Контактная тарелка для массообменных аппаратов

Контактная тарелка для массообменных аппаратов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1111 570366

ОП И САН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Саветскик

Социалистических

Республик, (61) Дополнительное к авт. свид-ву 194761 (22) Заявлено 22.04.75 (21) 2126322/26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл е В 01D 3/26

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 66.048.375 (088.8) б е ий Опубликовано 30.08.77. Бюллетень № 32 ло делом изобретений и открытий

Дата опубликования описания 02.09,77 (72) Авторы изобретения Б. М. Азизов, И. В. Чепегин, М. Г. Гайнуллин и Н. И. Багаутдинов (71) Заявитель Казанский химико-технологический институт им. С. М. Кирова (54) КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ

АП ПАРАТОВ

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов массообмена между газовой (паровой) и жидкой фазами, в частности к устройствам для осуществления процессов ректификации, абсорбции, десорбции и хемосорбции.

Известна тарелка для газожидкостных контактных колонн, имеющая тонкие наклонные решетки с небольшим размером отверстий, которые помещены сбоку каждой волны, имеющейся на тарелке. Впадины между волнами образуют желоб для жидкости, стекающей в виде тонкой пленки по поверхности указанных наклонных решеток (1).

Большую трудность в этих тарелках представляет обеспечение равномерного распределения пленки жидкости по наклонным решеткам, что в свою очередь приводит к возникновению на поверхности решеток зон, неорошаемых жидкой фазой. Газ (пар) проходит через эти зоны, не контактируя с жидкостью, что снижает разделительную способность тарелки.

Известна контактная тарелка, набранная из наклонно установленных перфорированных пластин, концы которых погружены в желоба (2).

Известна контактная тарелка для массообменных аппаратов, составленная из отдельных пластин, расположенных под углом к направлению движения взаимодействующих фаз.

Две соседние пластины образуют угол со щелью в его вершине, причем щели, образованные пластинами верхней тарелки, распо5 ложены против щелей, образованных пластинками нижней тарелки (3).

Недостатком указанных тарелок является узкий диапазон изменения нагрузок по фазам, т. е. малая пропускная способность, Практи10 чески в аппаратах с этими тарелками нельзя увеличить скорость газа (пара) свыше 1—

1,5 м/сек (считая на полное сечение аппарата). Попытка превзойти этот предел приводит к резкому увеличению уноса жидкости.

Целью изобретения является увеличение пропускной способности и эффективности массообмена за счет соударения встречных газожидкостных потоков и обеспечение инжектирования фаз.

Указанная цель достигается тем, что тарелка снабжена перевернутыми желобами, уста. новленными между щелями верхней и нижней тарелок, и пластинами, прикрепленными к нижним кромкам пластин верхней тарелки и

25 расположенными параллельно стенкам желобов.

Это позволяет осуществить процесс массообмена в режиме однонаправленного движения фаз и за счет этого увеличить скорость

30 газа (пара), что в свою очередь приводит к

3 более тонкому диспергированию жидкости и увеличению поверхности контакта фаз и обеспечивает тесный контакт фаз при высоких скоростях в режимах их однонаправленного движения и соударения встречных потоков.

На чертеже изображена тарелка в продольном разрезе.

Тарелка состоит из наклонных пластин 1, которые снабжены пластинами 2, прикрепленными к нижним кромкам пластин 1. Между щелями верхней и нижней тарелок установлен перевернутый желоб 3, который образует с наклонными пластинами 1 щели 4 для прохода газа, а с пластинами 2 — щели 5 для прохода жидкости.

Тарелка работает следующим образом.

Газ (пунктирные стрелки) поступает снизу в щели 4 и за счет резкого увеличения скорости инжектирует жидкость, которая самотеком стекает сверху в щели 5. При диспергировании жидкости, при движении газожидкостного потока в контактном зазоре, образованном наклонными пластинами 1 и пластиной 2 верхней тарелки, а также при движении газожидкостного потока вдоль наклонных пластин 1 создаются благоприятные условия для интенсивного массообмена между фазами.

Этому также способствует то обстоятельство, что в нижней части тарелки два газожидкостных потока соударяются и вследствие аэродинамического торможения происходит их существенная турбулизация, что вызывает дополнительное увеличение поверхности контакта фаз и эффективности процесса массообмена. Кинетическая энергия встречных газожидкостных потоков в результате соударения резко уменьшается. Газ после соударения поступает на верхнюю тарелку, а жидкость отбрасывается вниз и стекает в нижние тарелки.

Гаким образом, осуществление процесса массообмена в режиме однонаправленного движения фаз позволяет значительно увеличить пропускную способность тарелки вследствие увеличения скорости газа (пара), а соударение встречных газожидкостных потоков в нижней части тарелки повышает эффектив570366 ность массообмена и улучшает сепарацию жидкости.

Модель тарелки изготовлена и испытана в лабораторных условиях. Параметры тарелки

5 следующие: высота Н = 110 мм, угол наклона пластин и = 45, ширина контактного зазора й=10 мм.

Исследования процесса массообмена проводились на примере десорбции кислорода из

1о воды воздухом. Соотношение нагрузок по жидкости и газу изменялось в пределах

L — = 1,0 — 3,0 кг/кг; скорость воздуха, отнесенная к полному сечению, составляла 5 =

1з = 1,0 — 3,0 м/сек. Эффективность тарелки оценивалась по КПД Мерфри.

Исследования показали устойчивую работу и высокую эффективность предложенной тарелки во всем исследованном интервале изме20 нения нагрузок по жидкости и газу. Так, например, значение КПД Мерфри при W =

1.

= 2,98 м/сек; — = 1 составило т1, = 0,85.

25 Формула изобретения

Контактная тарелка для массообменных аппаратов по авт. св. № 194761, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью увеличения прозО пускной способности по фазам и эффективности процесса за счет соударения встречных газожидкостных потоков и обеспечения инжектирования фаз, она снабжена перевернутыми желобами, установленными между щеÇá лями верхней и нижней тарелок, и пластинами, прикрепленными к нижним кромкам пластин верхней тарелки и расположенными параллельно стенкам желобов.

Источники информации, принятые

40 во внимание при экспертизе

1. Патент Франции М 2079454, кл. В Old

3/00, 1971, 2. Патент США № 2051545, кл. 261 — 113, 1936.

45 3. Авторское свидетельство СССР № 194761, кл. В 01Р 3/22, 1967.