Уголковая насадка для массообменных аппаратов

 

Использование: в массообменных устройствах колонных аппаратов для систем жидкость-газ, для интенсификации процесса массопередачи путем использования доступных и простых в изготовлении элементов насадки. Сущность изобретения: уголковая насадка составлена из периодических горизонтальных рядов равнобоких уголков, расположенных углами вверх, причем кромки полок соседних в ряду уголков образуют с полками при вершине уголков нижерасположенного ряда щели. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к массообменным устройствам колонных аппаратов для систем жидкость-газ и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Известны насадочные колонны, в которых контакт между газом и жидкостью осуществляется на поверхности специальных насадочных тел, а также в свободных пространствах между ними. В тарельчатых аппаратах контакт между фазами происходит при прохождении газа сквозь слой жидкости, находящейся на контактном устройстве. В плечной колонне фазы контактируют на поверхности тонкой пленки жидкости, стекающей по вертикальной или наклонной поверхности (Скобло А. И. и др. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей промышленности. М. 1984, с.214).

Известны устройства, позволяющие получить лучшие по производительности и разделительной способности показатели по сравнению с насадочными и тарельчатыми колоннами. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является контакт пластин, причем наклон пластин в соседних рядах зеркально изменяется (Скобло А.И. и др. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей промышленности. М. 1984, с.298).

Недостатком ее является создание потока фаз в объеме тарелки только лишь вдоль наклонных пластин, причем противоточные фазы движутся по соседним каналам и эффективный межфазовый контакт осуществляется в пространстве между тарелками. Чем больше ширина наклонных пластин, тем большие объемы аппаратов используются неэффективно.

Цель данного изобретения интенсификация процесса массопередачи.

Поставленная цель достигается насадкой, составленной из периодических рядов равнобоких уголков, расположенных углами вверх, причем кромки полок соседних уголков образуют с полками при вершинах уголков нижерасположенного ряда щели.

Сущность изобретения заключается в одновременном использовании для контакта фаз эффектов, возникающих при струйно-противоточном течении фаз через щели, при их пленочном течении вдоль наклонных полок, а также при турбулизации фаз в объеме между полками под вершинами уголков.

Подобное взаимодействие между фазами интенсифицирует процесс массопередачи, исключает свободные области контактной зоны и каналообразование при движении фаз.

Использование зубчатых кромок полок уголков стабилизирует число мест струйно-противоточного течения через щели, что обеспечивает равномерность массообмена во всех образующихся струях.

Таким образом, уголковая насадка содержит отличительные признаки, которые обеспечивают новые неизвестные свойства, а именно: одновременное струйно-противоточное течение через щели, пленочное течение вдоль контактных полок и турбулизацию фаз между полками под вершинами уголков; равномерность профиля скоростей взаимодействующих фаз, и как следствие, равномерный массообмен.

Это позволяет признать предложенное решение соответствующим критерию "существенные отличия", поскольку в объекте, к которому относится решение, проявляются новые свойства, обеспечивающие достижение положительного эффекта.

На фиг.1 показана конструкция уголковой насадки; на фиг.2 схема движения потоков газовой и жидкой фаз; на фиг.3 узел А на фиг.1.

Уголковая насадка составлена из горизонтальных рядов равнобоких уголков 1, расположенных углами вверх, с зазорами между собой. В зазоры помещаются уголки нижеперечисленного ряда, полки которых образуют с кромками верхних уголков щели 2.

Насадка работает следующим образом.

При организованном противотоке жидкой и газовой фаз жидкость, стекая по наклонной полке уголка, поступает к щели между кромкой и полкой нижерасположенного уголка и с повышенной скоростью истекает в объем под углом, эффективно контактируя, распадаясь на струи и диспергируясь при этом под действием противоточного потока газа в области 1.

Расположение щели в области вершины уголка создает условия для пленочного течения жидкости по наклонной полке.

Восходящий газовый поток контактирует со стекающей по полкам жидкостью в области II и, имея вертикальную составляющую, вызывает турбулизацию газо-жидкостного слоя в области III. Затем в вышерасположенной ячейке процесс повторяется.

Для стабилизации числа мест струйно-противоточного течения фаз через щель, обеспечивающей равномерность массообмена, кромки уголков могут быть выполнены зубчатыми.

В связи с возможностью изменять ширину полок уголков, размер щели и ее положение относительно вершин уголков конструкция позволяет регулировать объем областей турбулизации, время пребывания фаз в аппарате, размер струй жидкой фазы.

Проведенные предварительные исследования показали, что использование предлагаемой насадки позволит улучшить массообменные характеристики аппаратов на 5-12% в зависимости от их размеров и свойств системы.

Формула изобретения

1. Насадка для массообменных аппаратов, включающая ряды чередующихся наклонных в противоположные стороны элементов, расположенных по высоте в шахматном порядке, отличающаяся тем, что она составлена из равнобоких уголков, причем кромки полок соседних в ряду уголков, перпендикулярных к полкам уголков нижерасположенного ряда, образуют с ними щели.

2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что торцы кромок уголков выполнены зубчатыми.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3