Тарельчатый аппарат, колонна с этим аппаратом и способ его использования

Тарельчатый аппарат, колонна с этим аппаратом и способ его использования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к тарельчатому аппарату для колонны, например для перегонной колонны, который в предпочтительном варианте осуществления содержит сливной стакан и тарелку с выталкивающими клапанами или средством увеличения импульса в сочетании со средством изменения направления потока, таким как один или несколько утопленных переливных порогов или профилированные направляющие лопасти на входе сливного канала, предназначенные для приема текучей среды (например, парожидкостной контактной пены) с увеличенным импульсом, изменения ее направления и выпуска через сливной стакан. Изобретение также относится к колоннам для массопереноса и массообмена и к парожидкостным контактным тарелкам, используемым в таких колоннах. Кроме того, изобретение относится к контактным тарелкам и способам сборки и использования тарельчатых аппаратов и колонн с этими тарельчатыми аппаратами.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Парожидкостные контактные тарелки используются в колоннах для массопереноса или обмена с целью улучшения контакта, например, между текущими вверх потоками пара и текущими вниз потоками жидкости. Эти тарелки расположены в колонне обычно горизонтально для обеспечения горизонтальной поверхности, по которой могут протекать потоки жидкости. Обычно тарелки выполнены из твердого листового материала (например, панелей) и имеют множество отверстий, через которые снизу может проходить пар для взаимодействия с жидкостью, текущей по верхней поверхности тарелки. В тарелках, известных как ситчатые тарелки, отверстия имеют достаточно малый размер, так что при работе колонны давление пара, проходящего вверх через эти отверстия, ограничивает или предотвращает прохождение через них вниз жидкости. В тарелках другого типа над отверстиями могут находиться подвижные клапаны или подвижные элементы, такие как барботажные колпачки, препятствующие прохождению жидкости вниз.

Сливные стаканы используются в сочетании с описанными выше парожидкостными контактными тарелками для обеспечения пути для прохода жидкости вниз с одной тарелки на расположенную ниже другую тарелку. В однопроходных тарельчатых устройствах сливные стаканы расположены на противоположных концах соседних по вертикали тарелок, так что жидкость протекает полностью по одной тарелке от входного конца к выходному концу и поступает в сливной канал для подачи на следующую, нижнюю тарелку. Затем жидкость течет в противоположном направлении по нижней тарелке (или в некоторых случаях используются тарелки, которые создают круговой поток, когда жидкость протекает на тарелках в одном и том же направлении) и входит в соответствующий сливной стакан для прохождения к расположенным ниже тарелкам и по ним таким же образом (назад и вперед). В двухпроходных тарельчатых устройствах происходит разделение на два потока, которые протекают на каждой тарелке в противоположных направлениях. На каждой второй тарелке имеется центральный сливной стакан, а на промежуточных тарелках имеются два концевых сливных стакана на противоположных концах для обеспечения картины потока с двойным прохождением. Кроме двухпроходных тарельчатых устройств существуют альтернативные многопроходные конструкции, включающие трех- или четырехпроходные тарелки. В четырехпроходной конструкции каждая вторая тарелка имеет боковой и центральный сливные стаканы, а на промежуточных тарелках имеются два промежуточных или смещенных от центра сливных стакана. В центральный и промежуточный (или смещенный от центра) сливные стаканы поступает жидкость, текущая с обеих сторон. Эти тарельчатые устройства имеют "хордовую" конструкцию сливных стаканов, так как они отсекают хорду, проходящую через башню. Известны также тарельчатые устройства с несколькими сливными стаканами, которые "висят" в середине диска тарелки и в принципе могут принимать жидкость по всему своему периметру. Эти висящие внутри сливные стаканы могут быть различной формы и размера, например иметь прямоугольное или круглое поперечное сечение.

