Тарелка для массообменных колонн
Иллюстрации
Реферат
1. ТАРЕЛКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ колонн, включающая горизонтальную круглую плиту с тангенциально направленными арочными прорезями для прохода газа (пара), расположенными по концентрическим окружностям, вертикальные криволинейные лопатки в форме спирали Архимеда, установленные на плите и изогнутые в сторону открытия арочных прорезей, сливные устройства для слива жидкости с верхней на нижнюю тарелку со сливным карманом, кольцевой гидрозатвор. выполненный из концентрически расположенных вокруг сливных труб цилиндрических колец, установленных на расстоянии относительно круглой плиты тарелки, увеличивающимися к наружному кольцу, отличающаяся тем, что, с цзлью интенсификации массообмена между фазами во вращающемся двухфазном потоке за счет увеличения времени пребывания жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки, центр кольцевого гидрозатвора по отношению к центру тарелки в сторону, противоположную расположению кармана на .0 ,05-0,1 диаметра тарелки. 2.Тарелка для массообменных колонн по п. 1,отличающая с я тем, что она снабжена сепарационным кольцом, установленным коаксиально кольцевому гидрозатвору. 3. Тарелка для массообменных 00 4 колонн попп. 1и2отличающ а я с я тем, что карман выполнен сл в виде сегмента с расширяющимся 00 сверху вниз сечением, соединенным о со основанием с верхней кромкой сливной трубы.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
COIN
РЕСПУБЛИК
„„SU„„845309
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2526148/23-26 (22) 14.09.77 (46) 15.06.84. Бюл. У 22 (72) И.П.Слободяник (71) Краснодарский политехнический институт (53) 66.015.23.05(088.8) (56) 1. Стабников В.Н. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. 1970, с. 104.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 566597, 1974., кл. В 01 Р 3/20, 1977 (прототип). (54) (57) 1. ТАРЕЛКА ДЛЯ ИАССООБМЕННЫХ КОЛОНН, включающая горизонтальную круглую плиту с тангенциально направленными арочными прорезями для прохода газа (пара), расположенными по концентрическим окружностям., вертикальные криволинейные лопатки в форме спирали Архимеда, установленные на плите и изогнутые в сторону открытия арочных прорезей, сливные устройства для слива жидкости с верхней на нижнюю тарелку со сливным карманом, кольцевой гпдрозатвор, 3QD В 0 D 3 20 B 01 D 3/30
1 выполненный из концентрически расположенных вокруг сливных труб цилиндрических колец, установленных на расстоянии относительно круглой плиты тарелки, увеличивающимися к наружному кольцу, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации массообмена между фазами во вращающемся двухфазном потоке за счет увеличения времени пребывания жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки, центр кольцевого гидрозатвора смещен по отношению к центру тарелки в сторону, противоположную расположению кармана на
0,05-0, 1 диаметра тарелки.
2. Тарелка для массообменных колонн по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она снабжена сепарационным кольцом, установленным коаксиально кольцевому гидрозатвору.
3. Тарелка для массообменных колонн по пп. 1 и 2 о т л и ч а ющ а я с я тем, что карман выполнен в виде сегмента с расширяющимся . сверху вниз сечением, соединенным основанием с верхней кромкой сливной трубы.
845309
Изобретение относится к контактным устройствам для систем газ (пар) жидкость, используемым в ректификационных, дистилляционных, абсорбционных, промывных и контактных вертикальных колоннах, в которых жидкость движется сверху вниз и контактирует с газом (паром), поднимающимся по колонне вверх, причем в жидкой фазе имеются твердая фаза или продукты полимеризации.
Известна струйная тарелка для массообменных колонн, включающая основание с гангенциально направленными элементами для прохода газа (пара), отбойники, кольцевые карманы со сливными трубами и гидрозатвор Г13.
Недостатком этой тарелки является наличие застойных зон s зоне гидро-, затвора, в которых накапливается твердая фаза.
