Ступенчатое сливное устройство и содержащее его контактное парожидкостное устройство

Ступенчатое сливное устройство и содержащее его контактное парожидкостное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к сливному устройству, к контактному парожидкостному устройству, снабженному указанным сливным устройством, и предпочтительно к химическому обрабатывающему контактному парожидкостному устройству, в котором сосуд содержит несколько по существу горизонтальных лотков, которые поддерживают парожидкостную смесь. Жидкость вводится у верхнего конца сосуда и течет вниз от лотка к лотку через множество ступенчатых сливных устройств, при этом лотки имеют отверстия для создания зон барботирования, через которые поднимающиеся пары могут подниматься для вступления в контакт с жидкостью и/или с парожидкостными смесями, которые находятся на лотках и текут через них.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В технике известно, что работа контактного лоткового устройства может быть улучшена, если поток жидкости на лотке является однородным в том смысле, что поток в боковых областях по существу является таким же, что и поток вдоль центральной оси потока. Ранее для этой цели использовались фасонные наконечники в сливных устройствах, направленные выпускные отверстия для пара и другие средства.

Также известно, что работа контактного лоткового устройства в некоторых случаях может быть улучшена, если внутренняя стенка сливного устройства отклонена от вертикали так, что площадь поперечного сечения сливного устройства уменьшается от верха к нижней части. Эта конструкция существенно максимизирует впускное отверстие сливного устройства и минимизирует зону, занимаемую нижней частью этого устройства, максимизируя, таким образом, зону барботирования для дополнительного потока пара. Так как сливное устройство на боковой части лотка наклонено, чтобы уменьшить площадь поперечного сечения, длина хорды на выпуске жидкости пропорционально уменьшена. Обычно, чтобы обеспечить соответствующее распределение жидкости на лотке, степень наклона сливного устройства ограничена для поддержания длины хорды на выпуске жидкости не менее 60% диаметра колонны.

Также в технике используются укороченные сливные устройства, подобные желобу и имеющие сплошное дно, поднятое над настилом лотка, находящегося под ним, и проходящее в наружном направлении от опорной стенки сливного устройства. Дно укороченного сливного устройства имеет отверстия, предназначенные для регулирования потока жидкости к расположенному внизу лотку, а также образует жидкостное уплотнение для предотвращения течения паров вверх через сливное устройство. Выпуск жидкости из укороченного сливного устройства происходит вертикально вниз в отличие от обычного сливного устройства, которое выпускает жидкость горизонтально на лоток в виде движущегося жидкого тела, минуя вертикальный промежуток, ограниченный нижним краем сливного устройства. Поднятые днища с отверстиями укороченного сливного устройства предназначены для физического отделения сливного устройства от настила лотка, чтобы можно было выполнить отверстия в зоне настила под сливным устройством для протекания пара, увеличивая эффективную зону барботирования на лотке. Поднятое дно с отверстиями также обеспечивает расположение выпуска из сливного устройства отдельно от влияния гидростатического напора и турбулентности пенистой смеси на расположенном внизу лотке. Однако укороченное сливное устройство имеет некоторые присущие ему ограничения. Конструкция требует наличия динамического уплотнения, при котором падение давления жидкости, выходящей из отверстий дна, препятствует прохождению пара вверх, к сливному устройству от лотка, расположенного внизу, неблагоприятно влияя на работу лотка. В укороченном сливном устройстве, по определению, укорочена длина по вертикали. Для некоторых газожидкостных смесей укороченная конструкция может не обеспечить достаточную длину сливного устройства, так что жидкость в сливном устройстве возвращается вверх, на лоток, ограничивая производительность лотка. Отверстия в дне в укороченных сливных устройствах могут засоряться некоторыми материалами в системах, где в рабочих жидкостях присутствуют твердые вещества. Также выпуск вниз жидкости из дна с отверстиями создает тенденцию к тому, что жидкость выпускается неравномерно на настил расположенного внизу лотка.

