjacent elements. EFFECT: enhanced efficiency. 6 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к контактным устройствам текучая среда - текучая среда и, в частности, к структурированной набивке для использования в таких устройствах. Обычно устройства этого типа, к которому относится настоящее изобретение, используют для таких операций, как перегонка, адсорбция, мокрая очистка газа (скруббинг, отгонка легких фракций (стриппинг), теплообмен и т. д. , в которых одну текучую среду (например, жидкость) приводят в контакт с другой текучей средой (например, с газом), при этом текучие среды обычно находятся в противотоке по отношению друг к другу. В случае контакта газ (или пар)/жидкость газ составляет сплошную фазу. The invention relates to contact devices fluid - fluid and, in particular, to a structured packing for use in such devices. Typically, devices of this type to which the present invention relates are used for operations such as distillation, adsorption, wet gas purification (scrubbing, stripping), heat transfer, etc., in which one fluid medium (for example, a liquid ) are brought into contact with another fluid (for example, gas), and the fluids are usually in countercurrent with respect to each other.In the case of contact, the gas (or vapor) / liquid gas is a continuous phase.

Настоящее изобретение, в частности, относится к контактным устройствам текучая среда - текучая среда, в которых структурированная набивка представляет собой ряд элементов набивки, расположенных последовательно в направлении потока жидкости через устройство, которое обычно существует в форме вертикально расположенной колонны или башни. Каждый элемент набивки содержит множество профилированных листов материала, расположенных край к краю с прямоугольной гофрировкой, наклонной по отношению к направлению потока жидкости, и последовательные элементы расположены с листами в одном элементе, смещенными под углом относительно листов соседнего элемента (соседних элементов). Поставщики коммерчески доступных набивок этого типа рекомендуют смещение по углу в 90^o (Sulzer Brothers Limited) и в 70^o (Norton Chemical Company).The present invention, in particular, relates to fluid-fluid contact devices in which a structured packing is a series of packing elements arranged in series in the direction of fluid flow through a device that typically exists in the form of a vertically arranged column or tower. Each packing element contains a plurality of profiled sheets of material located edge to edge with a rectangular corrugation inclined with respect to the direction of fluid flow, and successive elements are arranged with sheets in one element displaced at an angle relative to sheets of a neighboring element (s). Suppliers of commercially available gaskets of this type recommend an angle offset of 90 ^° (Sulzer Brothers Limited) and 70 ^° (Norton Chemical Company).

В их ряду набивок один поставщик (Sulzer) производит ряд набивок "X" и ряд набивок "Y". Листовые материалы, используемые в двух формах набивок, как предполагается, являются идентичными в отношении площади поверхности и обработки поверхности, но отличаются по углу наклона гофрировки. В ряду набивок "Y" угол наклона гофрировки составляет 45^o к горизонтали, в то время как ряд "X" имеет угол наклона гофрировки 60^o к горизонтали.Among their packings, one supplier (Sulzer) produces packs “X” and packs “Y”. The sheet materials used in the two forms of packing are supposed to be identical in terms of surface area and surface finish, but differ in the angle of inclination of the corrugation. In the row of packings "Y", the angle of inclination of the corrugation is 45 ^° to the horizontal, while row "X" has an angle of inclination of the corrugation of 60 ^° to the horizontal.

Элементы набивки ряда "Y" имеют более высокую эффективность, но более низкую емкость, чем элементы набивки "X". Эффективность структурированной набивки является функцией пути прохождения пара и жидкости в контакте друг с другом по всей поверхности набивки. Емкость набивки определяется емкостью в ее наиболее узком сечении по высоте. Элементы набивки ряда "X" обеспечивают меньшие изменения в направлении текучих сред вблизи промежуточного пространства между элементами благодаря большему углу по отношению к горизонтали, сообщаемому благодаря углу наклона гофрировки, и поэтому имеют большую емкость, чем эквивалентные элементы набивки ряда "Y". Перепад давления в ряду элементов набивки "Y" является более высоким, и использование площади поверхности для массопереноса является более полным, следовательно, элементы набивки ряда "Y" имеют более высокую эффективность. The packing elements of the "Y" row have higher efficiency but lower capacity than the packing elements "X". The effectiveness of a structured packing is a function of the path of vapor and liquid in contact with each other over the entire surface of the packing. The packing capacity is determined by the capacity in its narrowest height section. The packing elements of row "X" provide smaller changes in the direction of the fluids near the intermediate space between the elements due to the larger angle relative to the horizontal communicated due to the angle of inclination of the corrugation, and therefore have a larger capacity than equivalent packing elements of row "Y". The pressure drop in the row of packing elements "Y" is higher, and the use of surface area for mass transfer is more complete, therefore, packing elements of the row "Y" have higher efficiency.

