Регулярные насадки

Регулярные насадкиотличаются упорядоченной ориентацией отдель­ных структурообразующих элементов в пространстве и их разделяют на две группы — с индивидуальной укладкой и блочные (в том числе рулон­ные).

Регулярная насадка с индивидуальной укладкой состоит из отдельных элементов (коль­ца, треугольные призмы с постоянным или переменным по высоте сечением), которые рас­полагают в корпусе колонны слоями. В смежных по высоте слоях для предотвращения обра­зования сквозных каналов они смещены друг относительно друга. Для упрощения монтажа такой насадки отдельные элементы могут быть предварительно собраны в контейнеры, кото­рые затем устанавливают в корпусе колонны. Широкого применения впромышленности на­садки с индивидуальной укладкой не получили, так как это резко увеличивает трудоемкость и себестоимость монтажа.

Рисунок 4.3 Регулярные насадки:

а — Меллапак фирмы "Sulzer"; б — Инталлокс фирмы "Norton"; в - Ваку-пак; г — Панченкова.

На рис. 4.3 приведены варианты регулярной блочной насадки. Изве­стны регулярные насадки фирмы "Sulzer", представляющие собой пакет гофрированных листов. Гофрирование листов выполнено под фиксирован­ным к вертикальной оси углом (чаще 30° или 45°) и на смежных листах на­правлено в противоположные стороны. Имеются модификации такой на­садки, изготавливаемые из различных материалов: стального рифленого ли­ста, пластмассы, керамики, фарфора, стекла, графитового волокна. Для колонн диаметром от 200 до 12000 мм фирма "Sulzer" рекомендует насадку Меллапак, выпускаемую 12 типов. На рис. 4.3, а показан элемент насад­ки Меллапак 250.Y (число характеризует величину удельной поверхности насадки в м²/м³, а Y указывает на то, что гофрирование листов выполнено под углом 45°).

Конструкция блочной регулярной насадки Инталлокс, разработанная фирмой "Norton", представлена на рис. 4.3, б и образована из стальных гофрированных листов. Каждый лист при гофрировании делится на не­сколько участков (на рис. 4.3, б три участка) с отгибкой металла в про­тивоположные стороны. В местах перехода выполняются просечки, что способствует эффективному обновлению поверхности массообмена.

Насадка Ваку-пак разработана совместно ВНИИ Нефтемаш и фир­мой "Apparate und Anlagenbau Germania" (рис. 4.3, в). Она образована из вертикальных гофрированных пластин, изготовленных из просечно-вы­тяжного листа. Поверхность пластин имеет арочные просечки, направлен­ные вниз и ориентированные в противоположные стороны с обеих сторон пластин. За счет этих просечек обеспечивается зазор в 20 мм между сосед­ними гофрированными пластинами. Такая насадка имеет удельную поверх­ность 115 м²/м³, свободный объем 98% и объемную массу 150 кг/м³.

Среди регулярных насадок получили распространение сетчатые насад­ки, к которым относится и насадка, разработанная Г.М. Панченковым (рис. 4.3, г). Насадка Панченкова представляет сотканную из пучка ме­таллических проволочек ленту, поверхность которой гофрирована в форме шеврона с углом при вершине 120°. Такую насадку в колонне устанавлива­ют в виде рулонов высотой около 100 мм, расположенных друг над другом и плотно прилегающих к стенке колонны.

При разработке массообменных аппаратов с использованием регуляр­ной насадки необходимо индивидуальное проектирование выбранного типа насадки для данной колонны. Для этого слой насадки разбивают на отдель­ные блоки с учетом изменения кривизны стенки колонн разного диаметра. В колоннах диаметром до 1 м регулярная насадка монтируется одним бло­ком через верхнее съемное днище.

На рис. 4.4, а приведен вариант разделения колонны диаметром 5500 мм на блоки регулярной насадки Ваку-пак (цифрами обозначены оди­наковые блоки). Высота всех блоков составляет 440 мм, максимальная ши­рина принята с учетом размеров люка-лаза и составляет 400 мм. При таком способе проектирования регулярной насадки выделяется базовый блок (но­мер 1) сечением 400x440x1000 мм, который можно использовать как типо­размер при проектировании колонн разного диаметра. Расчеты показыва­ют, что для заполнения сечения колонны диаметром 5500 мм насадкой Ва­ку-пак требуется 80 блоков 21 типа.

