RU2370311C1 - Packing for mass-transfer apparatus - Google Patents

Packing for mass-transfer apparatus Download PDF

Info

Publication number
RU2370311C1
RU2370311C1 RU2008107736/15A RU2008107736A RU2370311C1 RU 2370311 C1 RU2370311 C1 RU 2370311C1 RU 2008107736/15 A RU2008107736/15 A RU 2008107736/15A RU 2008107736 A RU2008107736 A RU 2008107736A RU 2370311 C1 RU2370311 C1 RU 2370311C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
packing
mass
nozzle
cylinder
height
Prior art date
Application number
RU2008107736/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Васильевич Муравьев (RU)
Евгений Васильевич Муравьев
Андрей Сергеевич Соколов (RU)
Андрей Сергеевич Соколов
Николай Дмитриевич Саенко (RU)
Николай Дмитриевич Саенко
Михаил Георгиевич Лагуткин (RU)
Михаил Георгиевич Лагуткин
Юрий Борисович Данилов (UA)
Юрий Борисович Данилов
Анатолий Николаевич Сулима (UA)
Анатолий Николаевич Сулима
Дмитрий Юрьевич Данилов (UA)
Дмитрий Юрьевич Данилов
Владимир Ильич Тошинский (UA)
Владимир Ильич Тошинский
Андрей Викторович Медяник (UA)
Андрей Викторович Медяник
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОХИМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОХИМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОХИМ"
Priority to RU2008107736/15A priority Critical patent/RU2370311C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2370311C1 publication Critical patent/RU2370311C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention refers to design of damp packing of mass-transfer apparatus and can be implemented in chemical, oil processing, petrochemical and other branches of industry in heat-, mass-transfer processes in systems liquid-steam(gas), for example in rectification, absorption, desorption, distillation and other processes. Packing for mass-transfer apparatus is made in form of a hollow cylinder with turbulising components. Turbulising components are made in form of open channels arranged on internal and external surfaces of the cylinder; the channels are arranged along screw lines. Also a pitch of the screw line does not exceed height of the cylinder, while ratio of packing diametre to its height is 1-4. Not only external, but additional internal open channels arranged along screw lines facilitate generating screw flow in the layer of the packing on external and internal surfaces; when these two flows intersect at transition from one packing to another it creates additional local turbulences of liquid and gas flows and improves inter-phase mixing.
EFFECT: increased efficiency of mass-transfer and reduced hydraulic resistance.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции насыпных насадок для массообменных аппаратов и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности при осуществлении массообменных процессов в системах жидкость-пар (газ), например ректификации, абсорбции, десорбции, дистилляции и других процессах.The invention relates to the design of bulk nozzles for mass transfer apparatuses and can be used in chemical, oil refining, petrochemical and other industries when performing mass transfer processes in liquid-vapor (gas) systems, for example, rectification, absorption, desorption, distillation and other processes.

Известен элемент насадки для массообменных аппаратов, представляющие собой кольцо без дополнительных устройств, (см. Рамм В.М. «Абсорбция газов». Изд. 2-е перераб. и доп. - М.: «Химия», 1976, с.313).Known element nozzles for mass transfer apparatuses, which are a ring without additional devices, (see Ramm V.M. "Absorption of gases." Ed. 2nd revised and additional - M .: "Chemistry", 1976, p.313 )

Наиболее близкой по совокупности существенных признаков является насадка для массообменных аппаратов, выполненная в виде пустотелого цилиндра, с расположенными на его внешней поверхности турбулизирующими элементами в виде открытых каналов, расположенных по винтовой линии (см. Патент №RU 2280492, МПК В01D 47/14, В01D 53/18 2006 г.).The closest set of essential features is the nozzle for mass transfer apparatus, made in the form of a hollow cylinder, with turbulence elements located on its outer surface in the form of open channels located along a helical line (see Patent No.RU 2280492, IPC B01D 47/14, B01D 53/18 2006).

Недостатками указанных насадок является недостаточная эффективность массообмена и высокое гидравлическое сопротивление.The disadvantages of these nozzles is the lack of mass transfer efficiency and high hydraulic resistance.

Задачей изобретения является создание конструкции насадки, позволяющей повысить эффективность массообмена и снижение гидравлического сопротивления путем изменения профиля поверхности межфазного контакта.The objective of the invention is to create the design of the nozzle, which allows to increase the efficiency of mass transfer and reduce hydraulic resistance by changing the surface profile of the interface.

