RU2678058C1 - Насадка для контактирования газа и жидкости - Google Patents
Насадка для контактирования газа и жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678058C1 RU2678058C1 RU2018110171A RU2018110171A RU2678058C1 RU 2678058 C1 RU2678058 C1 RU 2678058C1 RU 2018110171 A RU2018110171 A RU 2018110171A RU 2018110171 A RU2018110171 A RU 2018110171A RU 2678058 C1 RU2678058 C1 RU 2678058C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- sides
- liquid
- curved
- phases
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 33
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D11/00—Solvent extraction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
- B01D53/185—Liquid distributors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/26—Drying gases or vapours
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к тепло-, массообменном оборудованию. Насадка содержит образующие пакет ячейки. Ячейки имеют каркас, выполненный в форме прямого непрямоугольного параллелепипеда, и боковые стороны. Боковые стороны, выполненные изогнутыми так, что одни концы противолежащих упомянутых боковых сторон 4 изогнуты навстречу друг другу, а другие их концы 5 изогнуты в противоположных направлениях. Технический результат: повышение турбулентности встречных потоков газа и жидкости за счет несимметричности проходного сечения, повышение скорости прохождения фаз, улучшение способности насадки перераспределять фазы по всему сечению аппарата, в котором установлена насадка. Пакетная насадка обладает высокой производительностью (пропускной способностью по жидкой и газовой фазам), низким гидравлическим сопротивлением, высокими значениями коэффициентов тепло- и массообмена, высокими показателями равномерности распределения жидких и газообразных потоков по сечению аппарата, компактностью и технологичностью. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к средствам обеспечения тепломассообмена, более конкретно к насадкам для контактирования газа и жидкости, предназначенным для использования в установках и технологиях абсорбции, дистилляции, десорбции, ректификации, экстракции, сушки и увлажнении газов, мокрого пылеулавливания. Изобретение может использоваться в химической, нефтехимической, металлургии, энергетике и в других отраслях промышленности.
Уровень техники
Из уровня техники известно большое количество средств того же назначения.
В качестве наиболее близкого аналога выбрана насадка для контактирования газа и жидкости, содержащая образующие пакет ячейки, которые выполненны в форме прямоугольного параллелепипеда, и боковые стороны, выполненные изогнутыми (патент РФ 2416461 С1, МПК B01J 19/32, 20.04.2011). Данная известная насадка обеспечивает контактирование газа и жидкости в условиях вихревых потоков. Недостатком данного известного средства является недостаточная турбулентность взаимодейтствия газа и жидкости, ограничивающая интенсификацию массообменных процессов.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение интенсификации массообменных процессов.
В ходе решения указанной задачи обеспечивается достижение следующей совокупности технических результатов: повышение турбулентности встречных потоков газа и жидкости за счет несимметричности проходного сечения, повышение скорости прохождения фаз, улучшение способности насадки перерапределять фазы по всему сечению аппарата, в котором установлена насадка.
Указанные технические результаты достигаются тем, что насадка для контактирования газа и жидкости содержит образующие пакет ячейки, упомянутые ячейки имеют каркас, выполненный в форме прямого непрямоугольного параллелепипеда, и боковые стороны, выполненные изогнутыми так, что одни концы противолежащих упомянутых боковых сторон изогнуты навстречу друг другу, а другие их концы изогнуты в противоположных направлениях.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что основание упомянутого каркаса выполнено в виде ромба, имеющего угол от 95 градусов до 120 градусов.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что, по крайней мере, часть поверхности упомянутых боковых сторон выполнена шероховатой.
Указанные технические результаты достигаются также тем, что, по крайней мере, некоторые упомянутые боковые стороны выполнены с перфорацией.
Отличительной особенностью насадки в соответствии с изобретением является выполнение ячеек в форме непрямоугольного параллелипипеда, что обеспечивает нессиметричное сечение для прохода фаз и формирование более интенсивной турбулентности при их смешении.
Краткое описание фигур чертежей
На Фиг. 1 показана форма каркаса ячейку
На Фиг. 2 показаны два вида сбоку на ячейку.
На Фиг. 3 показан вид снизу/сверху на ячейку средства, выбранного в качестве наиболее близкого аналога.
