РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА ДЛЯ ПЛЕНОЧНЫХ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической и пищевой промышленности.
Известна регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов [RU 2305596 С1, МПК B01J 19/32 (2006.01)], состоит из развернутых по отношении друг к другу пакетов, выполненных из вертикально ориентированных листов с выступами, образующими дистанционные элементы и наклонные каналы между листами для прохода контактирующих фаз. На листах, по крайней мере, одной пары пакетов насадки уложены ряды пористых лент из полимерных материалов, перекрещивающихся с выступами листов при выполнении их из жгутов или расположенных на выступах при выполнении выступов в виде гофр. Пористые ленты выполнены из перфорированных полимерных материалов с напылением частиц из материалов, смачиваемых разделяемой фазой, и уложены в рядах с зазором друг к другу под наклоном к горизонту или горизонтально при выполнении ленты в виде гребенки с направлением зубьев к основанию пакета. Пористые ленты могут быть соединены с источником положительных зарядов. Недостатком этого устройства является сложность изготовления, так как необходимо выдерживать определенные углы и напылять частицы, а также повышенное гидравлическое сопротивление из-за большого количества препятствий для потока газа.
Известна регулярная структурированная насадка для тепло- и массообменных аппаратов [RU 2338586 С1, МПК B01J 19/32 (2006.01)] содержит блок размещенных ярусами горизонтальных рядов многозаходных винтовых элементов, расположенных в каждом ряду с постоянным зазором относительно друг друга. В зазоры между соседними винтовыми элементами в горизонтальных рядах вставлены вертикальные винтовые элементы, а величина зазора между всеми горизонтально расположенными винтовыми элементами равна наружному диаметру вставленных вертикальных винтовых элементов. Величина наружного диаметра вставленных вертикальных винтовых элементов находится в соотношении 0,32-0,98 к величине наружного диаметра горизонтальных винтовых элементов, а зазор между последними также находится в этих пределах. Изобретение позволяет повысить эффективность процессов тепло- и массообмена за счет образования квазиизотропной структуры во всем объеме блока насадки, турбулизации потоков внутри объема насадки, предотвратить байпасирование непрореагировавшего газа, а также увеличить механическую прочность блока насадки. Недостатком этого устройства является неравномерное распределение жидкости радиусу аппарата, так как жидкость будет перемещаться к стенкам.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является регулярная насадка для сепарационных и массообменных аппаратов [RU 2300419 С1, МПК B01J 19/32 (2006.01)], состоит из собранных в пакеты гофрированных листов, установленных вертикально и параллельно с наклоном гофр соседних листов под углом к горизонту в противоположные стороны, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом и образующих между собой свободные каналы сложной геометрической формы. Насадка снабжена проставками, выполненными в виде блока горизонтально уложенных в ряды параллельно друг другу объемных элементов, причем оси симметрии элементов, лежащих в соседних по высоте рядах, взаимно перпендикулярны. Элементы блока проставки представляют собой тела вращения, которые выполнены в виде многозаходных геликоидов, причем число заходов представляет 2-4. Элементы блока проставки уложены в ряды с зазором относительно друг друга, причем шаг, на расстоянии которого оси симметрии соседних элементов располагаются друг от друга, составляет 1,7-2,5 диаметра одного элемента. Изобретение позволяет повысить интенсивность процессов тепло- и массообмена за счет турбулизации газовых потоков и перераспределения жидкости. Недостатком этого устройства является сложность конструкции, необходимость соблюдения высокой точности при изготовлении.
Предлагаемая регулярная насадка для пленочных тепломассообменных аппаратов представляет собой блок с вертикальными пластинами 1. Насадка выполнена из пластин 1 ориентированных вертикально с образованием каналов, каждый из которых имеет в поперечном сечении вид правильного шестиугольника, в трех не соседних углах которого установлены горизонтальные перегородки 2.
Жидкость подается сверху и равномерно распределяется по сечению насадки. Газ подается снизу равномерно под насадку. Жидкость, стекая вниз по пластинам 1 в виде пленки, контактирует с восходящим потоком газа. При течении жидкость, по принципу обеспечения минимального поверхностного натяжения, стремится к углам шестиугольных каналов, поэтому по высоте насадки установлены перегородки 2, которые перераспределяют жидкость равномерно по периметру каналов. Расстояние по высоте между перегородками 2 определяется исходя из условия стремления жидкости к углам каналов и зависит от ее поверхностного натяжения, причем следующие по высоте перегородки располагаются в других трех не соседних углах.
Таким образом, жидкость движется по всей поверхности пластин в виде равномерной пленки, что существенно увеличивает площадь контакта газа и жидкости. Перегородки 2 турбулизируют пленку, повышая тем самым коэффициент массопередачи. Кроме того, жидкость не перемещается по радиусу аппарата, следовательно, массообменные аппараты с предлагаемой насадкой могут иметь достаточно большой диаметр, что увеличит их пропускную способность без снижения массообменной эффективности. Насадка обладает низким гидравлическим сопротивлением, так как газ движется без затрат энергии на преодоление различных препятствий.
Техническим результатом является повышение эффективности массообменных процессов в системе газ-жидкость, увеличение пропускной способности аппаратов для проведения этих процессов и снижение их гидравлического сопротивления.