RU6347U1 - Насадка для ректификационных и абсорбционных колонн - Google Patents

Description

- 1 5М.кл В0ID 53/20

НАСАДКА ДЛЯ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ И АБСОРБЦИОННЫХ КОЛОНН

Полезная модель относится к конструкции насадки для массообменных процессов и может быть применена в химической, нефтехимической и других отраслях промьшленности.

Известны различные конструкции насадок для массообменных аппаратов,- как насыпного нерегулярного типа, так и регулярная укладываемая насадка. Б этих конструкциях основной задачей ставится увелечение эффективности массообменных процессов.

Для решения этой задачи некоторые авторы предлагают выполнить насадку в виде тонкостенных цилиндров с прорезями для упрощения укладки с образованием многослойной структуры с фиксированными щелевыми зазорами (см. например,а.с. N1604437 Б 01 J 19/30, 1990г.)

Б другой конструкции к цилиндрической поверхности насадки прикреплены с внешней и внутренней стороны лопасти различных геометрических профилей , которые способствуют вращению насадки во время работы аппарата (см,например, а.с.N691171, 1979г.,а.с.N544453,1977г.Б 01 D 53/20 )

Другие авторы предлагают насыпные насадки выполнить в виде полых тел с различными конструктивными элементами, увеличивающими турбулизацию потока, например, лепестков, отогнутых на смежных концах на встречу друг другу с образованием арки (см. а.с. N 1648546,Б01Л9/30,1991г.), или, элементов, выполненных с гофрами и имеющих определённое соотношение размеров (см. а.с. N 1304863 Б01О53/20, 1987г. )

- 2 Однако,эти конструкции не обеспечивают высокой эффективности массообмена, особенно при значительном изменении нагрузок по фазам, сложны в изготовлении и эксплуатации.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции является насадка для ректификационных и абсорбиционных колонн по а.с. N 990277 ,В0ID 53/20,1983г, Эта насадка выполнена в виде тела вращения, поверхность которого образована расположенными одна против другой полосами листового материала, причём полоса состоит из двух частей, ориентированных в противоположные стороны, а между смежными полосами имеется зазор. Вдоль тела вращения имеются рёбра . конструкция по мнению авторов, может повысить эффективность массопередачи за счёт обеспечения больщей поверхности контакта и усиления турбулизации фаз. Однако, предлагаемая насадка не обеспечивает достаточную эффективность массообмена, особенно при существенном изменении нагрузок по фазам, так как работает в плёночном режиме и при увеличении удельной нагрузки по жидкой фазе возникает возможность захлёбывания колонны. Кроме того, ввиду недостаточного количества центров образования капель она не позволяет достигать равномерного распределения жидкости между отдельными элементами насадки.

Эта насадка достаточно трудоёмка в изготовлении.

В основу полезной модели поставлена задача создать такую конструкцию насадки, которая способствовала бы увеличению диапазона эффективной работы за счёт создания

благоприятных гидродинамических условий, а также обеспечения высокого свободного объёма насадки, при простоте её изготовления.

Поставленная задача решается конструкцией насадки, выполненной в виде полого тела цилиндрической формы, поверхность которой образована расположенными одна против другой выгнутыми наружу зигзагообразными полосами листового материала с зазором между смежными полосами. Вдоль образующей цилиндрической поверхности выполнены рёбра, а у каждого торца щ линдра расположены отогнутые внутрь под углом к оси цилиндра лепестки, которые частично перекрывают торцевые отверстия.

Кроме того, зигзагообразные полосы имеют острые углы на вершинах и впадинах, а торец ребра по длине выполнен зигзагообразным.

Такое конструктивное выполнение насадки способствует при заполнении ею аппарата достичь высокого свободнного объёма насадки за счёт максимального исключения взаимного проникновения насадки и предотвращения плотного прилегания отдельных участков друг к другу с соответствующим блокированием части поверхности насадки, а так же при работе аппарата значительно повысить эффективность массообменных процессов за счет постоянного обновления поверхности фаз, создания закрученного газового потока внутри каждой насадки, что обеспечит снижение диффузионного сопротивления газовой фазы.Все зто позволяет увеличить диапазон зффективной работы полезной модели при изменении нагрузок по фазам. Кроме того, изготовление насадки технологично и имеет низкую стоимостьw

- 3 Полезная модель поясняетоя чертежами, где на фиг. 1 показана предлагаемая насадка, вид с торца, на фиг. 2 - сечение его по А-А, на фиг. 3 представлена аксонометрическая проекция.

