Колпачковая тарелка

Колпачковая тарелка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (>1>971 385 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 100431 (21) 3273275, 23-26 (И)М Кл з с присоединением заявки ¹â€”

01 0 3/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет(И) УДК66.048.

375(088 8) Опубликовано O711Я2. Бюллетень Но 41

Дата опубликования описания 07.11.82.0

П.П.Любченков и Н.П.Рябченко

7g >..

Э,у

E.,; 7,, 7p-.».„" © „,> !

М

° ф t

4:, г

Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) КОЛПАЧКОВАЯ TAPEJIEA

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов и может быть использовано для увеличения разделяющей способности действующих стандартных колпачковых колонн пищевой и химической про>ышленности.

Известна массообменная тарелка, состоящая из горизонтального полотна, рядов соосно расположенных патрубков, верхний из которых выполнен расширенным книзу с горизонтальной пластиной и снабжен колпачком (11.

В этой тарелке газовый поток должен увлекать жидкость вверх по зигзагообразному каналу между колпачком и патрубком. Это приводит к значительному увеличению гидравлического сопротивления, а при наличии переменной высоты слоя жидкости нв тарелке †. к увеличению неравномернос ти распределения газового потока по сечению тарелки. Эффективность взаимодействия фаэ в значительной степени зависит от скорости парового потока.. При уменьшении скорости парового потока возможно нарушение направленного дви><ения жидкости и появление ее провала на нижележащую тарелку. t

Известна также тарелка, состоя щая из горизонтального полотна, рядов паровых патрубков, над которыми установлены соосные двойные колпачки различного диаметра, и цилиндрических колец (2 ).

Недостатки этой тарелки — относительно низкая степень циркуляции светлой жидкости по каналу между кольцом и паровым патрубком и неупорядоченное движение жидкости в зоне контакта между соседними колпачками, приводящее к зависанию жидкости, возникновению уноса и уменьшению движущей силы гроцесса.

Низкая степень циркуляции светлой жидкости объясняется следующими причинами. Скорость циркуляции определяется разностью плотностей парожидкостной эмульсии в канале между кольцом и патрубком и с наружной стороны кольца. Поскольку верхний колпачок возвращает движущийся парожидкостный поток на тарелку, с нару>хной стороны кольца. возникает паро жидкостная эиульсия (пена>, и указанная разность плотностей практически отсутстВует. Уменьшение степени циркуляции светлой жидкости прн водит к увеличению байпаса жидкости

971385 вдоль полотна тарелки и снижению разделяющей способности. Кроме того, конструкция тарелки предусматривает двойной поворот парс-жидкостного потока на 180, что обусловливает высокое гидравлическое сопротивление тарелки.

Известна колпачковая тарелка,включающая горизонтальное полотно с установленными на нем вертикальными пат рубками,.с колпачками с боковыми прорезями и переливную систему (3) .

Эта конструкция обладает следующими недостаткаья<. Жидкость движется по тарелке слоем, высота которого равна высоте колпачков. Паровой поток, выходя из прорезей колпачков, поднимается в жидкости, создавая в верхних ее слоях развитую поверхность контакта фаз . При этом слои жидкости, лежащие ниже уровня паровых струй практически не участвуют в массообмене, т. к. их турбулентное перемешивание пренебрежимо мало (жидкость движется по тарелке со скоростью

0,01 м/с), а контакт с паровой фазой отсутствует, т.е. наблюдается байпасное движение жидкости вблизи полотна тарелки. Кроме того, паровые струи, выходящие из рядом расположенных колпачков, создают условия З0 для зависания жидкости и возникновения неупорядоченного движения одних и тех же объемов жидкой фазы в зоне контакта. Последнее обстоятельство уменьшает движущую силу процесса 35 массообмена и приводит к появлению капельного уноса. Вышеуказанные недостатки стандартной колпачковой тарелки уменьшают ее разделяющую спо«собность. 40

Цель изобретения — исключить байпас и упорядочить движение жидкости в зоне контакта между соседними колпачками за счет увеличения интенсивности направленной циркуляции. 45

Поставленная цель достигается тем, что ° колпаковая. тарелка, включаю> щая горизонтальное полотно с установленными на нем вертикальными патрубками колпаками с боковыми IIpoрезями и переливную систему, согласно изобретению, снабжена устройствами для циркуляции жидкости в виде цилиндрических колец, охватывающих колпачки на уровне боковых прорезей, и плоскими вертикальными пластинами, востановленными между цилиндрическими кольцами вплотную к ним; при этом ни><ний конец цилиндрических колец расположен ниже нижней кромки боковых прорезей.

Целесообразно снабдить тарелку дополнительными коаксиальными кольцами различного диаметра в виде усеченных перевернутых конусов,. установленными между цилиндрическим коль» 65 цом и верхней частью каждого колпачка.

Каждый колпачок можно снабдить перевернутым конусом с боковой поверхностью из полос, повернутых под углом.

На фиг. 1 изображен вертикальный разрез тарелки, на фиг. 2 — разрез колпачка, на фиг. 3 — вид А на фиг.1; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 2.

На горизонтальном полотне 1 рядами расположены вертикальные паровые патрубки 2, над которыми з акреплены колпачки 3 с боковыми прорезями 4.

Ка><дый колпачок на уровне боковых прорезей охвачен кольцом 5 (цилиндрическим!. Кехсду кольцами закреплены плоские вертикальные пластины б.

Кольца и пластины установлены над полотном тарелки с образованием прохода для жидкой фазы. Тарелка устанавливается в корпусе колонны 7 и снабжена переливной системой 8.

