RU2528477C2 - Mass-transfer contact device for interaction between fluid and gas - Google Patents
Mass-transfer contact device for interaction between fluid and gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528477C2 RU2528477C2 RU2010147693/02K RU2010147693K RU2528477C2 RU 2528477 C2 RU2528477 C2 RU 2528477C2 RU 2010147693/02 K RU2010147693/02 K RU 2010147693/02K RU 2010147693 K RU2010147693 K RU 2010147693K RU 2528477 C2 RU2528477 C2 RU 2528477C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zigzag
- gas
- liquid
- partitions
- vertical
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к конструкциям массообменных контактных устройств и может быть использовано в процессах противоточного взаимодействия газа (пара) и жидкости, массообмена в системах газ - жидкость в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, нефтяной, химической и пищевой промышленности.The invention relates to the construction of mass transfer contact devices and can be used in the processes of countercurrent interaction of gas (vapor) and liquid, mass transfer in gas-liquid systems in the oil refining, petrochemical, oil, chemical and food industries.
Известен массообменный аппарат, состоящий из зигзагообразных перегородок, образующих зигзагообразный канал, и вертикальных контактных решеток, установленных между ними. Основным недостатком данного аппарата является низкая эффективность работы при высоких нагрузках по жидкости (свыше 150 м3/м2ч), что объясняется возникновением поперечных волн жидкости на зигзагообразных перегородках, приводящих к нарушению равномерного распределения контактирующих фаз по сечению аппарата. Возникновение поперечных волн происходит вследствие свободного перетока жидкости вдоль кромок гиба зигзагообразных перегородок (а.с. №394068).Known mass transfer apparatus, consisting of zigzag partitions forming a zigzag channel, and vertical contact grids installed between them. The main disadvantage of this apparatus is its low efficiency at high fluid loads (over 150 m 3 / m 2 h), which is explained by the appearance of transverse fluid waves on zigzag partitions, leading to a violation of the uniform distribution of the contacting phases over the apparatus cross section. The emergence of transverse waves occurs due to the free flow of fluid along the edges of the bend of zigzag partitions (AS No. 394068).
Отмеченный недостаток частично устранен в аппарате с гидрозатвором. В этом аппарате на ступени контакта, вследствие наличия сливной перегородки, поддерживается фиксированный, не возбужденный газовым потоком уровень жидкости, что способствует ее равномерному распределению вдоль кромок гиба зигзагообразных перегородок (а.с. №243572).The noted drawback is partially eliminated in the device with a water seal. In this apparatus, at the contact stage, due to the presence of a drainage partition, a fixed level of liquid that is not excited by the gas flow is maintained, which contributes to its uniform distribution along the edges of the bend of zigzag partitions (AS No. 243572).
Однако недостатком этого аппарата является невысокая нагрузка по газу при больших плотностях орошения, так как наличие гидрозатвора значительно уменьшает свободное сечение аппарата.However, the disadvantage of this apparatus is its low gas load at high irrigation densities, since the presence of a water seal significantly reduces the free section of the apparatus.
Известен блок структурированной насадки для тепломассообменных аппаратов, включающий вертикально расположенные гофрированные металлические просечно-вытяжные листы (ПМ №14014).Known block structured nozzles for heat and mass transfer apparatus, including vertically arranged corrugated metal expanded metal sheets (PM No. 14014).
Наиболее близкое изобретение, принятое за прототип (а.с. 1327897), где в точке соприкосновения волнистой зигзагообразной перегородки и струны поток жидкости делится на две равные части, жидкость в виде пленки стекает по перегородке и струне, таким образом струны выполняют роль контакно-распределительных устройств. Газ подается вниз аппарата, контактирует с поверхностью жидкости, не нарушая ее пленочного движения. Исполнение перегородок волнистой формы необходимо для смачивания внутренней поверхности перегородки. Таким образом, поверхностью контакта фаз не может быть больше поверхности насадки, внесенной в объем аппарата.The closest invention adopted for the prototype (as.with. 1327897), where at the point of contact of the wavy zigzag partition and string, the fluid flow is divided into two equal parts, the liquid in the form of a film flows down the partition and the string, thus the strings act as contact distribution devices. Gas is fed down the apparatus, is in contact with the surface of the liquid without disturbing its film motion. The execution of the wavy partitions is necessary to wet the inner surface of the partition. Thus, the phase contact surface cannot be larger than the nozzle surface introduced into the apparatus volume.
