НАСАДОЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Полезная модель относится к конструкциям насыпных насадок для массообменных аппаратов и может быть использована в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Известна насадка, состоящая из двух полуцилиндрических полос с отбортованными короткими торцами, снабженных расположенными под углом к образующей элемента и отогнутыми внутрь элемента лепестками трапециевидной формы и соединенных между собой посредством прямоугольных защелок (см. Патент US, №4197264, 261-98, 1980).
Недостатком данной конструкции насадки является недостаточная поверхность контакта фаз из-за малой турбулизации потоков вследствие того, что лепестки насадки располагаются в одной плоскости. Кроме того, к недостаткам подобной насадки необходимо отнести также сложность ее выгрузки из аппарата по причине того, что элементы из-за наличия отбортованных торцов сцепляются друг с другом.
Из известных насадок наиболее близкой к предлагаемой является насадка, содержащая цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены
прямоугольные просечки, расположенные параллельными рядами по высоте и отогнутые внутрь цилиндрического кольца по направлению к его оси симметрии в виде лепестков, перпендикулярных друг к другу в смежных по высоте рядах (см. Авторское свидетельство SU, №580888, В 01 J 19/30, 1977).
Однако конструктивное оформление указанной насадки, во-первых, обусловливает неодинаковую плотность укладки элементов насадки в аппарате, а, во-вторых, способствует образованию на внутренней поверхности элементов насадки застойных зон, что приводит к возникновению препятствий для протекания жидкостного потока, неравномерному распределению взаимодействующих потоков жидкости и газа в аппарате, а, следовательно, к значительному перепаду давления на входе и выходе аппарата, в результате чего эффективность массообмена снижается. Кроме того, такая насадка не обладает достаточной жесткостью и эксплуатационной прочностью при большой высоте слоя.
В основу предлагаемой полезной модели положена задача создания насадочного элемента для массообменных аппаратов, обладающего большой долей свободного объема, высокой жесткостью и эксплуатационной прочностью и способствующего уменьшению образования застойных зон, а также обеспечивающего увеличение поверхности контакта взаимодействующих фаз за счет реализации их равномерного распределения по внутренней поверхности насадочного элемента, вследствие чего повышается эффективность массообмена насадки.
Поставленная задача достигается тем, что в насадочном элементе, содержащем цилиндрическое кольцо, на боковой поверхности которого выполнены прямоугольные просечки, отогнутые внутрь цилиндрического кольца по направлению к его оси симметрии в виде лепестков и перпендикулярные друг к другу, согласно изобретению, просечки расположены последовательно по периметру цилиндрического
кольца с образованием замкнутого ряда на равноудаленных расстояниях от торцов цилиндрического кольца, а цилиндрическое кольцо выполнено с отбортовкой.
В дальнейшем полезная модель поясняется описанием конкретного варианта ее выполнения и сопровождающими чертежами, где: на фиг.1 изображен общий вид элемента насадки; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - то же, развертка.
Насадочный элемент для массообменных аппаратов содержит (фиг.1, 2) цилиндрическое кольцо 1, снабженное отбортовками 2. Боковая поверхность цилиндрического кольца 1 оснащена прямоугольными просечками 3, 4, расположенными на одном уровне и отогнутыми внутрь цилиндрического кольца 1 в виде лепестков 5. Прямоугольные просечки 3, 4 выполнены последовательно по периметру цилиндрического кольца 1 с образованием замкнутого ряда на равноудаленных расстояниях от торцов 6 цилиндрического кольца 1 (фиг.1, 3).
Насадочный элемент для массообменных аппаратов работает следующим образом.
Насадочные элементы беспорядочно загружают в массообменный аппарат. Взаимодействующие потоки газа и жидкости движутся в противотоке.
Жидкость, поступающая на орошение, протекает в прямоугольные просечки 3, 4 на боковой поверхности цилиндрического кольца 1. Вследствие того, что прямоугольные просечки 3, 4 расположены последовательно по периметру цилиндрического кольца 1 с образованием замкнутого ряда на равноудаленных расстояниях от торцов 6 цилиндрического кольца 1, вся внутренняя поверхность насадочного элемента оказывается равномерно смоченной и участвует в процессе массопередачи. Попадая внутрь насадочного элемента, жидкость отбрасывается потоком газа на отогнутые внутрь лепестки 5. Газ, в свою очередь, огибая лепестки 5, приобретает зигзагообразное движение и создает дополнительные местные завихрения жидкостного потока. Благодаря тому, что соседние лепестки 5 располагаются
перпендикулярно друг к другу, жидкость одновременно притормаживается ими и дробится их острыми кромками, расположенными на пути движения взаимодействующих потоков. Подобное расположение лепестков 5 способствует увеличению времени контакта взаимодействующих фаз, интенсификации их поперечного перемешивания, а значит, приводит к росту активной поверхности контакта фаз, что, в свою очередь, дает возможность осуществления эффективного массообмена даже при. малых скоростях движения газа и малых нагрузках по жидкости. Так как просечки 3, 4 расположены на одном уровне, то насадочный элемент имеет небольшую высоту, что при засыпке насадочных элементов в рабочий объем аппарата внавал, приводит к более частому изменению направления движения взаимодействующих потоков и многократному обновлению поверхности контакта фаз. Все это также способствует интенсификации массообмена и, кроме того, препятствует образованию на внутренней поверхности насадочного элемента застойных зон. Наличие на боковой поверхности цилиндрического кольца 1 отбортовок 2 обеспечивает определенный зазор между насадочными элементами в насыпном слое, а, следовательно, увеличивает долю свободного объема насадки. Кроме того, отбортовки 2 способствуют повышению жесткости и эксплуатационной прочности насадочного элемента, поэтому его можно также использовать в аппаратах с большой высотой насадочного слоя. Увеличению жесткости насадочного элемента также способствует и его небольшая высота.
Преимуществом предлагаемой конструкции насадочного элемента является большая доля. свободного объема, высокая жесткость и эксплуатационная прочность, а также более высокая эффективность массообмена в широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости за счет увеличения поверхности контакта взаимодействующих фаз в результате обеспечения их равномерного распределения по внутренней поверхности насадочного элемента, благодаря чему он может найти широкое применение в промышленных массообменных аппаратах.