Известна также струйная тарелка для массообменных колонн, включающая горизонтальную круглую плиту с тангенциально направленными арочными прорезями для прохода газа (пара), расположенными по концентрическим окружностям, вертикальные криволинейные лопатки в форме спирали Архимеда, установленные на плите и изогнутые в сторону открытия арочных прорезей, сливные устройства для слива жидкости с верхней на нижнюю тарелку со сливным карманом и кольцевой гидрозатвор, выполненный из концентрично расположенных вокруг сливных труб цилиндрических колец, установленных с зазором относительно основания тарелки, увеличивающимся к наружному кольцу 523.
При высоких скоростях газа (пара) и интенсивном вращении двухфазного потока уменьшается время пребывания жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки, что приводит к снижению эффективности массообмена. Кроме того, требуется много сливных труб, которые перекрывают поперечное сечение колонны и имеют большую металлоемкость.
Целью. изобретения является интенсификация массообмена между фазами во вращающемся двухфазном потоке за счет увеличения времени пребывания жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки.
Это достигается тем, что центр кольцевого гидроза"вора смещен по отношению к центру тарелки в сторону, противоположную расположения кармана на 0,05-0, 1 диаметра тарелки.
Целесообразно тарелку снабжать сеперационным кольцом, установленным коаксиально кольцевому гидрозатвору; карман выполнен в виде сегмента с расширяющимся сверху вниз сечением, соединенным основанием с верхней кромкой сливной трубы.
На фиг. 1 изображена часть колонны со струйными тарелками, вертикальный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 †. разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4- разрез В-В на фиг.2;
1 ,на фиг. 5 — разрез Г-Г на фиг. на фиг. 6 — разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 — разрез E-Е на фиг. 6; ,на фиг. 8 — разрез Ж-Ж на .фиг. 2 .
В колонне 1. установлены одна над другой струйные тарелки, содержащие горизонтальные круглые плиты 2 с тангенциально направленными прорезями 3 для прохода газа (пара) с аркоподобными козырьками 4 и расположенными по концентрическим окружностям вокруг центра кольцевого гидрозатвора на тарелке вертикальные криволинейные лопатки 5 в форме спирали
Архимеда, установленные на плите тарелки и изогнутые в сторону открытия прорезей 3 с аркоподобными козырьками 4, карман 6 в виде сегмента, расширяющийся сверху вниз, с нижним основанием 7, сливную трубу 8 с верхним 9 и нижним 10 отверстиями для слива жидкости со сливного кармана 6 в центр кольцевого гидрозатвора нижележащей тарелки с затвором 11 между нижней кромкой сливной трубы 8 и плоскостью плиты 2 тарелки для прохода жидкости. Над плитой 2 коаксиально по отношению к центру кольцевого гидрозатвора и по отношению к оси сливной трубы 8 установлено сепарационное.кольцо 12 с зазором
13 между нижней кромкой 14 кольца 12 и плоскостью плиты 2 для прохода жидкости. Кольцевой гидрозатвор предо ставляет собой концентрические расположенные вокруг сливной трубы 8 два кольца: внутреннее 15 и наружное
16 с зазором 17 между нижней кромкой
18 внутреннего кольца 15 и плоскостьк плиты 2 и с зазором 19 между нижней кромкой 20 наружного кольца 16 и
3 8453 плоскостью плиты 2, причем нижняя кромка 18 внутреннего кольца 15 расположена ниже нижней кромки сливной трубы 8 и нижней кромки 20 наружного кольца 16, а верхняя кромка 21 внутреннего кольца 15 расположена. выше нижчей кромки сливной трубы 8 и ниже верхней кромки 22 наружного кольца
16 так, что при сливе жидкости через сливную трубу 8 образуется 1и гидроэатвор. Над кольцами 15 и 16 вокруг сливной трубы 8 установлен горизонтальный отбойный диск 23 одинакового диаметра с наружным кольцом
16 и на некотором расстоянии от верх-15 ней кромки 22 наружного кольца 16.
Кольца 15 и 16 между собой жестко скреплены пластинами 24 и с плитой
2 — стержнями 25, а сеперационное кольцо 12 прикреплено кронштейнами
26 к плите 2. Сливной карман 6 образован корпусом колонны 1, нижним основанием 7 и двумя наклонными боковыми стенками 27. Необходимо, чтобы одна из спиралей Архимеда 5 примыкала к краю сливного сегментного кармана по направлению вращения двухфазного потока на тарелке. Жидкость на самую верхнюю тарелку подается через трубу с кольцевым гидрозатвором(не показан),З0 а подача жидкости на промежуточные тарелки осуществляется непосредствен1 но в сливные сегментные карманы (на чертеже не показаны).
