Тарелка для массообменных аппаратов

 

1. ТАРЕЛКА ДЛЯ ИАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, включающая основание с от§V ;iP n :ft ййЕЯММЕЕй; ; ; ВИБЛИЭТЕКЛ верстиямии размещенные над ними клапаны в виде двух пластин, расположенных под углом однаг к другой и со-.л единенных между собой и отбойные плас/тины , о тли чающая ся тем, что, а целью повьшения эффективности путем уменьшения волнообразования жидкости на Тарелке, расширение диапазона скоростей пара и упрощения монтажа , отбойные пластины установлены вертикально и закреплены по линии соединений пластин клапана. 2. Тарелка по п. 1, отличающая с я тем, что отбойные пластины выполнены перфорированными и с пазами и клапаны установлены в их пазах.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК (59 4 В 01 Р 3/30

ОПИСАНИЕ- ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ". « и

;.««1 1- »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИTET

l1O ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 3466567/23-26 . (22 ) 18. 02, 82 (46 ) 23.12.89. Бюл.. N - 47 (72) В.С.Весновский (53) 66.048.375 (088.8)

| . (56) Авторское свидетельство СССР . В 398256, кл. В 01 D 3/30, 1972. Авторское свидетельство СССР

В 492290, кл . В 01 В 3/30, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 341498, кл. В 01 D 3/30, 1972.

Авторское свидетельство СССР

У 816483, кл. В Ol D 3/30, 1979. (54 )(57) 1. ТАРЕЛКА ДЛЯ ИАССООБИЕННЫХ

АППАРАТОВ, включающая основание . с отИзобретение относится к конструк-. циям контактных тарелок, которые могут применяться в колонных аппаратах, предназначенных для проведения массообменных процессов — ректификации, абсорбции и др.

Известна тарелка для контактирования газа с жидкостью, включающая перфорированный (ситчатый) горизонтальный лист с переливным устройством и клапанами. Клапан, закреплен на двух стержнях, пропущенных через отверстия ситчатого листа, яа свободных концах стержней установлены ограничители хода клапана, К недостаткам тарелки относятся . отсутствие стабилизированного, т,e. строго определенного, не осложненно- го колебаниями (пульсациями) рабочего положения клапана, соответствующего

„„SU„„1081857 A 1

2 верстиями-и размещенные над ними клапаны в виде двух пластин, распо.ложенных под углом одна к другой и со ..i единенных между собой и отбойные плас тины, отличающаяся тем, что, . c целью повышения эффективности

1 путем умейьшения волнообразования жид-. кости на тарелке, расширение диапазона скоростей пара и упрощения монтажа, отбойные пластины установлены вертикально и закреплены по линии соединения гсластин клапана.

2. Тарелкапоп. 1, отличающ а я с я тем, что отбойные пластины выполнены перфорированными и с.пазами и клапаны установлены в их пазах. a ф,определенной скорости пара (нагрузке по пару), пульсации (автоколебанйя) клапана, возникающие из-"эа крат,ковременных изменений скорости пара (последнее характерно для всех массообменных колонн) и являющиеся одной из причин снижения эффективности тарелки в области средних нагрузок по пару из-эа увеличения провала жид-, © кости и неравномерного распределения — ее на тарелке; недостаточное время пребывания жидкости на тарелке при ра" боте на высоких нагрузках по пару; сложность монтажа клапанов на-горизон тальном:перфорированном листе тарелки, поскольку требуется индивидуаль ная постановкакаждого клапанав отверс-.

; тиях листа с последующей регулировкой, Известна контактная тарелка для массообменных аппаратов, включающая

1081857 горизонтальный перфорированный лист (основание с отверстиями) . Над отверстиями листа расположены прямоточные клапаны и ограничительные элементы.

Клапан выполнен в виде части Ыолого цилиндра,,обращенного выпуклой поверх ностью в сторону отверстия листа (основания). Кромки отверстий, над которыми расположены клапаны, отогнуты вниз.. На поверхности клапана выполнены отверстия, кроме того клапан снаб-: жен ограничителями хода.

