Тарелка для контакта газов с жидкостями, имеющая множество сливных стаканов, колонна с использованием таких тарелок и способ ректификации или абсорбции с помощью этой колонны
Предлагается тарелка для контакта газов с жидкостями, содержащая барботирующую зону и множество сливных стаканов, имеющих каждый сливное отверстие, которые распределены по барботирующей зоне таким образом, что во время эксплуатации установки жидкость поступает к этим отверстиям с противоположных сторон. Сливное отверстие каждого стакана и сам сливной стакан снабжены, по меньшей мере, двумя направляющими пластинами, каждая из которых имеет верхний конец, выступающий над тарелкой и наклоненный навстречу направлению движения потока жидкости, текущей к указанному сливному отверстию сливного стакана. Предлагаемая тарелка обеспечивает повышение пропускной способности колонны. 3 с. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил.
Настоящее изобретение относится к тарелке для контакта газов с жидкостями, содержащей барботирующую зону и некоторое множество сливных стаканов, имеющих каждый соответствующее сливное отверстие, причем указанные сливные отверстия распределены по барботирующей зоне таким образом, что во время эксплуатации установки жидкость поступает к сливным отверстиям стаканов, если смотреть в горизонтальной плоскости, с противоположных сторон сливного отверстия стакана. Такие тарелки могут использоваться в устройствах для контакта газов с жидкостями. Типичным случаем практического применения этих тарелок является использование их в качестве насадки в ректификационных колоннах, используемых при осуществлении способа ректификации или абсорбции.
Предпосылки создания изобретения
Такая тарелка для контакта газов с жидкостями известна из описания изобретения к патенту Великобритании №GB-A-1422131. В данной патентной публикации описывается тарелка для контакта газов с жидкостями, содержащая барботирующую зону и некоторое множество прямоугольных сливных стаканов. При этом отверстия сливных стаканов распределены по барботирующей зоне таким образом, что каждое одно такое отверстие сливного стакана окружено барботирующей зоной с двух или более из его четырех сторон. В результате этого в случае, когда тарелка находится в эксплуатации, жидкость, присутствующая в пространстве над барботирующей зоной, будет поступать к отверстию сливного стакана с противоположных сторон этого стакана. В тех случаях, когда такие тарелки применяются в колоннах для контактирования газов с жидкостями, две последовательно устанавливаемые одна за другой тарелки располагают в колонне таким образом, что нижним своим концом сливной стакан верхней тарелки будет ориентирован так, что находится непосредственно над барботирующей зоной тарелки, установленной снизу.
В описании изобретения к патенту США №US-A-5382390 также рассматривается тарелка для контакта газов с жидкостями, которая имеет множество прямоугольных сливных стаканов, размещенных в барботирующей зоне таким образом, что жидкость будет поступать к отверстию каждого сливного стакана с двух противоположных его сторон. Предусмотрены противоперепадные направляющие перегородки, которые представляют собой вертикальную пластину, смонтированную по центру в отверстии сливного стакана параллельно по отношению к продольным стенкам сливного стакана. В соответствии с указанной патентной публикацией, наличие данной противоперепадной направляющей перегородки позволяет избежать становящегося иногда очень мощным горизонтального движения взвешенных капелек жидкости над тарелкой. При размещении такой перегородки на указанном месте обеспечивается перехват жидкости, проходящей в горизонтальном направлении над входом в сливной стакан, и она при этом направляется внутрь сливного стакана.
Кроме того, в описании изобретения к патенту США №US A-5547617 также рассматривается тарелка для контакта газов с жидкостями, которая имеет некоторое множество прямоугольных сливных стаканов, размещенных в барботирующей зоне таким образом, что жидкость поступает к отверстию каждого сливного отверстия с двух противоположных его сторон. Как и в описании изобретения к патенту США №US-A-5382390, в данном случае также предусматривается наличие соответствующей противоперепадной направляющей перегородки в отверстии сливного стакана.
