Контактная тарелка для массообменных аппаратов

Контактная тарелка для массообменных аппаратов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

И.И. Гельперин, А. И. Каган, H.À. Кочергин, Э. H. Шишко, И.И. Бельцер, А.А. Пальмов и И. f. Ногай

{ 72) Авторы изобретения (7l ) Заявитель (54) КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА Д31Я MACCOOBNEHHblX

АППАРАТОВ

Изобретение относится к контактным устройствам, предназначенным для тепломассообменных процессов, например процессов ректификации, абсорбции теплообмена.жидкость—

У

S газ при непосредственном контакте, в особенности для колонн большого диаметра.

Известны ситчатые тарелки с различными формами переливных устройств

0 и элементов секционирования: треугольными, прямоугольными, шестиугольными, круглыми и т.д. или комбинациями переливных устройств и элементов различной конфигурации (!) .

Недостатком этих тарелок является то, что, поскольку сечение колонны имеет форму круга, ни одна из предложенных конфигураций элементов секционирования не дает возможности вписаться в сечение колонны без омертвленных зон у ее стенок. Заполнение этих омертвленных зон элементами секционирования другой конфигурации ведет к иному характеру распределения жидкости в пристенной области, на которую приходится значительная доля всего сечения тарелки.

Известна конструкция ситчатой тарелки для колонны большого диаметра со щелевыми переливами прямоугольного сечения. Б ее конструкции секционирование обеспечивается самими переливными перегородками, причем только в направлении одной координаты, щелевые переливы соседних тарелок взаимно перпендикулярны (23.

Недостаток этой конструкции — наличие вытянутых перфорированных элементов секционирования, в которых волна жидкости может перемещаться от одной стенки колонны к другой, т. е. здесь не обеспечивается принцип продольно-поперечного секционирования. С другой стороны, такое конструктивное решение не обеспечивает равные условия с точки зрения времени пребывания жидкости на тарелке и

899049

3 ее контакта с газом. Более того, для определенной части жидкости в зоне, близкой к пересечению переливов, время пребывания на тарелке весьма мало.

Наиболее близким к изобретению являтся тарелка для контактирования жидкостей и газов, состоящая из основания с контактными элементами, секционированного кольцевыми и радиальными перегородками на несколько элементов, в центре которых установлены переливные устройства, имеющие отражательные диски (3).

Однако движение ж»»дкости в зоне барботажа в пределах элемента от секционирующих перегородок до центрального перелива не обеспечивает достаточно хорошегс ее распределения из-за принятой конфигурации элементов секционирования. Конструктивная особенность известной тарелки большая высота переливнаго устройства, и, следовательно, большое межтарельчатое расстояние. Ударное распыление жидкости об отражательный диск и вертикальные перегородки вызывают дополнительный брызгоунос, что ведет к снижению эффективности.

Кроме того, известная тарелка работает в узком диапазоне нагрузок, по жидкости: от захлебывания до расходов жидкости, при которых жидкость перестает заполнять все сечение перелива, т. е. при неболыпих нагрузках газ может идти через переливное устройство, а жидкость проваливается через часть отверстий, кроме того, тарелка будет работать не всей поверхностью. Таким образом, длина пути жидкости в этой конструкции, а следовательно, и время пребывания, зависят от ее расхода. Это также снижает эффективность работы тарелки.

Цель изобретения — интенсификация

»»роцесса эа счет улучшения распреде,цения жидкости и уменьшения ее градиента по тарелке.

Поставленная цель достигается тем, что переливные трубы расположены на границе смежных секций и радиальные перегородки проходят через их центр.

Целесообразно переливные трубы снабжать расположенными перпендикулярно радиальным перегородкам дополнительными перфорированными перегородками °

5 !

4

Каждую нерелнвную трубу целесообразно снабжать гидрозатвором, вынолненным в виде стакана, и коническим отбойником, перфорированным в верхней части и установленным по отношению к стакану гидрозатвора на расстоянии, равном (О,1 — 1,0)-,, где d„— диаметр переливного устройства, с1 наружный диаметр отбойника.

На фиг. I сплошными линиями показана в плане вышележащая тарелка, а пунктирными линиями — нижележащая тарелка с соответственно смещенными переливными $стройствами (стрелки указывают направление движения жидкости в элементах); на фиг. 2 соседние тарелки установленные в корпусе аппарата, общий вид.

Тарелка содержит основание 1, кольцевые перегородки 2, переливные радиальные перфорированные перегородки 3, переливные трубы 4, перфорированные перегородками 5. Ilepeпивные трубы 4 имеют отбойные конуса 6 и заканчиваются цилиндрическими гидрозатворами 7, в виде стаканов, исключающими проскок газа через перелив. Тарелка может быть снабжена контактными элементами, отверстиями, клапанами, колпачками и т.д.