Последние сообщения говорят, что емкость структурированной набивки определяется состоянием текучих сред в промежуточном пространстве между последовательными элементами набивки. Например, когда присутствует контакт жидкость-пар, перепад давления в паровой фазе является более высоким в промежуточном пространстве между последовательными элементами набивки, где жидкость и пар нагнетаются для движения из-за изменения направления, чем в корпусе каждого элемента, и в результате жидкость имеет тенденцию к накапливанию в промежуточном пространстве между элементами. Накопление жидкости происходит в диапазоне рабочих условий тем более широком, чем выше нагрузка жидкости. По этой причине предполагается, что повсеместно наблюдаемое явление потери производительности при структурированной набивке вызвано накоплением жидкости в промежуточном пространстве между последовательными элементами набивки, которое ведет к неправильному перераспределению жидкости в следующем элементе набивки в направлении потока жидкости. Recent reports say that the capacity of a structured packing is determined by the state of the fluids in the intermediate space between successive packing elements. For example, when a liquid-vapor contact is present, the pressure drop in the vapor phase is higher in the intermediate space between successive packing elements, where the liquid and steam are forced to move due to a change in direction than in the case of each element, and as a result, the liquid tends to to accumulate in the intermediate space between the elements. The accumulation of liquid occurs in the range of operating conditions the wider, the higher the load of the liquid. For this reason, it is assumed that the universally observed phenomenon of loss of productivity during structured packing is caused by the accumulation of fluid in the intermediate space between successive packing elements, which leads to incorrect redistribution of liquid in the next packing element in the direction of fluid flow.

В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения создано контактное устройство текучая среда - текучая среда, в котором структурированная набивка содержит ряд элементов набивки, расположенных последовательно в предусмотренном в конструкции направлении потока жидкости, при этом каждый элемент набивки содержит множество профилированных листов материала, расположенных край к краю, друг к другу с гофрировкой, наклонной по отношению к направлению потока жидкости, и последовательные элементы расположены с листами в одном из элементов, смещенными под углом относительно листов соседнего элемента (соседних элементов), который характеризуется созданием средств в промежуточном пространстве между последовательными элементами или вблизи него для понижения перепада давления, прилагаемого к непрерывной фазе в промежуточном пространстве между элементами. In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a fluid-fluid contact device in which a structured packing comprises a number of packing elements arranged in series in the fluid flow direction provided for in the structure, each packing element comprising a plurality of profiled sheets of material located edge to edge, to each other with corrugation, inclined with respect to the direction of fluid flow, and successive elements are located with sheets in one of the elements yarn displaced at an angle relative to the sheets of the adjacent element (neighboring elements), which is characterized by the creation of funds in the intermediate space between successive elements or near it to reduce the pressure drop applied to the continuous phase in the intermediate space between the elements.

Таким образом, является возможным обеспечение хорошей эффективности без ухудшения емкости (и наоборот). Указанные средства могут иметь эффект общего сглаживания скорости изменения давления через секцию набивки аппарата без обязательного уменьшения общего перепада давления на секции набивки (хотя такой общий перепад давления может происходить). В частности, такие средства служат для понижения скорости изменения давления в самих промежуточных пространствах между элементами и в непосредственной близости от этих промежуточных пространств. Thus, it is possible to provide good efficiency without degrading capacity (and vice versa). These means may have the effect of a general smoothing of the rate of change of pressure through the packing section of the apparatus without necessarily reducing the total pressure drop across the packing sections (although such a general pressure drop can occur). In particular, such means serve to reduce the rate of change of pressure in the intermediate spaces themselves between the elements and in the immediate vicinity of these intermediate spaces.

Такие средства могут быть получены путем выполнения гофрировки на листах таким образом, чтобы обеспечить уменьшенный перепад давления. Such means can be obtained by performing corrugation on the sheets in such a way as to provide a reduced pressure drop.

В одном из воплощений вместо использования гофрировки под прямым углом по крайней мере некоторые (предпочтительно - большинство, если не все) листы каждого элемента набивки имеют гофрировку, у которой, по крайней мере у части которой (предпочтительно - у большей части, если не у всей), угол наклона изменяется между противоположными краями элемента набивки так, что угол наклона увеличивается вблизи хотя бы одного (предпочтительно - обоих) из указанных краев по сравнению с углом наклона вдали от краев элемента набивки. In one embodiment, instead of using a corrugation at right angles, at least some (preferably most, if not all) sheets of each packing element have corrugation in which at least part of which (preferably most, if not all ), the angle of inclination varies between opposite edges of the packing element so that the angle of inclination increases near at least one (preferably both) of these edges compared to the angle of inclination away from the edges of the packing element.

