Насадочное устройство для массообменных аппаратов

Насадочное устройство для массообменных аппаратов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсник

Социал ис тически к

Республик

Oll NCAHMK

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К 4ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 159282 ° Бюллетень Рй 6

Дата опубликованйя описания 15g2g2 (53)M. Кл.

В 01 D 53/20 а 0l D 3/26

Гесударстввкиый квмитет (53) УДК 66.015, .23.05(088.8) Ъ, Ilo делам иэсбретеиий и аткрытий

H,ll.Ðÿá÷åíêo, П.П.Любченков и. H.À.Паг1кина В СВ(О)(,;

1 итог

FFXI+1li; т ЬИ3.М р ц. > (72) Авторы изобретения

Краснодарский политехнический инстит (7l) Заявитель (54) НАСАДОЧНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ

АППАРАТОВ

Изобретение относится к конструк- циям для взаимодействия газа (пара) и жидкости и может быть использовано для проведения процессов тепломассообмена. в пищевой, фармацевтической

5 и химической промьивленностях

Известны устройства для взаимодействия газожидкостных потоков, состоящие из цилиндрического корпуса и насадки, работающей в режиме эмульгирования.

Однако они не позволяют создавать устойчивого режима эмульгирования, вследствие необходимости строгого соотношения скоростей движения потоков, что в условиях промышленных аппаратов не всегда удается обеспечить. Отклонения от режимов приводит к выбросу жидкой фазы или срыву эмульгирования. 20

Известна насадочная колонна, включающая в себя цилиндрический корпус, внутри которого размещается насадка, выполненная из колец Рашига и распределительные устройства для жидкой фазы Lll.

Конструкция имеет ряд недостатков. Колонна работает в чисто пленочном режиме, что снижает интенсивность взаимодействия фаз. Не используется режим эмульгирования. В местах сопряжения корпуса устройства с насадкой возникает байпас по жидкой фазе. Не обеспечивается равномерное распределение жидкой фазы по площади всей насадки. Все это уменьшает интенсивность проведения процессов тепломассообмена.

Цель изобретения — создание по высоте зон устойчивого эмульгирования и равномерное распределение фаз по сечению аппарата.

Цель достигается тем, что в корпусе, внутри которого размещена насадка и распределительное устройство, насадка выполнена в виде трех периодически чередующихся слоев, при этом свободное сечение среднего слоя

904752. насадки в 2- 10 раз больше свободного сечения верхнего слоя насадки и свободное сечение нижнего слоя в 2-8 раз меньше свободного сечения верхнего слоя насадки, а распределительное устройство установлено в нижнем слое насадки.

Распределительное устройство для жидкости выполнено в виде вертикального цилиндра, заглушенного с ниж- 0 него торца и снабженного горизонтальными радиальными патрубками с перфорациями и направляющими вертикальными пластинами.

Кроме того, в верхнем слое насад- 1S ки на ее периферии устанавливают плоские горизонтальные кольца, исключающие байпас в месте сопряжения корпуса колонны и насадки.

На фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция насадки; на фиг. 2 — сечение по А-А фиг. 1, Насадочное устройство состоит из цилиндрического вертикального корпуса 1, внутри которого размещена насадка, выполненная, например в виде колец Рашига, состоящая из

3-х слоев: верхнего слоя насадки 2, среднего 3, нижнего 4, Свободное сечение верхн го слоя выполнено меньше, чем среднего слоя, а нижнего меньше 2-х предыдущих за счет различия геометрических размеров тел насадки. В нижнем слое насадки 4 имеется распределительное устройство для жидкой фазы, выполненное в виде вертикального цилиндра 5, снабженного горизонтальными радиальными патрубками 6 с перфорациями и направляющими вертикальными пластинами 7.

Порядок чередования слоев насадки в нижней части устройства аналогичен вышеописанному. Насадка может быть выполнена не только из колец Рашига, но и различной спирали, дубовой клепки и т.д, Работает предлагаемая конструкция следующим образом.