Обычно на выходном конце парожидкостной контактной тарелки установлен переливной порог для создания механического затвора на расположенном выше по ходу потока сливном стакане, а также для того, чтобы жидкость скапливалась на верхней поверхности тарелки для лучшего взаимодействия с паром, барботирующим снизу через отверстия в диске тарелки, перед поступлением в сливной стакан. Область поверхности парожидкостной контактной тарелки, содержащая отверстия, называется активной областью тарелки, поскольку взаимодействие пара с жидкостью происходит над тарелкой в этой области. Активная область обычно не включает область на входном конце тарелки, расположенную непосредственно под выходным отверстием сливного стакана, связанного с вышележащей тарелкой. Эта область под выходным отверстием сливного стакана называется приемной областью и обычно представляет собой сплошную пластину, которая принимает текущий вертикально из сливного стакана поток и изменяет его направление, образуя горизонтальный поток по тарелке.

Одна из проблем, возникающих при использовании известных тарелок описанного выше типа, состоит в том, что жидкость имеет тенденцию протекать по тарелке неравномерно. Поскольку ширина круглой тарелки увеличивается в направлении потока жидкости от входного конца до центра тарелки и затем уменьшается от центра до выходного конца, жидкость имеет тенденцию протекать преимущественно по центральной части тарелки. Это часто приводит к ухудшению эксплуатационных свойств тарелки, так как жидкость застаивается или образует неодинаковые градиенты вдоль боковых краев или других участков тарелки. Предпринимаемые ранее попытки снизить застой жидкости и неодинаковые градиенты состояли в том, чтобы использовать отверстия, которые изменяют направление пара с вертикального на горизонтальное. Тем самым эти отверстия заставляют жидкость протекать вблизи них в направлении изменившего направление пара. Эти отверстия расположены на тарелке на расстоянии друг от друга и сконцентрированы в тех областях, где нужно изменить направление жидкости, чтобы избежать застоя или градиентов. Тарелка, имеющая втулку с прорезью, предназначенную для того, чтобы избежать вышеупомянутых проблем, связанных с неравномерным распределением потока, описана в патенте США №4101610, который включен в настоящее описание в качестве ссылки.

Желательно также повысить производительность и в то же время избежать какого-либо ухудшения парожидкостного обмена. Более быстрый поток текучей среды по тарелке в принципе может обеспечить увеличение производительности и более эффективное использование колонны, но может также привести к ухудшению контакта пара с жидкостью, а также к возникновению проблем, связанных с прохождением потока, таких как затопление обменного сливного стакана и появление обратного потока. Например, нельзя допускать, чтобы текущая жидкость имела слишком большой импульс, создаваемый выталкивающими клапанами, так как текучая среда с большим импульсом имеет тенденцию падать в сливной стакан неравномерно, и увеличенный горизонтальный импульс может уменьшить эффективность расположенной выше по ходу потока части сливного стакана. То есть, увеличенный горизонтальный импульс может привести к тому, что поток жидкости забьет или закроет верхнее сечение сливного стакана и таким образом будет препятствовать выходу высвободившегося пара из сливного стакана без поступления движущейся обратно жидкости.

В патенте США №5975504, который включен в настоящее описание в качестве ссылки, описаны ректификационные тарелки, обеспечивающие большой противоток пара и жидкости и имеющие несколько параллельных сливных стаканов, разделенных плоской пластиной тарелки, снабженной двунаправленными щелевыми колпачковыми клапанами, включающими приподнятые трапеции, расположенные в двух группах, каждая из которых обращена к ближайшему сливному стакану, или расположенные по линиям, параллельным боковым стенкам сливного стакана, так что трапеции соседних рядов обращены в противоположных направлениях. В альтернативном варианте эти двунаправленные щелевые колпачковые клапаны расположены только на участках пластины, находящихся рядом со сливными стаканами.

В заявке РСТ/ЕР01/01814 описана газожидкостная контактная тарелка, имеющая барботажную область и несколько сливных стаканов с отверстиями, расположенными в барботажной области так, что при работе жидкость входит в отверстие сливного стакана с противоположных сторон этого отверстия. В отверстии сливного стакана имеются по меньшей мере две направляющие поток пластины, каждая из которых имеет верхний конец, проходящий над тарелкой и имеющий наклон в направлении течения жидкости к отверстию сливного стакана. В заявке РСТ/ЕР01/01806 описана газожидкостная контактная тарелка, содержащая барботажную область и один или несколько сливных стаканов с отверстием на верхнем конце для приема жидкости. Отверстие сливного стакана и сливной стакан снабжены направляющей поток пластиной, верхний конец которой проходит горизонтально в направлении к барботажной области. Заявки РСТ '01814 и '01806 также включены в описание в виде ссылок.