На Фиг. 4 показан вид снизу/сверху на ячейку.
На Фиг. 5 показана фотография насадки вид сверху/снизу.
Осуществление изобретения
Повышению эффективности тепломассообменного оборудования (аппаратов, колонн, установок и пр.) в различных областях техники уделяется большое внимание. К современному тепломассообменному оборудованию предъявляются высокие массо-габаритные, энергетические и эксплуатационные требования. Современное оборудование должно быть технологичным, производительным, простым в конструкции и использовании и надежным.
Одним из путей достижения необходимых свойств является использование в тепомассообменных установках так называемых контактных насадок, обеспечивающих интенсивное взаимодействие контактируемых фаз.
Насадка в соответствии с настоящим изобретением относится к пакетному типу и обеспечивает тепломассообмен за счет сильной турбулентности (завихрения) встречных потоков фаз и увеличения площади их контактирования по всему внутреннему объему аппарата.
Насадка для контактирования газа и жидкости содержит собранные в пакет ячейки. Как правило, все ячейки имеют одинаковую форму и конструкцию. Однако, в зависимости от конструкции аппаратов, внутрь которых устанавливается собранный пакет, некоторые ячейки могут отличаться по форме, размерам и конструкции. Ячейки имеют каркас 1, выполненный в форме прямого непрямоугольного параллелепипеда и боковые стороны 2, а также основания 3.
Как известно, под прямым параллелепипедом понимается параллелепипед, у которого все боковые грани представляют собой прямоугольники. Прямой непрямоугольный параллелепипед означает, что его основания выполнены в форме параллелограммов (не прямоугольников), а боковые стороны имеют форму прямоугольников.
Боковые стороны 2 ячейки содержат две пары противоположно лежащих сторон и выполнены изогнутыми так, что одни концы противолежащих боковых сторон изогнуты навстречу друг другу, а другие их концы изогнуты в противоположных направлениях, как показано на Фиг. 2. Таким образом, во взятой в отдельности от остальных ячейки одни концы каждой пары противолежащих сторон изогнуты внутрь ячейки, т.е. навстречу друг другу (позиция 4 на Фиг. 2), а другие концы - вовне ячейки, т.е. в противоположных направлениях (позиция 5), при этом если, например, верхние концы сторон одной пары противолежащих сторон расходятся, то верхние концы другой пары сторон сходятся и наоборот.
Вид на ячейку сверху (вид внизу аналогичен) показан на Фиг. 4 и Фиг. 5. Здесь наглядно показана пара сторон 4, загнутых внутрь и пара сторон 5, загнутых наружу ячейки.
Ячейки могут собираться в пакет различным образом. Наиболее эффективно выполнить пакет так, чтобы ячейки имели общие соседние боковые стороны, а также основания. Тогда, боковая сторона, отогнутая внутрь одной ячейки, одновременно будет являться боковой стороной, отогнутой наружу по оотношении к соседней ячейке.
Основание 3 упомянутого каркаса целесообразно выполнить в виде ромба, имеющего угол α от 95 градусов до 120 градусов, как показано на Фиг. 4 и Фиг. 5, или параллелограмма с небольшой разницей в длине сторон.
По крайней мере, часть поверхности боковых сторон может быть выполнена шероховатой или иметь неровности для удержания капель жидкой фазы на поверхности.
По крайней мере, некоторые боковые стороны могут быть выполнены с перфорацией различной формы для увеличения скорости продвижения фаз и уменьшения гидравлического сопротивления.
Для более наглядной иллюстрации отличий настоящего изобретения на Фиг. 3 показан вид снизу (вид сверху аналогичен) на конструкцию насадки, выбранной в качестве наиболее близкого аналога. Тот факт, что сходящиеся пары концов сторон (в терминологии прототипа - завихрители) перпендикулярны друг другу говорит о том, что основание ячейки выполнено в виде прямоугольника, например квадрата. Так называемые завихрители в прототипе образованы парами сходящихся концов 4 противолежащих боковых сторон. Пары расходящихся концов 5 противолежащих боковых сторон направлены вовне ячейки. При такой конфигурации проходное сечение (заштрихованная область на Фиг. 3) является преимущественно симметричной.
