RU2646076C1 - Насыпная насадка для массообменных колонн - Google Patents
Насыпная насадка для массообменных колонн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2646076C1 RU2646076C1 RU2016143438A RU2016143438A RU2646076C1 RU 2646076 C1 RU2646076 C1 RU 2646076C1 RU 2016143438 A RU2016143438 A RU 2016143438A RU 2016143438 A RU2016143438 A RU 2016143438A RU 2646076 C1 RU2646076 C1 RU 2646076C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- mesh
- cylinder
- corrugation
- mass
- Prior art date
Links
- 238000012856 packing Methods 0.000 title abstract 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- RGCLLPNLLBQHPF-HJWRWDBZSA-N phosphamidon Chemical group CCN(CC)C(=O)C(\Cl)=C(/C)OP(=O)(OC)OC RGCLLPNLLBQHPF-HJWRWDBZSA-N 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/30—Loose or shaped packing elements, e.g. Raschig rings or Berl saddles, for pouring into the apparatus for mass or heat transfer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/30—Details relating to random packing elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/30—Details relating to random packing elements
- B01J2219/302—Basic shape of the elements
- B01J2219/30223—Cylinder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/30—Details relating to random packing elements
- B01J2219/304—Composition or microstructure of the elements
- B01J2219/30408—Metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/30—Details relating to random packing elements
- B01J2219/308—Details relating to random packing elements filling or discharging the elements into or from packed columns
- B01J2219/3081—Orientation of the packing elements within the column or vessel
- B01J2219/3083—Random or dumped packing elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/322—Basic shape of the elements
- B01J2219/32203—Sheets
- B01J2219/3221—Corrugated sheets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
- B01J2219/322—Basic shape of the elements
- B01J2219/32286—Grids or lattices
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области процессов и аппаратов химической технологии, а именно к насыпным насадкам для массообменных колонн, и может быть использовано в качестве контактного устройства в химико-технологических процессах ректификации, абсорбции, химического обмена и пр., осуществляемых в колонных аппаратах. Элементы насыпной насадки выполнены из металлической сетки в виде цилиндра с диаметром равным высоте с внутренней центральной перегородкой. Верхняя и нижняя кромки и перегородка цилиндра имеют равномерно расположенные зубцы и сетка имеет гофр. Технический результат: увеличение разделительной способности насадки, снижение коэффициента масштабного перехода при сохранении пропускной способности для различных колонн, жидкостей и режимов. 2 табл., 1 пр., 5 ил.
Description
Изобретение относится к области процессов и аппаратов химической технологии, а именно к насыпным насадкам для массообменных колонн, и может быть использовано в качестве контактного устройства в химико-технологических процессах ректификации, абсорбции, химического обмена и пр., осуществляемых в колонных аппаратах.
Насыпная насадка состоит из большого количества одинаковых элементов, которые засыпаются нерегулярным образом в колонну с целью создания развитой поверхности контакта между взаимодействующими потоками фаз и увеличения в результате этого эффективности тепломассообмена (Я.Д. Зельвенский, А.А. Титов, В.А. Шалыгин. Ректификация разбавленных растворов // Л.: Химия. - 1974. - 216 с.).
Известны различные типы насыпных насадок, элементы которых представляют собой тела различной формы. В насадочных массообменных колоннах жидкость тонкой пленкой покрывает элементы насадки и стекает по ним, а газ (пар) по свободным нерегулярным каналам поднимается вверх, обмениваясь с жидкостью разделяемыми компонентами. При этом гидравлические и массообменные характеристики насадки определяются формой и размером ее элементов.
Основными параметрами насадки являются пропускная способность Lуд.max (кг/м2ч), характеризующая максимальный удельный поток жидкости через слой насадки при соотношении массовых потоков жидкости и пара, равном 1, и высота эквивалентной теоретической ступени разделения ВЭТС (см), характеризующая разделительную способность насадки. Причем, чем ниже ВЭТС, тем эффективнее работает насадка. Еще одним удобным критерием сравнения разделительной способности насадок является N1m - количество теоретических ступеней разделения в 1 метре слоя насадки. Соответственно, чем больше N1m, тем эффективнее работает насадка. Поскольку Lуд.max зависит от рабочего давления процесса, а ВЭТС и N1m от удельных потоков жидкости и пара, то далее будем сравнивать эти параметры для различных насадок при одинаковом давлении P=1 ат, удельном потоке Lуд./Lуд.max=0,8 в режиме работы колонны с полным возвратом флегмы.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является насыпная насадка, элементы которой выполнены из проволочной сетки в виде цилиндра диаметром d и высотой h с внутренней центральной перегородкой, где d=h. Такая насадка была разработана доктором Джорджем Олафом Диксоном в 1946 году, называется по имени ее создателя - кольца Диксона, или Dixon Rings (DIXON - HIGH EFFICIENCY LABORATORY FRACTIONATION // J.S.C.I., 68, March, 1949), см. фиг. 1. Для изготовления элементов такой насадки используются полосы с ровными краями из сетки. Недостатками данного вида насадки является невысокая удельная поверхность колец Диксона, определяемая площадью поверхности сетки в единице объема, а также небольшое количество точек контакта элементов насадки между собой при их упаковке в колонну. Вследствие этого затруднено перераспределение стекающей жидкости и образование равномерной пленки на поверхности насадки. Эти негативные факторы приводят к невысокой разделительной способности и большому коэффициенту масштабного перехода, т.е. к значительному увеличению ВЭТС и снижению N1m при увеличении диаметра колонны.