При попытках увеличить потоки жидкостей и/или газов в колоннах для контактирования газов с жидкостями, рассмотренных в приведенном здесь выше описании, будет наблюдаться максимальная нагрузка. Из-за повышенных нагрузок произойдет в результате то, что колонна перестанет функционировать в качестве аппарата для контактирования жидкостей, с газами или в качестве сепаратора вследствие возникновения явления, известного как захлебывание колонны. Согласно определению захлебывание колонны представляет собой чрезмерное скопление жидкости внутри колонны. Хорошо известными механизмами такого явления, как захлебывание колонны, являются создание подпора в сливных стаканах, затопление струей жидкости и закупоривание сливного стакана.
Эти механизмы рассматриваются в публикации Генри З.Кистер, Проектирование и расчет дистилляции, изд-во "МакГро-Хилл Инк.", 1992, стр.267-291. Согласно изложенному в этой публикации подпор в сливных стаканах создается вследствие скопления жидкости внутри сливного стакана, что приводит к обратному выливанию жидкости на тарелку, в результате чего происходит накапливание жидкости на этой тарелке. Высота столба жидкости, скапливающейся внутри сливного стакана, определяется величиной перепада давлений на последовательных тарелках, высотой столба жидкости на соответствующей тарелке и потерями напора от трения в самом сливном стакане и в зоне расположения прорезей сливного стакана. Затапливание струей жидкости или захлебывание колонны вследствие увлечения жидкости возникает по причине слишком высокой скорости газов, приводящей к увлечению ими жидкости либо в виде капелек, либо в виде пены на расположенную выше тарелку. При этом жидкость будет там скапливаться, что и приведет в конечном итоге к захлебыванию колонны. Закупоривание сливного стакана происходит по причине слишком высокой скорости газированной жидкости в сливном стакане. По достижении ею определенной скорости становятся чрезмерно высокими потери напора от трения в самом сливном стакане и на входе в сливной стакан, и пенистая смесь газов и жидкости уже не может при этом перекачиваться на расположенную ниже тарелку, что приводит к скапливанию жидкости на соответствующей тарелке. Под таким термином, как пена, следует в данном случае понимать любую смесь газов и жидкости, находящуюся на тарелке, независимо от режима потока.
В опубликованном описании изобретения к патенту Германии №764103 раскрывается использование плоских и изогнутых отражательных пластин, применяемых для установки их в отверстии сливного стакана с целью ограничить высоту столба пены, образующейся в соответствующем сливном стакане, что, в свою очередь, позволяет предотвратить создание подпора в сливном стакане. Эта публикация направлена на, так называемые, пересекающиеся компоновки тарелок, предназначенные для использования их в, так называемых, пенообразующих газожидкостных системах. При применении такой пересекающейся компоновки поток газов и жидкости, направляющийся к отверстию сливного стакана, наблюдается только лишь с одной его стороны. При этом не приводится каких-либо указаний, свидетельствующих о том, что такая пластина способна предотвращать закупоривание сливного стакана.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является создание тарелки для контакта газов с жидкостями согласно приведенному здесь выше описанию, которая позволяет решить проблемы, связанные с закупориванием сливного стакана, либо допускает повышенные нагрузки по газам и/или жидкостям, прежде чем будет наблюдаться закупоривание сливного стакана. Эти проблемы часто связаны с практическим применением иных, а не пенообразующих систем. Таким образом, ставится цель создания тарелки, имеющей повышенную пропускную способность.
Указанная цель достигается с помощью следующей тарелки. Тарелка для контакта газов с жидкостями, содержащая барботирующую зону и множество сливных стаканов, имеющих каждый соответствующее сливное отверстие, причем указанные сливные отверстия распределены по барботирующей зоне таким образом, что во время эксплуатации установки жидкость поступает к сливным отверстиям стаканов с противоположных сторон сливного отверстия стакана, в которой сливное отверстие стакана и сам сливной стакан снабжены, по меньшей мере, двумя направляющими пластинами для потока, при этом каждая из этих двух направляющих пластин для потока имеет верхний конец, который выступает над тарелкой и наклонен навстречу направлению движения жидкости, текущей к отверстию сливного стакана.