Данная задача достигается за счет того, что насадка для массообменных аппаратов, выполненная в виде пустотелого цилиндра, с расположенными на его внешней поверхности турбулизирующими элементами в виде открытых каналов, расположенных по винтовой линии, согласно изобретению, насадка дополнительно снабжена расположенными по винтовой линии на внутренней поверхности цилиндра турбулизирующими элементами в виде открытых каналов.This task is achieved due to the fact that the nozzle for mass transfer apparatus, made in the form of a hollow cylinder, with turbulence elements located on its outer surface in the form of open channels located along a helical line, according to the invention, the nozzle is additionally equipped with a helical line located on the inner surface cylinder turbulent elements in the form of open channels.

При этом шаг винтовой линии не более высоты цилиндра и отношение диаметра насадки к ее высоте выполнено в пределах 1-4.The pitch of the helix is not more than the height of the cylinder and the ratio of the diameter of the nozzle to its height is made in the range of 1-4.

На фиг.1 схематично представлена насадка, общий вид в разрезе, на фиг.2 - вид насадки с верху на фиг.1.In Fig.1 schematically shows the nozzle, a General view in section, in Fig.2 is a view of the nozzle from the top in Fig.1.

Контактное устройство представляет пустотелый цилиндр 1 с внешним 2 и внутренним 3 открытыми каналами, расположенными по винтовым линиям.The contact device is a hollow cylinder 1 with external 2 and internal 3 open channels located along helical lines.

Насадка для массообменных аппаратов работает следующим образом.The nozzle for mass transfer apparatus works as follows.

Для ведения технологического процесса необходимый объем аппарата засыпают внавал элементами насадки. Контакт между массообменивающимися потоками (жидкость-газ) происходит непрерывно в противотоке по всей высоте слоя насадки как на внешней, так и на внутренней поверхностях. Орошающая жидкость равномерно распределяется по поверхности слоя насадки и стекает по элементам вниз. Газ через распределительное устройство подается снизу аппарата и движется вверх. Наличие у насадки не только внешних 2, но и дополнительных внутренних 3 открытых каналов, расположенных по винтовым линиям с шагом не более высоты цилиндра, позволит увеличить ее свободный объем и внутреннюю поверхность, т.е. увеличить поверхность контакта взаимодействующих фаз, что приведет к интенсификации процесса массообмена, а также способствует образованию в слое насадки винтового течения не только на внешней, но и на внутренней поверхностях, а пересечение этих двух потоков при переходе с одной насадки на другую создает дополнительные местные завихрения жидкостного и газового потоков, лучшие условия для межфазного перемешивания, т.е. усиливает турбулизацию и повышает кратность обновления поверхности контакта взаимодействующих фаз, что приводит к повышению эффективности массообмена и снижению гидравлического сопротивления.To conduct the technological process, the necessary volume of the apparatus is filled in bulk with nozzle elements. The contact between mass-exchanging flows (liquid-gas) occurs continuously in countercurrent along the entire height of the nozzle layer on both the external and internal surfaces. Irrigating liquid is evenly distributed over the surface of the nozzle layer and flows down the elements. Gas is supplied through the switchgear from the bottom of the apparatus and moves up. The presence of the nozzle not only external 2, but also additional internal 3 open channels located along helical lines with a pitch of not more than the height of the cylinder, will increase its free volume and internal surface, i.e. to increase the contact surface of the interacting phases, which will lead to the intensification of the mass transfer process, and also contributes to the formation of a screw flow in the nozzle layer not only on the external but also on the internal surfaces, and the intersection of these two flows during the transition from one nozzle to another creates additional local fluid vortices and gas flows, the best conditions for interfacial mixing, i.e. enhances turbulization and increases the frequency of updating the contact surface of interacting phases, which leads to an increase in mass transfer efficiency and a decrease in hydraulic resistance.

Одновременное расположение турбулизирующих винтовых каналов как на внешней, так и на внутренней поверхностях цилиндра приведет к самоориентации насадки по направлению к контактируемым потокам при загрузке в навал за счет того, что при одновременном закручивании контактируемой с насадкой жидкостью, находящейся в аппарате при загрузке внавал, при этом приблизительно 80% насадки укладывается соостно потоку, в результате чего возрастает пропускная способность насадки и ее удельная поверхность, что приводит к интенсификации процесса массообмена и снижению гидравлического сопротивления.The simultaneous arrangement of turbulent screw channels on both the external and internal surfaces of the cylinder will lead to the nozzle self-orienting towards the contacting flows when loading into the bulk due to the fact that while the fluid in the apparatus being in contact with the nozzle is twisted, it is inundated while loading approximately 80% of the nozzle is aligned with the flow, resulting in an increase in the throughput of the nozzle and its specific surface, which leads to an intensification of the mass process exchange and reduce hydraulic resistance.