Для экспериментального определения характеристик прототипа - насыпной насадки в виде колец Диксона нами были изготовлены элементы с d=h=15 мм из нержавеющей сетки с просветом 0,26 мм и толщиной проволоки 0,16 мм - Образец 1, см. фиг. 2. Для Образца 1 в процессе ректификации воды при P=1 ат нами была получена пропускная способность Lуд.max=18000 (кг/м2ч) и следующие значения ВЭТС и N1m при Lуд./Lуд.max=0,8=14400 кг/м2ч, в колоннах диаметром Dk=120, 200 и 300 мм, см. табл. 1:
Из данных табл. 1 видно, что при увеличении диаметра колонны в 2,5 раза, ВЭТС для колец Диксона увеличивается в 1,75 раза.
Техническим результатом изобретения является увеличение эффективности разделения, т.е. снижение ВЭТС и увеличение N1m при сохранении пропускной способности насадки Lуд.max, а также уменьшение коэффициента масштабного перехода, что позволит использовать кольца Диксона в колоннах большего диаметра без значительного ухудшения эффективности разделения.
Этот технический результат достигается тем, что насыпная насадка выполнена из металлической сетки с элементами в виде цилиндра диаметром d и высотой h с внутренней центральной перегородкой, где d=h, при этом, что верхняя и нижняя кромки цилиндра и перегородки имеют фиг. 3, и сетка имеет гофр с высотой гофра s, углом гофрирования γ и углом наклона гофра α, причем выполняются соотношения 0,1*h≤X≤0,3*h; 15°≤β≤75°; 0,1*d≤s≤0,3*d; 40°≤γ≤80°; 40°≤α≤80°, см. фиг. 4. Для изготовления таких элементов используется полоса из сетки с равномерно расположенными зубцами, выполненными, например, при помощи лазерной резки, далее пропущенная через вальцы гофрирующего устройства. Зубчатые края образуют многочисленные дополнительные капельницы, за счет чего перетекание жидкости с элемента на элемент становится более равномерным. Наличие гофра приводит к увеличению поверхности контакта. Эти факторы приводят к увеличению разделяющей способности насадки и к снижению коэффициента масштабного перехода.
Пример 1.
Насыпная насадка была выполнена из элементов из сетки с просветом 0,26 мм и толщиной проволоки 0,16 мм. Элементы имели следующие характеристики:
d=h=15 мм; X=3 мм (0,1*15≤3≤0,3*15); β=60° (15°≤60°≤75°);
s=2 мм (0,1*15≤2≤0,3*15); γ=60° (40°≤60°≤80°); α=70° (40°≤α≤80°) - Образец 2, см. фиг. 4.
Для Образца 2 в процессе ректификации воды при P=1 ат нами была получена пропускная способность Lуд.max=18000 (кг/м2ч) и следующие значения ВЭТС и N1m при Lуд./Lуд.max=0,8=14400 кг/м2ч, в колоннах диаметром Dk=120, 200 и 300 мм, см. табл. 2:
Из сравнения данных табл. 1 и 2 видно, что при одинаковой пропускной способности Образец 2 для всех диаметров колонн имеет больший показатель N1m по сравнению с прототипом. Кроме того, увеличение ВЭТС для Образца 2 с ростом диаметра колонны происходит не так резко, как для прототипа - при увеличении диаметра колонны в 2,5 раза, ВЭТС увеличивается в 1,2 раза. Таким образом, технический результат достигнут.