При этом было установлено, что в том случае, когда в колонне для контактирования газов с жидкостями применяется тарелка, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, наблюдается повышение пропускной способности колонны. Дополнительное преимущество заключается в том, что на существующих тарелках, имеющих множество сливных стаканов, могут дополнительно устанавливаться направляющие пластины, в результате чего образуется тарелка, соответствующему настоящему изобретению. Этим обеспечивается возможность увеличения пропускной способности существующих ректификационных колонн.
Тарелка для контакта с жидкостями, согласно настоящему изобретению, будет в типичном своем исполнении содержать круглую барботирущую зону и множество сливных отверстий стаканов, распределенных по этой барботирующей зоне. Отверстие сливного стакана может иметь любую форму, например прямоугольную, квадратную или же круглую. Для настоящего изобретения существенно, чтобы некоторые из отверстий сливных стаканов или же все они имели барботирующую зону вдоль противоположных своих сторон, чтобы жидкость при этом поступала в отверстие сливного стакана с противоположных сторон этого отверстия сливного стакана. В случае для имеющих прямоугольную форму отверстий сливных стаканов барботирующая зона будет простираться вдоль каждой из продольных сторон этого отверстия. Для отверстий квадратной или прямоугольной формы целесообразно было бы, чтобы они были распределены не барботирующей зоне, в результате чего каждое такое сливное отверстие стакана будет получать жидкость, по меньшей мере, с противоположных своих сторон.
Из этой барботирующей зоны, а также из пространства, расположенного над ней, смесь газа и жидкости, иными словами, пена, будет перемещаться в направлении к отверстию соответствующего сливного стакана. При этом два или более, по существу, противоположных потока, вливающихся в отверстие сливного стакана, столкнутся друг с другом немного выше относительно упомянутого отверстия этого сливного стакана. Заявители считают, что наличие соответствующих направляющих пластин в точке столкновения этих противоположных потоков друг с другом позволит добиться повышения пропускной способности.
Подробное описание изобретения
Ниже следует подробное описание настоящего изобретения.
Предпочтительно было бы, чтобы на тарелке имелась перегородка сливного отверстия. Такая перегородка сливного отверстия представляет собой соответствующее устройство, располагающееся непосредственно на самой границе между барботирующей зоной и отверстием сливного стакана, либо поблизости от этой границы, благодаря чему на верхней поверхности тарелки, где образуется барботирующая зона, все время будет находиться некоторое, вполне определенное и предварительно выбираемое количество жидкости. Высота такой перегородки сливного отверстия может быть выбрана среди обыкновенного ряда таких значений, которые известны специалистам в данной области техники. Перегородка сливного отверстия может быть соответствующим образом наклонена навстречу направлению потока жидкости, поступающей к отверстию сливного стакана. Для того чтобы в еще большей степени увеличить пропускную способность тарелки при обработке жидкости, предпочтительно было бы, чтобы перегородка сливного отверстия была наклонена в сторону барботирующей зоны настолько, чтобы воображаемая линия, проведенная от вершины перегородки сливного отверстия к основанию перегородка сливного отверстия, образовывала угол α с горизонтальной плоскостью тарелки, который был бы меньше 80°, а более предпочтительно - превышал бы 30°. Кроме того, предпочтительно было бы, чтобы высота перегородки сливного отверстия находилась в пределах от 25 мм до 1/6 высоты интервала между тарелкам.
