Способ и устройство для распределения жидкости

Авторы патента:


Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости
Способ и устройство для распределения жидкости

 


Владельцы патента RU 2403961:

ЮОП ЛЛК (US)

Изобретение может быть использовано в массообменных колоннах. Распределитель жидкости 2 содержит один протяженный желоб 4, имеющий расположенные на расстоянии друг от друга первую и вторую боковые стенки, соединенные между собой днищем. В днище выполнено множество отверстий для выхода жидкости, а также, по меньшей мере, одна протяженная v-образная пластина 20 с множеством перфорационных отверстий, размещенная между первой и второй боковыми стенками желоба 4. Распределитель жидкости 2 содержит также подводящую трубу 6, в которой выполнены выпускные отверстия. Подводящая труба 6 расположена над желобом 4 таким образом, что ее выпускные отверстия находятся в одной вертикальной плоскости с осью желоба 4. Изобретение позволяет создать более эффективную конструкцию для распределения жидкости. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение, в целом, относится к распределителям жидкости, обычно используемым в массообменных колоннах, и способам распределения жидкости с использованием указанных распределителей жидкости.

Уровень техники

Из уровня техники известны различные типы массообменных колонн, в которых происходит контактное взаимодействие газа и жидкости с целью осуществления тепло- и массообмена, фракционирования и разделения составляющих исходного сырья, а также других типовых процессов химической технологии. Противоточное течение пара и жидкости в таких теплообменных колоннах стало установившимся способом контакта пара и жидкости. Реальное взаимодействие пара и жидкости требует использования внутри колонны контактных тарелок или слоя насадки. Жидкость распределяют над тарелками или слоем насадки, в то время как пар распределяют под тарелкой или слоем насадки. Жидкость, падающая на тарелку или орошающая слой насадки с прохождением через нее в направлении вниз, подвергается воздействию пара, поднимающегося вверх для осуществления контакта и взаимодействия с жидкостью.

Конфигурация внутренних элементов колонны определяет эффективность взаимодействия пара и жидкости и сопутствующего переноса массы и энергии, происходящих в колонне для проведения технологического процесса. Эффективное и равномерное распределение пара и жидкости на противоположных сторонах контактной тарелки или слоя насадки, создающих зоны гомогенного перемешивания, также являются существенными для эффективной работы. Неравномерное распределение жидкости может привести к плохому контакту и не эффективному массообмену между восходящими потоками пара и нисходящими потоками жидкости. В настоящее время существует много конструкций аппаратов, производительность которых легко изменяют в соответствии с эксплуатационными расходами и качеством продукции. Однако производительность колонны может быть ограничена эффективностью распределения пара и жидкости по внутренним элементам колонны. Например, если пар или жидкости не могут равномерно распределяться по некоторой части контактной тарелки или слоя насадки, эта часть не будет использована с ее полным потенциалом, что приводит к снижению экономической эффективности аппарата. Таким образом, за исключением самих тарелок и слоев насадки, распределитель жидкости является наиболее важным устройством из всего внутреннего оборудования колонны. Ухудшение функционирования колонны иногда связано с такими проблемами распределения жидкости, как закупорка или неравномерное распределение.

При использовании слоев насадки эффективность может быть утрачена за счет наличия небольших зон неоднородного взаимодействия между паром и жидкостью. Для многих высокоэффективных конструкций насадки необходима реализация противоточного течения пара и жидкости через каналы, образованные противолежащими гофрами листов, образующих насадку. Если начальное распределение жидкости или газа не обеспечивает их поступление в определенные зоны гофр, то в этом случае в блоке насадки огромные площади поверхности не работают (являются бесполезными) до тех пор, пока не будут созданы условия для перемещения пара и жидкости и через незаполненные зоны насадки и взаимодействия в этих зонах. Результатом является низкая производительность колонны. Лучшее распределение жидкости по насадке будет способствовать снижению остроты проблемы, и для достижения лучшего распределения жидкости по насадке желательно увеличить равномерность распределения жидкости, поступающей из разветвленного подающего короба, который, в свою очередь, питает распределитель для слоя насадки. Если жидкость, поступающая в колонну, распределяется более равномерно по каждому участку разветвленного подающего короба, то каждый участок этого разветвленного подающего короба способен обеспечивать более равномерный подвод жидкости к распределителю для насадки. Новая конструкция распределителя жидкости в соответствии с настоящим изобретением способна функционировать как разветвленный подающий короб, подводящий надлежащее количество жидкости при равномерном ее распределении к распределителю для слоя насадки.

