Конструкции контактных массообменных устройств

Первые конструкции контактных тарелок клапанного типа были разработаны и запатентованы в США в начале двадцатых годов. В отверстиях полотна тарелки вместо неподвижных колпачков предлагалось устанавливать подвижные элементы в форме заклепок с развернутыми внизу стержнями. Эти конструкции оказались неработоспособными и, не найдя применения в промышленности, не могли составить сколько-нибудь серьезной конкуренции колпачковым тарелкам, которые в то время занимали ведущее положение в массообменных аппаратах. Но идея устанавливать на полотнах тарелок подвижные элементы, которые могли бы изменять свободное сечение полотна тарелки в зависимости от газовой нагрузки, сыграла важную роль в дальнейшем совершенствовании тарельчатых контактных устройств. [c.232]

Конструкции контактных массообменных устройств 207 [c.207]

В ректификационных и абсорбционных колоннах применяются тарелки различных конструкций (колпачковые, клапанные, струйные, провальные и т.п.), существенно различающиеся по своим рабочим характеристикам и технико-экономическим данным. При выборе конструкции контактного устройства учитывают как их гидродинамические и массообменные характеристики, так и экономические показатели работы колонны при использовании того или иного типа контактных устройств. [c.221]

В литературе рассматривались разные способы оценки общей эффективности массопередачи, поскольку Ему и фу оказываются непригодными для сравнительной оценки разделительного действия различных конструкций контактных устройств. Однако в практике расчета массообменных аппаратов новые характеристики эффективности массопередачи не получили распространения, т.ак как их определение более сложно и- не вносит принципиально новых решений в расчетную процедуру массопередачи. [c.186]

В книге рассмотрены вопросы интенсификации наиболее распространенных в химической и нефтехимической технологии процессов контактирования газа (пара) и жидкости в массообменных аппаратах и реакторах. Приведены рекомендации по выбору оптимальных режимно-технологических и аппаратурно-конструктивных методов интенсификации. Обобщен опыт использования новых методов интенсификации газожидкостных процессов в химической промышленности. Значительное внимание уделено оптимизации конструкции контактных устройств массообменных аппаратов и реакторов. Книга предназначена для инженерно-технических работников химической, коксохимической, нефтяной, газовой и пищевой промышленности, может быть полезной студентам соответствующих вузов. [c.2]

Также заметно возросло число патентных разработок, выполненных в направлении термодинамического совершенствования процессов разделения нефтяных смесей, что особенно заметно на фоне как общего снижения патентных разработок в Российской Федерации (РФ), так особенно резкого снижения разработок в традиционных направлениях (конструкции контактных массообменных устройств). Только представителями Уфимской школы исследователей (Марушкин Б.К., Кондратьев A.A., Деменков В.Н. и другие) за последние 10 лет выполнено более 100 разработок в этой области, приоритет которых защищен патентами РФ. Динамичное развитие разработок в области совершенствования схем разделения подтверждает высокую эффективность этого направления. [c.11]

Прежде чем приступить к гидравлическому расчету массообменного аппарата, необходимо выбрать конструкцию внутреннего массообменного контактного устройства. Такой выбор должен проводиться с учетом требований и особенностей конкретного процесса разделения на основе единственного объективного критерия — минимума приведенных затрат. В результате гидравлического расчета определяются геометрические размеры (О и Я), а также гидравлическое сопротивление массообменного аппарата. В зависимости от конструкции контактного устройства гидравлический расчет проводится по соответствующей утвержденной методике. [c.326]

В химической и других отраслях промышленности, где применяют массообменную аппаратуру для процессов абсорбции и ректификации, используют различные конструкции контактных устройств (тарелок). [c.73]

Особо следует подчеркнуть необходимость выполнения гидравлического расчета колонны по нескольким сечениям в связи с тем, что многие колонны на НПЗ и ГПЗ имеют разные нагрузки по пару и жидкости в различных сечениях аппарата. В таких случаях диаметр колонны по высоте следует принимать неодинаковым либо менять основные конструктивные размеры тарелок. Содержание и последовательность гидравлического расчета в значительной мере зависят от типа и конструкции контактного устройства, например, при выборе диаметра колонны,- определении диапазона ее устойчивой работы, гидравлического сопротивления и т. д. Вследствие этого Специализированная организация, внедряющая в промышленность новую конструкцию контактного устройства, обеспечивает ее всей необходимой документацией, в том числе методикой гидравлического расчета, использование которой, как правило, обязательно при проектировании колонны. Экспериментальный материал, на основе которого разрабатывались методы гидравлического расчета, а зачастую и сами методы, в последние годы не публикуется, что, естественно, затрудняет проведение научных обобщений в области гидродинамики массообменных аппаратов. [c.31]

