Результат интеллектуальной деятельности: КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к конструкциям контактных тарелок для массообменных аппаратов и может быть использовано в химической промышленности, гидрометаллургии и других отраслях промышленности.

Известно контактное устройство для тепломассообменных аппаратов для систем пар(газ) жидкость, включающее основание в виде листа с фигурными просечными отверстиями, перекрытыми контактными пластинами клапанов, снабженных направляющими с ограничителями их подъема, в котором контактные пластины клапанов выполнены из вырубков листа основания при просечке в нем отверстий и конгруэнтны этим отверстиям, при этом направляющие смежных клапанов выполнены разного веса, увеличивающегося от периферии к центру. Преимущественное выполнение, когда крышка клапана выполнена выпуклой, см. RU патент №2074765, MПК B01D 3/30, 1997.

Недостатками таких контактных устройств являются сложность конструкции, высокое гидравлическое сопротивление по газовой (паровой) фазе и неустойчивость работы при факторах скорости , приводящих к уносу жидкости и, как следствие, снижению эффективности массообмена.

Известно контактное устройство, включающее горизонтальный перфорированный лист и направляющие элементы, которые выполнены в форме козырьков, размещенных у отверстий, см. авторское свидетельство SU №303978, МПК В01D 3/22, 1970.

Однако такие контактные устройства имеют относительно невысокую эффективность перемешивания фаз при возрастании габаритов тарелок, что связано с увеличением эффекта продольного перемешивания и незначительным поперечным перемешиванием фаз. Также эти контактные устройства имеют небольшой интервал устойчивой работы по газовой (паровой) фазе и при факторах скорости приводят к уносу жидкости.

Наиболее близким по технической сущности является контактное устройство для тепломассообменных аппаратов, включающее горизонтальный перфорированный лист и направляющие элементы, выполненные в форме козырьков, размещенных у отверстий, отверстия расположены по замкнутым контурам, а козырьки направлены в одну и в разные стороны внутри контура и в смежных контурах соответственно.

Преимущественное выполнение, когда козырьки выполнены в виде сегментов, см. авторское свидетельство SU №540643, МПК B01D 3/18, 1976.

Недостатком устройства является малое свободное сечение контактного устройства, снижающее межфазную поверхность контакта фаз и интервалы устойчивой работы по газовой (паровой) фазе при факторах скорости , приводящие к уносу жидкости и повышению гидравлического сопротивления.

Задачей изобретения является создание контактного устройства, позволяющего эффективно работать в широком интервале нагрузок по газовой (паровой) фазе при факторах скорости до 2,5 при малом уносе жидкости и низком гидравлическом сопротивлении.

Техническая задача решается контактным устройством, включающим горизонтальный лист и направляющие элементы, в котором каждый направляющий элемент выполнен в форме двух, расположенных одна над другой выпуклых поверхностей, имеющих у основания по три отверстия, которые смещены друг относительно друга на 120°, а отверстия верхней поверхности смещены относительно отверстий нижней поверхности на 60°, при этом направляющие элементы распределены на листе так, что отверстия каждого направляющего элемента расположены напротив промежутков между отверстиями других направляющих элементов.

Решение технической задачи позволяет использовать контактное устройство для работы в широком интервале нагрузок по газовой (паровой) фазе при факторах скорости до 2,5 при малом уносе жидкости и низком гидравлическом сопротивлении.

Контактное устройство, см. фиг.1 и 2, содержит горизонтальный лист 1 и направляющие элементы 2. Каждый направляющий элемент 2 выполнен в форме двух, расположенных одна над другой выпуклых поверхностей 3 и 4, имеющих у основания по три отверстия 5 и 6, которые в каждой выпуклой поверхности смещены друг относительно друга на 120°, а отверстия 5 верхней поверхности 3 смещены относительно отверстий 6 нижней поверхности 4 на 60°, при этом направляющие элементы распределены на листе так, что отверстия 6 каждого направляющего элемента расположены напротив промежутков 7 между отверстиями 6 других направляющих элементов.

Контактное устройство работает следующим образом:

В вертикальном корпусе тепломассообменного колонного аппарата устанавливают одно над другим контактные устройства, содержащие горизонтальный лист 1 с направляющими элементами 2 и имеющие один или несколько переливных патрубков. Каждый направляющий элемент 2 выполнен в форме двух, расположенных одна над другой выпуклых поверхностей 3 и 4, имеющих у основания по три отверстия 5 и 6, которые в каждой выпуклой поверхности смещены друг относительно друга на 120°, а отверстия 5 верхней поверхности 3 смещены относительно отверстий 6 нижней поверхности 4 на 60°. Направляющие элементы распределены на горизонтальном листе так, что отверстия 6 каждого направляющего элемента расположены напротив промежутков 7 между отверстиями 6 других направляющих элементов.

С верха тепломассообменного колонного аппарата подают жидкость, которая перетекает с одного контактного устройства на другое сверху вниз по переливным патрубкам и движется по горизонтальным листам от одного переливного патрубка к другому. Газ (либо пар) направляют с низа аппарата вверх, при этом он поступает в отверстия 5 и 6 выпуклых поверхностей 3 и 4, образующих направляющие элементы 2, погруженных в жидкость, и барботирует через нее в виде пузырьков или струй. При этом происходит тепломассообмен между газом (либо паром) и жидкостью.

Контактное устройство с указанными направляющими элементами позволяет снизить гидравлическое сопротивление колонного аппарата по газовой (паровой) фазе, и равномерно распределить пузырьки и струи газа (пара) в слое жидкости, снижая брызгоунос и, тем самым, повышая эффективность тепломассообмена и при высоких значениях фактора скорости до 2,5.

Заявляемое контактное устройство может широко использоваться в атмосферных, вакуумных и работающих под избыточным давлением колонных аппаратах для проведения процессов абсорбции, ректификации, мокрой очистки газов и т.п.

Заявляемая конструкция контактного устройства за счет совокупности существенных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи, а именно, возможность использования контактного устройства для работы в широком интервале нагрузок по газовой (паровой) фазе при факторах скорости до 2,5 при малом уносе жидкости и низком гидравлическом сопротивлении.