Для увеличения интенсивности направленной циркуляции в канале между цилиндрическим кольцом 5 (фиг. 2) и колпачком в верхней его части установлен ряд дополнительных колец 9 в виде перевернутых конусов. Кольца охватывают верхнюю часть колпачка 3 и обеспечивают направленный вывод паро-жидкостной эмульсии из кольцево ) го канала менду цилиндрическим кольцом 5 и колпачком 3 и равномерное распределение ее под сепарационным конусом 10. Боковая поверхность конуса 10 рассечена на отдельные полосы, повернутые вокруг собственной оси и образующие острый угол 15 — 35 с касательной к соответствующей обРазующей сепарационного конуса 10 (соответствующие образующие конуса совпадают с осями поворота отдельных полос). В нижней части конуса 10 выполнены окна 11 для рециркуляции отсепарированной жидкости.

Работает колпачковая тарелка следующим образом. Жидкая фаза подается с вышележащей тарелки через переливную систему 7 и движется по тарелке слоем. Пар поступает с нижележащей тарелке, проходит через паровые патрубки 2 и, выходя через боковые прорези 4 в кольцевой канал между кольцом 5 и колпачком 3, образует парожидкостную эмульсию пену). Поскольку эа кольцом 5 находится однородная жидкость, плотность которой в 2 — 3 раза больше плотности парс-жидкостной эмульсии, возникает направленная кольцевая циркуляция по замкнутому контуру, пространство между кольцами 5 — проход между кольцом 5 и полотном тарелки 1.

При этом светлая жидкость, находящаяся непосредственно у полотна тарелки, поступает в кольцевой канал а затем в зону контакта с паровым

971385 потоком, исключая тем самым появление байпаса непосредственно у полот-. на. Парс-жидкостная эмульсия, выходящая из кольцевого канала, соприкасается с вертикальными пластинами

6, которые дробят ее на отдельные ячейки, стабилизируют и ускоряют разрушение пены, непрерывно обеспечивая заполнение пространства между . кольцами 5 однородной жидкостью.ПосЛеднее будучи одним из важных условий создания направленной циркуляции,. не выполняется ни в прототипе, ни в аналогах.

Интенсивность циркуляции увеличивается за счет смещения паро-x:èä- 15 костного потока дополнительным рядом колец 9 <в направлении от колпачка 3) что уменьшает высоту столба парожидкостной эмульсии в кольцевом ка нале и увеличивает высоту столба жид- () кости между кольцами 5. Кроме того, это ускоряет разрушение пены в ячейках между вертикальными пластинами

6 и равномерно распределяет паровой поток под сепарационным конусом 10. д5

Пар, уходящий из пространства вертикальных пластин 6, захватывает капли жидкой фазы. Проходя между отдельными полосами сепарационного конуса

10, он приобретает вращательное движение, в результате чего отдельные капли жидкости под действием центробе><ных сил отбрасываются на внутреннюю боковую поверхность конуса и стекают Вниз к окнам 11 а затем — В кольцевой канал в зону контакта фаз.

Равномерное распределение паровой фазы с помощью ряда дополнительных колец 9, улучшает условия сепарации капель. в конусе 10.

Массообмен между паром и жидкостью протекает везде, где есть контакт фаз.

Указанное направление движения фаз выполняется в том случае1если кольцо 5 охватывает колпачок 3 на уровне 45 боковых прорезей 4 и нижняя его кромка опущена ниже прорезей. В противном случае паровой поток будет проходить под кольцом 5, нарушая условия, обеспечивающие циркуляцию светлой жид- 50 кости, создавая неупорядоченное движение в зоне контакта.

Такая конструкция позволяет увеличить интенсивность направленной циркуляции жидкости, исключить байпас 55 светлой жидкости и подвисание отдельных объемов в зоне контакта между соседниьы колпачками за счет упорядочивания их движения. Кроме того, исключен унос.отдельных капель и уменьшено гидравлическое сопротивление по сравнению с аналогами, т.к. парожидкостный поток не претерпевает двойного поворота на 180 .

Указанные преимущества новой конструкции колпачковой тарелки позволяют увеличить ее разделяющую способность и получить экономический эффект эа счет улучшения качества получаемой продукции. . Формула изобретения

1. Колпачковая тарелка, включающая горизонтальное полотно с установленными на нем вертикальными патрубками с колпачками с боковыми прорезями и переливную систему, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью исключения байпаса и упорядочивания движения жидкости в зоне контакта между соседними колпачками эа счет увеличения интенсивности направленной циркуляции, она снабжена устройствами для циркуляции жидкости в виде цилиндрических колец, охва тывающих колпачки на уровне боковых прорезей, и плоскими вертикальными пластинами, установленными между цилиндрическими кольцами вплотную к .ним, при этом нижний конец цилиндрических колец расположен ниже нижней кромки боковых прорезей.

2. Тарелка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабжена дополнительными коаксиальными кольцами различного диаметра, выполненными в виде усеченных перевернутых конусов и установленными между цилиндрическим кольцом и верхней частью каждого колпачка.

3. Тарелкка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что каждый колпачок снабжен перевернутым конусом боковая поверхность которого выполнена из полос, повернутых под острым углом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 416070, кл. В 01 0 3/20, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 297369, кл. В 01 0 3/20, 1971.

3. Касаткин A.Ã. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., "Химия", 1973, с. 452 (прототип).

Юидд

Составитель 3.Александрова

Редактор Б.Федотов Техред М.Тепер Корректор И. Батруыкина

Заказ 8786/14 Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4