В заявке РСТ/ЕР01/01806 в разделе, относящемся к уровню техники, сказано, что в патенте Германии 764103 описано использование в отверстии сливного стакана плоских и искривленных отражающих поток пластин для ограничения в нем высоты пены, что, как сказано, препятствует подпору в сливном стакане. Далее указано, что эта публикация касается так называемых перепускных тарелок, используемых в так называемых газожидкостных системах с пенообразованием. DE 764103 тоже включен в описание в качестве ссылки.

Однако не существует тарельчатых аппаратов, в которых обеспечивается выгодное сочетание большого импульса потока и возможности изменения направления потока с увеличенным импульсом для достижения быстрого (и в то же время равномерного) потока текучей среды через тарельчатый аппарат.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению предложен тарельчатый аппарат со сливным стаканом, имеющий подвешенное средство изменения направления потока текучей среды с большим импульсом и пластину тарелки, имеющую средство увеличения импульса текучей среды, которое посредством своих устройств для увеличения импульса текучей среды сообщает текущей горизонтально по тарелке жидкости импульс с целью обеспечить лучшие возможности для манипулирования с жидкостью при сохранении высокой эффективности переноса и плавного потока. Подходящая система увеличения импульса текучей среды включает выталкивающие клапаны, установленные на тарелке предпочтительно зонами или с определенной картиной распределения (например, зона с увеличенной концентрацией выталкивающих клапанов в непосредственной близости (например, в пределах 0-60 см вдоль линии направления основного потока) от снабженного перегородками входного отверстия сливного стакана, одна или в сочетании с зоной (зонами) с увеличенной концентрацией выталкивающих клапанов ниже по ходу потока (например, в пределах 0-60 см) за приемной областью тарелки, расположенной под выходным отверстием сливного стакана верхнего тарельчатого аппарата). Такое расположение зон способствует увеличению импульса проходящей по тарелке текучей среды и обеспечивает быстрое освобождение поверхности от жидкости, в то же время обеспечивая эффективное соотношение потока с помощью средств изменения направления потока, расположенных на границе между концом тарелки (или краев в случае не концевого, а внутреннего сливного стакана) и входным отверстием сливного стакана. Таким образом, согласно изобретению в сочетании с вышеупомянутой системой увеличения импульса текучей среды предусмотрено средство изменения направления потока текучей среды, предназначенное для передачи горизонтального импульса текучей среды, выталкиваемой средством увеличения импульса текучей среды, в направленный вниз импульс через сливной стакан, установленный между верхней тарелкой и нижней приемной тарелкой. Средство изменения направления потока текучей среды включает одно или несколько устройств для изменения направления потока, например, один или несколько переливных порогов или профилированных направляющих лопастей на входе сливного стакана, способствующих передаче импульса через сливной стакан (например, начиная с границы между выходным концом пластины тарелки и входным отверстием сливного стакана). Средство изменения направления предпочтительно включает лопасти, которые проходят выше горизонтального уровня тарелки и предпочтительно выше нижнего уровня текучей среды на уровень захвата и изменения направления пены (например, на расстояние 0-75 мм или более, предпочтительно на 10-40 мм над уровнем плоскости соседней тарелки). В предпочтительном варианте имеются входные направляющие лопасти, способствующие переходу горизонтального импульса текучей среды в направленный вниз импульс путем использования, например, искривленной верхней приемной части перегородки. Входные направляющие лопасти предпочтительно проходят также через весь входной конец сливного стакана (примыкают ко всей окружности в случае круглых сливных стаканов или проходят через верхний открытый конец вихревого сливного стакана) и удерживаются, например, сливным стаканом, сосудом или тарельчатым аппаратом отдельно или в любой их комбинации.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения содержит также концевой хордовый сливной стакан, предпочтительно имеющий ограничивающую радиально снаружи стенку, определяемую самой колонной или стенкой оболочки сливного стакана, и, например, парожидкостную контактную тарелку с входной группой однонаправленных или многонаправленных выталкивающих клапанов, подающих поток на промежуточную группу барботажных отверстий, обеспечивающих меньший направленный вперед импульс, например невыталкивающих барботажных отверстий или невыталкивающих клапанов (например, нейтральные подъемные клапаны для направления потока или клапаны с боковыми выходными отверстиями, которые обеспечивают выход только в поперечном относительно потока жидкости направлении, или круговые клапаны, имеющие отверстия по всему своему периметру), или по существу невыталкивающих клапанов (например, обеспечивающие на выходе менее 20% суммы векторов импульса в горизонтальном направлении (совпадающем с направлением потока текучей среды над клапаном)). В предпочтительном варианте имеется первая группа средств увеличения импульса на первых 20% протяженности тарелки вдоль ее центральной радиальной (например, в направлении основного потока) линии, за которой предпочтительно следует промежуточная область с невыталкивающими отверстиями или барботажными клапанами (или с относительно малой концентрацией выталкивающих клапанов) и далее вторая группа выталкивающих клапанов, расположенных в пределах последней трети или меньшей части протяженности тарелки вдоль центральной радиальной (в направлении основного потока) линии, ведущая к входному отверстию сливного стакана и к его области, где расположены перегородки, передающие импульс. Помимо того, что имеются выталкивающие клапаны в дополнение к направляющим перегородкам сливного стакана, могут быть также предусмотрены выталкивающие клапаны, предназначенные, например, для исключения описанных выше проблем, связанных с застоем и градиентом. Например, в дополнение к выталкивающим клапанам на входной стороне, обычно обращенным к центральной линии, могут быть предусмотрены выталкивающие клапаны в промежуточной области вдоль боковых частей диска тарелки, обычно обращенные в направлении, параллельном потоку жидкости, а также дополнительные выталкивающие клапаны в выходной части тарелки, предназначенные для решения проблем с застоем и градиентом, например клапаны, расположенные под углом назад к центральной линии. Такое расположение описано в патенте США №4101610, который включен в данное описание в качестве ссылки. Таким образом, изобретение охватывает вариант, в котором используются выталкивающие клапаны, предназначенные для исключения проблем застоя и градиента, и дополнительные выталкивающие клапаны, ориентированные (выходом) и установленные относительно перегородок сливного стакана так, чтобы улучшить способность тарелки "очищаться" от жидкости при обеспечении в то же время равномерного потока к входному отверстию сливного стакана и относящимся к нему перегородкам или средству изменения направления потока.