Когда место, куда попадает часть потока жидкости, текущего вниз из укороченного сливного устройства, находится близко от препятствия, такого как внутренняя стенка сосуда, капиллярная волна жидкости, исходящая в радиальном направлении из точки удара жидкости в месте, куда она попадает, будет ударять о стенку сосуда и отражаться от нее. Благодаря вогнутости стенки цилиндрического сосуда некоторая часть жидкости отраженной капиллярной волны будет направляться к центральной оси потока лотка, создавая фокусирующий эффект, в результате чего возникает более высокая скорость потока около центральной оси лотка, чем по бокам. Этот эффект создает пик жидкости у центральной оси потока и вызывает тенденции к турбулентности рециркулирующей жидкости по сторонам центрального потока. Обе этих возможности ведут к уменьшению эффективности передачи массы с лотка и уменьшению эффективной производительности лотка. Ранее, чтобы смягчить этот эффект, использовались специальные схемы расположения отверстий в дне лотка, направленные выпускные отверстия для пара на лотках и другие средства.

В патенте США №6003847 описан известный вариант сливного устройства с сильно наклоненной полуконической стенкой, с выпускным отверстием, образованным нижним краем полуконической стенки и внутренней поверхностью стенки колонны, для регулирования выпуска жидкости, проходящей между этим нижним краем и стенкой колонны и направляющейся затем вниз, к расположенному ниже лотку. Выпускное отверстие, ограниченное нижним краем полуконической стенки и стенкой колонны, имеет центральную часть и внешние выпускные части, которые имеют большие размеры по сравнению с центральной частью. Это устройство описывается как устройство, обеспечивающее больший поток жидкости через противоположные крайние части, чем через центральную часть выпускного отверстия сливного устройства, а также указывается, что его можно рассматривать как устройство, обеспечивающее более равномерный поток через лоток. В связи с указанным выше выпускным отверстием, в патенте США №6003847 описано использование впускного порога, проходящего по нескольким хордам и смещенного горизонтально внутрь на лотке, принимающем жидкость из регулирующего поток полуконического выпускного отверстия, расположенного сверху, для регулирования потока жидкости, выходящей на настил лотка. В этом устройстве объемный поток пропорционален длине щели или впускного порога. Вогнутый порог, по определению, выпускает непропорциональное количество жидкости к центру траектории потока, а также направляет жидкость к фокальной точке, расположенной на центральной линии траектории потока, создавая неравномерное распределение жидкости на настиле лотка. Ранее в устройствах этого типа использовались направленные отверстия для пара, выполненные в настиле лотка и предназначенные для перераспределения жидкости. Однако эти устройства только ограничивали эффективность в ограниченном диапазоне работы оборудования.

Также в известном уровне техники наклонные или небольшие по конструкции лотки сливных устройств при больших диаметрах часто могут не обладать достаточной механической прочностью и требуют отдельных раскосов или балок, которые будут задерживать поток газожидкостной смеси на лотке и ограничивать производительность.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном изобретении предлагается сливное устройство, которое предназначено максимизировать активную зону барботирования и сохранить максимально возможную длину сливного устройства, необходимую для разделения парожидкостной смеси в этом устройстве, а также создавать равномерное распределение потока жидкости у впускного края активной зоны барботирования. Предложенное сливное устройство также предназначено для усиления несущей конструкции лотка и сливного устройства.

Благодаря более равномерному распределению потока жидкости у впускного края активной зоны барботирования, настоящее изобретение также направлено на то, чтобы избежать вышеуказанной проблемы, связанной с неравномерностью потока жидкости из-за большей величины центральной части потока и тенденции к турбулентной рециркуляции по краям от центральной части потока.