Количество направляющих пластин может быть более, чем одна, предпочтительно - находиться в пределах от 2 до 10, а еще более предпочтительно - в пределах от 4 до 6. Их количество будет зависеть, в частности, от размера отверстия сливного стакана, от системы газов и жидкостей, между которыми нужно обеспечить контакт, или же которые надо будет отделить друг от друга, и от нагрузки по газу/жидкости на тарелку. Верхняя часть направляющей пластины будет наклонена относительно вертикали навстречу направлению перемешивания смеси жидкости и газа, которая течет от того места, где она находится над ближайшей частью барботирующей зоны, в сторону отверстия сливного стакана. В том случае, когда ожидается поступление, по существу, одинакового количества пены, текущей в сливной стакан, с обеих его сторон, предпочтительно было бы обеспечить наличие одного и того же количества направляющих пластин, наклоненных навстречу каждому из имеющихся направлений потока. В том случае, когда ожидается приток большего количества пены с одной из сторон, то тогда может предусматриваться наличие большего количества направляющих пластин, верхний конец которых наклонен в этом направлении, по сравнению с соответствующим количеством направляющих пластин, обращенных в ту сторону, откуда приток пены будет меньшим.
В том случае, когда отверстие сливного стакана имеет прямоугольную форму, может предусматриваться наличие соответствующей противоперепадной направляющей перегородки, аналогичной той, которая известна из описания изобретения к патенту США №US-A-5382390, ссылка на который приведена здесь выше. Направляющие пластины для потока могут быть в этом случае, с обеспечением при этом определенных преимуществ, расположены по обе стороны от противоперепадной направляющей перегородки.
Направляющие пластины соответственно имеют нижний конец, которым они направлены в сторону отверстия сливного стакана. Нижний конец может располагаться выше уровня тарелки. Предпочтительно было бы, чтобы нижняя часть направляющей пластины простиралась в нижнем направлении настолько, чтобы опускаться внутрь сливного стакана.
Нижняя часть направляющих пластин может располагаться вертикально, либо эти части могут располагаться наклонно друг относительно друга. Нижний конец направляющей пластины предпочтительно было бы расположить на уровне верхнего конца перегородки сливного отверстия, либо ниже этого уровня. При отсутствии перегородки сливного отверстия этот нижний конец предпочтительно было бы расположить на уровне тарелки, либо ниже этого уровня. Длина этого нижнего конца, приходящаяся ниже уровня расположения тарелки, либо уровня расположения перегородки сливного отверстия, будет зависеть, например, от расстояния между отдельными направляющими пластинами. При меньшем расстоянии будет, в общем, требоваться, чтобы эта длина была увеличена. Разные направляющие пластины могут быть вставлены в сливной стакан таким образом, чтобы длина, на которую они входят внутрь сливного стакана, была для всех них неодинакова, хотя это совсем необязательно.
В своей верхней части направляющие пластины могут быть выполнены, например, плоскими, загнутыми или же изогнутыми. Из практических соображений, связанных с процессом изготовления таких пластин, предпочтение следует отдать загнутой конструкции. Своим верхним концом направляющая пластина может выходить в вертикальное положение над барботирующей зоной. Расстояние между каждыми двумя последовательно расположенными пластинами предпочтительно было бы увеличивать по мере возрастания высоты, на которую они выходят над тарелкой. В результате, может получиться так, что направляющие пластины, находящаяся ближе остальных пластин к барботирующей зоне, будут больше наклонены относительно вертикали по сравнению с направляющими пластинами, находящимися в центре сливного стакана. Один из возможных вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в том, что направляющие пластины выполняются плоскими и располагаются наклонно друг относительно друга, при этом расстояние между пластинами постепенно увеличивается по мере возрастания высоты, на которую они выходят над тарелкой. Предпочтительно было бы, чтобы верхний конец пластины был наклонен таким образом, чтобы касательная к нему линия составляла угол в пределах от 0 до 100° с вертикалью, при этом пластины, расположенные в центре, будут меньше наклонены в сторону барботирующей зоны, чем пластины, расположенные ближе всех остальных пластин к барботирующей зоне. При этом более предпочтительно было бы, чтобы две или более таких пластин, расположенных ближе всех остальных пластин к барботирующей зоне, были наклонены таким образом, чтобы касательная к ним линия, составляла угол в пределах от 80 до 95°, а наиболее предпочтительно - равняющийся 90°, по отношению к вертикали.