Жидкая фаза подается в колонну сверху и стекает через верхний слой 50 насадки 2 в виде пленки. Взаимодействие жидкости и пара происходит в пленочном режиме. Достигнув среднего слоя насадки 3, жидкость проваливается через него на нижний слой ss

4, так как в слое 3 свободное сечение насадки выбрано иэ условия свободного перемещения жидкости в вертикальном и горизонтальном направлениях.Ьез задержки.

Свободное сечение нижнего слоя насадки 4 обеспечивает такие скорости парового потока, при которых жидкость не способна стекать через низкий слой насадки 4. Здесь, за счет увеличения плотностей орошения и скорости газа, возникает режим эмульгирования.

Этот режим наиболее эффективен, так как, наблюдается наиболее интенсивное взаимодействие фаз, максимальные время и поверхность их контакта.

Эмульгированный слой жидкости заполняет, в зависимости от соотношения потоков, определенный объем среднего слоя насадки 3 и стекает в вертикальный цилиндр 5 распределительного устройства. В последнем возникает столб жидкости, который обеспечивает перетекание жидкой фазы по патрубкам 6 и орошения верхнего среза верхнего слоя насадки 2. Движение жидкости и пара в нижележащей насадке повторяется. Процесс массообмена между паром и жидкостью протекает везде, где есть их контакт, Наиболее интенсивная зона массообмена лежит над нижним слоем насадки 4 в области, где возникает режим,эмульгирования.

Поскольку область эмул гирования занимает только средний слой 3 и нижнюю часть верхнего слоя 2, а не всю насадку как в аналогах, то допускает некоторое колебание скорости парового потока. Если по каким-то причинам в производственных условиях будут допущены увеличения скорости пара, то область эмульгирования увеличится, но режима захлебывания не наступит, так как верхний слой насадки 2 выполняет функцию сепаратора, а перетекание жидкости через нижний слой насадки 4 осуществляется через распределительное устройство.

Снабжение цилиндра 5 вертикальными направляющими пластинами обеспечивает вертикальную установку цилиндра, что необходимо для равномерного рас пределения: жидкости по гериэонтальному сечению устройства.

Установленные в верхнем слое насадки 2 горизонтальные пластины 8 исключают байпас по жидкой фазе.

Как показывают эксперименты, для обеспечения вышеописанного порядка движения жидкости и пара необходимо, чтобы свободное сечение среднего слоя

904752

Формула изобретения

1. Насадочное устройство для массообменных аппаратов, состоящее из вертикального корпуса, внутри кото"

I насадки было в 2-10 раз больше свободного слоя верхнего слоя насадки, а свободное сечение нижнего слоя насадки в 2-8 раз меньше свободного сечения верхнего слоя насадки. 5

Таким образом, предлагаемая конс-. трукция насадочного устройства для массообменных аппаратов позволяет создавать устойчивый и эффективный режим эмуль гирования. Устройство обеспечивает10 равномерное распределение жидкой Фазы по площади всей насадки.За счет использования плоских горизонтальных колец, исключен байпас по жидкой фазе в месте сопряжения корпуса колонны и на- 5 садки.

Эффект от внедрения данной конструкции может быть получен за счет сокращения -потерь перерабатываемых материалов, уменьшения металлоемкости 20 аппарата и упрощения эксплуатации ус" тройства. рого размещена насадка, преимущественно кольца Рашига, и распределительное устройство для жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью создания по высоте аппарата зон устойчивого эмульгирования и равномерного распределения фаз по сечению аппарата, насадка выполнена в виде трех периодически чередующихся слоев, при этом свободное сечение среднего слоя насадки в 2- 10 ра3 больше свободного сечения верхнего слоя насадки, свободное сечение нижнего слоя насадки в 2-8 раз меньше свободного сечения верхнего слоя насадки, а распределительное устройство установлено в нижнем слое насадки.

2, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, распределительное устройство для жидкости выполнено в виде вертикального цилиндра, заглушенного с нижнего торца и снабженного горизонтальными радиальными патрубками с перфорациями и направляющими вертикальными пластинами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кафаров В.В. Основы массопередачи, 1972, с. 434 (прототип).