Таким образом, согласно настоящему изобретению поток жидкости в зону барботирования лотка делается более равномерным по ширине этой зоны благодаря новой форме и расположению канала для жидкости, ограниченного выпускным отверстием сливного устройства, которое равномерно подает жидкость на лоток. В предпочтительном варианте выполнения, например, предложено сливное устройство, которое имеет необычную форму, обусловленную прохождением по хордам, и средства регулирования высоты вертикального столба потока жидкости, проходящей между нижним краем сливного устройства и лотком, расположенным ниже, причем такая конструкция помогает избежать проблемы неравномерности потока жидкости, возникающей из-за большей величины потока в центральной части и тенденции к возникновению рециркуляционных вихрей вдоль боковых частей центрального потока. Предложенная конструкция, таким образом, направлена на обеспечение повышенной производительности, более высокой эффективности, большего закупоривания отверстий или других более мелких многочисленных рабочего диапазона, а также на минимизацию риска засорения или протоков у выпуска из сливного устройства. Изобретение также улучшает эффективность несущей конструкции. Кроме того, путем создания легкой регулируемости составных частей, которые ограничивают выпускное отверстие нового сливного устройства, можно отрегулировать устройство при установке, чтобы приспособить его к отклонениям колонны от круглой формы и обеспечить симметричный выпуск жидкости, чтобы достигнуть оптимальной работы установки.

Предложенная механическая конструкция обеспечивает более прочную, более простую и менее громоздкую несущую конструкцию для лотка, расположенного выше. Это особенно важно для конструкций большого диаметра с умеренным расстоянием до нижнего лотка.

Настоящее изобретение также направлено на то, чтобы избежать ухудшающего работу эффекта фокусирования жидкости в сливном устройстве в направлении центральной линии траектории потока жидкости благодаря использованию ступенчатого сливного устройства с удлиненным выпускным отверстием, образованным несколькими хордами и имеющим непрерывную щель или щели, направляющие поток жидкости параллельно центральной оси потока в лотке, с максимально эффективной длиной выпуска, проходящего по хордам.

Это изобретение основано отчасти на понимании того, что существуют определенные недостатки в распределении жидкости в верхней части течения зон барботирования в лотках в устройстве, описанном в существующем уровне техники, в частности, благодаря конфигурациям и размещению отверстий в днищах укороченных сливных устройств, в конфигурации непрерывных дугообразных щелей и порогов и в устройстве и других конструктивных особенностях известных сливных устройств. Конфигурация настоящего изобретения включает ступенчатое сливное устройство, которое обеспечивает боковой выпуск жидкости из этого устройства с максимальной длиной пространства для выпуска жидкости, проходящего по хорде, который может быть выполнен с обеспечением правильного распределения потока жидкости равномерно по зоне барботирования лотка. Конфигурация настоящего изобретения, кроме того, обеспечивает максимальную потенциальную зону барботирования при распределении жидкости равномерно по зоне барботирования в направлении, параллельном центральной оси потока, чтобы создать сопротивление обратному течению. Предложенная конструкция также такова, что сливное устройство содержит открытые зоны в радиально внешней области ступени и у противоположных концов горизонтальной части ступени сливного устройства, что дает возможность для дополнительного потока жидкости вниз на концах области поперечного сечения сливного устройства. В предпочтительном варианте эти отверстия проходят до стенки колонны; поэтому ненадежные горизонтальные крепления сливного устройства к стенке колонны, используемые в известных ступенчатых сливных устройствах, не требуются, что уменьшает сложность проектирования и монтажа.