Подающая или начальная приемная часть изменяющей направление перегородки предпочтительно расположена относительно горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости (например, выше уровня тарелки) так, чтобы воздействовать на более плотную часть слоя текучей среды, толкаемой выталкивающими клапанами (предпочтительно без переливного порога). В одном из вариантов на входном конце тарелки (в пределах 1/3 входной стороны активной области тарелки ниже, по ходу потока, неактивной зоны или приемной области под выходным отверстием находящегося выше сливного стакана) имеются противоположные боковые зоны с высокой концентрацией выталкивающих клапанов (например, с соотношением выталкивающих и невыталкивающих или по существу невыталкивающих клапанов 30% или более, предпочтительно 45% или более чем 50%). Боковая зона предпочтительно находится в пределах наружных боковых участков, соответствующих одной трети хорды, проходящей через внутренний конец неактивной приемной зоны тарелки, и расположена в пределах 33% или менее вдоль входного конца по оси основного потока. Альтернативно или в дополнение к этому имеется дополнительная расположенная ниже по ходу потока зона с высокой концентрацией выталкивающих клапанов у входного отверстия сливного стакана, принимающая текучую среду с активной области тарелки (например, с концентрацией выталкивающих клапанов по меньшей мере 25%, предпочтительно 40% или выше и проходящая по меньшей мере по большей части длины хорды входного отверстия сливного стакана, более предпочтительно по всей длине хорды входного отверстия сливного стакана). Для круглых в поперечном сечении сливных стаканов это может составлять окружное расстояние, соответствующее по меньшей мере 180°, более предпочтительно 360° относительно круглого в сечении промежуточного сливного стакана. Выталкивающие клапаны могут также быть расположены рядом друг с другом вокруг сливного стакана в одной или нескольких группах, или ступенями, или в последовательности (с равномерным распределением); например, каждый второй клапан является выталкивающим, а остальные невыталкивающими.