На рис. 4.4, б показан другой вариант разделения насадки на блоки. Отдельные блоки получают при сечении слоя насадки вертикальными параллельными плоскостями. Это позволяет сократить число различных бло­ков и уменьшить их количество при монтаже слоя насадки. Для аппарата диаметром 5500 мм потребуется всего 14 блоков 7 типов, однако при этом по сравнению с первым вариантом (см. рис. 4.4, а) увеличивается масса каждого блока. Такой способ изготовления регулярной насадки применим только для конструкций, обеспечивающих достаточную прочность и жест­кость отдельных блоков и имеющей небольшую объемную массу (напри­мер, для насадки Меллапак).

Рисунок 4.4 Схема деления регулярной насадки на блоки:

а — для насадки Ваку-пак; 6 — для насадки Меллапак фирмы "Sulzer".

Вспомогательные узлы насадочных колоннвключают опорно-распределительные решетки, распределители жидкости, ограничители, коллекто­ры и т.п.

Насадку укладывают на опорно-распределительные решетки или пли­ты, некоторые конструкции которых приведены на рис. 4.5. Свободное сечение этих устройств должно по возможности приближаться к величине свободного объема насадки, а размеры отверстий исключать провал наса дочных тел. Насадку часто укладывают на решетки, выполненные из сталь­ных полос, поставленных на ребро. Применение в качестве опорной кон­струкции под насадку различных сеток и перфорированных плит с мелки­ми отверстиями должно быть исключено, так как подобные устройства приводят к преждевременному захлебыванию колонны.

Колонны диаметром до 150 мм, заполненные насадкой в навал, могут орошаться из единичного источника. Для колонн большего диаметра при­меняются оросители с большим числом источников орошения: для неупо­рядоченных насадок 15*30 на 1 м² сечения колонны, для упорядоченных 35*50.

Рисунок 4.5 Конструкция опорно-распределительных решеток фирмы "Norton":

а — волнистая из перфорированных пластин; б — волнистая из просечно-вытяжного листа; в — колпачкового типа.

На рис. 4.6 приведены варианты распределительных устройств для жидкости, применяемые в колоннах различного назначения. Широко при­меняются распределительные устройства желобчатого типа (рис. 4.6, а). Жидкость в этом варианте подается в центральный желоб (для колон большого диаметра применяют два или три желоба), из которого по жело­бам меньшего сечения, оснащенных устройствами слива жидкости различ­ных конструкций, распределяется по всему сечению насадки. При малых расходах жидкости с высокой плотностью и вязкостью применяют трубча­тый распределитель (рис. 4.6, б). В колоннах для разделения нефти и скрубберах используют пневматические распределители, выполненные в виде коллектора с форсунками (рис. 4.6, в).

Рисунок 4.6 Конструкции распределительных устройств для жидкости фирмы "Sulzer":

а — желобчатого типа; б — трубчатый; в — пневматический.

Для того чтобы исключить при работе колонны перемещение элемен­тов насадки, в ее верхней части насадку закрепляют решетками с большим свободным сечением. На рис. 4.7, а показан вариант такой решетки для колонны с насыпной насадкой, а на рис. 4.7, б — для колонны с регу­лярной насадкой.

Рисунок 4.7 Конструкция ограничительных решеток и коллектора фирмы "Norton":

а — ограничительная решетка для насып­ной насадки; б — ограничительная решет­ка для регулярной насадки; в — коллектор для сбора жидкости.

Необходимо отметить, что характер и структура распределения жид­кости по сечению колонны не сохраняются при дальнейшем ее течении по насадке. Восходящий паровой поток, занимающий центральную часть слоя насадки, оттесняет жидкость к стенкам колонны. Для уменьшения нерав­номерности распределения потоков по высоте аппарата общий слой насад­ки в колонне делят по ее высоте на отдельные секции, между которыми устанавливают коллекторы для сбора жидкости (рис. 4.7, в) и распреде­лительные устройства различных конструкций.

Поиск по сайту: