Контактное устройство для массообменных аппаратов

 

Изобретение относится к массообменным устройствам колонных аппаратов для систем пар (газ)-жидкость и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение производительности, эффективности, диапазона эффективной и устойчивой работы массообменных аппаратов. Контактное устройство для массообменных аппаратов содержит основание с отверстиями клапанов, связанных между собой проволочными тягами и снабженных направляющими с ограничителями подъема клапанов, на перекрывающей поверхности каждого клапана выполнены дополнительные клапаны в виде просечных вытяжек, в которых закреплены концы проволочных тяг от смежных клапанов. 3 ил.

Изобретение относится к массообменным устройствам колонных аппаратов для систем пар (газ) жидкость и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Контактные устройства являются одними из основных узлов массообменных аппаратов, см. например, [1] Непосредственно на контактных устройствах подобных [1] происходят процессы массообмена между жидкой и паровой (газовой) фазами.

Известна конструкция контактного устройства в виде ситчатой тарелки с отбойными элементами на основе перфорированного (просечно-сжатого) листа [2] Недостатком известной конструкции является узкий диапазон эффективной и устойчивой работы контактного устройства. Этот недостаток обусловлен тем, что просечно-вытяжной лист основания тарелки имеет значительное свободное сечение, что приводит к необходимости жестко выдерживать технологические параметры процесса для исключения провала жидкой фазы или предотвращения ее уноса.

Известны также контактные устройства, включающие основания с отверстиями для прохода жидкой фазы (пара, газа) и переливы для жидкости. Над отверстиями основания расположены пластинчатые клапаны с отогнутыми вниз лапками, которые размещены в отверстиях основания и выполняют роль направляющих и ограничителей подъема клапанов [3, 4] кроме того, пластины клапана могут быть жестко связаны с основанием посредством, например, штамповки с вытяжкой материала листа основания, либо контактной сварки [5] Недостатком устройств [3-5] является сравнительно малоэффективное использование площади основания контактного устройства (тарелки), которое заключается в неравномерном распределении зоны ухода газовой фазы (пара, газа) между клапанами, в результате чего уменьшается свободное сечение тарелки и возрастает неравномерность по пару (газу) в зоне ухода и, как следствие, возрастают гидравлическое сопротивление и межтарельчатый унос жидкости паром (газом).

Наиболее близким устройством к предлагаемому по совокупности признаков является клапанная тарелка, содержащая полотно с отверстиями, над которыми установлены клапаны с ограничителями подъема в виде скоб, изготовленных из стальной проволоки и закрепленных на крышках двух или более смежных клапанов [6] прототип.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании прототипа, относится невозможность точной установки по вертикали ограничителей подъема клапанов относительно полотна тарелки из-за необходимости загиба концов скоб при монтаже тарелки. При этом скобы, соединяющие смежные клапаны, нежестко закреплены на их поверхности, что в процессе работы тарелки приводит к неравномерности подъема клапанов относительно полотна тарелки и снижает в конечном итоге эффективность массообмена. Кроме того, для контактных устройств, работающих в слабо прямоточном и перекрестных режимах, характеризующихся тем, что в конструкции клапана предусмотрены направляющие, выполненные в виде глухой стенки и стенки, снабженной окном (по ходу жидкости), такое выполнение связи между клапанами нецелесообразно.

Сущность изобретения заключается в решении задачи по увеличению производительности, эффективности, диапазона эффективной и устойчивой работы.

Целью изобретения является уменьшение гидравлического сопротивления до величины, характерной для контактных устройств на основе просечно-вытяжного листа, а также расширение диапазона устойчивой работы контактного устройства за счет перекрестно-прямоточного режима его работы, что значительно уменьшает градиент жидкой фазы и препятствует ее провалу.

Это достигается тем, что в контактном устройстве для массообменных аппаратов, содержащем основание с отверстиями, перекрытыми поверхностями клапанов, связанных между собой проволочными тягами и снабженных направляющими с ограничителями подъема клапанов, согласно изобретению на перекрывающей поверхности каждого клапана выполнены дополнительные клапаны в виде просечных вытяжек, в которых закреплены концы тяг от смежных клапанов.

На чертежах представлено предлагаемое устройство, где на фиг.1 схематически изображена тарелка массообменного устройства в сборе (вид в плане); на фиг. 2 аксонометрическое изображение клапана с проволочными тягами; на фиг.3 общий вид полотна тарелки в плане.

Контактное устройство для массообменных аппаратов содержит основание 1 с отверстиями (просечками) 2. Отверстия 2 перекрыты клапанами 3. В зависимости от условий работы клапаны могут быть установлены на полотне тарелки с зазором или без зазора относительно нее. В первом случае на кромках перекрывающей поверхности клапана, выходящей за границы отверстия, в полотне тарелки могут быть выполнены пуклевки (на чертеже условно не показаны).

Поверхности клапанов 3 снабжены направляющими 4 и 5 с отгибами, соответственно, 6 и 7, являющимися ограничителями подъема клапана.

На перекрывающей поверхности клапана 3 выполнены дополнительные клапанные просечные вытяжки 8, расположенные, например, попарно и симметрично вдоль перекрывающей поверхности клапанов 3. Указанные просечные вытяжки используются в качестве замковых гнезд для концов проволочных тяг, концы которых при сборке контактного устройства заводятся в щели между основной и дополнительной перекрывающей поверхностями клапанов 3 с последующей фиксацией, например, посредством загибки концов. Клапаны 3 устанавливаются в основании 1 таким образом, что их глухие направляющие 4 расположены встречно по отношению к направлению движения жидкой фазы, а с противоположной стороны расположены направляющие с окнами 10 для прохода паровой фазы (на фиг.2 окно 10 для прохода паровой фазы расположено между двумя направляющими 5).

При работе контактного устройства жидкость движется горизонтальным потоком по основанию 1. Пар (газ) с нижележащего контактного устройства поступает под клапаны 3. Под действием скоростного напора газа клапаны 3 начинают подниматься, пропуская газ в слой жидкости, при этом за счет объединения клапанов 3 в единую систему обеспечивается их синхронный равновысокий подъем, максимальная величина которого лимитируется отгибами 6 и 7.

Таким образом, контактное устройство работает в слабо прямоточном и перекрестном режимах. Однако преимущественным режимом работы является перекрестный режим, т. к. проходное сечение окон значительно меньше (примерно в 15-30 раз) суммарного проходного сечения основных 3 и расположенных на их поверхности дополнительных клапанов (клапанных просечных вытяжек 7).

Связь между смежными клапанами позволяет избежать неравномерного открытия клапанов, т.е. обеспечить характер работы, аналогичный работе клапанных балластных тарелок, что позволяет повысить эффективность массообмена и значительно расширить диапазон устойчивой работы контактного устройства. При других режимах работы отверстия в основании тарелки и сами клапаны могут быть выполнены любой формы прямоугольными, круглыми, треугольными и т.д.

Формула изобретения

КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, содержащее основание с отверстиями, перекрытыми поверхностями клапанов, связанных между собой проволочными тягами и снабженных направляющими с ограничителями подъема клапанов, отличающееся тем, что на перекрывающей поверхности каждого клапана выполнены дополнительные клапаны в виде просечных вытяжек, в которых закреплены концы тяг от смежных клапанов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3