При оптимизации конструкции контактных устройств массообменных аппаратов особого внимания заслуживает выбор достаточно обоснованного параметра оптимизации. Если для форсунки таким параметром может быть коэффициент равномерности или коэ ициент расхода, для прямоточного контактного устройства — скорость газа, при которой сохранялся бы какой-то допустимый, заданный унос газом жидкости, для барботажных тарелок, кроме клапанных, — экстремальное значение коэффициента полезного действия или их гидравлическое сопротивление, то для хордовой насадки ни один из этих параметров не может стать параметром оптимизации. Это связано с тем, что специфические особенности объектов, где применяется хордовая насадка, требуют одновременного выполнения не всегда совместимых условий (к примеру, требуется высокая пропускная способность по газу и одновременно по жидкости, высокая эффективность контакта фаз и низкое гидравлическое сопротивление, которое трудно обеспечить ввиду относительно невысокой удельной прочности древесины, из которой обычно изготавливают хордовую насадку, что приводит к малому свободному объему насадки вследствие больших поперечных размеров реек). [c.104]

Таким образом, конструктивные и геометрические параметры контактных устройств оказывают влияние практически на все основные гидродинамические характеристики клапанных тарелок и должны учитываться при их расчете. Исследования показали, что и массообменные характеристики клапанных тарелок в значительной степени определяются конструкцией контактных устройств. [c.161]

Одним из основных факторов, определяющих качество получаемых продуктов на ГФУ, является правильный выбор способа контакта и его конструктивного оформления. В промышленности применяют различные виды ректификационных тарелок, что объясняется многообразием технологических задач и индивидуальностью химических цроцессов. Контактные устройства должны обеспечивать интенсивный тепло- и массообмен паровой и жидкой фаз, иметь невысокие и одинаковые по площади гидравлические сопротивления. В технологии газоразделения получили распространение колпачковые тарелки с круглыми колпачками, желобчатые и с 5-образными элементами, клапанные, ситчатые, струйные и решетчатые провального типа и др. (рис. 25). Одна из конструкций колпачковой тарелки с круглыми колпачками приведена на рис. 25, а. В металлический диск в определен- [c.111]

Для процессов противоточного контактирования жидкости и газа характерно большое многообразие сочетаний физико-химических и гидравлических параметров. Поскольку каждому такому сочетанию должна соответствовать вполне определенная конструкция контактного устройства, обеспечивающая оптимальное течение процесса, выбор ее в каждом конкретном случае представляет значительные трудности. Решить эту задачу можно только на основе глубокого анализа влияния конструктивных факторов на процесс противоточного контактирования фаз и отдельные его стадии (операции). С той целью целесообразно рассматривать массообменные контактные устройства- состоящими из распределителей и контактных элементов. В контактном элементе осуществляется элементарный акт контакта фаз, состоящий из пяти последовательных (по времени) стадий (операций). [c.181]

Для массообменного оборудования с диапазоном работ более трех были разработаны контактные устройства насадочного типа - регулярные насадки пластинчатого типа, на которых размещены объемные жгуты (навивка) для направления потоков газа и жидкости (патент РФ № 2113900), делящие объем аппарата на макро- и микроструктуры. Основной недостаток последних - повышенная стоимость изготовления по сравнению с контактными прямоточно-центробежными устройствами, основное преимущество - это расширенный диапазон эффективной работы и малый унос жидкости с газом при малых гидравлических сопротивлениях по газу за счет большого свободного объема. Рассмотренные выше устройства имеют свои области применения. Ниже приводится схема усовершенствования конструкций контактных устройств массообменных аппаратов. [c.68]

Рис. 2.3. Схема усовершенствования конструкции контактных устройств массообменных аппаратов

Рассмотрим массообменный аппарат, основную часть которого составляет полый цилиндр, в котором контактирующие потоки перемещаются в противоположных (противотоки) направлениях (рис. 9). Для улучшения контакта между потоками внутри цилиндра установлены так называемые тарелки а (контактные устройства различной конструкции). Перемещение потоков сопровождается процессами массообмена, которые на каждой стадии контакта протекают до состояния равновесия. [c.30]