Хотя многие известные в уровне техники средства, такие, как распыливающие сопла, трубы, перфорированные плиты, снабженные отверстиями желоба и форсунки, являются в общем эффективными средствами распределения некоторых количеств пара и жидкости к большинству участков распределителя для тарелок или слоев насадки, равномерное распределение обычно не достигается без использования более совершенного распределительного устройства. Например, простое распыление жидкости наверх тарелки часто приводит к большим скоплениям потока жидкости на определенных участках тарелки и меньшим потокам на других участках. Распределители с соплами обычно чувствительны к закупориванию, приводящему к неравномерному орошению в башне. Неоднородности поверхности в лотке распределителя, имеющие место при изготовлении, также увеличивают сопротивление движению потока через некоторые перфорационные отверстия или создают поток жидкости вдоль днища лотка, что является явным недостатком. Вообще, какие-либо неоднородности течения, которые сосредотачивают поток в одной зоне, и в то же время уменьшают поток в других зонах, оказывают отрицательное влияние на эффективность работы колонны.

В связи с этим возникает необходимость создания конструкции, обеспечивающей равномерное и однородное распределение жидкости на контактной тарелке. Примеры известных конструкций включают описанные в документах US 6722639 и US 4729857. В упомянутом документе US 4729857 раскрыт распределитель для потока жидкости, включающий большое количество желобов, выполненных с направленным вниз участком корпуса конической формы, имеющим отверстия для выливания из него жидкости наружу. Снаружи направленных вниз участков корпуса желоба, имеющих коническую форму, установлены экраны-отражатели для приема вытекающей из желоба жидкости и равномерного распределения стекающего вниз потока жидкости. В документе US 6722639 описан распределитель жидкости, содержащий множество протяженных желобов, размещенных на расстоянии друг от друга и проходящих поперек колонны. В боковых стенках желоба выполнено множество отверстий для выхода жидкости, расположенных в одной или более предварительно выбранных плоскостях, которые предпочтительно расположены выше нижней поверхности желоба. Снаружи от боковых стенок желоба размещены на расстоянии друг от друга защитные экраны-отражатели, верхние части которых расположены с возможностью натекания на них жидкости, выходящей из желобов через выпускные отверстия. Нижние части защитных экранов-отражателей образуют суженные узкие выпускные отверстия в плоскости, находящейся ниже желоба, предназначенные для отвода жидкости, вытекающей из защитных экранов-отражателей, к нижележащему слою, в котором осуществляется процесс массообмена. Защитные экраны-отражатели выполнены регулируемыми по вертикали и предусмотрено, чтобы они опирались на верхнюю поверхность слоя для массопереноса, что уменьшает возможность уноса падающей жидкости паровым потоком, проходящим вверх через слой массообмена.

Настоящее изобретение обеспечивает новую сборную конструкцию для распределения жидкости, которая является более эффективной по сравнению с известными из уровня техники, в особенности, в ситуациях, в которых скорость жидкости в подающей трубе высокая. В этом высокоэффективном распределительном устройстве равномерный поток жидкости поддерживается с помощью средств выравнивания потока. Предложенное устройство содержит желоб с отверстиями, расположенными с образованием определенного рисунка, перфорированную v-образную пластину, размещенную внутри желоба, и подающую трубу, расположенную выше желоба. В предпочтительном варианте выполнения устройство дополнительно снабжено делителями, расположенными внутри перфорированной v-образной пластины. Такое устройство может быть использовано для получения равномерного распределения жидкости по контактной тарелке. В некоторых случаях применения указанное устройство или однотипные ряды таких устройств могут быть использованы в качестве разветвленного конца подающей трубы для придания равномерного распределения жидкости, направляемой к распределителю для слоя насадки.