Тарелка работает следующим обра- 35 зом. Жидкость стекает по сливной трубе 8 и заполняет внутренний объем внутреннего кольца 16, часть жидкости (половина) проходит через кольцевой зазор 19, остальная часть жидкости 40 протекает через верхнюю кромку 22 кольца 16 и, отражаясь от пробойного писка 23, стекает в межкольцевое поостоанство колец 15 и 16 и чеоез зазоо 19 стекает на плиту 2. Таким 45 образом, в условиях оаботы внутоеннее кольцо 15 бупет заполнено жипкостью, и сливная труба 8 и ее нижнее отверстие 10 будут погоужены в жипкость, т.е. бупет обеспечен гип-50 оозатвоо. Опнако при прекращении попачи на тарелку жипкости послепняя полностью стекает с плиты 2, при этом не бупут оставаться также твердые частицы или продукты полимеризации.
Газ (пар) поступает снизу тарелки через прорези 3 с аркоподобными козырьками 4, проходит в жидкость, 09 4 стекающую «а плиту 2 через сливную трубу 8 с кольцевым гидрозатвором, отдает жидкости часть кинетической энергии, в результате образуется регулярно вращающийся двухфазовый поток в горизонтальной плоскости.
Жидкость совершает радиально-кольцевое движение в горизонтальной плоскости от центра к периферии, а газ (пар) винтообразное движение вверх, под вышележащую тарелку и т.д. Вращающийся двухфазовый поток отражается от криволинейных лопаток в форме спирали Архимеда 5, в результате происходит турбулизация газового (парового) потока, диспергирование жидкости, перекрестные соударения элементарных объемов газа (пара) и жидкости, что приводит к интенсификации массосбмена в фазах и к повышению эффективности массообмена контактной тарелки. С .помощью сепарационного кольца 12 формируется регулярно вращающийся поток на плите 2: жидкость совершив радиально-кольцевое движение от центра кольцевого гидрозатвора к стенкам сепарационного кольца 12 под действием центробежных сил, перетекает через зазор между кольцом 12 и плитой 2 на периферийную часть тарелки, а газ (пар) совершает винтообразное движение вверх, отделившись от жидкости. За счет установки сепарационного кольца 12 обеспечивается увеличение скорости газа (пара) беэ брызгоуноса. 3а счет высокой радиальной окружной скорости жидкости, последняя продолжает движение у стенки колонны на плите 2 под действием перекрестных ударов газа (пара), поднимающегося вверх, что приводит к образованию дополнительной высокотурбулизированной межфазной поверхности. При этом значительно повышается эффективность массообмена контактной ступени. Жидкость многократно сокращает вращательное движение в периферийной части тарелки у стенки колонны и при накоплении непрерывно стекает в сливной карман 6, отражаясь от криволинейной лопатки 5 в фор ме спирали Авхимепа, находящейся у края сливного сегментного кармана.
Иэ сливного сегментного кармана 6 жидкость стекает по сливной трубе 8 в центр кольцевого гидрозатвора нижележащей тарелки ° Так как сечение сливного сегментного кармана 6 yFe845309 личивается верху вниз, то этим самым уменьшается смещение центра входного отверстия 9 сливной трубы 8 по отношению к центру выходного отверстия 10 сливной трубы 8. При этом S рабочая площадь плиты 2 увеличивается..
Предложенная тарелка за счет увеличения рабочей контактной площади обеспечивает высокие скорости по газу (пару) соответствующие фактору скорости на полное сечение колонны 3,3 — 3,5 и за счет увеличения сечения колонны позволяет повысить нагрузки по жидкости на полное сечение колонны 70100 мЗ /м2 v
845309
1У 77 2Х
Составитель С. Баранова
Редактор О. Юркова Техред;Т.Дубинчак" Корректор А. Ференц
11 2Х 2
Фиг. 7
Ж-Ж
Заказ 3986/2 Тирах 682 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ухгород, ул. Проектная, 4
27