Однако в указанной тарелке отсутствует стабилизированное рабочее поло-15 жение клапана в "плавающем" режиме, т.е. при отрыве от поверхности листа, не соприкасается с ним, но .еще не упирается в него ограничителями хода.. В .это время он подвержен пульсациям (ав.20 токолебаниям), что приводит к провалам жидкости, и, как следствие к. уменьшению поверхности контакта,фаз (жидкости и пара), т.е. к снижению эффективности работы тарелки. Конст " 25 рукция клапана не исключает заклинивания его в отверстии основания, в результате. чего тарелка начинает, ра-: ботать.с постоянным свободным сечением. В этом случае работа тарелки ста- 30 новится аналогичной работе ситчатой (струйной) без клапанов тарелки, т;е. с меньшим диапазоном скоростей пара, которым соответствует высокоэффективная работа тарелки. Кроме того, в ука занной тарелке сложный монтаж клапа-.. 35 нов на ее. основании. .I с C.- б

Известна клапанная тарелка, со -держащая горизонтальный лист с прорезями над которыми рядами уСтанов 40 .лены клапаны одного ряда открываются в одну сторону, а клапаны другого ряда — в другую . Все клапаны.открываются, пропуская пар в направлении, перпеццикулярном направлению движения . 45 жидкости на гарелке; На рабочей поверхности каждого клапана выполнены прорези,.направленные в сторону, противоположную их открытию.

Однако в такой тарелке остутствует

50 стабилизация рабочего положения клапана во всем диапазоне изменений скоростей пара, провалу жидкости с тарелки, уменьшению поверхности контакта пара и жидкости, снижению эффектив55 . °, ности работы: тарелки. Кроме того, имеется большая вероятность заклинивания клапанов в отверстиях (прорезях) листа (основания), а также сложность монтажа клапанов.

Известна тарелка для массообменных аппаратов, ° включающая основание ,с отверстиями и размещенные над ними клапаны в виде двух пластин, расположенных под углом одна к другой и соединенных между собой, и отбойные пластины.

Однако в такой- тарелке диапазон рабочих скоростей невысок. Кроме того, в ней отбойные пластины не позволяют задерживать жидкость на тарелке, что приводит к снижению эффективности.

Цель изобретения — повышение эффективности путем уменьшения волнообразования жидкости на тарелке, расширения диапазона скоростей пара и упрощения монтажа, Для этого в тарелке, включающей основание с отверстиями и размещенные над ними клапаны в виде двух пластин, расположенных под углом одна к другой и соединенных между собой, и отбойные пластины, последние установлены вертикально и закреплены по линии соединения пластин клапана, /

Целесообразно отбойные пластины выполнять перфорированными с пазами и клапаны устанавливать в пазах пластин.

На фиг..1 показана контактная тарелка в плане; на фиг. 2 — клапанный узел ? (Масштаб увеличен); на фиг. 3— положение клапана в рабочем состоянии при высоких нагрузках пара. . На всех фигурах стрелкой- обозначено движение пара (газа1, стрелкой---в движение жидкости.

Контактная тарелка содержит перфорированный горизонтальный лист 1, отбойные пластины 2 и ряд поворотных клапанов 3. Каждый клапан 3 выполнен в виде пластины, разделенной линией гиба.4 .на две части 5 и 6:, расположенные под углом . одна к другой. Клапан

3 закреплен на перфорированном листе

1 по линии гиба 4. Тарелка имеет приемный карман 3 и сливной карман 8 со сливной трубой 9.

Кпапан снабжен ограничителем хода

10. В нижней части прорезей 11 пластины 2 расположены клапаны 3, причем пластина жестко закреплена на листе тарелки по линиям гиба 4 клапанов

3. В пластине 2 выполнены отверстия

l2. Угол между частями 5 и 6 клапана 3 выбирается равным 100-120о а отношение площадей этих частей принимаетая равным от 1:2 до 1:3.

Углы передней кромки большей час- .

5 .ти 6 клапана 3 отогнуты в направлении перфорированного, листа 1. так, что между передней кромкой клапана 3 и псрфорированным листом 1 образуется гарантированный зазор 13,. 10

Конструкция тарелки позволяет устанавливать пластину 2 вдоль течения жидкости, которые выполнены йерфорированными и с пазами, а клапаны 3— в любом направлении плоскости перфо- 15 рированного листа.