В качестве угла наклона в конкретной точке вдоль длины гофрировки подразумевается угол между осью наклона в этой точке и плоскостью, содержащей точку и параллельной противоположным краям. As the angle of inclination at a particular point along the length of the corrugation is meant the angle between the axis of inclination at this point and a plane containing a point and parallel to opposite edges.

Таким образом, в типичном выполнении настоящего изобретения каждый лист элемента набивки может быть снабжен гофрировкой, которая обеспечивает изменение направления потока, когда текучая среда протекает через элемент набивки от одного края до другого края, при этом гофрировка имеет концевую часть или части (в зависимости от того, простирается ли конкретная гофрировка к одному или к обоим противоположным краям), которые пересекают края под углом до 90^o, в то время как промежуточные части каждой гофрировки по крайней мере на части ее длины простираются под углом, несколько меньшим, например обычно меньшим чем 60^o.Thus, in a typical embodiment of the present invention, each sheet of the packing element can be provided with a corrugation that provides a change in the direction of flow when the fluid flows through the packing element from one edge to another edge, while the corrugation has an end part or parts (depending on whether a particular corrugation extends to one or to both opposite edges) that intersect the edges at an angle of up to 90 ^o , while the intermediate parts of each corrugation are at least part of its length n grow at an angle slightly less, for example, usually less than 60 ^o .

Угол наклона у каждой такой гофрировки плавно изменяется вдоль ее длины, хотя не исключается возможность изменения, имеющего ступенчатую природу. The angle of inclination at each such corrugation smoothly varies along its length, although the possibility of a change having a stepwise nature is not excluded.

Путем придания переменного угла наклона листам элементов набивки массоперенос в центре каждого элемента набивки может быть максимальным, и использование более высокого угла наклона вблизи края элемента набивки исключает экстремальное изменение направления, когда текучие среды переходят с одного элемента набивки на следующий. By giving a variable angle of inclination to the sheets of the packing elements, the mass transfer at the center of each packing element can be maximized, and the use of a higher inclination angle near the edge of the packing element eliminates an extreme change in direction when fluids pass from one packing element to the next.

В другом воплощении настоящего изобретения средства в промежуточном пространстве между последовательными элементами или вблизи него для уменьшения перепада давления в этом промежуточном пространстве могут быть выполнены путем создания по крайней мере некоторых (предпочтительно - большинства, если не всех) частей гофрировки на по крайней мере некоторых (предпочтительно - на большинстве, если не на всех) из листов каждого элемента набивки с уменьшенным поперечным сечением вблизи по крайней мере одного (предпочтительно - обоих) из краев элемента набивки, тем самым уменьшая площадь поверхности и перепад давления в этой области. In another embodiment of the present invention, means in the intermediate space between or adjacent to successive elements to reduce the pressure drop in this intermediate space can be accomplished by creating at least some (preferably most, if not all) corrugation parts on at least some (preferably - on most, if not all) of the sheets of each packing element with a reduced cross section near at least one (preferably both) of the edges ementa packing, thereby reducing the surface area and pressure drop in this area.

Локализованное уменьшение площади поперечного сечения гофрировки может быть осуществлено путем уменьшения глубины. Уменьшение глубины предпочтительно постепенно увеличивается по мере приближения гофрировки к конечным краям элементов набивки. Localized reduction in the cross-sectional area of the corrugation can be carried out by reducing the depth. The decrease in depth is preferably gradually increased as the corrugation approaches the end edges of the packing elements.

Если необходимо, такое локализованное уменьшение площади поперечного сечения гофрировки может сочетаться с изменением угла наклона, как описано выше, или может быть использовано уменьшение с гофрировкой, которая имеет конфигурацию, отличную от обычной. Уменьшение площади поперечного сечения или глубины может иметь место в возрастающей степени и может достигать такой глубины, что изгибы, завершающие более короткие ребра листов, то есть, что крайние ребра листов, являются плоскими (неизогнутыми). Поскольку уменьшение глубины должно происходить у листов, находящихся вне контакта друг с другом, если это желательно или необходимо, могут быть предусмотрены средства для поддержания листов в положении вне контакта друг с другом и/или для увеличения жесткости структуры в областях, где глубина гофрировки уменьшается. Такие средства могут включать элементы прокладок, расположенных между соседними листами, или листы могут быть снабжены деталями вдоль тех ребер, которые ограничивают промежуточные пространства между соседними элементами набивки, эти профили могут быть сконструированы для взаимодействия (например, взаимного зацепления) в промежуточном пространстве для поддержания зазора между листами и/или увеличения жесткости. If necessary, such a localized reduction in the cross-sectional area of the corrugation can be combined with a change in the angle of inclination, as described above, or a reduction with corrugation, which has a different configuration than the usual one, can be used. A decrease in cross-sectional area or depth can take place to an increasing degree and can reach such a depth that the bends completing the shorter edges of the sheets, that is, that the extreme edges of the sheets, are flat (non-curved). Since a decrease in depth should occur in sheets that are out of contact with each other, if desired or necessary, means may be provided to keep the sheets out of contact with each other and / or to increase the rigidity of the structure in areas where the corrugation depth decreases. Such means may include gasket elements located between adjacent sheets, or sheets may be provided with parts along those ribs that define intermediate spaces between adjacent packing elements, these profiles can be designed to interact (for example, mutual engagement) in the intermediate space to maintain clearance between sheets and / or stiffening.

