Прямоточная контактная тарелка для взаимодействия газа с жидкостью
Патент 692610
Авторы
Прямоточная контактная тарелка для взаимодействия газа с жидкостью
Иллюстрации
Реферат
(72) Авторы изобретения
Н. С. Черноземов и А, К. Лобашев
Всесоюзный научно-исследовательский институт углеводородного сырья (7I) Заявитель (54) ПРЯМОТОЧНАЯ КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА ДЛЯ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГАЗА С ЖИДКОСТЬЮ
Изобретение относится к устройствам для осуществления.различных физических и химических процессов, а именно к контактным устройствам для взаимодействия газа (пара) с жидкостью.
Известна прямоточная контактная тарелка дпя взаимодействия газа (пара) с жидкостью, содержащая горизонтальное полотно, установленные на полотне конические газовые патрубки и размещенные над ними контактные устройства в виде конических подвижных колпачков (1).
В известной тарелке клапаны под действием давления газа (пара) и в зависимости от его расхода поднимаются на ту или иную величину,, образуя при этом щель для прохода газа (пара) и хащкости. При этом образовавшаяся щель является суммарным зазором для прохода газа (пара) и жидкости и контактным зазором дпя . взаимодействия газа (пара) с жидкостью в противоточном движении фаз. При колебании нагрузок на аппарат изменение сечений для лрохода газа (пара) и жидкости в суммарном зазоре является неопределенным, непропорциональным, что не позволяет стабилизировать скорости газа (пара) и жидкости. в момент образования.двухфазного потока, а следовательно, и эффективность массообмена (КПД тарелки).
Известна тарелка, содержащая горизонтальное полотно с отверстиями и контактные устройства, каждое из которых состоит из закрепленного в отверстии верхним большим основанием конического жидкостного патрубка, установленного коаксиально и с зазором в жидкостном цатрубке газового патрубка и жестко закрепленного над ним и в жидкостном патрубке с зазором круглого колпачка t2J.
Такая конструкция тарелки не позволяет стабилизировать скорости газа и жидкости в момент образования двухфазного потока.
В,промышленности, особенно в процессах газоразделения, колебания нагрузок тарелок встречаются весьма часто и в широких пределах. Неспособность известных прямоточных тарелок к саморегулированию и стабилизации эффективности массообмена при изменении нагрузок по газу (пару) или жидкости приводит
69261 к недопустимым отклонениям в качестве получаемых продуктов.
Целью изобретения является обеспечение стабилизации скоростей газа (пара) и жидкости в момент образования прямоточного двухфазного потока, Для достижения поставленной цели в предлагаемой тарелке газовый патрубок выполнен коническим, причем конусность патрубков определяется соотношением.
V+w» v —,=А-д— где с „— угол конусности жидкостного патрубка; йг — угол конусности газового патрубка; — объемная нагрузка по жидкости;
G„ — объемная "«nvma по газу (пару);
l5 постоянный коэффи20
40 циент;
Чг — расчетная скорость газа (пара) в зазоре между колпачком и конусом газового патрубка у нижнего среза кблпачка;
V расчетная скорость жидкости в. зазоре между конусом жидкостного патрубка и колпачком у его нижнего среза;
d — средний диаметр колпачка;
d — наружный диаметр конуса газового патрубка в расчетном режиме;
d внутренний диаметр конуса . жидкостного патрубка в расчетном режиме.
Колпачок может быть установлен с возможностью перемещения по вертикали, а также колпачок может быть выполнен подпружиненным и снабжен направляющей и ограничителем его подъема.
На фнг. 1 изображена предлагаемая тарелка, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг, 3 — колпачок, выполненный подпружиненным.
Прямоточная контактная тарелка имеет гори- 4> зонтальные полотна 1 с отверстиями, конический газовый патрубок 2, конический жидкостной патрубок 3, круглый колпачок 4. Возможность перемещения колпачка 4 по вертикали обеспечивается скользящей посадкой его на направляющей 5, снижение веса — пружиной 6.
Для случая, когда при изменении расхода газа (пара) расход жидкости должен оставаться постоянным, между горизонтальным полотном
1 и жидкостным патрубком 2 устанавливается цилиндрический патрубок 7.