Целью изобретения является увеличение интенсивности массообмена в аппарате, работающем с большой плотностью орошения (от 50 до 300 м3/м2ч), путем создания динамических свободных пленок жидкости за каждой вертикальной струной, которые в данном изобретении именуются стержнями 2 (фиг.1), так как могут иметь разное (круглое, каплевидное) сечение, с одновременным секционированием каналов, образованных зигзагообразными перегородками 1, вертикальными секционирующими пластинами для устранения волнообразования в поперечном сечении аппарата и ликвидации локальных неравномерностей. При больших плотностях орошения по вертикали колонны, заполненной массообменной насадкой может возникать неравномерность течения жидкости, а именно унос большей части жидкости к той или иной стенке колонны, который приводит к уменьшению поверхности контакта газ-жидкость и к ухудшению количественных характеристик массообмена. Для предотвращения волнообразования, для равномерного заполнения зигзагообразных каналов и сохранения свободной поверхности жидкости за каждым стержнем по всему объему насадки устанавливают регулярные вертикальные секционирующие пластины 3. Иллюстрация влияния вертикальных секционирующих пластин на равномерность распределения потока приведена на фиг.2.The aim of the invention is to increase the intensity of mass transfer in an apparatus operating with a high irrigation density (from 50 to 300 m 3 / m 2 h) by creating dynamic free fluid films behind each vertical string, which in this invention are called rods 2 (Fig. 1) , since they can have different (round, tear-shaped) cross-sections, with simultaneous sectioning of channels formed by
Указанная цель достигается за счет следующих конструктивных особенностей:The specified goal is achieved due to the following design features:
- зигзагообразные перегородки 1 выполняют с соотношением Н/А=1,2÷3,25, где Н - расстояние между кромкой гиба зигзагообразной перегородки (высота контактной камеры), А - (35-75 мм) расстояние между соседними зигзагообразными перегородками (ширина контактной камеры);-
- радиус кромки гиба зигзагообразных перегородок выполняют не более 3 мм, чтобы поток жидкости срывался с острой кромки;- the radius of the edge of the bend of the zigzag partitions is not more than 3 mm, so that the fluid flow is disrupted from the sharp edge;
- перпендикулярно кромкам гиба, примыкая к ним любым известным способом, крепят стержни 2 либо круглого, либо каплевидного сечения;- perpendicular to the edges of the bend, adjacent to them by any known method, fasten the
- в каналах, образованных смежными зигзагообразными перегородками 1 устанавливают вертикальные секционирующие пластины 3 в шахматном порядке (длина контактной камеры);- in the channels formed by
В результате теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что при выполнении указанных выше конструкивных параметров создаются гидродинамические условия, позволяющие осуществить взаимодействие газа и жидкости при плотностях орошения 50-300 м3/м2ч, причем на каждой ступени контакта за каждым стержнем 2 стекающая жидкость образует свободные динамические параллельные вибрирующие пленки 4, разделенные газом, которые достигают противоположной зигзагообразной перегородки, перемешиваются с другими свободными пленками, далее жидкость стекает на нижележащую ступень контакта, где процесс повторяется (фиг.3).As a result of theoretical and experimental studies, it was found that when the above design parameters are fulfilled, hydrodynamic conditions are created that allow the interaction of gas and liquid at irrigation densities of 50-300 m 3 / m 2 h, and at each contact step behind each
Газ, поднимаясь противотоком снизу, проходит между свободными пленками и, проходя между стержнями 2, рассекает жидкость, способствуя равномерному орошению жидкостью каждого стержня.The gas, rising countercurrent from below, passes between the free films and, passing between the
Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемом аппарате поверхность контакта фаз существенно больше поверхности смоченных контактных элементов (Таб.1).Thus, in contrast to the prototype in the proposed apparatus, the contact surface of the phases is significantly larger than the surface of the wetted contact elements (Table 1).
Форма сечения и диаметр стержней 2, шаг между стержнями, расстояние между вертикальными секционирующими пластинами зависят от свойств обрабатываемой жидкости и расходных характеристик газа и жидкости. Такое массообменное контактное устройство наиболее целесообразно применять в процессах противоточного взаимодействия газа и жидкости, когда по технологии требуются высокие плотности орошения (50-300 м3/м2ч).The cross-sectional shape and diameter of the
Из таблицы видно, что при выполнении заявленных конструктивных параметров техническим результатом изобретения является удвоение поверхности контакта фаз за счет образования свободных динамических пленок жидкости, причем увеличение поверхности достигается без увеличения удельного объема контактных устройств, и, следовательно, практически вдвое повышается интенсивность массобмена между жидкостью и газом. Таких плотностей орошения, в сочетании с поверхностью контакта фаз, в устройствах-аналогах и по прототипу достигнуть не удавалось.The table shows that when the claimed design parameters are met, the technical result of the invention is the doubling of the contact surface of the phases due to the formation of free dynamic liquid films, and the surface increase is achieved without increasing the specific volume of the contact devices, and, therefore, the mass transfer between the liquid and gas is almost doubled . It was not possible to achieve such irrigation densities, in combination with the phase contact surface, in analog devices and in the prototype.