Соответственно, горизонтальное расстояние на уровне верха перегородки сливного отверстия (либо на уровне расположения тарелки при отсутствии перегородки сливного отверстия) между двумя последовательно расположенными направляющими пластинами, наклоненными в одном и том же направлении, находится в пределах 0,015-0,1 м, а предпочтительно - в пределах 0,015-0,05 м.
Длина той части направляющей пластины, которая выступает вверх над тарелкой, будет зависеть от формы направляющей тарелки, от типичной нагрузки по газу и жидкости, испытываемой тарелкой, а также от рода газа и жидкости, между которыми нужно обеспечить контактирование, или же которые надо будет отделить друг от друга. Соответственно, направляющие пластины будут занимать от 5 до 85% промежутка между тарелками по высоте над поверхностью тарелки, при этом таким промежутком между тарелками считается расстояние между двумя последовательно расположенными одна за другой тарелками для контактирования при размещении их в колонне. Соответственно, промежуток между тарелками находится в пределах 0,2-1 м. При этом предпочтительно было бы, чтобы направляющие пластины, находящиеся ближе к центру сливного стакана, имели большую высоту в той своей части, которая находится выше поверхности тарелки, по сравнению с пластинами, располагающимися ближе к барботирующей зоне.
Направляющие пластины могут выполняться сплошными, частично перфорированными, либо перфорированными полностью с отверстиями разного размера по своему проходному сечению или же с отверстиями одинакового размера. Что касается формы перфорированных отверстий, то они могут иметь любую форму. Для изготовления направляющих пластин могли бы быть применены, например, такие материалы, как металлический прокат или какой-нибудь иной перфорированный листовой материал. При этом предпочтительно было бы, чтобы направляющая пластина изготавливалась из сплошного листового металла.
Установлено было, что соответствующие преимущества можно в некоторых случаях получить, увеличивая высоту перегородки сливного отверстия на существующей тарелке при одновременной дополнительной установке направляющих пластин для потока, в результате чего образуется тарелка, соответствующая настоящему изобретению. При таких обстоятельствах может использоваться предварительно изготовленная вставка. Такая вставка будет состоять из соответствующих направляющих пластин для потока, закрепленных на перегородке сливного отверстия, имеющей такие же размеры, как и само сливное отверстие в сливном стакане. Перегородка сливного отверстия к такой вставке выполняется таким образом, чтобы при установке этой вставки на место в отверстие сливного стакана нижняя часть вставки с перегородкой сливного отверстия плотно вошла в отверстие сливного стакана, прижавшись изнутри к его стенкам, а верхняя часть вставки с перегородкой сливного отверстия выступала вверх до более высокого уровня, чем существующая перегородка сливного отверстия.