Тарелка работает следующим образом. Поднимающийся с нижележащей тарелки по газо- вому патрубку 2 гаэ (пар) под колпачком 4
0, . 4 поворачивается на 180" и, пройдя через газовый зазор между колпачком и конической-.. частью газового патрубка, встречается с жидкостью, стекающей с полотна 1 в жидкостной зазор между жидкостным патрубком 3 и кол1тачком 4 — момент образования двухфазного потока. В контактном зазоре между жидкостным 3 и газовым 2 патрубками гаэ (пар), двигаясь с болыцой скоростью, дробит жидкость на капли, образуя факел с нисходящим движением фаз. В зоне диспергирования и в факеле осуществляется интенсивный массообмен. В пространстве над жидкостью, находящейся на нижележащей тарелке, происходит сепарация фаз. После чего газ (пар) вновь меняет направление движения на 180 и поступает по газовому патрубку 2 на вышележащую тарелку, а жидкость за счет сил инерции нисходящего потока отбрасывается на нижележащую тарелку. Описание относится к установившемуся режиму рабо. ты тарелки, когда колпачок занимает вполне определенное по высоте положение.
При изменении количества сырья, подаваемо-. го в колонну„происходит пропорциональное изменение объемного количества жидкости и . газа (пара). Под воздействием изменяющегося расхода и давления газа (пара) под колпачком он поднимается на ту или иную высоту, изменяя сечение зазора для прохода газа (пара) между колпачком 4 и конической частью газового патрубка 2. При этом одновременно про. исходит изменение сечения зазора для прохода жидкости между коническим жидкостным патрубком 3 и колпачком 4, Поскольку конус- ности жидкостного и газового патрубков подобраны так, что при вертикальном перемещении колпачка сечения зазоров для прохода жидкости и газа (пара) у его нижнего среза постоянно находятся в таком соотношении, в каком смесь делится на жидкость и газ (пар), то при изменении нагрузок по жидкости и газу (пару) их скорости в соответствующих сечениях, а следовательно, и в момент образованМя двухфазного потока остаются стабильными.
Тем самым достигается стабилизация относительной скорости фаз в зоне образования двухфазного потока и эффективности масообмена (КПД тарелки) при изменяющихся нагрузках.
Конструкция прямоточной контактной тарелки испытана на работоспособность и эффективность в широких диапазонах изменения нагрузок по газу (пару) и жидкости. Испытания показали, что благодаря выполнению газового патрубка под колпачком сужающимся (коническим), закреплению колпачка над газовым патрубком с воэможностью перемещения ло
692610
t5
r> вертикали н выбору конусности жидкостного и газового патрубков иэ соотношениями с1 с « Кч конструкция прямоточной контактной тарелки позволяет саморегулировать величину контактных зазоров для прохода газа (пара) и жидкости в момент образования двухфазного потока при изменении нагрузки в аппарате пропорционально тому, как делится жидкая смесь на газ (пар) и жидкость, и тем самым стабилизировать скорости газа (пара) и жидкости и эффективность массообмена.
Формула изобретения
1, Прямоточная контактная тарелка для вза* имодействия газа с жидкостью, содержащая гориэонтальное полотно с отверстиями и размещенные в них контактные устройства, каждое из которых выполнено в виде конического жидкостного патрубка, коаксиально установленного в нем газового патрубка и размещенного
25 над ним круглого колпачка, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения стабилизации скоростей газа (пара) и жидкости в момент образования двухфазного потока, газовый . патрубок выполнен коническим, причем конусгость патрубков определяют по формуле
М ж v, Яа <ч где а,„— угол конусности жидкостного Патрубка;
6 йг - угол конусности газового патрубка; й„- объемная нагрузка по жидкости;
6„— объемная нагрузка по газу (пару);
V (д +dr )
А = .— — 1 — — — = постоянный коэффициент
Чг — расчетная скорость газа (пара) в зазоре между колпачком и конусом газового патрубка у нижнего среза колпачка;
Чж — расчетная скорость жидкости в зазоре между конусом жидкостного патрубка и колпачком у его нижнего среза;
d — средний диаметр колпачка;
d„p наружный диаметр конуса газового патрубка в расчетном режиме; внутренний диаметр конуса жидкостного патрубка в расчетном режиме.
2. Тарелка по п. 1, отличающаяся тем, что колпачок .установлен с воэможностью перемещения по вертикали.
3. Тарелка по пп. 1 и 2, отличающая ° с я тем, что колпачок выполнен подпружипснным и снабжен направляющей и ограничителем
его подъема.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1, Авторское свидетельство СССР У 345927, кл, В 01 d 3/30, 1971.
2, Авторское свидетельство СССР Р 412901, кл. В 01 d 3/26, 1971. т
Составитель С. Баранова
Редактор О. Кузнецова Хехред И.Асталош Корректор М. Пожо
Заказ 6318/25 Тираж 877 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьгтий
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4