Абсорбер

Предлагаемое техническое решение относится к массообменным аппаратам с листовой насадкой и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов.
Известно тепломассообменное устройство, содержащие обечайку (корпус) с внутренними переливами, коллекторы для отвода и подачи теплоносителя в канал, образованный вертикально установленными контактными парами пластин, каждая из которых образует газожидкостный канал с примыкающими к поверхности пластин специальными теплопроводящими элементами в виде наклонно гофрированных лент, повернутых одна относительно другой и образующих винтовые каналы, при этом ленты могут быть перфорированными (авт. св. СССР №1001952, B 01 D 3/28, 1983 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая скорость массопереноса на границах раздела фаз жидкости и газа, между наклонными гофрированными лентами, что в целом приводит к низкой производительности тепломассообменного устройства.
Известны вибрационные аппараты, секционированные кольцевыми перегородками. Они состоят из корпуса, кольцевых перегородок, перфорированных дисков, жестко закрепленных на вертикальных штангах и кольцевых перегородок, закрепленных на боковой стенке корпуса между дисками. Штанга прикреплена к вибрационному приводу, передающему перфорированным диском осевые колебания [Вибрационные массообменные аппараты / под ред. В. М. Олевского. - М. : Химия, 1980, с.49].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, является недостаточная амплитуда осевых колебаний перфорированных дисков, на которых идет массоперенос между жидкой и газовой фазой, что снижает производительность вибрационных аппаратов. Кроме того, механическая вибрация от вибрационного привода разрушает конструктивные элементы, особенно сварочных швов, что  требует периодической остановки вибрационных аппаратов на ремонт, что также снижает их производительность, так как уменьшает рабочее время работы.
Известно тепломассообменное устройство, включающее корпус, коллекторы для отвода и подачи теплоносителя в канал, образованный вертикально установленными контактными парами пластин, смежные пары пластин образуют газожидкостные каналы, в каждом из которых установлены перфорированные теплопроводящие элементы, при этом каждая контактная пара пластин примыкающие к ней участки газожидкостных каналов, отделенные от соседних участков теплопроводящими элементами, и фрагменты коллекторов для отвода и подачи теплоносителя соединены между собой, теплопроводящие элементы выполнены с продольными гофрами, а контактные пластины с продольными или наклонными ребрами и над контактными пластинами установлено оросительное устройство (патент на полезную модель №141498, B 01 D 3/28, 2013 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится  недостаточный массоперенос на границе раздела жидкой и газовой фаз образующей между смежных пар пластин, что снижает производительность.
Известна колонна с насадкой в виде вертикальных пластин (плоскопараллельная насадка из того или иного твердого материала (металл, дерево, пластические массы) или туго натянутых полотнищ из ткани). В верней части аппарата находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие каждую пластину с обеих сторон (В. М. Рамм. Абсорбция газов. Издание второе, переработанное и дополнительное. - М. : Химия, 1976, с.307-308).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая скорость массопереноса на границе раздела фаз, т.е. стекающей  вниз по поверхности насадки пленки жидкости и восходящего газового потока по вертикальным пластинам, что приводит к низкой производительности.
Известен абсорбер, представляющий собой колонну с насадкой в виде вертикальных пластин, в верхней части которой находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие каждую пластину с обеих сторон, причем в нижней части колонны установлен коллектор для равномерного подвода газа на каждую пластину, состоящий из труб, установленных вдоль нижнего торца каждой пластины с равномерно герметично закрепленными по длине этих труб акустическими резонаторами с отверстиями, направленными на торцы пластин, на которых соосно с отверстиями горизонтально установлены диски, а верхние края пластин подвешены на цилиндрических пружинах, закрепленных в верхней части колонны (патент на полезную модель №168134, B01D53/14, 2017 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая поверхность контакта фаз, между торцами каждой пластины, подвешенных на пружинах, что в целом снижает производительность.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип  является абсорбер, представляющий собой колонну с насадкой, в верхней части которой находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие насадку, в нижней части колонны установлен коллектор для равномерного подвода газа на насадку, состоящий из труб с равномерно герметично закрепленными по длине этих труб акустическими резонаторами с отверстиями, направленными на торцы насадки, и цилиндрическими пружинами, закрепленными в верхней части колонны, причем каждая цилиндрическая пружина закреплена в нижней части колонны осесимметрично с ее закреплением в верхней части колонны, а насадка выполнена в виде колец Рашига, равномерно закрепленных по высоте вдоль цилиндрических пружин (патент на полезную модель №181419, B01D53/14 2018 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится малая поверхность контакта фаз между кольцами Рашига,  подвешенными на пружине, а также сложность проведения процесса регенерации, что в целом снижает производительность.