Таким образом, изобретение направлено на решение проблем, возникающих при использовании клапанов выталкивающего типа, которые могут вводить слишком большой импульс в слой жидкости, перемещающийся к входному отверстию сливного стакана. Так как сливной стакан предназначен для поворота вниз жидкости или пены, протекающей по поверхности тарелки, слишком большой импульс будет препятствовать эффективному использованию входной части сливного стакана, поскольку жидкость будет отбрасываться к его задней стороне. К тому же так как сливные стаканы используют для разделения пара и жидкости, если жидкость стекает через все входное отверстие сливного стакана, то пар не будет иметь пространства для выхода через верхнюю часть сливного стакана, не мешая входу жидкости (т.е. получается жидкостная завеса над паром, пытающимся выйти вверх).

При использовании выталкивающих клапанов в сочетании с профилированными направляющими лопастями сливного стакана согласно изобретению горизонтальный импульс от выталкивающих клапанов преобразуется этими направляющими в управляемый направленный вниз импульс. Использование этой энергии на то, чтобы заставить жидкость и/или пену поступать в сливной стакан, позволяет получить от выталкивающих клапанов больший импульс и достичь большей пропускной способности и лучших эксплуатационных характеристик, чем в случае, когда эти устройства используются по отдельности.

Изобретение может также использоваться с системами с высокой плотностью, особенно с системами, где плотности жидкости и пара примерно одинаковы.

Направляющая лопасть (направляющие лопасти) или перегородка (перегородки) сливного стакана предпочтительно профилированы так, что имеют искривленнную верхнюю часть (вогнутую или в виде скругленной буквы V часть, обращенную к стенке, откуда входит смесь пара и текучей среды) и прямую (например, вертикальную, наклонную или ступенчатую) нижнюю часть, расположенную в средней области прохождения потока в сливном стакане, причем нижняя часть выполнена сплошной или с отверстиями (например, наклонная наружу стенка или направляющая, которая направляет поток, например, в радиально наружную часть сквозного канала сливного стакана). Такие искривленные перегородки описаны в DE 764103, опубликованном 22 сентября 1952 года и включенном полностью в настоящее описание в виде ссылки.

В одном из вариантов осуществления изобретения конец прямой части перегородок направляет захваченную текучую среду, которой передан момент, например, в область подачи на установленной ниже тарелке, которая может иметь приподнятую часть, с которой поток поступает на расположенные на более низком уровне части (общая плоскость тарелки). Такое решение описано в патенте США №5454989, который включен в настоящее описание в качестве ссылки. Направляющая лопасть или лопасти предпочтительно расположены, относительно горизонтального сечения сквозного канала сливного стакана, в промежуточной области (например, 10-80% или более, предпочтительно 20-70% от полной радиальной ширины входного отверстия сливного стакана, если за 0% принять точку на его входном крае) и удерживаются, например, башней по боковым краям или самим сливным стаканом. Кроме того, в предпочтительном варианте пластины всех перегородок расположены радиально внутри от точки 25% на центральной радиальной линии, если за 0% принять точку на наружной линии (например, стенка колонны или искривленная наружная стенка сливного стакана) поперечного сечения сливного стакана на его входе.