При соотношении Н/А менее 1,2 снижается плотность орошения и предельная скорость газа, а режим образования динамических пленок становится неустойчивым. Увеличение соотношения Н/А свыше 3,25 приводит к резкому снижению эффективности массосбмена в аппарате вследствие сокращения числа контактов газа и жидкости на единицу высоты насадки и уменьшение поверхности контакта газа с жидкостью при незначительном росте его производительности.When the H / A ratio is less than 1.2, the irrigation density and the limiting gas velocity decrease, and the mode of formation of dynamic films becomes unstable. An increase in the N / A ratio in excess of 3.25 leads to a sharp decrease in the mass transfer efficiency in the apparatus due to a decrease in the number of gas and liquid contacts per unit height of the nozzle and a decrease in the gas-liquid contact surface with a slight increase in its productivity.
Секционирование зигзагообразных перегородок 1 вертикальными секционирующими пластинами 3 препятствует свободному перетоку жидкости вдоль кромок гиба зигзагообразных перегородок, что значительно снижает волнообразование в поперечном сечении аппарата. Для ликвидации локальных неравномерностей плотности орошения в сечении аппарата и улучшения перемешивания жидкости - вертикальные секционирующие пластины в смежных зигзагообразных перегородках, образующих сквозной вертикальный канал, располагают в шахматном порядке. Такое расположение секционирующих пластин 3 дает возможность жидкости перераспределяться по сечению аппарата, что в конечном итоге приводит к увеличению эффективности работы устройства в целом (фиг.2).Sectioning of
Совокупность отличительных признаков заявляемого устройства придает ему новые свойства, благодаря которым и обеспечивается достижение технического результата, а именно:The set of distinctive features of the claimed device gives it new properties, due to which the achievement of the technical result is ensured, namely:
- увеличение интенсивности процесса массообмена при больших плотностях орошения;- an increase in the intensity of the mass transfer process at high irrigation densities;
- увеличение плотности орошения до 300 м3/м2ч.- increase in irrigation density up to 300 m 3 / m 2 h
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена конструкция массообменного аппарата, а на фиг.2 - схема движения потока жидкости в зигзагообразном канале с вертикальными секционирующими пластинами, на фиг.3 изображено поведение жидкости в процессе противоточного движения с газом.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows the design of the mass transfer apparatus, and Fig.2 is a diagram of the movement of the fluid flow in a zigzag channel with vertical sectioning plates, Fig.3 shows the behavior of the liquid during countercurrent movement with gas.
Массообменный аппарат включает корпус, штуцера ввода и вывода реагентов (не показано), и массообменное контактное устройство, являющееся предметом изобретения, которое состоит из зигзагообразных перегородок 1, стержней 2, вертикальных секционирующих пластин 3. Перегородки образуют сквозной зигзагообразный канал для прохода жидкости и газа. Стержни 2 плотно прилегают к перегородкам 1 в местах гиба последних и способствуют направленному срыву жидкости с образованием свободных динамических параллельных вибрирующих пленок в форме паруса 4, как показано на фиг.3. Вертикальные секционирующие пластины 3, имеющие форму равнобедренных-треугольников, двумя равными сторонами крепятся к зигзагообразным перегородкам 1, при этом зигзагообразный канал секционируется на участки, ограниченные зигзагообразной перегородкой 1, рядом стержней 2 и двумя соседними вертикальными секционирующими пластинами 3. Шахматное расположение пластин на противоположных зигзагообразных перегородках 1 исключает образование в пределах одного зигзагообразного канала нескольких автономных сквозных сверху до низа каналов, так как каждый вышележащий участок сообщается с двумя нижележащими (фиг.2).The mass transfer apparatus includes a housing, a reagent inlet and outlet fitting (not shown), and a mass transfer contact device that is the subject of the invention, which consists of
Аппарат работает следующим образом:The device operates as follows:
- жидкость подается в верхнюю часть аппарата и с помощью распределительного устройства поступает в каждый сквозной зигзагообразный канал, в котором стекает по зигзагообразным перегородкам 1. В местах соединения зигзагообразных перегородок 1 с стержнями 2 жидкость при указанных плотностях орошения огибает стержень и под воздействием идущего снизу газа образует так называемые «паруса» 4 или двусторонние свободнопадающие вибрирующие пленки, которые имеют поверхность массобмена, не зависящую от площади контактных устройств и многократно ее превышающую (фиг 3);- the liquid is supplied to the upper part of the apparatus and, with the help of a distribution device, enters into each through zigzag channel, in which it flows through the