Техническим результатом предлагаемой конструкции абсорбера повышение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что абсорбер, представляющий собой колонну с насадкой, в верхней части которой находятся распределяющие жидкость устройства, равномерно орошающие насадку, в нижней части колонны установлен коллектор для равномерного подвода газа на насадку, состоящий из труб с равномерно герметично закрепленными по длине этих труб акустическими резонаторами с отверстиями, направленными на торцы насадки, выполненной  в виде колец Рашига, равномерно закрепленных по высоте вдоль цилиндрических пружин, закрепленных в верхней части колонны, при этом каждая цилиндрическая пружина закреплена в нижней части колонны осесимметрично с ее закреплением в верхней части колонны, причем кольца Рашига выполнены из материала, обладающего эффектом памяти.
Выполнение каждого кольца Рашига из материала, обладающего эффектом памяти, позволяет при нагревании и охлаждении изменять длину и высоту насадочных тел, что приводит при охлаждении к растрескиванию и отслаиванию термических загрязнений от их поверхности, уменьшает время очистки поверхности и увеличивает основное время работы, что приводит к росту производительности.
В качестве материала обладающего эффектом памяти можно использовать 12Х18Н10Т, медно-алюминиевый-никелевый сплав, никель-алюминиевый сплав с 36,8% Al, марганцово-медный сплав с 90% Mn и др. [Физические эффекты в машиностроении. Справочник/ под ред. В.А. Лукьянца. – М.: Машиностроение, 1993. – с.149-152].
На чертеже  представлен общий вид в разрезе предлагаемой конструкции абсорбера.
Абсорбер представляет собой колонну, состоящую из корпуса 1 с пружиной 2, на которой прикреплены насадки, выполненные в виде колец Рашига 3 из материала, обладающего эффектом памяти. Корпус 1 содержит патрубки для входа 4 и выхода 5 жидкости, а так же  входа 6 и выхода 7 газа. К патрубку входа  4 жидкости прикреплено распределительное устройство для жидкости, состоящее из горизонтальной трубы 8 с распределительными патрубками 9, под каждым из которых установлены щелевые воронки 10 для равномерного орошения пружины 2 с кольцами Рашига 3.
Каждая  пружина 2 закреплена в верхней части колонны на траверсах 11. Патрубок входа 6 газа   присоединен к коллектору для равномерного подвода газа под каждую пружину 2 с кольцами Рашига 3. Этот коллектор состоит из труб 12, установленных вдоль нижнего торца каждой пружины 2. На каждой трубе 12 равномерно по ее длине герметично закреплены акустические резонаторы 13 с отверстием 14, направленный на пружину 2, на которых соосно с отверстиями 14 установлены горизонтальные диски 15.
Абсорбер  с насадкой работает следующим образом. Жидкость по патрубку входа 4 подается в распределительное устройство для жидкости и из горизонтальной трубы 8 попадает в распределительные патрубки 9, а из них в щелевые воронки 10, которые равномерно орошают пружину 2 с кольцами Рашига 3, и стекает вниз корпуса 1 и отводится по патрубку выхода 5.
Газ подается по патрубку входа 6, попадает в трубы 12 и равномерно заполняет полость акустических резонаторов 13, из которых с большой скоростью выходит через отверстия 14. Поток газа, выходя из отверстий 14 резонаторов 13, с большой силой ударяет по дискам 15 и, равномерно обтекая их, образует вихри и создает волнообразование поверхностей жидкости, стекающей по пружинам 2 с кольцами Рашига 3, выполненными из материала, обладающего эффектом памяти, поднимается вверх вдоль пружин 2 с кольцами Рашига 3 и выходит  из корпуса 1 по патрубку выхода 7. При этом кольца Рашига 3, выполненные из материала, обладающего эффектом памяти, начинают увеличивать свои размеры под действием повышения температуры внутри корпуса 1. После окончания процесса кольца Рашига 3, выполненные из материала, обладающего эффектом памяти, начинают возвращать свои исходные размеры.
Таким образом, установка в колонне абсорбера с насадкой в виде пружин 2 с кольцами Рашига 3, выполненными из материала, обладающего эффектом памяти, позволяет при изменении температуры и размеров насадочных тел растрескиваться и самопроизвольно отслаиваться термическим загрязнениям, что облегчает очистку этих поверхностей, уменьшает время подготовки к основному циклу работы, а значит повышает производительность.