В еще одном воплощении настоящего изобретения средства в промежуточном пространстве между последовательными элементами или вблизи него для уменьшения перепада давления в промежуточном пространстве могут быть выполнены путем создания средств управления потоком текучей среды между последовательными элементами набивки, при этом локальное направление потока текучей среды, покидающей один элемент набивки, совмещается со следующим элементом набивки, так чтобы уменьшить перепад давления. In yet another embodiment of the present invention, means in the interstitial space between or adjacent successive elements to reduce the pressure drop in the interstitial space can be accomplished by creating fluid flow control means between successive packing elements, wherein the local flow direction of the fluid leaving one packing element , is combined with the next packing element, so as to reduce the pressure drop.

В этой связи последовательные элементы набивки отделены друг от друга в направлении объемного потока жидкости через устройство, и в зазоре расположены средства для управления потоком жидкости. Такие средства для управления могут содержать открытую структуру, имеющую ряд стенок, которые простираются между последовательными элементами набивки и которые, например, могут быть параллельны в целом друг другу и/или быть расположены в два ряда, при этом один ряд стенок пересекается с другим. Таким образом, например, средства управления могут иметь структуру открытой решетки, имеющую ячейки, через которые текучая среда, выходящая из одного элемента набивки, проходит перед входом в следующий элемент набивки, при этом ячейки имеют оси, которые по существу параллельны направлению объемного потока текучей среды через устройство или по крайней мере параллельны направлению объемного потока по сравнению с гофрировкой. Альтернативно - средства управления могут включать структуру из объектов регулярной или нерегулярной формы, таких, как кольца Рашига и/или Палла, предпочтительно ориентированные так, что большая часть площади их поверхности простирается преимущественно в направлении объемного потока, так что текучая среда, проходящая от одного элемента набивки к следующему, имеет направление потока, которое преимущественно параллельно направлению объемного потока. In this regard, successive packing elements are separated from each other in the direction of the volumetric fluid flow through the device, and means for controlling the fluid flow are located in the gap. Such controls may comprise an open structure having a series of walls that extend between successive packing elements and which, for example, can be parallel to one another as a whole and / or arranged in two rows, with one row of walls intersecting the other. Thus, for example, the controls may have an open grid structure having cells through which a fluid exiting one packing element passes before entering the next packing element, the cells having axes that are substantially parallel to the direction of the volumetric fluid flow through the device or at least parallel to the direction of the volumetric flow compared to corrugation. Alternatively, the controls may include a structure of objects of regular or irregular shape, such as Raschig and / or Pall rings, preferably oriented so that most of their surface area extends predominantly in the direction of the volume flow, so that the fluid flowing from one element The packing to the next has a flow direction that is predominantly parallel to the direction of the volumetric flow.