Выполнение основания ячейки в виде параллелограмма, например, ромба, в соответствии с настоящим изобретением показано на Фиг. 4. Здесь позиции 4 и 5 также соответствуют сходящимся и расходящимся парам концов боковых сторон. Как видно из Фиг. 4, в случае настоящего изобретения проходное сечение (заштрихованная области) не является симметричным и содержит участки различной формы и размеров. Это создает условия для формирования более частых и интенсивных очагов турбулентности, чем в более простом сечении прототипа.
Пакетная насадка в соответствии с настоящим изобретением обладает высокой производительностью (пропускной способностью по жидкой и газовой фазам), низким гидравлическим сопротивлением, высокими значениями коэффициентов тепло- и массообмена, высокими показателями равномерности распределения жидких и газообразных потоков по сечению аппарата, компактностью и технологичностью.
Новизна изобретения состоит в форме выполнения основания ячейки, предпочтительно, в виде ромба или параллелограмма с небольшой разницей в длине сторон.
Насадка работает следующим образом.
Собранные в пакет ячейки устанавливают внутрь аппарата, колонны, установки или иного тепло- или массообменного оборудования, используемого для проведения процессов абсорбции, десорбции, разделения многокомпонентных смесей (ректификации), мокрого пылеулавливания в химической, нефтехимической, энергетической, металлургической и других отраслях промышленности.
Через нижние основания 3 ячеек подается газ, а через верхние основания, противотоком к газу, подается жидкая фаза. Поднимающийся снизу вверх газ уносит стекающую жидкость и, возвращая часть ее на поверхность ячеек, входит в прямоточное вихревое течение, обусловленное конструкцией боковых сторон 2 и формой ячеек. В результате этого, образуется большая и равномерно распределенная по сечению аппарата поверхность контакта фаз, реализуются высокие коэффициенты тепло- и массопередачи и в то же время снижается гидравлическое сопротивление каждой ячейки за счет более быстрого образования и осаждения капель на стенках ячеек вследствие того, что закрутка газа или парожидкостного потока осуществляется одновременно по трем осям. В каждой ячейке образуется несколько очагов вихрей за счет сложной формы проходного сечения оснований, что позволяет быстро, эффективно и равномерно распределить газожидкостную систему по всему объему аппарата.
Проведенные исследования показали, что в настоящем изобретении рабочая скорость по газовой фазе достигает величины 8 м/с, рабочая плотность орошения достигает значения 160 м3/(м2⋅ч).
Гидравлическое сопротивление первого слоя высокоинтенсивной пакетной вихревой насадки составлет величину менее 90 Па.
Проведенные экспериментальные исследования доказывают, что сложная форма проходного сечение оснований ячеек (см. Фиг. 4, 5) обеспечивает снижение гидравлического сопротивления и повышение интенсивности тепло- и массообмена.
Высокие эксплуатационные свойства насадки в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают улучшение массо-габаритных и энергетических показателей тепло- массообменного оборудования до 40-60%. Насадка легко адаптируется к оборудованию любых типоразмеров и характеризуется повышенной перераспределяющей способностью жидкой фазы по сечению аппарата даже при подаче последней в одну точку.
Claims (4)
1. Насадка для контактирования газа и жидкости, содержащая образующие пакет ячейки, упомянутые ячейки имеют каркас, выполненный в форме прямого непрямоугольного параллелепипеда, и боковые стороны, выполненные изогнутыми так, что одни концы противолежащих упомянутых боковых сторон изогнуты навстречу друг другу, а другие их концы изогнуты в противоположных направлениях.
2. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что основание упомянутого каркаса выполнено в виде ромба, имеющего угол от 95 до 120°.
3. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что по крайней мере часть поверхности упомянутых боковых сторон выполнена шероховатой.