За последние годы в СССР было разработано десять разных конструкций массообменных контактных устройств. В целях - выбора оптимального варианта тарелки для абсорбционной осущки была проведена оценка имеющихся конструкций и их технико-экономический анализ [2]. Оценка проводилась по удельным металлозатратам и относительной стоимости изготовления. Исходные данные для сравнения рабочее давление в аппарате 5 МПа температура стенки корпуса 40 °С плотность гяяя 0,711 кг/м начальная влажность газа 1 г/м точка росы осушенного газа—15 "С удельный расход диэтиленгликоля 0,016 кг/кг газа концентрация диэтиленгликоля — 99,5% (масс.). Корпус и днища изготовляются из стали 16ГС, внутренние устройства — ст. 3. За базовый вариант принят абсорбер с типовыми колпачковыми тарелками ТСК-Р-16. Различные конструкции контактных элементов приведены на рис. 5.4. Результаты технико-экономических расчетов приведены на рис. 5.5. [c.66]

Цель работы. Разработка конструкции регулярных насадок, отвечающих всем требованиям к данному типу контактных устройств высокие эффективность и пропускная способность, низкое гидравлическое сопротивление при пониженной склонности к забивке технологическими отложениями и разработка метода расчета колонных аппаратов с уголковой насадкой. В соответствии с указанной целью в работе решались следующие задачи разработка конструкции регулярных уголковых насадок исследование их гидродинамических и массообменных характеристик разработка метода расчета колонного аппарата с уголковой насадкой и проведение промышленных испытаний. [c.3]

Разработана конструкция уголковой насадки как эффективного контактного устройства для колонных массообменных аппаратов, защищенного Патентом РФ № 2094113, подтверждена результатами ее внедрения в трех колонных аппаратах действующих крупнотоннажных производств на Стерлитамакском ЗАО Каустик [c.4]

На стенде промышленных размеров исследована модифицированная пластинчатая тарелка и получены количественные гидродинамические и массообменные характеристики. Контактное устройство имеет перед применяемыми в промышленности пластинчатыми тарелками ряд преимуществ более широкий диапазон устойчивой работы, более высокие скорости газовой фазы, большая эффективность. Показана перспективность применения модифицированной конструкции пластинчатой тарелки для улавливания химических продуктов коксования из коксового газа. Ил. 8. Табл. 1. Библиогр. список 10 назв. [c.71]

В литературе решение уравнения (4.4) рассматривается с тремя разными граничными условиями для канала бесконечной, полубесконечной и ограниченной длины. Выбор граничных условий зависит от конструкции аппарата и методики проведения эксперимента по изучению продольной турбулентной диффузии. Наиболее близкими к реальным условиям течения газожидкостных потоков в массообменных аппаратах являются граничные условия для канала конечной длины, в соответствии с которыми распределение концентраций трассера рассматривается по всей длине аппарата или контактного устройства, а за пределами аппарата принимается отсутствие турбулентной диффузии в потоке [c.128]

Неравномерность распределения потоков является следствием негоризонтальной установки контактного устройства, а также вызывается особенностью конструкции внутренних устройств массообменных аппаратов. [c.227]

В настоящее время принцип агрегатирования щироко применяют при создании разнообразных конструкций химических аппаратов различного назначения. Структурный анализ аппаратов, применяемых в различных отраслях народного хозяйства (например, выпарных аппаратов, теплообменников, ректификационных колонн, отстойников, мешалок, реакторов, автоклавов и др.), показал, что несмотря на огромное разнообразие типов и конструкций, все эти аппараты можно проектировать на основе различных схем сочетаний 12 составных частей различных типоразмеров. К таким частям можно отнести, например, детали — обечайки, днища, фланцы сборочные единицы — различные виды устройств (контактные массообменных и теплообменных аппаратов, перемешивающие, для строповки аппаратов, в частности втулочный замок тросса, подвесная опора). В результате оказалось, что при классификации сварных сосудов должны быть регламентированы типы сосудов и пределы их применения в зависимости от параметров давления, производительности и среды. [c.8]

Для увеличения производительности, расширения диапазона устойчивой работы тарелок и повышения их эффективности разработан клапан (рис. 30,6) с центральным переливным устройством в виде конуса, направленного меньшим основанием вниз [25]. Контактные устройства такой конструкции обладают минимальной металлоемкостью и могут быть использованы для массообменных колонн большой единичной мощности. Для дальнейшего увеличения про- [c.135]