Насадка выполнена в виде полого тела цилиндрической формы, поверхность которого образована выгнутыми наружу полосами листового материала 1,2 зигзагообразной формы. Полосы 1 и 2 расположены по разные стороны оси полого тела. Между смежными зигзагообразными полосами 1 и 2 имеется зигзагообразная щель 3. Вдоль образующей цилиндрической поверхности выполнены рёбра 4. Торцевое отверстие насадки частично перекрыто лепестком 5, отогнутым внутрь под углом к оси цилиндра.Ребро 4 может быть изготовлено зигзагообразным. Углы при верщинах и впадинах 6 могут быть скруглёнными или острыми.

При нерегулярной укладке насадки за счёт предлагаемой конструкции достигается высокий свободный объём.

Насадка работает следующим образом: газ , двигаясь по аппарату снизу вверх проходит через слой насадки и контактирует с жидкостью, стекающей по насадки в виде плёнки,отдельных струй и капель. При прохождении через внутреннюю полость насадки газ закручивается лепестками 5, дополнительная турбулизация потока газа достигается так же за счёт прохождения газа через зигзагообразные щели 3, в которых происходит многократное дробление потока газа, изменение его направления и скорости.

Жидкость подается на слой насадки сверху. Она стекает по боковой поверхности полос 1 и 2 в виде плёнки.Достигая выступов и впадин 6 полос 1 и 2, или рёбер 4, а так же острых концов лепестков 5, жидкая фаза формируется в виде струй и капель и встречается с закрученными турбулизованными струями газовой

4

- 5 фазы . При этом происходит постоянное обновление поверхности контакта фаз, увеличивается эффективность процесса массообмена. При работе насадки в условиях высоких удельных нагрузок по жидкости щели 3 будут периодически перекрываться плёнкой жидкости . При этом образуется дополнительная двухсторонняя поверхность контакта фаз,что обеспечивает эффективность массообмена, а в следствии большого свободного объема насадки захлёбывания не будет.

При работе в условиях относительно низких удельных нагрузок по жидкой фазе жидкость будет распределятся по всему объёму аппарата в виде капель и струй, формируемых в углах и впадинах 6 полос 1 и 2 , острых углах рёбра 4 и лепестков 5. При этом образуется большая межфазная поверхность и достигается равномерное распределение жидкости по поперечному слою сечения насадки. В условиях средних значений удельных погрузок происходит периодическое чередование процессов растекания плёнки жидкости по боковой поверхности насадки на полосах 1 и 2, ребра 4 с последующим образованием струй и капель жидкости на острых углах 6, кромках ребра 4, лепестка 5 с постоянным обновлением поверхности контакта фаз, что приводит к увеличению эффективной работы насадки.

Таким образом, насадка работает эффективно при любых удельных нагрузках по фазам, т.е. расширяется диапазон эффективной работы предлагаемой конструкции насадки.

Предлагаемая полезная модель насадки позволяет изготовить её методом штамповки из листового материала, причём за один проход шталлпа, что снижает себестоимость изготовления.

Claims (3)

1. Насадка для ректификационных и абсорбционных колонн, выполнена в виде полого тела цилиндрической формы, поверхность которого образована расположенными одна против другой выгнутыми наружу полосами листового материала с зазором между смежными полосами и ребрами вдоль образующей цилиндра, отличающаяся тем, что полосы выполнены зигзагообразными, а торцевые отверстия частично перекрыты отогнутыми вовнутрь лепестками, расположенными под углом к оси цилиндра.

2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что зигзагообразные полосы выполнены с острыми углами при вершинах и впадинах.

3. Насадка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что торец ребра по длине выполнен зигзагообразным.