- газ поступает в нижнюю часть аппарата, поднимается по сквозным зигзагообразным каналам вверх, поддерживая свободнопадающие пленки и, в конце концов разрывая их на капли и струи. Капли жидкости отбрасываются на противоположные зигзагообразные перегородки 1 и стекают на нижележащую ступень контакта, где процесс образования «парусов» и взаимодействия жидкости и газа повторяется.- gas enters the lower part of the apparatus, rises through the through zigzag channels upward, supporting free-falling films and, finally, breaking them into drops and jets. Drops of liquid are thrown to the
Установка вертикальных секционирующих пластин в предлагаемом аппарате дает следующий технический результат: при больших плотностях орошения свободнопадающая жидкость не имеет свободного перетока вдоль всей длины кромки гиба перегородки 1 в поперечном направлении, что препятствует перетоку жидкости в один из краев и проскоку газа. В пределах одного участка, ограниченного соседними вертикальными секционирующими пластинами 3, наложение первичных и отраженных от вертикальных секционирующих пластин 3 волн выравнивает уровень жидкости. Шахматное расположение вертикальных секционирующих пластин в канале дает возможность жидкости 5 перетекать из одного участка в два соседних и в случае неравномерной подачи жидкости распределительным устройством - перераспределяться (фиг.2) и равномерно орошать все сечение аппарата. При этом ликвидируется возможность образования в сечении аппарата автономных потоков газа и жидкости, повышается эффективность их взаимодействия, т.е. интенсивность массобмена.The installation of vertical sectioning plates in the proposed apparatus gives the following technical result: at high densities of irrigation, free-flowing liquid does not have free flow along the entire length of the bending edge of the
Таким образом массообменное контактное устройство для взаимодействия жидкости и газа, содержащее зигзагообразные перегородки, образующие сквозные вертикальные зигзагообразные каналы для прохода жидкости и газа и вертикальные стержни, плотно примыкающие к кромкам гиба зигзагообразных перегородок у которого на противоположных зигзагообразных перегородках в шахматном порядке закреплены вертикальные секционирующие пластины, при этом зигзагообразные перегородки выполнены с соотношением Н/А=1,2÷3,25, где Н - расстояние между кромками гиба зигзагообразной перегородки, А - расстояние между зигзагообразными перегородками в диапазоне от 35 до 75 мм, а радиус кромки гиба зигзагообразных перегородок равен не более 3 мм, можно использовать при плотностях орошения жидкостью 50-300 м3/м2ч, причем поверхность контакта фаз и, следовательно, интенсивность массобмена возрастает в два раза.Thus, a mass-transfer contact device for the interaction of liquid and gas, containing zigzag partitions, forming through vertical zigzag channels for the passage of liquid and gas, and vertical rods that are tightly adjacent to the edges of the bend of the zigzag partitions, on which vertical sectional plates are fixed on staggered opposite zigzag partitions while the zigzag partitions are made with the ratio N / A = 1.2 ÷ 3.25, where N is the distance between the edges of the flexible zigzag partitions A - distance between baffles zigzag in the range of 35 to 75 mm, and the bending radius of zigzag edge walls is not more than 3 mm, can be used in irrigation fluid densities of 50-300 m 3 / m 2 h, and the phases of the contact surface and therefore, the intensity of mass transfer doubles.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147693/02A RU2461406C2 (en) | 2010-11-22 | 2010-11-22 | Mass exchange contact device for interaction of fluid and gas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2528477C2 true RU2528477C2 (en) | 2014-09-20 |
Family
ID=46231428
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010147693/02K RU2528477C2 (en) | 2010-11-22 | 2010-11-22 | Mass-transfer contact device for interaction between fluid and gas |
RU2010147693/02A RU2461406C2 (en) | 2010-11-22 | 2010-11-22 | Mass exchange contact device for interaction of fluid and gas |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010147693/02A RU2461406C2 (en) | 2010-11-22 | 2010-11-22 | Mass exchange contact device for interaction of fluid and gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (2) | RU2528477C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019191593A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Uop Llc | Vapor-liquid contacting apparatus and process with offset contacting modules |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2565189C2 (en) * | 2014-02-12 | 2015-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Инженерный центр "Нефть и газ" | Mass-transfer contact device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU394068A1 (en) * | 1967-06-27 | 1973-08-22 | Н. П. Болгов, Л. Г. Григор Ф. Михалёв , Э. Я. Тарах Ленинградский технологический институт имени Ленсовета | MASS EXCHANGE MACHINE |