Специалистам в данной области техники известны различные возможные схемы расположения отверстий сливных стаканов тарелки в пределах барботирующей зоны этой тарелки. Примеры таких схем расположения отверстий сливных стаканов на тарелке, которые могли бы быть с обеспечением при этом соответствующих преимуществ использованы совместно с настоящим изобретением, раскрываются в описаниях изобретения в патентам GB-A-1422132, GB-A-1422131, GB-A-1416732, GB-A-1416731, ВЕ-584426, US-A-4550000, ЕР-А-882481, WO-9626779, US-A-5382390, US-A-3410540, US-A-5318732, EP-A-155056, US-A-5223183 и US-A-5098615. При этом предпочтительно было бы, чтобы сливной стакан имел прямоугольное горизонтальное поперечное сечение, длина которого больше, чем ширина. Верхний конец направляющих пластин будет тогда проходить параллельно по отношению к продольным сторонам сливного стакана. Кроме того, подразумевается также, что и отверстия сливных стаканов будут иметь прямоугольное проходное сечение, при этом имеющие меньший размер торцевые стороны этих отверстий, располагающиеся ближе к окружности тарелки, проходят вдоль этой окружности, в результате чего эти торцевые стороны меньшего размера уже не будут располагаться параллельно друг относительно друга. Такая схема расположения отверстий сливных стаканов обеспечивает максимальную площадь пропускного сечения тарелки. Отверстия сливных стаканов, имеющих такую конструкцию, будут также называться здесь прямоугольными отверстиями сливных стаканов, потому что общая форма этих отверстий является почти прямоугольной.
Для настоящего изобретения не имеет какого-либо решающего значения то, какого рода отверстия используются в барботирующей зоне тарелки. Примерами возможных отверстий являются отверстия с колпачками барботажной ректификационной колонны, отверстия решетчатой тарелки, отверстия тарелки с клапанами и отверстия с фиксированными клапанами. Примеры этих отверстий можно найти в учетных пособиях общего характера, к примеру, в таких как вышеупомянутое учебное пособие общего характера, написанное Кистером, на стр.260-267, а также в следующих патентных публикациях: US-RE-27908, US-A-5120474, WO-A-9828056, WO-A-9737741, US-A-5911922, US-A-3463464 и US-A-5454989.
Ниже следует описание изобретения, проиллюстрированное прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 изображает в изометрии части тарелки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением и размещаемой в колонне;
фиг.2 - схематично часть тарелки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, иллюстрирующую в виде сбоку поперечный разрез прямоугольного сливного стакана, имеющего уплотнительный поддон;
фиг.3 - участок тарелки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, показывающий в виде сверху круглый сливной стакан;
фиг.4 схематично вид в поперечном разрезе по линии АА’ на фиг.3.
Фиг.1 представляет трехмерное изображение части тарелки 1, соответствующей части стенки 2 колонны и сливного стакана 3, имеющего прямоугольное отверстие 4 сливного стакана. Как показано на этой фигуре, предусматривается наличие барботирующей зоны 5, располагающейся вдоль обеих вытянутых сторон отверстия 4 сливного стакана. Барботирующая зона 5 снабжена соответствующими отверстиями 6, предназначенными для прохождения сквозь них перемещающегося в верхнем направлении газа. Сливной стакан 3 снабжен перегородкой 7 сливного отверстия, а также противоперепадной направляющей перегородкой 8. Кроме того, предусмотрено также наличие двух направляющих для потока пластин 9, располагающихся по обе стороны от противоперепадной направляющей перегородки 8. Поскольку потоки, направляющиеся к прямоугольному отверстию 4 сливного стакана, будут преимущественно образовываться с обеих вытянутых сторон сливного стакана 3, направляющие пластины 9 для потока должны быть обращены только лишь к этим вытянутым сторонам. По этой причине направляющие пластины 9 для прямоугольных сливных стаканов могут иметь простую конструкцию, и они в равной степени также просты и в изготовлении. Направляющие пластины 9 для потока, как показано на этой фигуре, расположены, по существу, параллельно друг относительно друга, и у своего нижнего конца 10 приходят к вертикальному положению. Верхние их концы изогнуты таким образом, чтобы они были обращены каждый к соответствующему из движущихся навстречу друг другу противоположных потоков, поступающих в процессе эксплуатации установки из соответствующих областей пространства, расположенного над барботирующей зоной 4. Вытянутый верхний торец проходит параллельно по отношению к вытянутым сторонам сливного стакана 3. Стенки 11 сливного стакана обращены одна к другой в направлении потока жидкости. На нижнем конце сливного стакана предусматривается наличие крышки 12. В этой крышке 12 выполнено множество отверстий 13.