Могут использоваться разнообразные средства увеличения импульса текучей среды, например группы однонаправленных выталкивающих клапанов, описанных, например, в патенте США №5975504, имеющих верхнюю наклонную стенку (поднимающуюся в направлении потока текучей среды) к открытому расположенному выше по потоку концу, который определяется боковыми стенками, расходящимися от прилегающих боковых краев поверхности верхней наклонной стенки. В альтернативном варианте в качестве выталкивающих клапанов служат лепестки (например, выдавленные лепестки с U-образными краями, в которых согнутый край представляет собой место первого контакта с текучей средой), где отверстия расположены так, чтобы поток газа мог увеличить импульс потока текучей среды в требуемом направлении и способствовать тем самым увеличению импульса текучей среды по мере ее прохождения от точки начального контакта с тарелкой (например, от расположенного выше ступенчатого сливного стакана, как описано в заявке PCT/US02/17485 от 6 апреля 2002 г. или в патенте США №6250611 от 26 июня 2001 г., принадлежащих Sulzer Chemical USA Inc., которые включены в описание в виде ссылок) далее по тарелке (например, к следующему в ряду сливному стакану).

Указанные лепестковые клапаны имеют верхние наклонные поверхности, ведущие к расположенному ниже по потоку отверстию, которые либо увеличивают направленный по прямой линии импульс, либо имеют расположенную ниже по потоку концевую часть с меньшим наклоном, чтобы фокусировать газ, выходящий из выталкивающего клапана с боковыми стенками или без них.

Количество и форма направляющих лопастей в сливном стакане, принимающем парожидкостную смесь, могут быть различны. В предпочтительном варианте имеется по меньшей мере одна лопасть с вышеупомянутой искривленной или вогнутой поверхностью, которая принимает нижнюю часть (обычно более плотную, менее вспененную часть) потока текучей среды, а верхний край искривленной перегородки принимает находящиеся над ней на более высоком уровне менее плотную смесь пара и пену. Таким образом, верхний край первой в ряду искривленной лопасти находится выше уровня тарелки (например, для захвата более плотной части потока текучей среды на требуемом уровне менее 15 см). Для дальнейшего разделения потока, направление которого нужно изменить, по плотности могут быть предусмотрены одна или несколько дополнительных перегородок с искривленным верхним концом.

В альтернативном варианте или в дополнение к описанному имеются неискривленные (например, прямые вертикальные или прямые наклонные) направляющие лопасти, установленные ближе в радиальном направлении к наружной стенке сосуда, чем одна или несколько искривленных входных направляющих.

Искривленная направляющая лопасть предпочтительно установлена ближе к концу тарелки, чем к стенке сосуда, а последующие направляющие лопасти, если они есть, установлены на радиальном расстоянии от более внутренней направляющей лопасти, но ближе к краю тарелки, чем к части стенки сосуда (дальше в радиальном направлении относительно потока текучей среды).

Одна или несколько дополнительных перегородок, установленных в радиальном направлении снаружи от начальной искривленной направляющей лопасти, предпочтительно проходят на всю длину хорды сливного стакана и могут быть выполнены в виде сплошной стенки, и/или в виде сетки, и/или с отверстиями, и/или наклонными (с наклоном вниз, если смотреть в радиальном направлении наружу) и определять в сливном стакане каналы для потока или направляющие проходы.

Несплошная (например, с отверстиями) вторая направляющая лопасть предназначена для ввода более текучего компонента, который должен быть направлен в менее текучий компонент, который может действовать так, чтобы способствовать поддержанию или снижению уровня вспенивания в радиальных наружных направляющих проходах сливного стакана.

Вторая в ряду перегородка может быть установлена на другой высоте, чем первая, например искривленная, перегородка, расположенная выше плоскости тарелки, и следующая в ряду (например, неискривленная) перегородка, расположенная ниже (например, тоже выше плоскости тарелки, в плоскости тарелки или ниже плоскости тарелки).

Изобретение может использоваться не только с тарелками однопроходного типа, где жидкость течет по тарелке в виде единого потока, но и с тарелками других типов, например с многопроходными тарелками, где два или несколько потоков текут в один или несколько сливных стаканов. Например, в двухпроходной тарелке сливной стакан установлен в центре одной тарелки и два сливных стакана установлены на противоположных концах расположенной ниже тарелки. Поток жидкости, выходящий из центрального сливного стакана, разделяется на два потока, которые текут в противоположных направлениях к сливным стаканам, установленным на концах расположенной ниже тарелки. Затем эти два потока проходят вниз на следующую, расположенную ниже тарелку и текут к центральному сливному стакану. В альтернативном варианте сливные стаканы могут быть "висящими" и текучая среда может течь к входному отверстию сливного стакана с разных направлений, в частности, прием потока текучей среды может производиться с множества направлений по существу по всей периферии отверстия сливного стакана.