Тарелка работает следующим образом.

Жидкость, стекающая с верхней тарелки по переливной трубе 4, поступает в гидрозатвор 7, вытекает на нижележащую тарелку и растекается на два потока.

Далее весь процесс повторяется от тарелки к тарелке. Газ движется по аппарату противотоком, барботируя через слой жидкости па тарелке.

Пример 1. Предлагаемая конструкция тарелки проходит гидродинамические испытания в колонне ф 2000 мм с снтчатыми тарелками, имеющими 30 переливных устройств, длина пути жидкости в отдельных ячейках 210 мм. Испытания проводятся при а(», =70 м /м ч HW=

=1,8 м/с и показывают, что предложенная конструкция тарелки работает равномерно в широком диапазоне нагрузок. Практически полностью отсутствует раскачка пены на тарелке и градиент жидкости.

Г1 р и м е р 2, Кинетические испытания проводятся в колонне Ф900 мм на системе метанол — вода. Сптчатьн

Я99049

3S тарелки имеют девять переливных устройств, длина пути жидк сти

180 мм. При нагрузках по жидкости вплоть до 150 м /м ч эффективность тарелки устойчива, Е0,85-0,95 по

Мерфи. Изучение распределения жидкости показывает, что переток жидкости между элементами практически отсутствует и наблюдается полное их моделирование.

В предложенной тарелке обеспечивается равномерное распределение жидкости, отсутствие ее градиента на тарелке и раскачки пены, обеспечивается одинаковое время пребывания жидкости во всех секциях, снижается межтарельчатое расстояние и уменьшается унос.

Переливные трубы могут быть смещены в соседних по высоте тарелках по окружностям, соединяющим центры соответствующих переливных устройств, на угол, не превышающий 90

Достоинством предлагаемой конструкции является также то, что. задаваясь значением длины пути жидкости, можно создавать тарелку с любой необходимой степенью перемешивания, что позволяет довольно широко использовать данное устройство для различных процессов и аппаратов практически без ограничения их размеров, так как эффективность колонны в целом воспроизводит эффективность отдельных элементов, т.е. коэффициент масштабирования близок к единице.

Кроме того, на 457 по сравнению с известной повышается пропускная способность тарелки по жидкости. 40

Это достигается расположением в переливном устройстве перфорированной перегородки, перпендикулярной радиальной перегородке.

Наличие у переливных труб кони- М ческих отбойников устраняет унос жидкости из гидрозатвора, позволяет повысить нагрузку по газу на

257. Наличие в верхней части конусов перфорации для выхода газа улуч- у шает работу перелива. По сравнению с известным межтарельчатый унос снижается на 18%.

Кроме того, указанные конструктивные приемы позволяют снизить И расстояние между тарелками до 200 мм, против 600 мм и известного из-за того, что режим работы тарелки не зависит от уровня жидкости в переливном устройстве, а значит и от его-высоты, Это дает возможность сокрятить габариты и металлоемкость дорогостоящей тепло-массообменной аггпаратуры, что особенно важно для криогенных аппаратов, которые в основном изготовляют из легированных сталей °

Формула изобретения

l. Контактная тарелка для массообменных аппаратов в системе газ(пар)-ыщкость, содержащая основания с контактными элементами, перфорированные перегородки, расположенные по кольцу и радиально, разделяющие основание на секции, снабженные переливными трубами, о т— л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет улучшения распределения жидкости и уменьшения ее градиента по тарелке, переливные трубы расположены на грао нице смежных секций и радиальные перегородки проходят через их центр.

2. Тарелка по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения нагрузки по жидкости на переливные трубы, улучшения ее дегазации в ней и устранения застойных зон на тарелке, переливные трубы снабжены расположенными перпендикулярно радиальным перегородкам дополнительными перфорированными перегородками.

3. Тарелка по и. 1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью устранения уноса жидкости из гидрозатвора и повышения нагрузок по газу, каждая переливная труба снабжена гидвозатвором, выполненным в виде стакана, и имеет, перфорированный в верхней части конический отбойник, установленный по отношению к стакану гидрозатвора на расстоянии, равном (О, 1-1,0)- п, де Ы вЂ”

d. диаметр ереливной трубы d.o наружный диаметр отбойника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i. Отчет МИХИ Р 2386, 1974.

2. Проспект фирмы "Юнион Карбайд", М., 1974.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 511958, кл. В 01 D 3/30, 1971.

899049

Составитель С.Баранова

Редактор А.Козориз Техред И. Гайду Корректор М.Шароши

Заказ 11994/5 Тирак 732, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Узгород, ул. Проектная, 4