На фиг.2 иллюстрируется другой вариант осуществления настоящего изобретения, в котором нижние концы направляющих пластин 14 для потока и стенок 15 сливного стакана входят в один и тот же уплотнительный поддон 16. Кроме того, на фиг.2 показаны также перегородка 7 сливного отверстия и часть барботирующей зоны 18. Уплотнительный поддон может и не применяться, например, в том случае, когда длина стенок сливного стакана и направляющих пластин, а также промежуточное расстояние между ними таковы, что в процессе эксплуатации установки образуется жидкостное уплотнение типа гидравлического затвора вследствие создания подпора жидкости в промежутках между пластинами 14, а также между этими пластинами и стенками 15 сливного стакана.
На фиг.3 показаны в виде сверху круглый сливной стакан 19, имеющий кольцеобразные направляющие пластины 20, и некоторая часть барботирующей зоны 21, располагающейся вокруг сливного стакана 19.
На фиг.4 показан вид в поперечном разрезе по линии АА’ для такого круглого сливного стакана 19. Крышка 22 на его нижнем конце, показанная на этой фигуре, снабжена отверстиями 23 для выпуска жидкости.
Тарелка, выполненная в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно предназначается для использования ее в колонне для контактирования газов с жидкостями или же в разделительной колонне, которые снабжаются этими тарелками, расположенными на определенном расстоянии в осевом направлении друг относительно друга. Такое контактирование может представлять собой абсорбционный процесс, при осуществлении которого перемещающаяся по направлению вниз жидкость контактирует с перемещающимся по направлению вверх газом. А разделение представляет собой в типичном случае дистилляционный процесс, осуществляемый с целью выделения одного или нескольких компонентов из подаваемого исходного сырьевого материала. Соответственно, этот сырьевой материал, подвергающийся дистилляционному процессу, подается в колонну в неком промежуточном положении по ее высоте, при этом предусматривается наличие тарелок как выше, так и ниже упомянутого положения, где производится впуск. Такая колонна дополнительно снабжается также кипятильником, конденсационными и оросительными средствами.
Такая колонна предпочтительно используется для обеспечения контактирования газов с жидкостями или же для их разделения применительно к газожидкостным системам непенообразующего типа, потому что именно при работе с такими системами чаще всего возникает проблема, связанная с созданием подпора в сливных стаканах. Непенообразующие системы имеют более высокую скорость движения чистой жидкости в сливном стакане, чем пенообразующие системы. В качестве примеров пенообразующих систем можно указать на аминоабсорберы, колонны для отпаривания кислой воды, контактные аппараты для глицерина и аминоабсорберы. В качестве примеров непенообразующих систем можно привести колонны для отпаривания сероводорода и сепараторы для отделения углеводорода от углеводорода, например, депропанизаторы, деэтанизаторы, деметанизаторы, атмосферную перегонку сырой нефти и вакуумную перегонку нефтяных фракций, закипающих при температуре 350°С.
Далее изобретение иллюстрируется ниже следующими примерами, не вносящими каких-либо ограничений.
Пример 1
Испытательная установка снабжена тремя прямоугольными тарелками двукратного прохождения, оснащенными прямоугольными сливными стаканами. При этом указанные сливные стаканы, по обе стороны от которых имеется барботирующая зона, выполнены с противоперепадной направляющей перегородкой, занимающей 80% интервала между тарелками по высоте, а с каждой стороны от противоперепадной направляющей перегородки имеется по две направляющие пластины, расположенные так, как показано на фиг.1, при этом верхний конец каждой из них расположен таким образом, что касательная к нему линия составляет угол в 60° с горизонтальной плоскостью. Горизонтальное расстояние между пластинами на уровне расположения верха перегородки сливного отверстия составляет 0,025 м. В эту колонну вводятся поток жидкости и поток газа соответственно с верхнего и нижнего ее концов. При нагрузке по воздуху, составляющей 680 м3/ч, установлено, исходя из результатов проведенного наблюдения, что максимально достигаемая нагрузка по воде превышает 36,2 м3/ч.
