Элемент наполнителя для насадочных колонн
Полезная модель относится к конструкциям насыпных насадок для массообменных аппаратов и может быть использована в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности при осуществлении тепломассообменных процессов в системах жидкость-пар (газ), преимущественно для дегазации воды. Согласно полезной модели шарообразный элемент разделен на две половины сплошной круглой перегородкой с овальным проходным отверстием, расположенным в центре перегородки, на продольной оси проходного отверстия, перпендикулярно перегородке закреплена перемычка, разделяющая проходное отверстие по его продольной оси пополам, на перемычке на равном расстоянии друг от друга закреплены конусообразные штыри, к которым прикреплены тонкие стенки, выполненные волнообразной формы, при этом прикрепление стенок к штырям выполнено в месте образования центрального гребня. Техническим результатом полезной модели является повышение интенсивности массаобмена и повышение производительности массообменных аппаратов. 4. з.п.ф.; 4 илл.
Полезная модель относится к конструкциям насыпных насадок для массообменных аппаратов и может быть использована в химической, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности при осуществлении тепломассообменных процессов в системах жидкость-пар (газ), преимущественно для дегазации воды.
Известен шаровидный элемент наполнителя для насадочных колонн (RU, 
2310499, кл. B01D 53/18, B01J 9/30, 2007 г.). Шаровидный элемент выполнен диаметром 20-70 мм с 6-9-ю углублениями в сферической поверхности, оси которых сходятся в центре шара, разделенными стенками, причем толщина стенок между углублениями уменьшается к центру шара.
Недостатком указанного элемента наполнителя является недостаточная эффективность массаобмена и высокое гидравлическое сопротивление.
Задачей полезной моделью является снижение гидравлического сопротивления путем изменения профиля поверхности межфазного контакта жидкость/газ.
Техническим результатом полезной модели является повышение интенсивности массаобмена и повышение производительности массообменных аппаратов.
Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что элемент наполнителя для насадочных колонн выполнен шарообразной формы в сферической поверхности которого образованы углубления, разделенные тонкими стенками. Согласно полезной модели шарообразный элемент разделен на две половины сплошной круглой перегородкой с овальным проходным отверстием, расположенным в центре перегородки, на продольной оси проходного отверстия, перпендикулярно перегородке закреплена перемычка, разделяющая проходное отверстие по его продольной оси пополам, на перемычке на равном расстоянии друг от друга закреплены конусообразные штыри, к которым прикреплены тонкие стенки, выполненные волнообразной формы, при этом прикрепление стенок к штырям выполнено в месте образования центрального гребня. Стенки расположены друг от друга с шагом от 0,05 до 0,15 диаметра шарообразного элемента, параллельно друг другу, перпендикулярно круглой перегородке и закреплены симметрично с двух сторон на круглой перегородке и на конусообразных штырях перемычки. Вокруг проходного отверстия, со стороны утолщений конусообразных штырей, расположена накладка. Кроме того, элемент изготовлен из полимерных материалов.
Наличие у элемента наполнителя для насадочных колонн сплошной круглой перегородки, с овальным отверстием, а также выполнение тонких стенок волнообразной формы позволяет увеличить ее свободный объем и внутреннюю поверхность, т.е. увеличить поверхность контакта взаимодействующих фаз. Такое выполнение конструкции элемента насадки приводит к интенсификации процесса массаобмена, а также способствует образованию в слое насадки турбулентного течения на внутренних поверхностях элемента. В свою очередь, пересечение этих двух потоков при переходе с одной насадки на другую создает дополнительные местные завихрения жидкостного и газового потоков, улучшает условия для межфазного перемешивания, т.е. усиливает турбулизацию и повышает кратность обновления поверхности контакта взаимодействующих фаз, что приводит к повышению эффективности массаобмена и снижению гидравлического сопротивления. Наличие на продольной оси проходного отверстия, перпендикулярно перегородке закрепленной перемычки, с конусообразными штырями, к которым прикреплены тонкие волнообразные стенки, а также расположение вокруг проходного отверстия, со стороны утолщений конусообразных штырей накладки приведет к самоориентации насадки по направлению к соосным контактируемым потокам при загрузке в навал за счет смещенного центра тяжести, в результате чего возрастает пропускная способность насадки и ее удельная поверхность, что также приводит к интенсификации процесса массаобмена и снижению гидравлического сопротивления. Прикрепление тонких стенок к штырям выполнено в месте образования центрального гребня, облегчающих стекание жидкости как по желобку и ее направление к проходному отверстию.