При выполнении шага винтовой линии не более высоты цилиндра увеличивается турбулизация взаимодействующих фаз, то есть повышается эффективность массообмена, одновременно за счет винтового движения на внешней и внутренней поверхностях потоков уменьшается гидравлическое сопротивление.When the step of the helix is not more than the height of the cylinder, the turbulization of the interacting phases increases, that is, the mass transfer efficiency increases, while the hydraulic resistance decreases at the same time due to the helical movement on the external and internal surfaces of the flows.

Минимальное значение шага винтовой линии составляет 5 мм, т.е.: 0,1 высоты цилиндра при высоте насадки 50 мм, 0,05 высоты цилиндра при высоте насадки 100 мм.The minimum value of the helix pitch is 5 mm, i.e.: 0.1 of the cylinder height with a nozzle height of 50 mm, 0.05 of the cylinder height with a nozzle height of 100 mm.

При выполнении шага винтовой линии менее 5 мм резко снижается эффективность массообмена за счет срыва пленки с поверхности насадки, что недопустимо.When the pitch of the helix is less than 5 mm, the mass transfer efficiency sharply decreases due to the film being torn off the nozzle surface, which is unacceptable.

Выполнение насадки с величиной отношения ее максимального диаметра к высоте в пределах 4-1 обеспечивает самоориентацию насадки при загрузке внавал, то есть снижает гидравлическое сопротивление и создает развитую удельную поверхность, приводя к повышению эффективности массообмена.The implementation of the nozzle with a ratio of its maximum diameter to height within 4-1 ensures the self-orientation of the nozzle when loading in bulk, that is, it reduces hydraulic resistance and creates a developed specific surface, leading to an increase in mass transfer efficiency.

При шаге винтовой линии более высоты цилиндра резко снижается эффективность массообмена за счет уменьшения длины канала, что недопустимо.When the helix pitch is greater than the height of the cylinder, the mass transfer efficiency sharply decreases due to the reduction of the channel length, which is unacceptable.

При отношении максимального диаметра насадки к ее высоте менее 1 сокращается удельная поверхность насадки при ее хаотической загрузке в аппарат. При отношении максимального диаметра насадки к ее высоте более 4 увеличивается гидравлическое сопротивление, что недопустимо.When the ratio of the maximum nozzle diameter to its height is less than 1, the specific surface of the nozzle is reduced when it is randomly loaded into the apparatus. When the ratio of the maximum nozzle diameter to its height exceeds 4, the hydraulic resistance increases, which is unacceptable.

Результаты испытаний элемента насадки для массообмена приводятся ниже.The test results of the nozzle element for mass transfer are given below.

Пример 1Example 1

Насадка была выполнена в виде пустотелого цилиндра 1 со следующими размерами: высота Н=50 мм, диаметр D=50 мм, толщина 8=5 мм.The nozzle was made in the form of a hollow cylinder 1 with the following dimensions: height H = 50 mm, diameter D = 50 mm, thickness 8 = 5 mm.

Каналы на внешней 2 и внутренней 3 поверхностях расположены по однозаходным винтовым линиям. Шаг винтовых линий - р на внешней и внутренней поверхностях 6,5 мм, глубина каналов 2,5 мм.The channels on the outer 2 and inner 3 surfaces are located along single-helix lines. The pitch of the helical lines is p on the outer and inner surfaces of 6.5 mm, the depth of the channels is 2.5 mm.

При испытаниях насадка загружалась внавал в колонну диаметром 0,6 м, высота слоя составляла 1 м. Загрузка насадки внавал показало, что 80% насадки укладывается соостно потоку.During testing, the nozzle was loaded into the column 0.6 m in diameter, the layer height was 1 m. The loading of the nozzle into the column showed that 80% of the nozzle fit in flow.

Проведя гидравлические испытания при плотности орошения, равной 0, и скорости газа 2 м/с было получено значение потери напора, равное 43,2 мм вод. ст./пог.м, что по сравнению с кольцами Рашига размером 50×50×5, в 1,4 раза меньше, а по сравнению с прототипом в 1,14 раз.After conducting hydraulic tests at an irrigation density of 0 and a gas velocity of 2 m / s, a pressure loss of 43.2 mm of water was obtained. senior / linear meter, which is 1.4 times smaller in comparison with the Rashig rings of size 50 × 50 × 5, and 1.14 times compared with the prototype.