SU1327897A1 (en) * | 1986-03-24 | 1987-08-07 | Государственный институт по проектированию и исследовательским работам в нефтяной промышленности "Гипровостокнефть" | Heat-exchange apparatus |
US5942164A (en) * | 1997-08-06 | 1999-08-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Combined heat and mass transfer device for improving separation process |
RU2200054C1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНОТЕХ" | Heat- and mass-exchange apparatus |
CN101239245A (en) * | 2007-11-21 | 2008-08-13 | 四川大学 | Gas-liquid cross current free surface heat transferring mass transferring method and device |
-
2010
- 2010-11-22 RU RU2010147693/02K patent/RU2528477C2/en not_active IP Right Cessation
- 2010-11-22 RU RU2010147693/02A patent/RU2461406C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU394068A1 (en) * | 1967-06-27 | 1973-08-22 | Н. П. Болгов, Л. Г. Григор Ф. Михалёв , Э. Я. Тарах Ленинградский технологический институт имени Ленсовета | MASS EXCHANGE MACHINE |
SU1327897A1 (en) * | 1986-03-24 | 1987-08-07 | Государственный институт по проектированию и исследовательским работам в нефтяной промышленности "Гипровостокнефть" | Heat-exchange apparatus |
US5942164A (en) * | 1997-08-06 | 1999-08-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Combined heat and mass transfer device for improving separation process |
RU2200054C1 (en) * | 2001-12-19 | 2003-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ИНОТЕХ" | Heat- and mass-exchange apparatus |
CN101239245A (en) * | 2007-11-21 | 2008-08-13 | 四川大学 | Gas-liquid cross current free surface heat transferring mass transferring method and device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019191593A1 (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | Uop Llc | Vapor-liquid contacting apparatus and process with offset contacting modules |
CN111989144A (en) * | 2018-03-29 | 2020-11-24 | 环球油品有限责任公司 | Vapor-liquid contacting apparatus and method employing offset contacting modules |
US10933344B2 (en) | 2018-03-29 | 2021-03-02 | Uop Llc | Vapor-liquid contacting apparatus and process with offset contacting modules |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2461406C2 (en) | 2012-09-20 |
RU2010147693A (en) | 2012-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9844738B1 (en) | Tray assembly for gas/liquid contact tower | |
JP2017120757A (en) | Porous panel of fuel cell separator plate | |
RU2316373C2 (en) | Two-phase distributing device and method of distribution | |
US9545598B2 (en) | Absorber | |
US3075752A (en) | Gas-liquid contact tower | |
RU2528477C2 (en) | Mass-transfer contact device for interaction between fluid and gas | |
RU156379U1 (en) | JET BATTERY CONTACT DEVICE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES | |
JPH04268191A (en) | Tower packing with louver | |
RU2384362C1 (en) | Regular packing | |
RU2568706C1 (en) | Contact device for heat and mass exchange and separation of phases in partitioned cross flow packed columns in gas-liquid and liquid-liquid systems | |
RU181327U1 (en) | CORNER-VITCHED NOZZLE FOR MASS TRANSFER MACHINES | |
RU139121U1 (en) | MASS EXCHANGE CONTACT DEVICE FOR INTERACTION OF LIQUID AND GAS | |
RU181091U1 (en) | Contact device for heat and mass transfer processes | |
RU88980U1 (en) | CONTACT DEVICE OF HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE | |
RU201962U1 (en) | Column for contacting gas with liquid | |
RU162855U1 (en) | CONTACT DEVICE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES | |
RU2607730C1 (en) | Mass exchange tower with cross current of liquid and gas (steam) phases of “peton” system | |
RU189403U1 (en) | CORNER SITCHO-NOTCHING MIXTURE FOR MASS-EXCHANGE EQUIPMENT | |
RU2798834C2 (en) | Column with sieve plates and method of its modernization | |
RU2292947C1 (en) | Regular overflow head and the mass-exchange column with this head | |
RU2480274C2 (en) | Regular adapter for heat-and-mass exchange apparatuses | |
RU94163U1 (en) | CONTACT DEVICE FOR MASS TRANSFER MACHINES | |
RU2565189C2 (en) | Mass-transfer contact device | |
SU1072879A2 (en) | Apparatus for forming liquid film | |
RU2579067C1 (en) | Valve plate |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RZ4A | Other changes in the information about an invention | ||
MF4A | Cancelling an invention patent |