В следующем воплощении настоящего изобретения средства в промежуточном пространстве между последовательными элементами или вблизи него для уменьшения перепада давления в промежуточном пространстве могут быть выполнены путем создания зазора между последовательными элементами набивки. В этом выполнении элементы набивки могут поддерживаться вне контакта друг с другом с зазором между ними, достаточным для обеспечения значительного понижения перепада давления, приложенного к сплошной фазе, когда она переходит от одного элемента набивки к следующему. Предпочтительно зазор, то есть перпендикулярное расстояние между плоскостями, содержащими крайние точки последовательных элементов набивки в каждом промежуточном пространстве, составляет по крайней мере 2 см, предпочтительно по крайней мере 4 см. Там, где элементы набивки отделены друг от друга таким образом без какой-либо промежуточной структуры, такой, как поддерживающая решетка между ними, необходимо управлять потоком нисходящей жидкой фазы таким образом, чтобы способствовать эффективному переносу от одного элемента набивки к расположенному ниже элементу набивки, иначе может проявляться тенденция для жидкой фазы проходить вдоль ребер листов с возможностью неравномерного распределения. Например, ребра листов на нижних краях элементов набивки могут иметь форму, способствующую сбору жидкости в определенных местах, так что жидкая фаза затем по каплям стекает из этих мест на расположенный ниже элемент набивки. Так, например, ребра листов на нижних краях могут иметь зигзагообразную конфигурацию, так что жидкая фаза собирается и стекает на острых концах. Ясно, что зигзагообразная конфигурация должна быть такой, чтобы большое количество мест, откуда стекает жидкость, были распределены по существу равномерно по промежуточному пространству. In a further embodiment of the present invention, means in the intermediate space between or adjacent to the successive elements to reduce the pressure drop in the intermediate space can be accomplished by creating a gap between the successive packing elements. In this embodiment, the packing elements can be maintained out of contact with each other with a gap between them sufficient to provide a significant reduction in the pressure drop applied to the continuous phase when it moves from one packing element to the next. Preferably, the gap, that is, the perpendicular distance between the planes containing the extreme points of the successive packing elements in each intermediate space, is at least 2 cm, preferably at least 4 cm. Where the packing elements are separated in this way without any intermediate structure, such as a supporting lattice between them, it is necessary to control the flow of the descending liquid phase in such a way as to facilitate efficient transfer from one element of the packing to the location the packing element below, otherwise there may be a tendency for the liquid phase to pass along the edges of the sheets with the possibility of uneven distribution. For example, the edges of the sheets at the lower edges of the packing elements may have a shape that facilitates fluid collection at certain places, so that the liquid phase then flows dropwise from these places to the lower packing element. So, for example, the edges of the sheets at the lower edges may have a zigzag configuration, so that the liquid phase collects and drains at the sharp ends. It is clear that the zigzag configuration must be such that a large number of places from which the liquid flows are distributed substantially uniformly over the intermediate space.

Материалы для изготовления листов могут быть выбраны из материалов, которые обычно используются для структурированной набивки, например, материалы, подобные тонкой фольге (из металла или иного материала), сетчатых материалов и тому подобное. Листы могут быть перфорированными, чтобы сделать возможным проход текучей среды с одной стороны листа на другую, когда текучие среды протекают через набивку. Materials for the manufacture of sheets can be selected from materials that are usually used for structured packing, for example, materials such as thin foil (metal or other material), mesh materials and the like. The sheets may be perforated to allow fluid to pass from one side of the sheet to the other when fluids flow through the packing.

Поверхность материала листа может быть гладкой, или она может быть текстурирована с помощью любой соответствующей технологии для улучшения ее смачиваемости, распределения жидкости и свойств, связанных, например, с перемешиванием. The surface of the sheet material can be smooth, or it can be textured using any appropriate technology to improve its wettability, fluid distribution and properties associated, for example, with mixing.

Профиль гофрировки в поперечном сечении может иметь различные формы, обычно используемые для структурированных набивок, например, полукруглый, V-образный и тому подобное. Подобно этому размеры гофрировки могут быть в целом такие же, как используют в коммерчески доступной структурированной набивке, например, которая продается Sulzer и Norton Chemical Company. Гофрировка не должна быть обязательно сплошной по всему элементу набивки. Например, как используется в коммерчески доступной структурированной набивке, гофрировка может прерываться в элементе набивки, например, таким образом, что первый ряд гофрировки простирается частично вдоль элемента, а второй ряд гофрировки затем следует за первым рядом и простирается через оставшуюся часть элемента, при этом пики и впадины первого ряда являются латерально не совпадающими с пиками и впадинами второго ряда, и на стыках между двумя рядами в листах образуются отверстия, при этом жидкости могут проходить с одной стороны листа на другую. The cross-section corrugation profile may have various shapes commonly used for structured packings, for example, semicircular, V-shaped and the like. Similarly, the corrugation dimensions can be generally the same as used in a commercially available structured packing, for example, which is sold by Sulzer and Norton Chemical Company. The corrugation does not have to be continuous throughout the entire packing element. For example, as used in a commercially available structured packing, the corrugation can be interrupted in the packing element, for example, so that the first row of corrugation extends partially along the element, and the second row of corrugation then follows the first row and extends through the remainder of the element, with peaks and the troughs of the first row are laterally not coincident with the peaks and troughs of the second row, and holes are formed at the joints between the two rows in the sheets, while liquids can pass on one side of the sheet and to the other.

По настоящему изобретению массоперенос в промежуточных пространствах может быть уменьшен в промежуточных пространствах между элементами набивки. Вследствие этого размер по глубине (если рассматривать по направлению объемного потока через устройство) элемента набивки по настоящему изобретению, когда он оптимизирован в отношении эффективности, может отличаться от обычного элемента структурированной набивки, имеющего такую же эффективность (обычно является большим, чем последний). According to the present invention, mass transfer in the intermediate spaces can be reduced in the intermediate spaces between the packing elements. As a consequence, the depth dimension (when viewed in the direction of the volume flow through the device) of the packing element of the present invention, when optimized for efficiency, may differ from a conventional structured packing element having the same efficiency (usually greater than the last).