Кроме того, конструкция предложенного сливного устройства включает ступенчатую часть, заменяющую нижнюю часть вертикального сливного устройства, проходящего по хорде. Ступенчатая часть предложенного сливного устройства предпочтительно включает стеновую конструкцию ступени, имеющую основную вертикальную составляющую и проходящую вниз (т.е. непосредственно вертикально вниз или с наклоном по отношению к вертикальной плоскости) от внешней периферии в целом горизонтальной панели ступени сливного устройства. В предпочтительном варианте стенка ступени сливного устройства содержит множество стеновых панелей, которые предпочтительно выполнены за одно целое или соединены вместе болтами, и, объединенные с вертикальной панелью, проходящей по хорде над платформой ступени, ограничивают радиально внутреннюю область стенки в сливном устройстве, в которой нет отверстий. Противоположные концевые панели многопанельной стенки ступени ниже называются оконечными элементами. Оконечные элементы ограничивают концевые части отверстий ступени сливного устройства, которые являются радиально внешними, так что панели препятствуют прохождению пара в сливное устройство. Оконечные элементы расположены с обеспечением перенаправления дополнительной жидкости в сливном устройстве по направлению к концам его выпуска. Для многих применений настоящего изобретения оконечные элементы выполнены вертикальными. При высоком давлении или в других случаях, требующих большей разницы в площадях поперечного сечения сливного устройства наверху и внизу, оконечные элементы могут быть наклонены радиально вниз в наружном направлении, чтобы уменьшить ограничиваемую площадь в нижней части сливного устройства. Для некоторых вариантов, особенно для колонн большого диаметра, полезно наличие проходящих по хорде выступов, которые отходят от соответствующих концевых областей вертикальных краев оконечных элементов (противоположных концевой области вертикального края оконечных элементов, к которой прикреплена центральная проходящая по хорде стеновая панель) по направлению к стенке колонны с упором в нее с образованием опоры.

Дополнительная предпочтительная особенность настоящего изобретения состоит в том, что у порога вертикальная верхняя крепежная панель сливного устройства поддерживает расположенные внизу по потоку концы панели настила лотка. Также для небольших колонн оконечные элементы и центральная проходящая по хорде стеновая панель ступени могут быть объединены в цельную конструкцию и не требуют отдельной системы прижимных брусьев для крепления к колонне. То есть всю систему стеновых панелей ступени поддерживает не отдельная система прижимных брусьев, а верхняя проходящая по хорде панель сливного устройства, которая образует главную вертикальную опорную ферму.

Для больших колонн с небольшими промежутками между лотками, для поддержания крепежных панелей с настила на лотке, расположенном ниже, могут быть добавлены вертикальные опорные элементы, такие как вертикальные элементы с каналами, предпочтительно ориентированные параллельно центральной оси потока, или оконечные выступы, проходящие вниз до находящегося ниже лотка.

Нижний край оконечных элементов, центральная проходящая по хорде стеновая панель ступени и выступы, отходящие от внутренней части оконечных элементов и предпочтительно находящиеся во взаимодействии с соответствующими опорами стенки колонны, обеспечивают средства регулирования вертикального потока жидкости по высоте колонны по отношению к нижележащему лотку. Промежуток между нижним краем каждой из этих составных частей ступенчатого сливного устройства может также регулироваться согласно или относительно друг друга, чтобы достигнуть требуемого промежутка между нижними краями панелей сливного устройства и лотком, лежащим ниже. Соотношения между площадями горизонтальных поперечных сечений выпускных областей, создаваемых в центре и на краях у нижней части сливного устройства, могут быть независимо отрегулированы, чтобы обеспечить оптимальное распределение потока жидкости, так как такие модификации изменяют положение нижнего края одного или нескольких вышеуказанных нижних краев и, следовательно, положение места, где расположен край сливного устройства, регулирующий вертикальный поток, относительно лотка, расположенного ниже. Что касается укороченных сливных устройств, где регулируется горизонтальное поперечное сечение отверстия, а не вертикальное проточное пространство, то при испытаниях таких устройств было обнаружено, что полезно иметь большие зоны по краям у нижней части сливного устройства. В этом отношении можно сослаться на находящуюся одновременно на рассмотрении заявку США №09/413885, поданную 7 октября 1999 года, в которой описана платформа настила, обеспечивающая требуемый поток в сливном устройстве с помощью свойств, относящихся к способности регулирования жидкости. Периферийное расположение и конфигурация платформы ступени могут быть такими, что либо при использовании одних только вертикальных стеновых панелей, или в сочетании с наклонными оконечными элементами, например, может быть получен требуемый вертикальный проточный канал для жидкости и устройство регулирования жидкости. Чтобы еще больше увеличить способность регулирования жидкости в сливном устройстве, могут использоваться другие особенности регулирования жидкости, подобные прямой стреловидности порогов в верхней части сливных устройств с сегментной стенкой.

