Элемент насадки для массообменных и сепарационных аппаратов

 

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в качестве внутреннего устройства в массообменных и сепарационных аппаратах для осуществления контакта фаз и сепарации капельной жидкости из потока газа (пара). Сущность изобретения состоит в том, что элемент насадки, содержащий набор параллельных стержней и пластины с отверстиями, через которые пропущены стержни, снабжен пластинами, которые имеют дополнительные отверстия для прохода газа (пара) и перегородки, установленные сверху и по всему периметру пластин для поддержания барботажного слоя. Пластины установлены по высоте элемента на расстоянии друг от друга, например, с каскадным расположением относительно друг друга. Пластины установлены под острым углом к стержням. В пластинах частично или во все отверстия установлены два или более стержней одного или разного диаметра. Пластины выполнены из просечно-вытяжного листа. Изобретение позволяет увеличить эффективность контакта и сепарации фаз за счет более рациональной организации движения фаз с образованием барботажных зон, а также за счет более рационального использования рабочей площади и объема аппарата. 4 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в качестве внутреннего устройства в массообменных и сепарационных аппаратах для осуществления контакта фаз и сепарации капельной жидкости из потока газа (пара).

Известно устройство для очистки газа, авт. свид. СССР N 599825, МКИ² B 01 D 45/08, 1978 г., содержащее многослойную нитчатую насадку в виде параллельных струн.

Известна также проволочная насадка, заявка N 93007455/25, МПК⁶ B 01 J 19/32, 1993 г., содержащая параллельно расположенные стержни и элементы для фиксации стержней в виде двух параллельных перфорированных пластин, установленных под прямым углом к стержням. Данная насадка принята за прототип.

Недостатком проволочной насадки является невысокая эффективность контакта фаз, неполное использование рабочего сечения аппарата и наличие вертикальных и горизонтальных перегородок в аппаратах.

Целью изобретения является увеличение эффективности контакта и сепарации фаз за счет более рациональной организации движения фаз с образованием барботажных зон, а также за счет более рационального использования рабочей площади и объема аппарата.

Цель достигается тем, что пластины снабжены дополнительными отверстиями для прохода пара, а между двумя пластинами, фиксирующими концы стержней, установлены дополнительные пластины с отверстиями и перегородками для поддержания слоя жидкости.

Кроме того, в целях рационального использования рабочего сечения аппарата, пластины установлены под острым углом к стержням.

Для увеличения эффективности контакта и сепарации фаз частично или во все отверстия пластин установлено по два и более стержней одного или разного диаметра.

Для организации направленного движения газа (пара) и жидкости пластины выполнены, например, из просечно-вытяжного листа.

На фиг. 1а и б показаны продольный и поперечный размеры элемента насадки, например, с 4-мя перфорированными пластинами, состоящего из стержней 1, ограничителей 2 продольного перемещения стержней, перфорированных пластин 3 с отверстиями 4 для стержней и отверстиями 5 без стержней. Пластины снабжены, например, сливными порогами в виде перегородок 6 по всему периметру. Элемент насадки содержит также устройства 7, например, в виде стержней, фиксирующие пластины в требуемом положении.

На фиг. 2 показан продольный разрез элемента насадки с пластинами 3 из просечно-вытяжного листа, например, с различным направлением просечки и каскадным расположением пластин внутри элемента.

На фиг. 3 показан продольный разрез элемента насадки с 2-мя перфорированными пластинами 3, установленных под острым углом к стержням 1(α < 90^o). На фиг. 4 показан вариант элемента насадки с 3-мя перфорированными пластинами 3, установленными параллельно друг другу, причем средняя пластина смещена вверх, а стержни 1 изогнуты в середине под углом β. На фиг. 5 показан продольный разрез элемента насадки с 1-м, 2-мя и 3-мя стержнями 1, установленными в отверстия 4, например, по нарастанию числа стержней в каждом отверстии в направлении движения газа (пара). При этом может изменяться диаметр стержней, например, увеличиваться в направлении движения газа (пара).

Концы стержней 1 снабжены ограничителями 2, а перфорированные пластины 3 скреплены между собой устройствами 7 в виде стержней и вертикальных стоек.

На фиг. 6 показан вариант применения элементов насадки с 5-ю пластинами в массообменном аппарате (абсорбере), установленных в аппарате со смещением относительно друг друга и образованием каскадного расположения пластин 3, при этом в качестве пластин могут быть использованы пластины из просечно-вытяжного листа. Пластины 3 установлены горизонтально, стержни 1 - под углом 90^oC к пластинам. Аппарат оборудован, например, распределителем жидкости 8 и опорной решеткой 9.

На фиг. 7 показан вариант применения элементов насадки в массообменном аппарате (абсорбере) с наклонным расположением стержней 1 и горизонтальным расположением пластин 3 из просечно-вытяжного листа.

На фиг. 8 показан вариант применения элементов насадки с наклонным расположением стержней 1 в сепараторе и вертикальным расположением трех перфорированных пластин 3. Аппарат содержит также желоба 10 для вывода отсепарированной жидкости и трубы 11 с гидрозатворами 12 для стока жидкости.

Элементы насадки для массообменных аппаратов работают следующим образом. Жидкость, поступающая, например, из оросителя 8 разбрызгивается сверху на пластины 3 с отверстиями. При этом, в зависимости от соотношения жидкости и газа (пара) подбираются диаметры отверстий 4 и 5 и диаметр стержней 1 такими, чтобы на пластинах имел место барботажный слой, высота которого определяется также высотой сливного порога 6. Причем барботаж осуществляется через отверстия 5, а переток жидкости - через отверстия 4 и сливные пороги 6.

Газ (пар) частично проходит через отверстия 5 и между перфорированными пластинами 3, при этом он вынужден пройти слой вертикально расположенных стержней 1. В этом случае происходит дополнительный контакт газа (пара) с жидкостью, стекающей по стержням 1. Кроме того, при прохождении газа (пара) через слой стержней происходит сепарация фаз, что повышает эффективность процесса массопередачи.

Преимуществом элементов насадки является более рациональное использование рабочей площади и объема аппарата, высокая производительность за счет наличия зон сепарации в виде стержней и высокая эффективность массообмена за счет наличия барботажных зон и отсутствия уноса жидкости с одной ступени контакта на другую.

Элементы насадки как сепараторы могут быть установлены в аппаратах с восходящим или с нисходящим потоком газа (пара).

Во всех случаях газ (пар), проходя через слой стержней, очищается от капельной жидкости. Процесс осаждения капель на стержнях идет интенсивно за счет их укрупнения и надежного вывода жидкости из зоны сепарации по поверхности стержней. Отсепарированная жидкость через отверстия в пластинах поступает в сборные желоба и через сливные трубы стекает вниз аппарата.

Элементы насадки, установленные в сепараторах, обеспечивают более рациональное использование рабочей площади аппарата, высокую производительность и эффективность сепарации фаз.

Формула изобретения

1. Элемент насадки для массообменных и сепарационных аппаратов, содержащий набор параллельно расположенных стержней и пластины с отверстиями, через которые пропущены стержни, отличающийся тем, что пластины снабжены отверстиями, свободными от стержней, и перегородками, установленными сверху и по всему периметру пластин.

2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что пластины установлены по высоте элемента на расстоянии друг от друга, например, с каскадным расположением относительно друг друга.

3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что пластины установлены под острым углом к стержням.

4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что частично или во все отверстия в пластинах установлены два или более стержней одного или разного диаметра.

5. Элемент по п.1, отличающийся тем, что пластины выполнены из просечно-вытяжного листа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9