НАСАДКА ДЛЯ МАССООБМЕННОГО АППАРАТА

Предлагаемое техническое решение относится к насадке для массообменных аппаратов и может найти применение в химической, нефтехимической, пищевой, фармакологической, машиностроительной, металлургической, биохимической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки сточных вод и дымовых газов.
Известна насадка для массообменных аппаратов из проволочных спиралей и стеклянного волокна, обладающая высокой удельной поверхностью и свободным объемом (В.М.Рамм. Абсорбция газов. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Химия, 1976, С.315-316)
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится низкая производительность из-за неравномерности распределения материала и гидравлического сопротивления по ее объему, что приводит к разному времени пребывания очищаемой среды в насадке и необходимости снижения расходов жидкости и газа.
Известна насадка в контактном аппарате для озонирования вредных систем, выполненная из объемного нетканого волокнистого модуля с поровым пространством 0,7-0,99, представляющего собой беспорядочно уложенные в объеме и точечно-скрепленные в местах соприкосновений прочные нити с диаметром 0,2-2 мм из полимерного материала, инертного к воздействию водной системы и озона. (Свидетельство на полезную модель 33759, РФ C02F 1/78, 2003 г.)
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность жидкости или газа при использовании известной насадки в массообменных аппаратах из-за неравномерности структуры пор и поверхности объемного нетканого волокнистого модуля, что приводит к разному гидравлического сопротивлению, времени пребывания и массопереносу улавливаемых молекул, а значит к необходимости снижения расходов жидкости и газа.
К наиболее близкому техническому решению по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип относится насадка для массообменного аппарата, содержащая проволоку или полимерные мононити, фиксирующие элементы в виде параллельных стержней, установленных в проволоке или полимерных мононитях и закрепленных на концах пластинами, при этом пластины выполнены в виде перфорированных дисков, а стержни - в виде болтов, равномерно установленных по окружности дисков, при этом отношение диаметра диска к внутреннему диаметру аппарата составляет d/D=0.94÷0.98,
где d и D - соответственно диаметр диска и внутренний диаметр аппарата (Патент на полезную модель РФ №109015, B01J 19/32, 2011 г.)
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная производительность по жидкости и газу из-за необходимости остановки работы насадочного аппарата для регулирования удельной поверхности насадки и свободного объема путем изменения высоты насадки.
Техническим результатом предлагаемой насадки для массообменного аппарата является увеличение производительности за счет регулирования высоты насадки без остановки работы аппарата.
Технический результат достигается тем, что в насадке для массообменного аппарата, содержащей проволоку или полимерные мононити, стержень и перфорированные диски, в которой отношение диаметра диска к внутреннему диаметру аппарата составляет d/D=0.94÷0.98, где d и D - соответственно диаметр диска и внутренний диаметр аппарата, при этом стержень установлен осесимметрично с аппаратом и имеет возможность осевого перемещения, причем нижний конец стержня жестко соединен с верхним перфорированным диском, а верхний - с механизмом осевого перемещения.
Осесимметричная установка стержня в аппарате с возможностью его осевого перемещения позволяет в минимальной степени влиять стержню на потоки жидкости и газа внутри аппарата без снижения их расходов, а значит вести процесс массопередачи с наибольшей производительностью.
Жесткое соединение нижнего конца стержня с верхним перфорированным диском, а верхнего торца - с механизмом осевого перемещения позволяет регулировать высоту насадки между верхним и нижним перфорированными дисками, а значит оптимизировать удельную поверхность и свободный объем насадки без остановки аппарата для изменения параметров насадки с целью их оптимизации. Это увеличивает время работы аппарата, а значит и производительность по жидкости и газу.
Таким образом, предлагаемая конструкция насадки для массообменного аппарата позволяет повысить время его непрерывной работы без остановки на переналадку удельной поверхности и свободного объема насадки с целью максимального обеспечения расходов жидкости и газа, а также облегчает регенерацию и очистку насадки от загрязняющих частиц путем максимального увеличения высоты насадки и ее свободного объема, что в целом приводит к увеличению производительности.
На фиг.1 изображена предлагаемая насадка для массообменного аппарата в разрезе.
Она состоит из проволоки или мононити 1 различной толщины и профиля и высотой Н, верхнего 2 и нижнего 3 перфорированных дисков, между которыми расположена проволока или мононити 1, стержня 4, установленного осесимметрично с аппаратом 5 и имеющего возможность осевого перемещения в сальнике 6. Нижний торец стержня 4 жестко соединен с верхним диском 2, а верхний - присоединен к механизму осевого перемещения (кулачку, кривошипно-шатунному механизму, золотниковому устройству - на фиг.1 не показан). Нижний диск 3 опирается на опоры 7, закрепленные внутри аппарата 5.
Насадка для массообменного аппарата работает следующим образом.
Под действием механизма осевого перемещения стержень 4 поднимается или опускается вместе с верхним диском 2, меняя высоту Н насадки 1, расположенную между дисками 2 и 3. Меняя высоту насадки можно регулировать ее свободный объем и удельную поверхность, то есть оптимизировать массообмен в аппарате 5 между жидкостью, подаваемой сверху, и газом, движущимся снизу навстречу жидкости.
Таким образом, не останавливая работу массообменного аппарата, можно регулировать основные характеристики насадки в широком диапазоне ее свободного объема и удельной поверхности и оптимизировать процесс массопереноса при колебаниях расхода жидкости и газа. Это увеличивает производительность процесса массообмена, а также упрощает технологию и повышает технику безопасности при работе обслуживающего персонала.
Предлагаемая насадка для массообменного аппарата может быть рекомендована как при проектировании и изготовлении новых насадочных массообменных аппаратов, так и при реконструкции действующих насадочных массообменных аппаратов с традиционной насадкой - кольцами Рашига и др., порозность и удельная поверхность которых при эксплуатации остаются постоянными.
Кроме того, предлагаемая насадка для массообменного аппарата легко регенерируется и очищается путем продувки сжатым газом или промывки инертной жидкостью или водой. Для этого достаточно поднять до максимального уровня стержень 4 с верхним диском 2. Свободный объем насадки 1 будет максимальным, и частицы, попавшие в насадку, легко из нее удаляются потоком газа или жидкости.