Согласно одной главной особенности настоящего изобретения парожидкостное контактное устройство содержит сосуд и разнесенные в вертикальном направлении горизонтальные лотки в этом сосуде, предназначенные для поддержания парожидкостной смеси. Каждый лоток имеет зону барботирования, зону подачи жидкости, расположенную в верхнем по потоку конце зоны барботирования, и выпускное отверстие, расположенное в нижнем по потоку конце зоны барботирования. Зона барботирования имеет центральную ось потока, которая проходит от зоны подачи жидкости к выходному отверстию, и отверстия, которые обеспечивают протекание поднимающихся вверх паров через лоток в парожидкостную смесь на лотке. Предложено сливное устройство для приема парожидкостной смеси с выхода лотка, расположенного выше, и для переноса жидкости к лотку, расположенному ниже, и ее равномерного распределения по этому лотку. Сливное устройство имеет верхнюю часть, поперечное сечение которой окружено внутренним краем и вогнутым внешним краем. Эти края перпендикулярны центральной оси потока (например, перпендикулярной предпочтительно прямолинейному внутреннему краю и перпендикулярной касательной вогнутого внутреннего края у центральной оси потока). Поперечное сечение сливного устройства имеет центральную линию, которая совпадает с центральной осью потока в зоне барботирования. В вышеуказанном поперечном сечении и на среднем уровне высоты сливного устройства по вертикали расположена ступень, предназначенная для уменьшения размера площади поперечного сечения сливного устройства, смежного с зоной барботирования.

От внешней периферии промежуточной ступени вниз проходит стенка ступени, выступающая от радиально внешнего периферического края ступени и повторяющая его по форме (по меньшей мере, в общих чертах). Стенка ступени сливного устройства ограничивает площадь поперечного сечения нижней части сливного устройства. Противоположные концы стенки ступени называются оконечными элементами. Нижний или донный край стенки ступени предпочтительно имеет поперечное сечение с конфигурацией, форма которой является одинаковой с формой верхней области, расположенной или в том же радиальном положении (например, вертикальные оконечные элементы, ограничивающие одинаковое пространство между верхней и нижней областями частей оконечных элементов, по отношению к радиально внешне расположенному вогнутому внешнему краю сливного устройства), или с наклоном, при котором площадь горизонтального поперечного сечения нижней части сливного устройства уменьшается от уровня ступени в нижнем направлении. Например, наклоненные в наружном направлении оконечные элементы (предпочтительно в целом повторяющие по форме часть верхнего края, за исключением наклона), выполнены так, что они наклонены радиально в наружном направлении на своем вертикальном протяжении к нижнему краю оконечных областей. Таким образом, площадь поперечного сечения канала, идущего от промежуточной ступени вниз, к нижнему краю сливного устройства, уменьшается.

С точки зрения горизонтального поперечного сечения выпускное отверстие сливного устройства состоит из удлиненной выпускной щели, или ряда щелевых частей, причем ширина перпендикулярна нижнему краю нижних стеновых панелей ступени сливного устройства, а длина параллельна этому краю. Ширина щели на центральной линии горизонтального поперечного сечения на уровне выпускного отверстия предпочтительно не больше, чем ширина щели в местах, которые удалены от центральной линии.