В многоступенчатом массообменном аппарате взаимодействие газа и жидкости на каждой ступени может происходить в противотоке, прямотоке или в перекрестном токе фаз. Схема относительного движения потоков на контактном устройстве зависит от способа подачи на него газа и жидкости, условий взаимодействия и способа их отвода из зоны контакта. Наиболее эффективные конструкции контактных устройств сочетают одновременно несколько принципов относительного движения фаз — перекрестного и противоточного (перекрестно-противоточное движение), перекрестного и прямоточного (перекрестнопрямоточное движение). Еще более сложное относительное движение потоков осуществляется на вихревых контактных устройствах — с круговым, вращательным движением потоков. [c.13]

В настоящее время известно большое число различных контактных устройств для массообменных аппаратов. Особенно успешно ведутся работы в этом направлении в последние 10—15 лет. Однако еще не разработана общепринятая классификация контактных устройств, что значительно затрудняет сравнение различных конструкций. Трудность сравнения различных конструкций контактных устпойств состоит и в том, что даже имеющиеся надежные данные по работе контактного устройства в одних условиях нельзя распространить на работу этого же устройства в других условиях. Исследовать же все возможные комбинации условий не представляется реальным. Если за основу классификации контактных устройств массообменных аппаратов взять гидравлику газожидкостных потоков, то они могут быть разделены на дв.а основных класса барботажные и струйные. В контактных устройствах барботажного типа энергия газа (пара) используется только для осуществления контактирования газа (пара) с жидкостью, в струйных же, кроме того, энергия газа (пара) используется для организации движения потоков, а также для сепарации газового (парового) потока. [c.82]

В промышленных массообменных аппаратах брлее часто наблюдаются сложные структуры потоков, так как применяемые конструкции контактных устройств, как правило, не обеспечивают [c.132]

Подавляющее большинство методик, предложенных для моделирования массообменных процессов в двухфазных газопарожидкостных системах, используют либо понятие теоретической ступени разделения (т. е. такого контактного устройства, в котором достигается межфазное равновесие), либо понятие ступени разделения с заданной (нормализованной) эффективностью разделения. Объясняется, это, с одной стороны, значительной сложностью моделей, использующих кинетические характеристики процессов массо- и теплообмена, а с другой стороны, недостаточной изученностью кинетики процессов тепло- и массопереноса в контактных устройствах различного типа. Разумеется, моделирование без учета кинетики процесса также дает полезную информацию об объекте. На его основе можно сравнить различные схемы процесса и выбрать оптимальный вариант, определить основные параметры потоков на выходе моделируемого объекта. Однако сопоставить различные конструкции массообменных устройств, наметить пути интенсификации процесса, верно определить размеры аппарата и энергозатраты на проведение процесса можно только с учетом кинетических характеристик контактных устройств и связей эти характеристик с гидродинамическими и физико-химическими параметрами процесса. [c.154]

Преимущества насадочных контактных устройств перед тарельчатыми общеизвестны и заключаются прежде всего в исключительно малом перепаде давления на одну ступень разделения. Среди них более предпочтительны регулярные насадки, поскольку они имеют регулярную заданную структуру и их гидравлические и массообменные характеристики более стабильны по сравнению с насыпными. Гидродинамические условия эксплуатации насадок при перекрестном контакте фаз существенно отличаются от таковых при противот е. При перекрестном токе жидкость движется сверху вниз, а пары -горизонтально, следовательно, жидкая и паровая фазы проходят различные независимые сечения, площади которых можно регулировать, а при противотоке - одно и то же сечение. Поэтому перекрестноточный контакт фаз позволяет регулировать в оптимальных пределах плотность жидкостного и парового орощений изменением толщины и поперечного сечения насадочного слоя и тем самым обеспечить почти на порядок превыщающую при противотоке скорость паров (в расчете на горизонтальное сечение колонны) без повышения гидравлического сопротивления и значительно широкий диапазон устойчивой работы колонны при сохранении в целом по аппарату принципа и достоинств противотока фаз, а также устранить такие дефекты, как захлебывание, образование байпасных потоков, брызгоунос и другие, характерные для противоточных насыпных насадочных или тарельчатых колонн. Экспериментально установлено, что перекрестноточный насадочный блок конструкции УНИ, выполненный из металлического сетчато-вяза-ного рукава, высотой 0,5 м эквивалентен одной теоретической тарелке и имеет гидравлическое сопротивление в пределах всего 1 мм рт.ст. (0,13 103 Па), т.е. в 3 - 5 раз ниже по сравнению с клапанными тарелками. Это достоинство особенно ценно тем, что позволяет обеспечить в зоне питания вакуумной колонны при ее оборудовании насадочным слоем, эквивалентным 10 - 15 тарелкам, остаточное давление менее 20 - 30 мм рт.ст. и, как следствие, значительно углубить отбор вакуумного газойля или отказаться от подачи водяного пара в низ колонны. [c.51]