Согласно изобретению могут также использоваться сливные стаканы разнообразных типов, такие как упомянутые выше вертикальные, наклонные, ступенчатые, в оболочке и без оболочки стаканы, имеющие прямоугольное или ромбическое внутреннее сечение (с каплеуловителями, со ступенчатым, щелевым или открытым дном, отводящие сливные стаканы и др.), а также стаканы, имеющие круглое внутреннее сечение (см., например, РСТ/ЕР01/01814 на предмет прямоугольного сливного стакана с каплеуловителем и круглого сливного стакана). Данное изобретение применимо также к усеченным сливным стаканам. Дополнительный вариант согласно изобретению имеет вихревой сливной стакан типа сливного стакана "VORTEX" от Sulzer Chemtech US (Оклахома, США). В вихревом сливном стакане направляющие лопасти расположены на центральной оси висящего, имеющего небольшую конусность главного корпуса сливного стакана над переливным порогом. Эти направляющие лопасти предназначены для закручивания жидкости с целью создания ее вихревого движения по периметру верхнего края сливного стакана, ограничивающего круглое отверстие. Эти направляющие лопасти также предназначены для обеспечения эффекта вытяжки для поднимающегося пара/газа и таким образом они преимущественно (например, на >75% от их общей длины) выступают над переливным порогом или верхним входным краем сливного стакана (в отличие от вышеупомянутых перегородок, которые проходят преимущественно ниже входного края сливного стакана в его сквозной канал). Согласно изобретению нижнюю часть можно удлинить, чтобы она проходила в канал даже глубже, с закручиванием по спирали или без него (например, до 30% по глубине) (однако предпочтительно не слишком глубоко, чтобы не мешать желательному вращению жидкости).

Выталкивающие клапаны, создающие импульс текучей среды, предпочтительно расположены относительно входного отверстия сливного стакана, например, в зонах вблизи этого отверстия (например, в пределах 5-20% от максимальной ширины или диаметра сосуда) и, альтернативно или в дополнение к этому, вблизи области тарелки (например, в пределах 5-20% от максимальной ширины или диаметра сосуда на уровне тарелки), предназначенной для входа или приема текучей среды, поступающей из сливного стакана вниз на этот тарельчатый аппарат.

Согласно изобретению могут использоваться выталкивающие клапаны разнообразных типов, включая выталкивающие клапаны, обеспечивающие направленный вперед большой импульс (импульс большой величины) (например, 60% или более, предпочтительно 70% или более от суммы векторов горизонтального направленного вперед импульса в направлении потока текучей среды в сливной стакан).

Также могут использоваться выталкивающие клапаны, обеспечивающие направленный вперед средний импульс (импульс средней величины) (например, от 30% до примерно 60% от суммарного горизонтального направленного вперед импульса текучей среды, текущей из клапана в направлении потока к сливному стакану). Могут использоваться и выталкивающие клапаны, создающие направленный вперед малый импульс (импульс малой величины) (например, от 20 до примерно 30% от суммы векторов направленного вперед импульса). Возможно также различное расположение зон и/или наличие смешанных зон, например наличие невыталкивающих клапанов в зонах с высокой концентрацией выталкивающих клапанов, создающих большой, средний или малый импульс. Можно использовать только один из указанных типов выталкивающих клапанов (т.е. клапаны, обеспечивающие большой, средний или малый импульс) в конкретной зоне, например вблизи входного края сливного стакана, или можно использовать различные сочетания этих выталкивающих клапанов. То есть соответствующие выталкивающие клапаны с большим, средним и малым импульсом можно использовать для получения требуемого большого импульса потока текучей среды, обеспечивая в то же время плавный поток через сливной стакан без затора в потоке. Например, вместе с выталкивающими клапанами могут использоваться мини-V-образные решетчатые клапаны, описанные, например, в US RE 27908, которые по существу не являются клапанами, создающими направленный вперед импульс (например, обеспечивают менее 20% от суммы векторов горизонтального направленного вперед импульса). На фиг.7 показан по существу не создающий направленный вперед импульс или невыталкивающий клапан, направляющий поток на противоположной стороне поперек относительно текущего выше потока жидкости. Этот клапан не вносит заметного вклада в направленный вперед импульс потока жидкости. Примером невыталкивающих клапанных барботажных устройств являются также, например неклапанные отверстия, по существу невыталкивающие клапаны (относительно направления основного потока текучей среды) или клапаны, создающие менее 20% (или менее 10%) от суммарного направленного вперед импульса, когда суммируются все периферийные векторы, например неклапанные, нейтральные круглые отверстия в тарелке или в круговом подъемном клапане с по существу полным выходом газа по периферии. Упомянутые невыталкивающие клапаны или неклапанные барботажные отверстия предпочтительно расположены либо в отдельных зонах, либо смешаны с выталкивающими клапанами в зонах с более высокой концентрацией выталкивающих клапанов. Невыталкивающие клапаны описаны, например, в US RE 27908, US 5120474, WO-A-9828056, WO-A-9737741, US 5911922, US 3463464 и 5454989.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Другие особенности и преимущества изобретения станут более очевидны из приведенного ниже описания и сопровождающих чертежей, где