Кроме того, путем обеспечения желательной начальной длины по хорде для центральной панели и нужного угла в оконечных элементах (на их протяжении от центральной панели, проходящей по хорде, в наружном направлении до контакта с выступами, проходящими до упора в колонну с образованием опоры) относительная ширина выступов (предпочтительно выступов, проходящих по хорде параллельно центральной панели стенки ступени) может быть установлена, чтобы достигнуть высокого качества контакта пара с жидкостью по всему лотку. Кроме нижнего конца центральной проходящей по хорде панели, проходящего перпендикулярно к центральной оси потока, два выступа, проходящие от оконечных элементов, также представляют нижние края, которые перпендикулярны центральной оси потока и длина которых может быть задана так, чтобы получить преимущество относительно большого объема жидкости, идущей к противоположным сторонам платформы ступени и к нижней части оконечных элементов. Это позволяет достигнуть требуемого большого объема потока в направлении, параллельном центральной оси потока, с тем чтобы избежать проблемы получения неравномерного потока жидкости из-за большей величины центральной части потока и тенденций к вихревой рециркуляции по бокам от центрального потока. Относительный процент длины выходного края сливного устройства, проходящего перпендикулярно центральной оси потока, и того, который образует оконечные элементы и расположен наклонно к оси потока (и который определяет или определяет в общих чертах конфигурацию платформы ступени), может быть легко установлен в соответствии с настоящим изобретением, чтобы наилучшим образом удовлетворить предполагаемому использованию сливного устройства. Наличие большого процента нижнего выходного края сливного устройства, проходящего перпендикулярно центральной оси потока, также увеличивает универсальность типов клапанов в отверстиях для пара, которые могут использоваться в лотках. Например, в этих областях могут использоваться клапаны, имеющие клапаны с боковыми выпускными отверстиями для газа и закрытыми концами вверху и внизу по потоку, при этом нет необходимости в решении задачи введения жидкости в боковые выпускные отверстия.

Согласно другой основной особенности изобретения парожидкостное контактное устройство содержит сосуд и расположенные в сосуде разнесенные по вертикали горизонтальные лотки, предназначенные для поддержки парожидкостной смеси. Каждый лоток имеет зону барботирования, зону подачи жидкости, расположенную в находящемся вверху по потоку конце зоны барботирования, и выходное отверстие, расположенное в находящемся внизу по потоку конце зоны барботирования. Зона барботирования имеет центральную ось потока, которая проходит от зоны подачи жидкости к выходному отверстию, и отверстия, которые позволяют поднимающимся парам течь вверх через лоток в парожидкостную смесь на лотке. Предложено сливное устройство для приема парожидкостной смеси с лотка и для переноса жидкости к другому лотку. Сливное устройство имеет верхнюю часть, расположенную у выходного отверстия лотка. Эта верхняя часть ограничивает верхнее отверстие сливного устройства по отношению к горизонтальному поперечному сечению, которое предпочтительно имеет прямолинейную внутреннюю границу и предпочтительно вогнутую в радиальном направлении внешнюю границу. Сливное устройство имеет также расположенную на промежуточной высоте зону, которая включает промежуточную в целом горизонтальную платформу ступени, имеющую внутренний прямой край, параллельный внутреннему граничному проходящему по хорде краю верха отверстия сливного устройства и расположенный в общей вертикальной плоскости с этим краем, и внешний проходящий по хорде край, который в сочетании с внешней вогнутой границей сливного устройства ограничивает область поперечного сечения отверстия. Проходящие по хорде стороны в целом горизонтальной платформы ступени симметрично усечены и являются более короткими, чем полная длина хорды сливного устройства, создавая две концевых зоны отверстия. Вниз от платформы ступени проходят, симметрично на каждом конце, оконечные части, которые, вместе с другими стеновыми панелями (панелью), ограничивают нижнюю зону сливного устройства. Поперечное сечение сливного устройства (включая поперечное сечение верхней части устройства, промежуточной части ступени и нижней части оконечного элемента) имеет центральную линию, которая идентична центральной оси зоны барботирования. Ступенчатая часть расположена в границах вертикальной протяженности вышеуказанного поперечного сечения, чтобы уменьшить площадь поперечного сечения нижней части сливного устройства. Платформа ступени имеет симметричные внешние края, расположенные на расстоянии от внешнего граничного края поперечного сечения сливного устройства с образованием ограниченного ступенью поперечного сечения нижней части сливного устройства, ведущего к каналу в сливном устройстве, ограниченному частично частями стенки ступени сливного устройства. Конфигурация симметричных панелей стенки ступени нижней части сливного устройства на уровне платформы ступени, выше или ниже этого уровня предпочтительно в радиальном внутреннем направлении ограничена внешним краем платформы ступени (платформа ступени предпочтительно имеет центральный усеченный проходящий по хорде край и два симметричных внешних концевых края в сочетании с самой внешней границей сливного устройства). Два противоположных края расходятся в наружном направлении от противоположных концов центрального края платформы ступени и радиально внутрь к самому внутреннему краю платформы ступени, который совпадает с внутренней границей верхней части сливного устройства.