При плотности орошения, равной 10 м3/(м2*ч), и скорости газа 2 м/с гидравлическое сопротивление насадки в 2,7 раз меньше по сравнению с кольцами Рашига размером 50×50×5 и в 1,3 раза - по сравнению с прототипом, а коэффициент массопередачи возрастает на 11% по сравнению с прототипом.With an irrigation density of 10 m 3 / (m 2 * h) and a gas velocity of 2 m / s, the hydraulic resistance of the nozzle is 2.7 times less compared to Rashig rings 50 × 50 × 5 and 1.3 times compared with the prototype, and the mass transfer coefficient increases by 11% compared with the prototype.

Пример 2Example 2

Насадка была выполнена в виде пустотелого цилиндра 1 со следующими размерами: высота Н=12.5 мм, диаметр D=50 мм, толщина S=5 мм.The nozzle was made in the form of a hollow cylinder 1 with the following dimensions: height H = 12.5 mm, diameter D = 50 mm, thickness S = 5 mm.

Каналы на внешней 2 и внутренней 3 поверхностях расположены по однозаходным винтовым линиям. Шаг винтовых линий - р на внешней и внутренней поверхностях 5 мм, глубина каналов 1,5 мм.The channels on the outer 2 and inner 3 surfaces are located along single-helix lines. The pitch of the helical lines is p on the outer and inner surfaces of 5 mm, the depth of the channels is 1.5 mm.

При испытаниях насадка загружалась внавал в колонну диаметром 0,6 м, высота слоя составляла 1 м. Загрузка насадки внавал показало, что 80% насадки укладывается соостно потоку.During testing, the nozzle was loaded into the column 0.6 m in diameter, the layer height was 1 m. The loading of the nozzle into the column showed that 80% of the nozzle fit in flow.

Проведя гидравлические испытания при плотности орошения, равной 0, и скорости газа 2 м/с, было получено значение потери напора, равное 30,1 мм вод. ст./пог.м, что по сравнению с кольцами Рашига размером 50×50×5 в 2 раза меньше, а по сравнению с прототипом в 1,6 раз.After conducting hydraulic tests at an irrigation density of 0 and a gas velocity of 2 m / s, a pressure loss value of 30.1 mm water was obtained. senior / linear meter, which is 2 times smaller compared to Rashig rings 50 × 50 × 5 in size, and 1.6 times compared to the prototype.

При плотности орошения равной 10 м3/(м2*ч) и скорости газа 2 м/с гидравлическое сопротивление насадки в 3,8 раз меньше по сравнению с кольцами Рашига размером 50×50×5 и в 2,2 раза по сравнению с прототипом, а коэффициент массопередачи возрастает на 23%, по сравнению с прототипом.With an irrigation density of 10 m 3 / (m 2 * h) and a gas velocity of 2 m / s, the hydraulic resistance of the nozzle is 3.8 times less compared to Rashig rings 50 × 50 × 5 and 2.2 times compared to the prototype, and the mass transfer coefficient increases by 23%, compared with the prototype.

Изобретение позволяет снизить гидравлическое сопротивление и повысить эффективность массообмена за счет выполнения турболизирующих элементов в виде открытых каналов, расположенных по винтовой линии, причем шаг винтовой линии не более высоты цилиндра и отношение диаметра насадки к ее высоте выполнено в пределах 1-4.The invention allows to reduce hydraulic resistance and increase the efficiency of mass transfer due to the implementation of turbolizing elements in the form of open channels located along a helical line, and the pitch of the helical line is not more than the height of the cylinder and the ratio of the diameter of the nozzle to its height is made within 1-4.

1. Рамм В.М. «Абсорбция газов». Изд. 2-е перераб. и доп. - М., Химия, 1976,656 с.1. Ramm V.M. "Absorption of gases." Ed. 2nd rev. and add. - M., Chemistry, 1976.656 s.