Минимальное значение шага между стенками составляет 0,05 диаметра шарообразного элемента, а максимальное 0,15. При этом выполнении шага между стенками менее 0,05 диаметра шара резко снижается эффективность массообмена за счет срыва пленки с поверхности насадки, что недопустимо, а увеличение расстояния более 0,15 диаметра шара - нецелесообразно, т.к. резко снижается эффективность массаобмена за счет снижения площади контакта, что недопустимо.
Выполнение шарообразного элемента из пластмассы стойкой к агрессивной среде позволяет увеличить срок ее службы.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен шарообразный элемент, вид со стороны круглой сплошной перегородки; на фиг.2 - элемент, вид со стороны проходного отверстия и утолщенных штырей; на фиг.3 - вид сверху; на фиг.4 - вид со стороны заостренных штырей.
Элемент насадки выполнен из полимерных материалов шарообразной формы. В сферической поверхности элемента образованы углубления 1, разделенные тонкими стенками 2. Шарообразный элемент разделен на две половины сплошной круглой перегородкой 3 с овальным проходным отверстием 4, расположенным в центре перегородки. На продольной оси проходного отверстия 4, перпендикулярно перегородке 3 закреплена перемычка 5, разделяющая проходное отверстие 4 по его продольной оси пополам. На перемычке 5 на равном расстоянии друг от друга закреплены конусообразные штыри 6, к которым прикреплены тонкие стенки 7, выполненные волнообразной формы. Стенки 7 к штырям 6 прикреплены в месте образования центрального гребня 8 у волнообразных стенок 7. Стенки 7 расположены друг от друга с шагом от 0,05 до 0,15 диаметра шарообразного элемента, параллельно друг другу, перпендикулярно круглой перегородке 3 и закреплены симметрично с двух сторон на круглой перегородке 3, на конусообразных штырях 6 и перемычке 5. Вокруг проходного отверстия 4 со стороны утолщений конусообразных штырей 6 прикреплена накладка 9.
Элемент шарообразной насадки для насадочных колош для дегазации воды работает следующим образом.
При загрузке колонны шарообразными элементами, они, за счет смещения центра тяжести, при свободном падении ориентируются утолщенной стороной штырей 6 и накладкой 9 вниз. При этом элементы насадки на 80% расположатся в колонне так, что проходное отверстие 4 будет раскрыто для прохождения жидкости, повышая тем самым производительность аппарата. После заполнения аппарата насадкой и подачи в него сверху жидкости, она, проходя через насадку, интенсивно разбрызгивается, перераспределяется по диаметру aппарата, взаимодействуя на поверхности элементов насадки с восходящим воздухом, поступающим с помощью вентилятора снизу колонны.
При движении воды сверху вниз через шаровидные элементы на поверхности элементов образуется пленка жидкости, а в промежутках между волнообразными стенками 7 в углублениях 1 накапливается жидкость, которая затем перетекает на нижние элементы. Конструкция шарообразного элемента исключает застойные области контактных зон и повышает равномерность распределения потоков и снижение гидравлического сопротивления. Увеличенная за счет волонообразных стенок 7 удельная поверхность насадки, оптимальное расположение элемента при его загрузки в колонну способствует более интенсивному массаобмену за счет постоянного обновления межфазной поверхности.
| В настоящее время конструкция элемента шарообразной насадки находится на стадии опытно-промышленных испытаний, готови | тся их серийное производство. |
1. Элемент наполнителя для насадочных колонн, выполненный шарообразной формы, в сферической поверхности которого образованы углубления, разделенные тонкими стенками, отличающийся тем, что шарообразный элемент разделен на две половины сплошной круглой перегородкой с овальным проходным отверстием, расположенным в центре перегородки, на продольной оси проходного отверстия перпендикулярно перегородке закреплена перемычка, разделяющая проходное отверстие по его продольной оси пополам, на перемычке на равном расстоянии друг от друга закреплены конусообразные штыри, к которым прикреплены тонкие стенки, выполненные волнообразной формы, при этом прикрепление стенок к штырям выполнено в месте образования центрального гребня.
2. Элемент по п.1, отличающийся тем, что стенки расположены друг от друга с шагом от 0,05 до 0,15 диаметра шарообразного элемента.
3. Элемент по п.1, отличающийся тем, что тонкие стенки расположены параллельно друг другу, перпендикулярно круглой перегородке и закреплены симметрично с двух сторон на круглой перегородке и на конусообразных штырях перемычки.
4. Элемент по п.1, отличающийся тем, что вокруг проходного отверстия со стороны утолщений конусообразных штырей расположена накладка.
5. Элемент по п.1, отличающийся тем, что он изготовлен из полимерных материалов.
