Массообменное устройство саттарова м.ш.

Массообменное устройство саттарова м.ш.

Реферат

 

Использование: в нефтеперерабатывающей, химической, нефтяной, газовой, микробиологической, теплоэнергетической и металлургической промышленности. Цель - увеличение производительности и возможность осуществления устойчивого массообмена. Сущность: массообменное устройство содержит корпус со штуцерами входа и выхода для потоков газа и жидкости, размещенные по высоте секций насадки, состоящие из верхнего и нижнего хомутов, соединенных стяжками с прорезями, в которых установлены параллельно волнистые листы. Хомуты секций насадки имеют кольцеобразную форму и расположены на определенном расстоянии от стенок корпуса таким образом, что волнистые листы в плане выполнены с выступающими концами за пределами хомутов и уменьшающимися по ширине по обе стороны от центральной оси корпуса к его стенкам. Смежные волнистые листы по высоте сдвинуты друг относительно друга на величину, определяемую зависимостью h = 1/6 - 1/7 H , где h - величина сдвига волны листа, H - длина волны. Гребни волн волнистых листов секций насадки имеют закругленную форму. Внутренняя стенка корпуса в нижней части снабжена противолежащими упорами, выполненными с отверстиями, в которых размещены снабженные резьбой штыри с гайками, к которым неподвижно прикреплены с возможностью поворота подвески с отверстиями. В нижней части корпуса смонтированы противолежащие дополнительные упоры с прорезями. В корпусе устройства четные секции насадок повернуты относительно нечетных на 90^o в горизонтальной плоскости. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, химической, нефтяной, газовой, микробиологической, теплоэнергетической и металлургической промышленности и может найти применение в процессах разделения (фракционирования) нефти, газового конденсата, нефтепродуктов, получения солей различных кислот, абсорбционной очистки газов от химических и физических примесей и рафинирования металлов, а также для градирен.

Известен тепломассообменный аппарат, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, с внутренними устройствами, представляющими собой пакеты насадки, выполненные из рифленного ленточного материала. Жидкость в этих сепараторах подается на верхний слой насадки, смачивает ее и стекает по ее каналам зигзагообразно вниз навстречу потоку газа или пара, поднимающуюся с нижней части колонны [1] Недостаток таких аппаратов малоэффективная работа при незначительном увеличении нагрузок по газу или жидкости. Это объясняется тенденцией к перетеканию жидкости с слоя насадки на стенки колонны, так как при повышенной скорости газового потока он движется вдоль вертикальной оси по центру аппарата, отбрасывая жидкость к периферии. В результате газовый поток движется по центральной части, а жидкость вдоль стенок аппарата, не взаимодействуя между собой. Этим резко снижается эффективность массообмена, приводящая в итоге к снижению производительности устройства.

Известно устройство ротоклонного агрегата для энерготехнологических процессов рафинирования расплавов, состоящее из прямоугольного корпуса, снабженного штуцерами для входа и выхода газовых и жидких потоков. Внутри корпуса расположены вертикальные, регулируемые по высоте поперечные перегородки, имеющие щелевидные прорези с направляющими плоскостями. Массообмен в таком устройстве производится следующим образом. Поток газа, проходя с линейными скоростями 30-100 м/с между верхними и нижними перегородками, за счет возникновения аэродинамического эффекта при этом, захватывает верхний слой жидкости, протекающей через нижнюю часть корпуса устройства, дробит его в мельчайшие капли и пену с высокоразвитой активной поверхностью, осуществляя массообмен между жидкостью и газом в вихревом гидродинамическом режиме [2] Недостаток такого устройства низкие производительность по жидкому потoку и практическая неприемлемость для осуществления тепломассообмена высококалорийных горючих веществ, в частности, нефти и других органических соединений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к предлагаемому устройству, является массообменное устройство, содержащее корпус со штуцерами входа и выхода потоков газа и жидкости, размещенные по высоте секции насадки, состоящие из верхнего и нижнего, соединенных стяжками, хомутов с прорезями, в которых установлены параллельно волнистые с острыми вершинами листы [3] Недостаток данного устройства низкая производительность ввиду ограничения его работы пленочным гидродинамическим режимом массообмена и большая вероятность забивки механическими примесями и тяжелыми жидкими фазами пространства между волнистыми зигзагообразными листами, размещенными строго параллельно.

Цель изобретения увеличение производительности устройства и возможность осуществления устойчивого массообмена.

Для достижения указанной цели в массообменном устройстве, содержащем корпус со штуцерами входа и выхода парогазовых потоков и жидкости, размещенные по высоте секции насадки, состоящие из верхнего и нижнего хомутов соединенных стяжками, с прорезями, в которых установлены параллельно волнистые листы. Хомуты секций насадки имеют кольцеобразную форму и расположены на определенном расстоянии от стенок корпуса таким образом, что волнистые листы в плане выполнены с выступающими концами за пределы хомутов и уменьшающимися по ширине по обе стороны от центральной оси корпуса к его стенкам. Смежные волнистые листы по высоте сдвинуты друг относительно друга на величину, определяемую зависимостью h 1/6 1/7 H, где h величина сдвига длины волны листа, Н длина волны.

В массообменном устройстве гребни волн волнистых листов секций насадки имеют закругленную форму. Внутренняя стенка корпуса в нижней части снабжена противолежащими упорами, выполненными с отверстиями, в которых размещены, снабженные резьбой, штыри с гайками, к которым неподвижно прикреплены с возможностью поворота подвески с отверстиями. В нижней части корпуса смонтированы противолежащие дополнительные упоры с прорезями. В корпусе устройства четные секции насадок повернуты относительно нечетных на 90^о в горизонтальной плоскости.

