РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов в системе газ(пар)-жидкость и может найти применение в химической, нефтяной, газовой и ряде других смежных отраслях промышленности, в частности в процессах ректификации, абсорбции.
Возможность создания аппаратов большой производительности при относительно небольших капитальных затратах позволяет считать пленочные аппараты наиболее перспективными в технике вакуумной ректификации и абсорбции.
Известна регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов, набранная в виде стопки набивочных элементов, установленных друг на друга с параллельным смещением граней, образуя по высоте колонны связки, проходящие параллельно оси колонны, см. RU, 2136363 МПК 7 B 01 J 19/32, 1999.
Недостатком указанной конструкции является трудность уплотнения между корпусом и насадкой из-за образования сегментного пространства различной конфигурации, что вызывает неравномерность работы насадки в центральной части по оси аппарата и на периферии из-за стремления жидкости двигаться от центра к периферии насадки.
Наиболее близкой по технической сущности является регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов, состоящая из пакетов, набранных из профилированных или плоских с выступами листов (пластин), направленных приблизительно параллельно вертикальной оси аппарата и установленных один над другим слоями, которые развернуты относительно друг друга, причем пакеты в каждом слое расположены таким образом, что в плоскости стыка соседних пакетов каналообразные пустоты одного из пакетов перекрыты листом (пластиной) другого пакета, при этом пакеты выполнены из прямоугольных листов (пластин) одинаковой величины с
длиной кратной радиусу аппарата, а смежные слои повернуты относительно друг друга вокруг оси аппарата таким образом, что плоскости стыков пакетов между слоями смещены, при этом угол поворота выбран обеспечивающим перекрытие в смежных слоях незаполненной площади поперечного сечения аппарата.
Преимущественное выполнение, когда:
- смежные слои насадки расположены друг относительно друга в зеркальном отображении с поворотом против часовой стрелки;
- пространство оставшееся между регулярной насадкой и корпусом заполнено пакетами насадки с меньшим числом листов (пластин) того же размера;
- пакеты составлены из нескольких пакетов с одинаково ориентированными листами (пластинами), см. RU Патент 2198727, МПК 7 B 01 J 19/32, 2003.
Основным недостатком существующей регулярной насадки является образование полостей между корпусом аппарата и слоем насадки, которые при данной конструкции насадки невозможно полностью заполнить предложенной конструкцией блоков, даже с меньшим числом пластин.
Задачей изобретения является упрощение конструкции насадки, снижение трудозатрат на ее изготовление, повышение эффективности массообмена.
Техническая задача решается тем, что регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов, состоящая из пакетов, набранных из гофрированных листов и установленных один над другим слоями, в которой центральный пакет в слое выполнен в виде цилиндра, а остальные пакеты размещены в виде долей коаксиальных цилиндров, при этом гофры листов расположены под углом к горизонту, а в смежных листах пакета выполнены перекрестие. Решение технической задачи позволяет упростить конструкцию насадки, снизить трудозатраты на ее изготовление и повысить эффективность массообмена.
Регулярная насадка для тепломассообменных аппаратов, состоит из пакетов, набранных из гофрированных листов 1 (см. фиг.1) и установленных один над другим слоями, в которой центральный пакет 2 (см. фиг.2) в слое выполнен в виде цилиндра, а остальные пакеты 3 размещены в виде долей коаксиальных цилиндров, при этом гофры листов расположены под углом к горизонту, а в смежных листах пакета выполнены перекрестно (см. фиг.1).
Регулярная насадка работает следующим образом. Жидкая фаза через распределительное устройство равномерно подается на верхний торец насадки и стекает в виде пленки по поверхности гофрированных листов 1, взаимодействуя с восходящим потоком газа (пара). Форма пакетов позволяет равномерно распределить регулярную насадку в слое, независимо от диаметров колонного аппарата. При этом насадка занимает все ее свободное сечение, не образуя пустот между слоем насадки и стенкой колонны (аппарата). Пакеты 2, 3 выполнены таким образом, что практически отсутствует обмен фазами между цилиндрами одного слоя, а это, в свою очередь, предотвращает преимущественное перемещение жидкости к стенкам аппарата. Геометрический размер пакетов может быть выбран исходя из размеров люка-лаза, в который насадка будет подаваться для укладки. Гофрированное выполнение листов увеличивает поверхность контакта фаз, а также повышает устойчивость насадки к механическим воздействиям, что позволяет использовать данную насадку в колонных аппаратах большой высоты без дополнительного секционирования, предотвращающего смятие нижних слоев насадки. Перекрестное расположение гофр в смежных листах обеспечивает равномерное распределение листов в пакетах, а также перераспределяет фазы внутри пакета. Насадка обладает малым гидравлическим сопротивлением.
Регулярную насадку изготавливают из гофрированных листов путем намотки их в рулоны с последующим разрезанием коаксиальных цилиндров на доли. Насадка проста в изготовлении, удобна при монтаже и демонтаже внутри массообменного аппарата.
Заявляемое техническое решение позволяет упростить конструкцию насадки, обладающей большой удельной поверхностью, снизить трудозатраты на ее изготовление и повысить эффективность работы массообменного аппарата за счет равномерного распределения насадочных элементов в пакетах, а пакетов в слое, независимо от диаметров колонн. Стабильность работы насадки при малом гидравлическом сопротивлении подтверждена успешной апробацией в промышленных условиях.