Claims (1)
- Насыпная насадка для массообменных колонн, элементы которой выполнены из металлической сетки в виде цилиндра диаметром d и высотой h, где d=h, с внутренней центральной перегородкой, отличающаяся тем, что верхняя и нижняя кромки цилиндра и перегородки имеют равномерно расположенные зубцы высотой X и углом в основании β, и сетка имеет гофр с высотой s, углом гофрирования γ и углом наклона гофра α, причем выполняются соотношения 0,1*h≤X≤0,3*h, 15°≤β≤75°, 0,1*d≤s≤0,3*d, 40°≤γ≤80°, 40°≤α≤80°.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143438A RU2646076C1 (ru) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | Насыпная насадка для массообменных колонн |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016143438A RU2646076C1 (ru) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | Насыпная насадка для массообменных колонн |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2646076C1 true RU2646076C1 (ru) | 2018-03-01 |
Family
ID=61568537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016143438A RU2646076C1 (ru) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | Насыпная насадка для массообменных колонн |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2646076C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU473510A1 (ru) * | 1971-12-31 | 1975-06-14 | Предприятие П/Я Р-6603 | Насадка дл тепломассообменных процессов |
US4186159A (en) * | 1977-05-12 | 1980-01-29 | Sulzer Brothers Limited | Packing element of foil-like material for an exchange column |
SU1230654A1 (ru) * | 1983-07-14 | 1986-05-15 | Предприятие П/Я А-1059 | Насадка дл тепломассообменных аппаратов |
SU1604437A1 (ru) * | 1988-03-25 | 1990-11-07 | Предприятие П/Я Р-6273 | Насадка дл массообменных аппаратов |
UA73549C2 (en) * | 2002-09-02 | 2005-08-15 | Oleksandr Mykolaiovy Uvarychev | Nozzle for contact heat-mass exchange apparatus |
CN101269314A (zh) * | 2008-05-04 | 2008-09-24 | 天津大学 | 筛孔网板波纹填料片及规整填料 |
US20100107688A1 (en) * | 2007-01-16 | 2010-05-06 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude | Separation Method Using A Column With A Corrugated Cross Structure Packing For Separating A Gaseous Mixture |
-
2016
- 2016-11-07 RU RU2016143438A patent/RU2646076C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU473510A1 (ru) * | 1971-12-31 | 1975-06-14 | Предприятие П/Я Р-6603 | Насадка дл тепломассообменных процессов |
US4186159A (en) * | 1977-05-12 | 1980-01-29 | Sulzer Brothers Limited | Packing element of foil-like material for an exchange column |
SU1230654A1 (ru) * | 1983-07-14 | 1986-05-15 | Предприятие П/Я А-1059 | Насадка дл тепломассообменных аппаратов |
SU1604437A1 (ru) * | 1988-03-25 | 1990-11-07 | Предприятие П/Я Р-6273 | Насадка дл массообменных аппаратов |
UA73549C2 (en) * | 2002-09-02 | 2005-08-15 | Oleksandr Mykolaiovy Uvarychev | Nozzle for contact heat-mass exchange apparatus |
US20100107688A1 (en) * | 2007-01-16 | 2010-05-06 | L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes George Claude | Separation Method Using A Column With A Corrugated Cross Structure Packing For Separating A Gaseous Mixture |
CN101269314A (zh) * | 2008-05-04 | 2008-09-24 | 天津大学 | 筛孔网板波纹填料片及规整填料 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11806671B2 (en) | Separation processes and units via minimal surface area mass and heat transfer packing | |
RU2007133905A (ru) | Система для обработки текучести материала | |
JP2010214369A (ja) | 構造化充填物用の充填層 | |
RU2535700C2 (ru) | Способ и устройство для очистки текучих сред | |
Cong et al. | Liquid‐bridge flow in the channel of helical string and its application to gas–liquid contacting process | |
RU2646076C1 (ru) | Насыпная насадка для массообменных колонн | |
Lebens et al. | Hydrodynamics and mass transfer issues in a countercurrent gas-liquid internally finned monolith reactor | |
RU2642572C1 (ru) | Насыпная насадка для массообменных колонн | |
RU2641920C1 (ru) | Насыпная насадка для массообменных колонн | |
Li et al. | Experimental characterization of novel SiC foam corrugated structured packing with varied pore size and corrugation angle | |
RU2370311C1 (ru) | Насадка для массообменных аппаратов | |
JP7499230B2 (ja) | 構造化充填物 | |
RU2288778C2 (ru) | Керамический элемент насадки | |
RU45650U1 (ru) | Элемент насадки для масообменных аппаратов | |
Au‐Yeung et al. | Estimation of liquid film mass transfer coefficients for randomly packed absorption columns | |
RU2647029C1 (ru) | Массообменный аппарат | |
RU131311U1 (ru) | Насадка для массообменного аппарата | |
RU200863U1 (ru) | Динамическая насадка для тепло- и массообменных процессов | |
US20030086846A1 (en) | Monolith stacking configuration for improved flooding | |
Gubanov et al. | Hydraulic tests of a random helical packing element | |
RU116368U1 (ru) | Элемент наполнителя для тепломассообменных колонн | |
Dmitrieva et al. | Effective designs of structured packings for heat and mass exchange processes | |
Chinnov et al. | Features of two-phase flow in a rectangular microchannel with the height of 300 μm | |
RU220740U1 (ru) | Контактное устройство для тепломассообменных аппаратов колонного типа | |
TWI829971B (zh) | 結構化填料元件及其用途和包括其之質量轉移管柱 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201108 |