Тарелка работает. следующим обраэом, Пар (газ) поступает на тарелку снизу и переходит через отверстия пер- 20 форированного листа 1. Жидкость по тарелке движется в направлении сливного кармана 8. Тарелка начинает работать аналогично ситчатой (без клапанов). При малых нагрузках по пару 25 энергии, выходящих из отверстий листа 1 струй пара недостаточно для.преодоления веса клайанов 3, которые остаются на поверхности перфорированного листа 1 (см. фиг. 3). Пластины 30

2 существенного сопротивления жидкос-., ти не оказывают, а меньшая по площади часть.5 клапана 3 в результате динамического взаимодействия с паром создает незначительное усилие закры- 35 тия клапана 3, и пар несущественно отклоняется от основного (вертикального) направления движения, Ири этом пар проходит только через незакрытые клапаном отверстия листа 1. 40

По мере увеличения нагрузки по пару, а, следовательно и .скорости его, возрастает энергия струй пара, выходящих из незакрытых клапанами 3 отверстий листа 1, и при некотоРой вели- 45 чине скорости пара клапаны 3 начинают открываться и тем больше, чем выше скорость движения пара. Соответствен-. но увеличивается свободное (для прохода пара) сечение тарелки.

Наличие зазоров 13 между перфорированным листом 1 и клапаном 3 обеспечивает их плавное открытие. Пар начинает выходить иэ находящихся под клапанами 3 отверстий листа 1 и, отражаясь от поверхности клапанов 3, увлекает за собой жидкость в направлении сливного кармана 8. При динамическом взаимодействии направленного

1081857 6 пара-жидкостного потока и пластин 2 улучшается сепарация жидкости и пара увеличивается задержка жидкости на тарелке и снижается ее перемешивание в пределах всей тарелки, уменьшается воднообразование жидкости на та/ релке. Отклоненный (против направления течения жидкости) меньшей частью

5 клапанов 3 паровой поток создает дополнительную турбулизацию паро-жид костного слоя, более равномерно распределяет его.между пластинами и совместно с последними способствует увелщению времени пребывания жидкости на тарелке.

Провал жидкости с тарелки а также неравномерное ее распределение по тарелке и пара о сечению колонны sa счет клапанов практически исключены.

Пар одновременно действует на обе части 5 и 6 клапана 3. При этом моменты от сил давления пара уравновешиваются статическими моментами от масс частей 5 и 6 клапана 3, В результате

l клапан 3 занимает. соответствующее этому условию:положение. При пульсациях скоростей пара давление его меняется практически одновренменно и одинаково на обе части клапана 3. В соответствии с условием равенства моментов от действующих сил пгр изме-:, няет положение, но автоколебаний клапана 3 при этом не наступает, как это характерна для клапана с односторонним открытием из-за быстрого перераспределения действующих на части клапана 3 моментов сил (принцип обратной связи). Рабочее положение клапана 3 стабилизируется, Стабилизация рабочего положения сохраняется во всем диа паэоне углов открытия клапана, т.е. во всем диапазоне, изменений принятых рабочих скоростей пара.

С увеличением открытия клапана 3 возрастает усилие открывания, так как.. растет и;закрывающее усилие от меньшей части 5. Таким образом, изменение угла открытия клапана в зависимости от скорости (давления) пара (характеристика клапана) происходит медленно, т.е. улучшается характеристика клапана 3.

Благодаря стабилизации рабочего положения клапана тарелка высокоэффективно работает при высоких нагрузках по пару, Предлагаемая тарелка обладает следующими преимуществами: повышается

1081857

@иг.1

Фиг.2 эффективность процесса массопереноса при контактировании пара и жидкости во всем диапазоне углов открытия клапана, расширяется диапазон скоростей пара, соответствующих стабилизированной работе клапана; сводится до минимума провал жидкости с тарелки и улуч 1 шается распределение парс-жидкостного слоя, т.е. создается его дополнительная турбулиэацня; упрощается монтаж клапанов На плоскости перфорированного листа при размещении их под пластиной в ее пазах; исключается заклинивание клапана.

1081857 !

Корректор ф.Пожо

Техред:,М,Ходанич, Редактор М.Ленина

Заказ 8262 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул., Гагарина, 101