В больших лотках вертикальная проходящая по хорде стеновая панель ступени, которая ограничивает нижнюю центральную часть сливного устройства, присоединена к вогнутому внешнему краю, определяющему внешнюю границу сливного устройства, которая в больших лотках является внутренней частью колонны, для эффективной и дополнительной механической поддержки. В связи с указанными выше особенностями, предпочтительный вариант выполнения изобретения также включает многопанельную стенку, которая проходит под зоной ступени сливного устройства и которая имеет центральную панель, проходящую по хорде вертикально вниз от центрального края платформы ступени и расположенную между оконечными частями стенки ступени. В больших колоннах эта центральная панель на части стенки ступени вытянута в длину (либо в виде монолитной панели, либо в виде дополнительных выступов) и прикреплена к внешней границе сливного устройства, которая в предпочтительном варианте является внутренней частью колонны, чтобы обеспечить дополнительную механическую поддержку.

В предпочтительном варианте нижнее поперечное сечение сливного устройства имеет центральную область, ограниченную центральной проходящей по хорде панелью стенки ступени и внешней границей сливного устройства, и имеет боковые области, ограниченные оконечными элементами стенки ступени и внешней границей сливного устройства. Каждая из этих областей имеет центральную область, которая в радиальном направлении шире на плоскости платформы ступени или ниже ее, чем края выпускной области, благодаря вогнутой форме внешней граничной стенки сливного устройства. Эти три зоны объединены с образованием полного поперечного сечения нижней части сливного устройства. Полная площадь нижней зоны сливного устройства у поперечного сечения его нижней части составляет не более 70% площади поперечного сечения верхней части сливного устройства. Среднее радиальное расстояние между центральной панелью стенки ступени и внешней границей сливного устройства, предпочтительно, составляет не больше около 60% максимального поперечного расстояния между верхней внутренней стенкой сливного устройства и его внешней границей.

Выпускное отверстие сливного устройства имеет непрерывную щель или ряд щелей, образованных вертикальными пространствами между нижним краем панелей стенки ступени сливного устройства и настилом лотка, расположенного ниже, причем ширина перпендикулярна нижнему краю панелей стенки ступени, а длина параллельна их нижнему краю. В предпочтительной конфигурации выпускных щелей их расположение ограничено зоной, образованной зазором между панелями стенки ступени, перпендикулярными центральной оси потока жидкости и настилу лотка, расположенного ниже, или между экранами, направляющими поток ниже оконечных элементов и выше лотка, расположенного ниже, чтобы обеспечить выпуск всей жидкости параллельно центральной оси потока жидкости. Эти экраны могут быть расположены и выровнены в одну линию с фермами на лотке, расположенном ниже, чтобы в больших сосудах также обеспечить дополнительную поддержку сливного устройства.

Предпочтительное выпускное щелевое отверстие сливного устройства имеет длину по хорде, измеренную от крайних противоположных концов нижней составной стенки, которая составляет, по меньшей мере, 60% диаметра колонны. Щелевое выпускное отверстие сливного устройства предпочтительно проходит вдоль, по меньшей мере, 40% полной длины ступенчатой стенки сливного устройства вдоль нескольких хорд.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения используется лоток, снабженный стратегически расположенными направленными струйными соплами или нажимными клапанами, которые расположены и ориентированы в активной зоне барботирования с обеспечением использования импульса потока пара из активной зоны барботирования для ускорения движения жидкости из зоны подачи жидкости, когда необходимо обеспечить равномерный поток жидкости по ширине зоны барботирования и поперек нее. Каждое из этих направленных отверстий включает отверстие, выполненное в лотке, и отражатель для направления паров, поднимающихся через отверстие в направлении от зоны подачи жидкости. Плотность промежутков между направленными отверстиями меньше в зонах около центральной оси потока, чем в зонах, удаленных в поперечном направлении от центральной оси потока. В предпочтительном варианте выполнения изобретения стационарные отражатели расположены над каждым из отверстий лотка в зоне барботирования. У этих отражателей верхние и нижние по потоку концы прикреплены к лотку так, что пары, поднимающиеся через отверстия лотка, вводятся в жидкость в зоне барботирования в поперечном направлении.