Далее изобретение будет иллюстрироваться только в качестве примера, со ссылками на прилагаемые чертежи, в которых:
фиг. 1 представляет собой схематический вид колонны с набивкой;
фиг. 2 является видом с вырывом элемента набивки, схематически представляющим конфигурацию гофрировки у соседних листов;
фиг. 3 является видом с вырывом, представляющим (a) профиль гофрировки в положении, удаленном внутрь от пространства между соседними элементами набивки, и (b) профиль гофрировки в положении, непосредственно соседствующем с промежуточным пространством;
фиг. 4 является видом с вырывом, представляющим альтернативное выполнение;
фиг. 5 является видом с вырывом, представляющим выполнение, соответствующее выполнению фиг. 3;
фиг. 6 является видом с вырывом, представляющим выполнение, соответствующее выполнению фиг. 4.The invention will now be illustrated by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a schematic view of a packed column;
FIG. 2 is an exploded view of a packing member schematically representing a corrugation configuration of adjacent sheets;
FIG. 3 is a cutaway view representing (a) a corrugation profile in a position remote inward from the space between adjacent packing elements, and (b) a corrugation profile in a position immediately adjacent to the intermediate space;
FIG. 4 is an exploded view of an alternative embodiment;
FIG. 5 is an exploded view showing an embodiment corresponding to the embodiment of FIG. 3;
FIG. 6 is an exploded view showing an embodiment corresponding to the embodiment of FIG. 4.

Обращаясь к фиг. 1, изобретение будет описано со ссылками на колонну с набивкой или башню 10 для использования, например, при массопереносе или теплообмене между нисходящей жидкой фазой и восходящей паровой фазой. На ее верхнем конце колонна 10 снабжена распределителем жидкости 12 и выходом для пара 14. На ее нижнем конце колонна снабжена входом для пара 16 и выходом для жидкости 18. Ряд элементов структурированной набивки 20 послойно расположен вертикально над поддерживающим элементом 22. Каждый элемент набивки содержит ряд параллельных листов или пластин, расположенных в плоскостях, расположенных по существу вертикально, при этом листы в каждом элементе набивки расположены под углом к листам в соседнем элементе (соседних элементах) набивки. Этот угол может составлять, например, 90^o, но возможны и другие углы. Элементы набивки выполнены так, что они простираются по существу по всей ширине колонны и имеют необходимую глубину для монтажа внутри установки, обычно глубину 30 см. Каждый элемент набивки в выполнении фиг. 1 находится вне контакта с соседними элементами, между ними находятся промежуточные пространства 21.Turning to FIG. 1, the invention will be described with reference to a packed column or tower 10 for use, for example, in mass transfer or heat transfer between a descending liquid phase and an ascending vapor phase. At its upper end, the column 10 is equipped with a liquid distributor 12 and an outlet for steam 14. At its lower end, the column is equipped with an inlet for steam 16 and an outlet for liquid 18. A number of structured packing elements 20 are layered vertically in layers vertically above the supporting element 22. Each packing element contains a row parallel sheets or plates arranged in planes arranged substantially vertically, the sheets in each packing element being angled to the sheets in a neighboring packing element (s). This angle may be, for example, 90 ^° , but other angles are possible. The packing elements are designed so that they extend substantially over the entire width of the column and have the necessary depth for installation inside the installation, usually 30 cm deep. Each packing element in the embodiment of FIG. 1 is out of contact with neighboring elements, between them are intermediate spaces 21.