В тематическом сборнике научных трудов Вестника КГТУ [86] дано описание разработанной экспериментальной установки для исследования насадочных контактных устройств, а также методики проведения экспериментов по определению гидродинамических и массообменных характеристик насадок. Описана новая конструкция нерегулярной насадки и приведены результаты гидродинамических исследований на экспериментальном стенде. [c.77]

Конструкции устройств для массообмена газов и жидкостей с твердыми телами типизировать сложно, поскольку они в значительной мере зависят от размеров, формы, физико-химических свойств самих твердьк тел, их концентрации в сплошной среде, а также принятого способа контакта (в неподвижном, движущемся или псевдоожиженном слое, в потоке сплошной среды и т.д.). При этом твердая фаза нередко выполняет роль насадки, но не инертной (как в насадочном аппарате), а активной, участвующей в массообмене. На рис. 10.3,с) в качестве примера приведены контактные устройства для прямотока фаз (например, пневмо- или гидротранспорта), противотока фаз (пример — движущийся слой), перекрестного тока (аэрожелоб, в котором псевдоожиженный твердый материал, пронизываемый газовым потоком, перемещается под уклон), аппараты периодического (4) и полунепрерьшного ( ) процессов (например, для экстрагирования ценного компонента из твердого материала). [c.748]

Модификацию чешуйчатых тарелок представляет кольцевая струйная тарелка, разработанная И. П. Слободяником и др. [137, 138]. Авторы поставили перед собой зацаяу — образовать массообмен на тарелке при взаимодействии фаз в поле центробежных сил. Ими была предложена конструкция, изображенная на рис. 58. В этом контактном устройстве названном кольцевой струйной тарелкой , на поверхности горизонтального диска выштампованы тангенциально направленные арочные чешуйки. Пар, проходя через отверстия приобретает вращательное движение и увлекает жидкость, поступающую через центральный сливной стакан. Двухфазный вращающийся поток приобретает форму параболоида вращения. По кольцевому переливу жидкость поступает на нижележащую тарелку, а пар, освободившись от жидкости, поднимается на следующую тарелку. Тарелка была испытана авторами на экспериментальной установке диаметром 250 мм и расстоянием между тарелками 300 жж при живом сечении 9%. Размер арочных чешуек 5 Х 15 мм, высота переливного кольца 80 мм. [c.100]

Согласно формуле (3) основными направлениями интенсификации массообменных аппаратов являются увеличение эффективности контактных фаз на ступени контакта (11), скорости и движущей силы процесса к и АС), уменьшение числа необходимых теоретических ступеней контакта, высот рабочей и сепарационной зон. Следует заметить, что деление объема аппарата на рабочие и сепарационные зоны достаточно условно, однако автор вынужден прибегнуть к такому приему, так как наметившаяся в последние годы тенденция к созданию скоростных массообмеиных аппаратов приводит зачастую к тому, что, разрабатывая высокоинтенсивные контактные устройства, обеспечивающие скорости газа по колонне выше 3 м/с, забывают о том, что соответственно увеличению скорости растет необходимая высота Яс и ус южняется конструкция сепараторов. Кроме того, пропорционально квадрату скорости газа возрастает гидравлическое сопротивление ступени контакта, а это вызывает увеличение высоты гидравлического затвора и переливных устройств и в конечном счете — высоты ступени контакта. [c.14]

С использованием известного метода систематизации [П7] все массообменные клапанные тарелки можно классифицировать (рис. 28) по признакам, определяющим их качественные характернстики в рабочих условиях. (Для удобства дальнейшего изложенгш приводимые конструкции клапанных контактных устройств пронумерованы). Такими признаками являются характер взаимодействия фаз на контактной ступени, отражающий сущность гидродинамического процесса, который определяет условия ыассо-обмена на тарелке характер относительного движения фаз на контактной ступени, определяющий важнейшие особенности работы тарелки особенность работы клапанного узла, определяемая его конструктивным решением. [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология