РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ПРОТИВОТОЧНЫХ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
REGULAR HEAD PIECE FOR COUNTER-FLOW HEAT-MASS-EXCHANGE UNITS

Изобретение относится к области теплообмена, а именно к области теплообменных аппаратов, и может быть использовано в качестве элемента тепломассообменных устройств общего назначения, а именно, в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа, а также в качестве смесителей жидких и газовых потоков, в качестве разделителей фаз в сепарационных устройствах, в качестве контактных элементов в конденсаторах смешения и может найти применение практически во всех технологических процессах нефтяной и газовой промышленности.
Известна (А.И.Скобло. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии. - М.: Недра, 2000 г., с.263-264, рис.VII-26) регулярная насадка, представляющая собой пакет вертикально установленных перфорированных гофрированных листов, гофрирование которых выполнено под определенным углом к вертикали и на соседних листах направлено в противоположные стороны.
Недостатком существующей насадки является невысокая эффективность из-за отсутствия на пути движения потоков в каналах насадки направляющих или сепарационных элементов, которые могли бы способствовать лучшему перераспределению потоков газа (пара) и жидкости в слое насадки, а также заметный унос жидкой фазы вместе с газовой фазой.
Известна (RU, патент 2188706) регулярная насадка, состоящая из вертикально установленных гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом, при этом гофры соседних листов направлены относительно друг друга в противоположные стороны. Каждый гофр листа выполнен с обратно вогнутыми элементами, которые расположены в местах пересечения параллельных линий с ребрами гофр. На гофрах вдоль параллельных линий, в местах их пересечения с ребрами гофр, выполнены поперечные надрезы, а у каждого из надрезов размещены обратно вогнутые элементы в виде треугольников с основаниями, равными длине надреза, с вершинами, расположенными на ребрах гофр, и перегнутые таким образом, что линии перегиба расположены на обратно вогнутых ребрах гофр, причем надрезы с обратно вогнутыми элементами выполнены и на гофрах с обратной стороны листа. Параллельные линии, пересекающие ребра гофр в местах выполнения обратно вогнутых элементов, расположены под углом 60-90° к ребрам гофр. Между гофрированными листами установлены перфорированные листы или сетки.
Недостатками известной насадки является сложность изготовления и низкая эффективность работы на средах, характеризующихся повышенной загрязненностью и склонных к образованию осадка, что связано с наличием обратно вогнутых элементов, листового перфорированного и сетчатого материала между гофрированными листами, которые способствуют отложению загрязнений на поверхности таких элементов, их забиванию и снижению эффективности работы насадки.
Известна (US, патент 4643853,) регулярная насадка для противоточных тепломассообменных аппаратов, которая выполнена из вертикально установленных гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом. Гофры на каждом из листов расположены по диагонали и выполнены с отверстиями или насечками вдоль или поперек гофр.
Недостатком такой насадки является то, что она недостаточно эффективно обеспечивает равномерное распределение газовых и жидкостных потоков по поперечному сечению аппарата.
Это решение принято в качестве ближайшего аналога.
Техническая задача, решаемая посредством разработанной конструкции, состоит в оптимизации процесса тепломассообмена.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции регулярной насадки для противоточных тепломассообменных аппаратов, состоит в повышении эффективности равномерного распределения газовых и жидкостных потоков по поперечному сечению аппарата.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать регулярную насадку для противоточных тепломассообменных аппаратов разработанной конструкции. Регулярная насадка для противоточных тепломассообменных аппаратов разработанной конструкции состоит из установленных наклонно рельефных листов, соприкасающихся выступами рельефа друг с другом, причем рельеф образован множеством выступов пирамидальной формы. В одном из вариантов реализации конструкции выступы представляют собой усеченные тетраэдры, в верхней части которых выполнено отверстие. Предпочтительно размер стороны основания выступа составляет от 5 мм до 400 мм, а длина боковой грани от 5 мм до 400 мм.
Выполнение рельефа подобным образом позволило оптимизировать распределение газовых и жидкостных потоков по поперечному сечению аппарата и тем самым повысить эффективность тепло - и массообмена в процессах разделения многокомпонентных смесей, снизить гидравлическое сопротивление за счет образования в одном элементе наклонно распределенных потоков, направленных в разные стороны, повысить интенсификацию массообмена за счет оптимизации распределения потоков по поверхности листа и упростить конструкцию.
Выполненные таким образом листы позволили получить конструкцию насадки, обеспечивающую снижение гидравлического сопротивления, улучшение контакта между газовым и жидкостным потоками.
Заявителю не известны конструкции регулярных насадок, в которых повышение эффективности тепло - и массообмена, снижение гидравлического сопротивления за счет образования в одном элементе наклонно распределенных потоков, направленных в разные стороны, повышение интенсификации массообмена за счет особенностей рельефа листа внутри слоя насадки и упрощение конструкции достигалось бы подобным образом.
Регулярная насадка для тепло - и массообменных аппаратов в предпочтительном варианте выполнена из вертикально установленных рельефных листов, соприкасающихся выступающими элементами рельефа друг с другом.
Предлагаемая насадка проста в изготовлении, может быть выполнена прокаткой или штамповкой.
Использование регулярной насадки для противоточных тепломассообменных аппаратов разработанной конструкции позволяет повысить эффективность равномерного распределения газовых и жидкостных потоков по поперечному сечению аппарата.