SU1095971A1 - Насадка дл массообменного аппарата - Google Patents

Abstract

1. НАСАДКА ДЛЯ МАССООБМЕННОГО АППАРАТА, выполненна  та виде шара с радиальными конусообразными выступами, свободна  от выступов поверхность которого выполнена со сквозными отверсти ми, о т л и ч а -I ю щ а   с   тем, что, с целью увеличени  эффективности воздействи  элементов насадки на газожидкостной поток, сквозные отверсти  выполнена с искривленными осевыми лини ми,при этом образованные отверсти ми каналы огибают центральную часть шара, 2,Насадка по п,1, отличающа  с   тем, что отверсти  выполнены в виде части круга или эллипса . 3,Насадка non.l, отличающа с  тем, что отверсти  выполнены в ломанной линии с углом между двум  пр мыми участками 90-150«, S J Х СП СО

Description

Изобретение относитс  к подвижным насадкам дл  массобменных аппаратов , в частности к абсорберам с псйвдоожиженным слоем орошаемой насадки , которые широко используютс  дл  поглощени  различных газов в химической, нефтехимической промышленности , цветной металлургии. Известна насадка дл  массообменного аппарата, выполненна  в виде шара с рйдиашьными конусообразными выступами С 1 . Известна также подвижна  насад ка дл  массообменного аппарата, выполненна  в виде шара с радиальными конусообразными выступами, свободна  от выступов поверхность имеет сквозные радиально направленные отверсти . Площадь сечени  каждого отверсти  составл ет 0,002-0,04 диаметрального сечени  шара С 2 . Анализ характера движени  извест ной подвижной насадки и характера воздействи  ее на газожидкостной поток показал, что наличие радиальных сквозных отверстий несколько увеличивает степень диспергации газожидкостного потока, но вклад их недостаточно велик. Это. обсто тельство обусловлено тем, что сквоз ные уадиально расположенные отверсти  хоть и сообщаютс  друг с другом в центре шара, но в гидродинамическом отношении они не одинаковы, т.е газож.дкостной поток проходит тольк в тех каналах насадки, которые совп дают или близки с направлением движени  общего газожидкостного потока в аппарате. В свою очередь это приводит к стабилизации элемента насад ки относительно его оси и тем самым уменьшаетс  участие внешней поверхности , имеющей выступы, в турбулиза ции газожидкостного потока. Струи, Образованные радиальными отверсти ми , создают дополнительную поверхность , контакта фаз, но от внешних элементов насадки она ограничена. Следовательно, в известной насадке ее конструктивные элементы (радиаль ные конусообразные выступы и сквозные отверсти , участвующие в работе не дополн ют друг друга. Этим и обус лавлигваетс  мала  эффективность известшэй насадки при воздействии ее на газожидкостной поток. Следовател но, дл  одних и тех же условий проце са абсорбции СО2 раствором NaOH ко центраци  СОг на выходе из аппарата с известной насадкой (0,87-0,83 об. больше, чем с предлагаемой (0,76 0 ,68 об.% ). Цель изобретени  - увеличение эф фективности воздействи  элементов подвижной насадки на гаэожидкостной поток. Указанна  цель достигаетс  там, что в насадке дл  массообменного ап парата, выполненной в виде шара с радиальными конусообразными выступами , свободна  йт выступов поверхность которого выполнена со сквозными отверсти ми , сквозные отверсти  выполнены с искривленными осевыми лини ми , при этом образованные отверсти ми каналы огибают центральную часть шара. Причем отверсти  выполн ют в виде части круга или эллипса. Целесообразно отверсти  выполн ть в виде ломанной линии с углом между двум  пр мыми участками 90-150°. Образованные отверсти ми каналы должны огибать центральную часть шара , что обеспечивает ему большую, подвижность за счет посто нного смещени  центра т жести при заполнении . каналов средой разной плотности. Ваход щие струи из искривленных канаJJOB более эффективно воздействуют на газожидкостной поток за счет значительной разнонаправленности их движени  к потоку. Огибание центральной . части шара каналами сквозных отверстий обеспечивает их смещение на некоторое рассто ние от центра и позвол ет , по принципу рычага, легко воздействовать газожидкоетной средой, проход щей по сквозным каналам, Hrf пространственное движение самого элемента насадки. Это обеспечиваетс  за счет посто нного смещени  центра т жести элемента в виде насадки, вызываемого движением сред в кангшах насадки , имеющих в любой момент времени разное количественное соотношение газа и жидкости, плотности которых существенно различаютс . В результате посто нного смещени  центра т жести в элементах насадки направлени  векторов скоростей их движени  посто нно измен ютс  и придают им и всему слою большую подвижность за счет хаотического движени  каждого элемента насадки. Однако больша  индивидуальна  подвижность элементов насадки не может достигатьс  одним лишь смещением каналов относительно центра сферы , и сильно зависит от формы кангшов и их расположени  в теле насадки. Дело в том, что внешние потоки фаз в массообменном аппарате имеют в целом направленное движение газ вверх , а жидкость - вниз. Поэтому в работе будут находитьс  только те каналы, отверсти  кот-орых направлены к этим noTOKoUvi. В св зи с этим пр мые каналы менее всего эффективны , так как направленный характер внешних потоков будет сказыватьс  и в каналах насадки, поскольку каналы совпадают с направлением фаз. В результате этого подвижность элементов наЪадки относительно его оси уменьшаетс  за счет струйной односторонней направленности, котора  стремитс  стабилизировать положение