На фиг.1 изображено массообменное устройство, продольный разрез; на фиг. 2 вид по стрелке А на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.1; на фиг.4 насадка; на фиг.5 узел II на фиг.1.

Массообменное устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 со штуцерами входа и выхода парогазовых потоков и жидкости (не показаны), выполненного с буртиком 2. В корпусе 1 по высоте массообменного устройства установлены секции насадки таким образом, что четные секции насадки повернуты относительно нечетных на 90^о в горизонтальной плоскости. Каждая секция насадки состоит из верхнего 3 и нижнего 4 кольцеобразного хомута с приливами 5, которые соединены между собой вертикальными стяжными стержнями 6 с гайками 7. Верхний кольцеобразный хомут имеет прорези 8, а нижний кольцеобразный хомут прорези 9. Прорези расположены друг от друга на расчетном расстоянии. В каждой прорези 8 и 9 размещены волнистые листы 10. Каждый лист 10 изогнут в виде волны, проходящей в продольном направлении от геометрической оси корпуса. Гребни волн имеют закругленную форму и направлены в одну сторону. Высота всех волнистых листов 10 одинакова. Хомуты расположены на определенном расстоянии от стенок корпуса 1 таким образом, что волнистые листы 10 в плане имеют выступающие концы за пределами хомутов. Ширина волнистых листов 10 разная, выполнена уменьшающейся по ширине по обе стороны от центральной оси корпуса 1 и хомутов. Смежные волнистые листы 10 по высоте сдвинуты относительно друг друга на величину, определяемую следующей зависимостью h 1/6 1/7 H, где h величина сдвига длины волны листа, Н длина волны. Интервал 1/6 1/7 взят исходя из того, что если сдвиг будет меньше 1/6, то массообмен будет проходить просто в барботажном гидродинамическом режиме, т.е. простым перемешиванием взаимодействующих масс, уменьшиться производительность устройства. При сдвиге больше 1/7 значительно снизится живое сечение, т.е. пропускная способность устройства.

Внутренние стенки корпуса 1 в нижней его части снабжены противолежащими несколькими упорами 11, имеющими прорези 12, для фиксации нижнего хомута 4 насадки. Внутренняя стенка корпуса 1 в верхней части снабжена несколькими дополнительными противолежащими упорами 13, выполненными с отверстиями, в которых размещены снабженные резьбой штыри 14 с гайками 15. Штыри 14 неподвижно прикреплены к подвескам 16 и выполнены с возможностью поворота. Подвеска 16 имеет дополнительную прорезь 17 для фиксации верхнего хомута 3 насадки.

Вначале осуществляют монтаж устройства. В корпусе 1 поворачивают к стенкам корпуса подвески 16 и, после этого, в прорези 12 на упоры 11 ставят насадку нижним хомутом 4. На верхний хомут 3 ставят следующую насадку нижним хомутом 4 и разворачивают ее относительно предыдущей насадки на 90^о. После этого повторяют процесс поставки насадки, соблюдая поворот на 90^о. Далее поворачивают подвески 16 к центру и устанавливают верхний хомут 3 насадки в прорезь 17.

Массообмен в таком устройстве осуществляется следующим образом. В верхнюю часть устройства подают поток жидкости, равномерно распределив его по свободному сечению верхнего слоя волнистых листов 10. Снизу под нижний слой волнистых листов 10 подают газ (пар) или газо-парожидкостной поток. Движение взаимодействующих потоков в устройстве происходит противоточно. Газ (пар), проходя между волнистыми листами 10, имеющими различные, не симметричные по высоте свободные объемы, т.е. зауженные и расширенные каналы, проходит в них с различными скоростями. В результате на одной плоскости волнистых листов 10 возникает область пониженного давления, на другой, противоположной, повышенного. Это приводит к появлению аэродинамического эффекта подъемной силы крыла (авиационного). Жидкость с областей повышенного давления уносится в область пониженного. Массообмен между газом (паром) происходит в высокоэффективном вихревом гидродинамическом режиме. Газовый (паро-газовый) поток отводится сверху устройства, жидкий с нижней части.

Формула изобретения

1. Массообменное устройство, содержащее корпус со штуцерами входа и выхода для потоков газа и жидкости, размещенные по высоте секции насадки, состоящие из верхнего и нижнего, соединенных стяжками, хомутов с прорезями, в которых установлены параллельно волнистые листы, отличающееся тем, что хомуты секций насадки имеют кольцеобразную форму и расположены на расстоянии от стенок корпуса таким образом, что волнистые листы в плане выполнены с выступающими концами за пределы хомутов и уменьшающимися по ширине по обе стороны от центральной оси корпуса к его стенкам, а смежные волнистые листы по высоте сдвинуты друг относительно друга на величину, определяемую зависимостью h = 1/6 - 1/7 H, где h - величина сдвига волны листа; H - длина волны.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гребни волн волнистых листов секций насадки имеют закругленную форму.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя стенка корпуса в нижней части снабжена противолежащими упорами, выполненными с отверстиями, в которых размещены снабженные резьбой штыри с гайками, к которым неподвижно прикреплены с возможностью поворота подвески с отверстиями, при этом в нижней части корпуса смонтированы противолежащие дополнительные упоры с прорезями.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в корпусе устройства четные секции насадок повернуты относительно нечетных на 90^o в горизонтальной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5