Сравнительный эксперимент
Испытание по Примеру 1 было проведено повторно, но при этом в сливном стакане не было направляющих пластин для потока. При нагрузке по воздуху, составляющей 680 м3/ч, установлено, что максимальная нагрузка по воде достигла лишь 29 м3/ч.
Приведенные выше результаты свидетельствуют о том, что при применении тарелки, выполненной в соответствии с настоящим изобретением, можно добиться повышения пропускной способности установки по жидкости, по меньшей мере, на 25%.
1. Тарелка для контакта газов с жидкостями, содержащая барботирующую зону и множество сливных стаканов, имеющих каждый соответствующее сливное отверстие, указанные сливные отверстия стаканов распределены по барботирующей зоне таким образом, что во время эксплуатации установки жидкость поступает к сливным отверстиям сливных стаканов с противоположных сторон сливного отверстия каждого сливного стакана, сливное отверстие каждого сливного стакана и сам сливной стакан снабжены, по меньшей мере, двумя направляющими для потока пластинами, каждая из которых имеет верхний конец, выступающий над тарелкой и наклоненный навстречу направлению движения потока жидкости, текущей к сливному отверстию сливного стакана.
2. Тарелка по п.1, отличающаяся тем, что направляющая пластина простирается вниз и заходит внутрь сливного стакана.
3. Тарелка по любому одному из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что количество направляющих пластин находится в пределах от 2 до 10.
4. Тарелка по любому одному из пп.2 и 3, отличающаяся тем, что горизонтальное расстояние на уровне расположения верха перегородки сливного отверстия, либо на уровне расположения тарелки в случае отсутствия перегородки сливного отверстия, между двумя последовательно расположенными одна за другой направляющими пластинами, наклоненными в одном и том же направлении, находится в пределах 0,015-0,05 м.
5. Тарелка по любому одному из пп.2-4, отличающаяся тем, что нижний конец направляющей пластины расположен на одном уровне с верхним концом перегородки сливного отверстия, либо ниже этого уровня, а в случае отсутствия перегородки сливного отверстия нижний конец направляющей пластины расположен на одном уровне с тарелкой, либо ниже этого уровня.
6. Тарелка по любому одному из пп.1-5, отличающаяся тем, что направляющие пластины занимают от 5 до 85% промежутка между тарелками по высоте над поверхностью тарелки, при этом таким промежутком между тарелками считается расстояние между двумя последовательно расположенными одна за другой тарелками при размещении их в колонне, предназначенной для контакта газов с жидкостями.
7. Тарелка по любому одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что сливное отверстие сливного стакана выполнено прямоугольным, при этом длина отверстия больше, чем его ширина, при этом верхний конец направляющих пластин проходит параллельно продольным сторонам сливного отверстия сливного стакана.
8. Тарелка по п.7, отличающаяся тем, что содержит вертикальную противоперепадную направляющую перегородку, расположенную вдоль продольной центральной линии сливного отверстия сливного стакана, при этом направляющие пластины расположены по обе стороны от противоперепадной направляющей перегородки.
9. Тарелка по любому одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что содержит перегородку сливного отверстия, расположенную на границе между барботирующей зоной и сливным отверстием сливного стакана.
10. Колонна для контакта газов с жидкостями, снабженная множеством тарелок, расположенных на расстоянии в осевом направлении друг относительно друга, отличающаяся тем, что тарелки выполнены согласно любому из пп.1-9.
11. Способ ректификации или абсорбции, отличающийся тем, что его осуществляют с использованием колонны по п.10.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что система газов и жидкостей, между которыми обеспечивают контактирование, представляет собой газожидкостную систему непенообразующего типа.