элемента насадки. Дл  устранени  этого  влени , а также дл  обеспечени  эффективной работы всех каналов элемента насадки последние должны быть выполнены с искривленными с плавным переходом по образующей шара ( эллипса ) или в виде ломанной линии . Предпочтение следует отнести канг1Лам с плавным переходом, так как они обладают н:аимсньшим гидравлическим сопротивлением дл  движени  газожидкостной среды. Движение газожидкостной среды по искривленным каналам обеспечивает элементам насадки посто нный поворот вокруг той или иной оси, измен ющейс  с перемещением центра т жести как в пространстве , так и во времени. В результате этого входные отверсти  различных каналов попеременно распОлаггиотс  против направленных внешних потоков газа (жидкости ). Кроме того, искривленные каналы исключают параллельность и симметричность их расположени  вокруг центра шара, (способству  образованию малой устойчивости сферического тела. Однако высокой индивидуальной подвижности элементов насадки можно достичь не при любом искривлении канала сквозного отверсти  в нем. Так, при малом угле кривизны или при угле между двум  пр мыми участками канала более 150°воз можность поворота насадки будет незначительной , т.е. менее чем на 30, в св зи с чем возрастает степень пространственной стабилизации тела .насадки. При большом угле кривизны или же при менее 90 входные и выходные отверсти  каналов приближаютс  друг к другу и при направленном движении внешних потоков газа { жидкости ) выходное отверстие канала становитс  входным. Движение сред в таких каналах с тцественно затруднено В результате этогчэ интенсивность и степень свободного перемещени  центра т жести уменьшаетс , так как част каналов частично или полност1чю будут исключены из работы. В свою очередь это приведет к уменьшению индивидуальной подвижности элементов насадки и их степени воздействи  на газожидкостные потокг.

На фиг. 1 изображена насадка со сквозными отверсти ми, выполненными в виде эЛлипса; На фиг. 2 - то же выполненными в виде ломанной линии; на фиг. 3 - форма сквозного отверсти  с ломанной осевой линией.

Насадка выполнена .в виде шара 1, снабженного выступами 2 конусообразной формы. На свободной от выступов поверхности шара выполнены сквозные отверсти  3.

Насадка работает следующим образом .

В режиме развитого псевдоожижени  элементы насадки совершают вращательное и пульсационно-циркул ционное движение. Вращение элементов насадки, с одной стороны, обусловлено воздействием газожидкостного потока на конические выступы 2 насадки, с другой сторол - с±ру ми газа и жидкости проход щими через иркривленные отверсти  3, который также вызывают крут щий момент насадки. Кроме того, при указанной форме каналов, которые не проходчт через центр шара и не сообщаютс  друг с другом, движущийс  в них газожидкостной поток посто нно измен ет центр массы элемента насадки. Последнее вызывает посто нное изменение направлени  вектора скорости движени  и вращени  элемента насадки. Причем искривленна  форма каналов в теле насадки позвол ет благопри тно воздействовать, выход щими из них стру ми газа и жидкости, на параллельные струи внешнего потока, окружающих элементы насадки. В результате струйного воздействи  в сочетании с большой динс1мичностью элементов насадки создаетс  мощна  турбулизаци  потоков взаимодействующих фаз, часта  смена поверхности их контакта . В свою очередь за счет высокой дисперсности газожидкостного потока значительно увеличиваетс  динамическа  поверхность контакта фаз.

Благодар  высокой подвижности отдельных элементов насадки возрастает интенсивность обмена энергией, импульсом ,, количеством движени  между ее отдельными элементами при их соударении друг с другом. Это делает весь слой насадки более подвижным без агломератов и их групп, а в йелом же трехфазна  динамическа  система (газ - жидкость - насадка I становитс  более однородной. Т.е. при этом значительно уменьшаетс  высота циркул ционных контуров движени  элементов насадки, но в то же врем  значительно увеличиваетс  их пульсаци . Така  гидродинамическа  обстановка в трехфазной динамической системе существенно снижает проскок газа и провал жидкости через контактную зону аппарата .

Таким образом, псевдоожиженна  насадка, выполненна  в виде тела вращени  с негладкой внешней поверхностью и имеюща  сквозные отверстие с искривленной«формой каналов, которые в теле насадки огибают ее центральную часть, позвол ет интенсифицировать физико-химические процессы в системе газ-жидкость.

Claims (3)

1. НАСАДКА ДЛЯ МАССООБМЕН-

НОГО АППАРАТА, выполненная в виде шара с радиальными конусообразными выступами, свободная от выступов поверхность которого выполнена со сквозными отверстиями, о т л и ч а -I ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения эффективности воздействия элементов насадки на газожидкостной поток, сквозные отверстия выполнена с искривленными осевыми линиями,при этом образованные отверстиями каналы огибают центральную часть шара.

2. Насадка по п.1, отличают а я с я тем, что отверстия выполнены в виде части круга или эллипса.

3. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что отверстия выполнены в вице ломанной линии с углом между двумя прямыми участками 90-150°.

У

Фиг.!