На фиг. 2 показано, что каждый лист или пластина 24 формируется с рядами гофрировки 26 с пиками или гребнями 28, расположенными по существу наклонно между верхним и нижним краями соответствующего элемента набивки, и соседние листы ориентируются так, что их ряды гофрировки пересекаются крест-накрест. Соседние листы соприкасаются друг с другом в точках пересечения между пиками одного листа и пиками соседних листов. В противоположность коммерчески доступным структурированным набивкам ряды гофрировки не являются прямолинейными вдоль всей их длины - вместо этого каждый ряд гофрировки 26 имеет концевую часть или части 30, 32 (в зависимости от того, простирается ли он до одного края или как до верхнего, так и до нижнего края элемента набивки), расположенных под различными углами к средней части гофрировки. Как видно, ряды гофрировки 26 постепенно изменяют направление между верхним и нижним краями элементов набивки, так что концевые части 30, 32 имеют оси, которые по существу перпендикулярны этим краям, в то время как средние части наклонены по отношению к вертикали. На фиг. 2 сплошные линии обозначают пики 28 гофрировки на фасадной стороне листа, в то время как штриховые линии 28' обозначают пики гофрировки на соответствующей стороне листа непосредственно позади того, который виден. Хотя на фиг. 2 концевые части 30, 32 гофрировки пересекают верхний и нижний края по существу перпендикулярно, понятно, что преимущества настоящего изобретения могут все еще сохраняться, даже если угол пересечения составляет меньше чем 90^o.In FIG. 2, each sheet or plate 24 is formed with corrugation rows 26 with peaks or ridges 28 located substantially obliquely between the upper and lower edges of the corresponding packing element, and adjacent sheets are oriented so that their corrugation rows intersect crosswise. Neighboring sheets are in contact with each other at the points of intersection between the peaks of one sheet and the peaks of adjacent sheets. In contrast to commercially available structured packings, the corrugation rows are not straight along their entire length - instead, each corrugation row 26 has an end portion or portions 30, 32 (depending on whether it extends to one edge or both to the top and to the top the lower edge of the packing element) located at different angles to the middle part of the corrugation. As you can see, the corrugation rows 26 gradually change the direction between the upper and lower edges of the packing elements, so that the end parts 30, 32 have axes that are essentially perpendicular to these edges, while the middle parts are inclined with respect to the vertical. In FIG. 2 solid lines indicate the corrugation peaks 28 on the front side of the sheet, while dashed lines 28 'indicate the corrugation peaks on the corresponding side of the sheet immediately behind that which is visible. Although in FIG. 2 corrugation end portions 30, 32 intersect the upper and lower edges substantially perpendicularly, it is understood that the advantages of the present invention can still be maintained even if the intersection angle is less than 90 ^° .

На фиг. 3 показано выполнение рядов гофрировки, которые могут быть ориентированы в целом, как показано здесь, или они могут быть линейной конфигурации, используемой в коммерчески доступной структурированной набивке, такой как элементы набивки ряда "X" или "Y", производимые и продаваемые Sulzer Brothers Limited. Уменьшенный перепад давления сохраняется или усиливается в этом случае путем уменьшения глубины гофрировки вблизи промежуточных пространств 21 между элементами набивки (см. фиг. 1). Таким образом, профиль, представленный на фиг. 3a, представляет форму гофрировки в положениях, удаленных внутрь от промежуточных пространств 21 между элементами набивки, в то время как профиль, представленный как b, представляет собой форму гофрировки с уменьшенной глубиной в промежуточных пространствах 21 или непосредственно вблизи них. Ясно, что уменьшение глубины означает, что соседние листы не будут иметь контакта между пиками друг друга в этих областях. Если это необходимо, могут быть созданы прокладки или что-то подобное (не показано) для поддержания одинакового зазора между листами и/или увеличения жесткости структуры там, где не существует контакта между пиками. In FIG. 3 illustrates the implementation of corrugation rows that can be oriented in general, as shown here, or they can be a linear configuration used in a commercially available structured packing, such as “X” or “Y” packing elements manufactured and sold by Sulzer Brothers Limited . The reduced pressure drop is maintained or enhanced in this case by reducing the corrugation depth near the intermediate spaces 21 between the packing elements (see Fig. 1). Thus, the profile shown in FIG. 3a represents a corrugation shape in positions remote inward from the intermediate spaces 21 between the packing elements, while the profile represented by b is a corrugation shape with a reduced depth in or immediately adjacent to the intermediate spaces 21. It is clear that a decrease in depth means that adjacent sheets will not have contact between each other's peaks in these areas. If necessary, gaskets or something similar (not shown) can be created to maintain the same gap between the sheets and / or increase the rigidity of the structure where there is no contact between the peaks.

В выполнении фиг. 1 структурированные элементы набивки 20 расположены вертикально послойно с зазором между слоями. Однако, как показано на фиг. 4, элементы набивки 20 (которые могут включать коммерчески доступные элементы, такие как те, которые описаны выше) расположены вертикально с горизонтальными зазорами для уменьшения перепада давления между последовательными элементами набивки, средства управления текучей средой 40 расположены между последовательными элементами набивки в порядке создания потока текучей среды от одного элемента набивки, более совместимого с ориентацией следующего элемента набивки. Средства управления текучей средой могут, как показано, быть в форме открытой решетчатой структуры с ячейками решетки, имеющими стенки, поверхности которых расположены по существу вертикально, при расположении плоскостей так, что жидкость и пар выходят из одного элемента под углом, соответствующим располагающимся наклонно рядам гофрировки, направляется для прохождения через решетчатую структуру перед входом в следующий элемент набивки. Таким образом, угол наклона выходящего потока изменяется так, чтобы он был по существу вертикальным, перед тем как жидкость и пар войдут в ориентированные различным образом ряды гофрировки следующего элемента набивки. Хотя они и не показаны таким образом, изгибы элементов упаковки и решетки могут быть расположены так, что ячейки в решетках эффективно образуют продолжения рядов гофрировки и служат для плавного отклонения потока сплошной фазы от одного элемента набивки по направлению потока, соответствующему ориентации гофрировки следующего элемента набивки. In the embodiment of FIG. 1, the structured packing elements 20 are arranged vertically in layers with a gap between the layers. However, as shown in FIG. 4, packing elements 20 (which may include commercially available items, such as those described above) are arranged vertically with horizontal gaps to reduce pressure drop between successive packing elements, fluid controls 40 are located between successive packing elements in order to create a fluid flow environment from one packing element, more compatible with the orientation of the next packing element. The fluid control means may, as shown, be in the form of an open lattice structure with lattice cells having walls, the surfaces of which are arranged substantially vertically, when the planes are arranged so that the liquid and vapor exit one element at an angle corresponding to the corrugated corrugating rows , is sent to pass through the lattice structure before entering the next packing element. Thus, the angle of inclination of the outlet stream is changed so that it is substantially vertical before the liquid and vapor enter the various corrugated rows of the next packing element. Although not shown in this way, the bends of the packing and lattice elements can be arranged so that the cells in the lattices effectively form extensions of the corrugation rows and serve to smoothly deviate the continuous phase flow from one packing element in the flow direction corresponding to the corrugation orientation of the next packing element.