4. Насадка по п. 1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, некоторые упомянутые боковые стороны выполнены с перфорацией.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110171A RU2678058C1 (ru) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Насадка для контактирования газа и жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018110171A RU2678058C1 (ru) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Насадка для контактирования газа и жидкости |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678058C1 true RU2678058C1 (ru) | 2019-01-22 |
Family
ID=65085002
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018110171A RU2678058C1 (ru) | 2018-03-22 | 2018-03-22 | Насадка для контактирования газа и жидкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678058C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2198727C1 (ru) * | 2001-10-23 | 2003-02-20 | Зиберт Генрих Карлович | Регулярная насадка для противоточного аппарата |
RU2205063C1 (ru) * | 2002-02-18 | 2003-05-27 | Блиничев Валерьян Николаевич | Пакетная вихревая насадка для тепло- и массообменных аппаратов |
RU2416461C1 (ru) * | 2010-02-17 | 2011-04-20 | Открытое Акционерное Общество "Вихревые Массообменные Установки" | Пакетная вихревая насадка для тепло- и массообменных колонных аппаратов |
WO2015063620A1 (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | Vladimir Fedorov | Device and method for heat and mass exchange between gas and liquid |
RU169804U1 (ru) * | 2016-11-01 | 2017-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛАБОРАТОРИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ - КАПИТАЛ" | Пакетная насадка для контактирования смеси веществ |
-
2018
- 2018-03-22 RU RU2018110171A patent/RU2678058C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2198727C1 (ru) * | 2001-10-23 | 2003-02-20 | Зиберт Генрих Карлович | Регулярная насадка для противоточного аппарата |
RU2205063C1 (ru) * | 2002-02-18 | 2003-05-27 | Блиничев Валерьян Николаевич | Пакетная вихревая насадка для тепло- и массообменных аппаратов |
RU2416461C1 (ru) * | 2010-02-17 | 2011-04-20 | Открытое Акционерное Общество "Вихревые Массообменные Установки" | Пакетная вихревая насадка для тепло- и массообменных колонных аппаратов |
WO2015063620A1 (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | Vladimir Fedorov | Device and method for heat and mass exchange between gas and liquid |
RU169804U1 (ru) * | 2016-11-01 | 2017-04-03 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛАБОРАТОРИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ - КАПИТАЛ" | Пакетная насадка для контактирования смеси веществ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3997303A (en) | Liquid-gas phase separator having a perforated plate and mist eliminator pad | |
KR20160143801A (ko) | 회전흐름과 싱크흐름 커플링 초청정 탈황 탈진 일체화 시스템 및 그 탈황 탈진 방법 | |
CA2192207C (en) | Chevron-type mist eliminator and system | |
KR102175882B1 (ko) | 기체와 액체 사이의 열 및 질량 교환을 위한 장치 및 방법 | |
US4486203A (en) | Inlet momentum absorber for fluid separation | |
US3589689A (en) | Vapor-liquid contact process | |
RU2416461C1 (ru) | Пакетная вихревая насадка для тепло- и массообменных колонных аппаратов | |
RU2678058C1 (ru) | Насадка для контактирования газа и жидкости | |
US2832578A (en) | Vapor-liquid contacting apparatus | |
CN108079749A (zh) | 在供气体通过的通排口内包括分散材料的交换塔分配器托盘 | |
RU2377055C2 (ru) | Способ и скруббер для приведения в контакт газов и жидких капель для массо- и/или теплообмена | |
RU184935U1 (ru) | Насадка для контактирования газа и жидкости | |
CN207641141U (zh) | 一种除雾装置 | |
JPH04268191A (ja) | ルーバーを有する塔パッキング | |
RU2334542C1 (ru) | Сепаратор горизонтальный | |
RU2384362C1 (ru) | Регулярная насадка | |
CN109331634B (zh) | 一种气水分离导液装置以及应用该气水分离导液装置的脱硫塔 | |
RU2205063C1 (ru) | Пакетная вихревая насадка для тепло- и массообменных аппаратов | |
RU137480U1 (ru) | Насадка для массообменной колонны | |
RU2461406C2 (ru) | Массообменное контактное устройство для взаимодействия жидкости и газа | |
WO2015071221A1 (en) | Contact and separation column and tray | |
RU2300419C1 (ru) | Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов | |
RU2124394C1 (ru) | Элемент насадки для массообменных и сепарационных аппаратов | |
RU189403U1 (ru) | Уголковая ситчато-щелевая насадка для массообменных аппаратов | |
RU2491982C1 (ru) | Прямоточный абсорбер |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210323 |