Фиг.1 схематично изображает два тарельчатых аппарата согласно изобретению, установленных в колонне на расстоянии друг от друга по вертикали, в процессе работы;

Фиг.2 изображает вид в плане верхней тарелки на фиг.1;

Фиг.3 изображает первый вариант выполнения устройства для изменения плоского потока текучей среды, расположенного в промежуточной области входного отверстия концевого сливного стакана;

Фиг.4 изображает второй вариант выполнения средства изменения направления потока текучей среды согласно изобретению, содержащий несколько расположенных на расстоянии друг от друга пластин с искривленным верхним концом;

Фиг.5 изображает третий вариант выполнения средства изменения направления потока текучей среды согласно изобретению, содержащий перегородку в виде пластины с искривленным верхним концом и пористыми вертикальными средней частью (граничащей с искривленной частью) и нижней частью;

Фиг.6 изображает четвертый вариант выполнения средства изменения направления, аналогичный показанному на фиг.5, но в котором отверстия, придающие пластине пористость, имеют нависающие козырьки и выполнены в части перегородки, расположенной ниже границы с искривленным концом;

Фиг.7 изображает часть активной области диска тарелки с клапанами для направления потока на противоположной стороне;

Фиг.8 изображает сбоку первый вариант выполнения выталкивающего клапана или средства увеличения импульса текучей среды;

Фиг.9 изображает поперечное сечение по линии 8-8 на фиг.8;

Фиг.10 изображает вариант выполнения тарельчатого аппарата с различными зонами и типами клапанов, содержащего средство увеличения импульса потока текучей среды для сообщения импульса текущей горизонтально по тарелке жидкости;

Фиг.11 схематично изображает сечение, аналогичное фиг.1, на котором показано предпочтительное размещение выталкивающих клапанов относительно сливного стакана со средством изменения направления или перегородками в виде пластин;

Фиг.12 и 13 изображают два дополнительных варианта выполнения группы перегородок в виде пластин различной высоты и формы;

Фиг.14 и 15 изображают перегородки различного типа с отверстиями;

Фиг.16 изображает сечение перегонной колонны с тремя установленными на расстоянии друг от друга по вертикали тарельчатыми аппаратами со сливными стаканами с наклонной стенкой;

Фиг.17 изображает вид сверху тарельчатого аппарата, аналогичного показанному на фиг.16;

Фиг.18 изображает альтернативный вариант тарельчатого аппарата с "висящим" сливным стаканом, содержащий выталкивающие клапаны, расположенные рядом с входным отверстием внутреннего сливного стакана, выступающего над первой тарелкой, для подачи текучей среды на тарельчатый аппарат, расположенный ниже;

Фиг.19 изображает вид сбоку на фиг.18;

Фиг.20 изображает вид сверху альтернативного варианта осуществления изобретения с другим расположением выталкивающих клапанов относительно "висящего" конического вну