Подающая труба направляет многокомпонентную жидкость к открытому желобу, снабженному выпускными отверстиями, обычно расположенными с образованием определенного рисунка. В некоторых вариантах выполнения множество подающих труб может направлять жидкость в систему открытых желобов. Желоб обычно используют в массообменных колоннах для подачи жидкости из находящейся выше зоны и ее перераспределения равномерно по расположенной ниже тарелке. Однако, если бы подающая труба направляла поток непосредственно в открытый желоб, то жидкость выходила бы из отверстий в желобе с неравномерными расходами. При этом те отверстия, которые находятся непосредственно на одной оси с выпускным отверстием подающей трубы, могут реализовать более высокие расходы жидкости, а отверстия, ось которых не совпадает с осью выпускного отверстия подающей трубы, могут реализовать меньшие расходы жидкости. С помощью предложенной согласно изобретению v-образной пластины, размещенной внутри желоба, поток жидкости, выходящей из подающей трубы, прерывается и изменяется таким образом, что жидкость, протекающая через перфорационные отверстия v-образной пластины и далее в желоб, вытекает из желоба более равномерно. Однородность расхода жидкости повышается еще больше, когда перфорированная v-образная пластина снабжена разделительными перегородками. В альтернативном варианте выполнения множество желобов действуют как разветвленный подающий короб для перераспределения жидкости равномерно в распределитель для слоя насадки.

Раскрытие изобретения

В одном варианте выполнения настоящего изобретения предложен распределитель жидкости, предназначенный для использования в массообменной колонне, имеющей одну или более контактных тарелок, расположенных в открытой внутренней зоне колонны. Распределитель жидкость выполняет функцию равномерного распределения нисходящего потока жидкости по поверхности тарелки для взаимодействия жидкости с восходящим потоком пара. Распределитель жидкости имеет, по меньшей мере, одну, необязательно, подающую трубу, которая подает поток жидкости, по меньшей мере, к одному размещенному ниже протяженному желобу, который проходит поперек колонны. Желоб имеет расположенные на определенном расстоянии первую и вторую боковые стенки, которые соединены посредством днища. По меньшей мере, в указанном днище выполнено множество отверстий для выпуска жидкости. Кроме того, распределитель жидкости содержит перфорированную v-образую пластину, размещенную внутри желоба таким образом, что жидкость из подающей трубы, перед ее соударением с днищем желоба, проходит через перфорированную v-образную пластину. Предпочтительно, чтобы эта пластина имела профиль в виде одного «v», хотя предусмотрено кратное количество таких «v», например, профиль в виде «w». При протекании жидкости через перфорированную v-образную пластину поток жидкости разделяется на меньшие потоки, имеющие более низкую скорость, обеспечивая тем самым равномерный общий расход жидкости по всему желобу.

В другом варианте выполнения распределитель жидкости, кроме того, снабжен сплошными вертикальными разделительными перегородками, расположенными перпендикулярно относительно длины желоба, перекрывающими ширину пластины и проходящими внутри объема, ограниченного v-образной пластиной. Указанные разделительные перегородки образуют зоны по длине v-образной пластины и обеспечивают, по меньшей мере, частичную преграду для протекания жидкости в горизонтальном направлении между зонами. Разделительные перегородки допускают зональные переливные каналы, которые обеспечивают путь протекания жидкости между зонами, как только уровень жидкости внутри объема v-образной пластины достигает определенного уровня. Согласно еще одному предпочтительному варианту выполнения указанная v-образная пластина поддерживается внутри желоба с помощью крепежных элементов.

Еще в одном варианте выполнения изобретения распределитель жидкости используют в массообменных колоннах, имеющих распределитель для слоя насадки и один или более слоев насадки, размещенных в открытой внутренней зоне внутри колонны. Указанный распределитель жидкости выполняет функцию разветвленного подающего короба для равномерного распределения нисходящего потока жидкости по всему распределителю для слоя насадки. В этом варианте выполнения желоба представляют собой множество желобов, проходящих поперек колонны параллельно друг другу, при этом желоба расположены на определенном расстоянии друг от друга, что позволяет пару протекать вверх через промежутки между соседними желобами. Жидкость из желобов равномерно распределяется в систему распределения для слоя насадки, размещенную в колонне ниже желобов.