Предпочтительно в непосредственной зоне подачи жидкости, по существу, нет отверстий для предотвращения воздействия поднимающихся паров на поток в предыдущем сливном устройстве лотка, находящемся выше, и для предотвращения протекания жидкости в предшествующем сливном устройстве через зону подачи жидкости. Так как предлагаемая конфигурация сливного устройства обеспечивает более эффективное распределение жидкости в активной зоне барботирования, чем в известном уровне техники, она может использоваться с лотками с решетчатыми настилами с простыми перфорированными активными зонами барботирования.

Проходящая по хорде внутренняя стенка сливного устройства предпочтительно имеет проходящие по хордам выступы, входящие в непосредственный контакт с вертикальными брусьями, приваренными к внутренней стенке колонны, и скрепленные с ними на каждом конце. Вертикальная часть этой внутренней стенки над платформой ступени имеет форму швеллера и главным образом поддерживает сливное устройство и выпускной конец панелей лотка. Внутренняя стенка сливного устройства также включает вертикальные, промежуточные части стенки, которые представляют собой выступы, проходящие внутрь от места контакта с колонной на противоположных расположенных на хорде концах с переходом во внешний вертикальный боковой край оконечных элементов. Радиально внешние оконечные панели прикреплены к центральной вертикальной проходящей по хорде панели стенки ступени, которая, как отмечено выше, предпочтительно на каждом конце прикреплена к вертикальным брусьям, приваренным к внутренней стенке колонны. В частности, в колоннах или сосудах больших размеров имеются, кроме того, выступы в виде крыла или проходящие по хорде (например, оконечности центральной вертикальной проходящей по хорде панели ступени, выполненные с этой панелью за одно целое и расположенные вне оконечных панелей), которые проходят до упора в стенку колонны с образованием опоры. Выступы в виде крыльев имеют отверстия для выравнивания уровня жидкости. От стенки ступени с образованием платформы ступени проходит внутрь по меньшей мере одна горизонтальная панель, поддерживаемая проходящей по хорде внутренней стенкой сливного устройства и/или вертикальными панелями стенки ступени. Каждое сливное устройство на одной стороне колонны также предпочтительно расположено подобным образом (например, вертикальные оконечные элементы проходят вдоль общей вертикальной плоскости, хотя возможность различного расположения оконечных элементов является очень полезной конструктивной особенностью настоящего изобретения, которая позволяет получать различные соотношения размеров сливного устройства для регулирования скоростей потоков жидкости и пара и физических свойств вдоль вертикальной длины колонны).

В одном из вариантов выполнения изобретения внешняя периферия ступени сливного устройства ограничена несколькими линейными частями, причем три линейные части являются наиболее предпочтительными.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 изображает схематический вид в аксонометрии парожидкостного контактного устройства с предлагаемым ступенчатым сливным устройством.

Фиг.2 изображает схематический разрез указанного контактного устройства вертикальной плоскостью, проходящей через центральную ось потока на лотке.

Фиг.3А изображает схематический разрез устройства, если смотреть сверху, по линии 3-3 на фиг.2 (показаны только несколько отверстий для газа, ради удобства изображения).

Фиг.3В изображает увеличенный вид ступенчатого аркообразного сливного устройства, показанного на фиг.1, для большей ясности без выступов в виде крыльев применительно к схематической картине потоков, показанной на этом чертеже.

Фиг.4А изображает трехмерный вид в аксонометрии предпочтительного варианта выполнения предлагаемого ступенчатого сливного устройства с прикрепленными к колонне опорными брусьями.

Фиг.4В и