2. Патент RU 2280492, МПК В01D 47/14, В01D 53/18 2006 г.2. Patent RU 2280492, IPC B01D 47/14, B01D 53/18 2006

Claims (3)

1. Насадка для массообменных аппаратов, выполненная в виде пустотелого цилиндра с расположенными на его внешней поверхности турбулизирующими элементами в виде открытых каналов, расположенных по винтовой линии, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена расположенными по винтовой линии на внутренней поверхности цилиндра турбулизирующими элементами в виде открытых каналов.1. The nozzle for mass transfer apparatus, made in the form of a hollow cylinder with turbulence elements located on its outer surface in the form of open channels located along a helical line, characterized in that it is additionally equipped with turbulence elements located along a helical line on the inner surface of the cylinder in the form of open channels. 2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что отношение диаметра насадки к ее высоте равно 1-4.2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the ratio of the diameter of the nozzle to its height is 1-4. 3. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что шаг винтовой линии открытых каналов не превышает высоты цилиндра. 3. The nozzle according to claim 1, characterized in that the helical pitch of the open channels does not exceed the height of the cylinder.
RU2008107736/15A 2008-03-03 2008-03-03 Packing for mass-transfer apparatus RU2370311C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008107736/15A RU2370311C1 (en) 2008-03-03 2008-03-03 Packing for mass-transfer apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008107736/15A RU2370311C1 (en) 2008-03-03 2008-03-03 Packing for mass-transfer apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2370311C1 true RU2370311C1 (en) 2009-10-20

Family

ID=41262871

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008107736/15A RU2370311C1 (en) 2008-03-03 2008-03-03 Packing for mass-transfer apparatus

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2370311C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607441C1 (en) * 2015-12-07 2017-01-10 Олег Савельевич Кочетов Kochetov contact heat exchanger with active nozzle
RU2611443C1 (en) * 2015-12-07 2017-02-22 Олег Савельевич Кочетов Filters with granular adsorbent
RU2612485C1 (en) * 2015-12-07 2017-03-09 Олег Савельевич Кочетов Wasteheat exchanger with boiling bed
RU2623770C2 (en) * 2015-12-07 2017-06-29 Олег Савельевич Кочетов Filter with adsorbent of continuous action
RU2716769C1 (en) * 2019-05-06 2020-03-16 Руслан Ильдарович Салимгареев Gas distributing device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2607441C1 (en) * 2015-12-07 2017-01-10 Олег Савельевич Кочетов Kochetov contact heat exchanger with active nozzle
RU2611443C1 (en) * 2015-12-07 2017-02-22 Олег Савельевич Кочетов Filters with granular adsorbent
RU2612485C1 (en) * 2015-12-07 2017-03-09 Олег Савельевич Кочетов Wasteheat exchanger with boiling bed
RU2623770C2 (en) * 2015-12-07 2017-06-29 Олег Савельевич Кочетов Filter with adsorbent of continuous action
RU2716769C1 (en) * 2019-05-06 2020-03-16 Руслан Ильдарович Салимгареев Gas distributing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2370311C1 (en) Packing for mass-transfer apparatus
Specchia et al. Absorption in packed towers with concurrent upward flow
KR102245937B1 (en) Static internal, use of one or more static internal, agitated liquid-liquid contactor and use of an agitated liquid-liquid contactor
JP4678602B2 (en) Liquid-phase and gas-phase mixed distribution method
RU2608526C1 (en) Short-layer packing
CN107551967B (en) Microchannel device for microreactors
KR20210046803A (en) Structured packing
Nedeltchev et al. A new correction factor for theoretical prediction of mass transfer coefficients in bubble columns
EP3132848A1 (en) Packing element for a structured packing with specific mounting clips
CN204699428U (en) A kind of practical packed tower
JPS6155504A (en) Device for uniformly distributing two phase mixture
RU219832U1 (en) DISTRIBUTOR OF THE DISPERSED PHASE
Azizi et al. Packing effect on mass transfer and hydrodynamics of rising toluene drops in stagnant liquid
Brunazzi et al. Hydrodynamics of a gas-liquid column equipped with MellapakPlus packing
Dmitrieva et al. Determination of heat transfer coefficient of falling film to the gas flow in the jet-film contact device
RU95555U1 (en) NOZZLE FOR HEAT AND MASS TRANSFER APPARATUS
RU200863U1 (en) Dynamic packing for heat and mass transfer processes
RU103746U1 (en) STATIC MIXER
Zhang et al. Liquid-liquid two-phase flow patterns and mass transfer characteristics in a circular microchannel
RU2607730C1 (en) Mass exchange tower with cross current of liquid and gas (steam) phases of “peton” system
RU170601U1 (en) NOZZLE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE UNITS
Chinnov et al. Features of two-phase flow in a rectangular microchannel with the height of 300 μm
RU2359743C1 (en) Method and device for mixing fluids
Komae et al. Helical liquid flow on a vertical cylinder and its application to gas absorption
RU2310504C1 (en) Packed column

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100304