Хотя настоящее изобретение описано с упоминанием контакта пар - жидкость, не исключена возможность других форм контакта текучая среда - текучая среда, в частности, контакта жидкость - жидкость, где одна жидкость, обычно менее плотная жидкость, образует сплошную фазу. Although the present invention has been described with reference to vapor-liquid contact, other forms of fluid-to-liquid contact are not excluded, in particular liquid-to-liquid contact, where one liquid, usually a less dense liquid, forms a continuous phase.

На фиг. 5, соответствующей фиг. 3, представлено воплощение с гофрировкой под прямым углом 26 и концевыми частями 32, соседствующими с промежуточным пространством 21, с формой гофрировки с уменьшенной глубиной. Глубина гофрировки 26 составляет "a", уменьшенная глубина в промежуточном пространстве 21 составляет "b". На любой высоте концевых частей 32 общая длина изогнутого листа (то есть длина разглаженного листа по любой горизонтальной линии пересечения) равна соответствующей длине гофрировки 26. In FIG. 5 corresponding to FIG. 3, there is shown an embodiment with corrugation at a right angle 26 and end parts 32 adjacent to the intermediate space 21, with a corrugation shape with a reduced depth. The depth of the corrugation 26 is "a", the reduced depth in the intermediate space 21 is "b". At any height of the end portions 32, the total length of the curved sheet (i.e., the length of the smoothed sheet along any horizontal intersection line) is equal to the corresponding length of the corrugation 26.

На фиг. 6, соответствующей фиг. 4, представлено воплощение со средствами управления текучей средой 40, расположенными между последующими элементами набивки 20, в форме решетки. Ячейки квадратной формы образуют продолжение гофрировки. In FIG. 6 corresponding to FIG. 4, an embodiment is shown with fluid controls 40 located between successive packing elements 20 in the form of a grid. Square cells form a continuation of the corrugation.

Claims

1. Contact device fluid - fluid medium, comprising a structured packing, which is a series of elements arranged in series in the direction of fluid flow through the device, each packing element contains many profiled sheets of material in contact with each other, and the sheets are made with corrugation, located obliquely with respect to the direction of fluid flow, while the sheets of one element are offset at an angle relative to the sheets of the neighboring element, means for lowering pressure drop created by the continuous phase in the intermediate space, located in or adjacent to the intermediate space between successive elements, characterized in that the means are made by means of a local change in the corrugation configuration immediately adjacent to the intermediate spaces, at least several sheets of each packing element have at least several corrugation rows with an inclination angle extending to the intermediate space, the inclination angle being gradually changes near at least one intermediate space, the angle of inclination in the packing element is essentially constant, and the gradually changing angle of inclination is larger than this constant angle.

2. The device according to claim 1, characterized in that the corrugation rows have an end part or parts that intersect the intermediate spaces at an angle of up to 90 °.

3. The device according to claim 1, characterized in that at least some parts of the corrugation, at least on some sheets of each packing element, are formed with a reduced cross section near at least one of the edges of the packing element, to reduce surface area and pressure drop at this location.

4. The device according to claim 3, characterized in that at least some of the corrugation parts have a localized decrease in depth, at least near one of the edges of the packing element.

5. The device according to p. 1, characterized in that the means in the intermediate space between successive elements or near it to reduce the pressure drop in the intermediate region contain means for controlling the flow of fluid.

6. The device according to claim 5, characterized in that the successive packing elements are separated from one another by a gap in the direction of the fluid flow through the device, and the means for controlling the fluid flow are located in the gap.