Краткое описание чертежей

В прилагаемых чертежах, которые представлены для пояснения настоящего изобретения и должны рассматриваться совместно с описанием, на различных фигурах для обозначения одинаковых элементов конструкции используют одинаковые ссылочные позиции.

Фиг.1 - желоб, имеющий определенную систему отверстий в днище, вид сверху.

Фиг.2 - сборная конструкция распределителя жидкости, включающая подающую трубу, v-образную пластину, разделительные перегородки и желоб, вид сверху, согласно одному варианту выполнения изобретения.

Фиг.3 - сборная конструкция распределителя жидкости, размещенного в колонне над контактной тарелкой или распределителем для слоя насадки, вид сбоку.

Фиг.4 - держатель, который поддерживает подающую трубу сборной конструкции распределителя жидкости, вид с торца.

Фиг.5 - сборная конструкция распределителя жидкости, включающая подающую трубу, v-образную пластину, разделительные перегородки и желоб, вид с торца.

Фиг.6 - увеличенное фрагментарное изображение перфорированной v-образной пластины сборной конструкции распределителя жидкости, на котором v-образная пластина показана на виде в перспективе.

Фиг.7 - разделительная перегородка сборной конструкции распределителя жидкости, вид с торца.

Фиг.8 - перфорированная v-образная пластина сборной конструкции распределителя жидкости, увеличенное фрагментарное изображение, на котором v-образная пластина имеет кратное количество v-профилей с образованием w-образного профиля, вид в перспективе.

Фиг.9а - вид в разрезе с торца одного варианта выполнения желоба и v-образной пластины.

Фиг.9b - вид в разрезе с торца другого варианта выполнения желоба и v-образной пластины.

Фиг.10 - вид в разрезе сбоку сборной конструкции распределителя жидкости.

Фиг.11 - вид в разрезе с торца сборной конструкции распределителя жидкости.

Осуществление изобретения

Колонны для массообмена или теплообмена включают вертикально расположенный цилиндрический корпус, который образует внутреннюю открытую зону, в которой размещены один или множество распределителей жидкости, соответствующих настоящему изобретению, и контактные тарелки. Распределитель жидкости используют для более равномерного распределения одного или более нисходящих потока жидкости по горизонтальному сечению контактной тарелки, что в свою очередь, облегчает контакт между нисходящим потоком жидкости и одним или более восходящими потоками пара. В некоторых колоннах вместо упомянутых тарелок используют один или более слоев для осуществления массообмена. Массообменный слой может представлять собой различные известные типы средств для массообмена, включающих, но не ограниченных такими общеизвестными средствами, как структурированная, решетчатая или неупорядоченная насадка. Жидкость распределяют к слоям насадки посредством распределителя для насадки, который обычно питается от разветвленного подающего короба. Новый распределитель для жидкости может быть использован вместо более традиционного разветвленного подающего короба для более равномерного распределения жидкости к распределителю для насадки.

Колонна относится к типу колонн, используемых для обработки потоков жидкости и пара, включая колонны для получения продуктов фракционирования. Колонна может иметь цилиндрическую форму, или могут быть использованы другие формы, включая форму многоугольника. Колонна может иметь какие-либо подходящие диаметр и высоту, и изготовлена из подходящих прочных материалов, инертных по отношению к используемым текучим средам и условиям, при которых проводят технологический процесс в колонне, или же изготовлена из материалов, совместимых с этими средами.

Потоки жидкости направляют в колонну через питающие трубопроводы, расположенные в отведенных для них местах по высоте колонны. Питающие трубопроводы обычно транспортируют только жидкость, но могут транспортировать пар с жидкостью или пар вместо жидкости. Колонна, кроме того, оборудована, по меньшей мере, одним трубопроводом для отбираемого сверху продукта, предназначенным для отвода парообразного продукта или побочного продукта, и трубопроводом для потока, отводимого снизу, предназначенным для отвода из колонны жидкого продукта или побочного продукта. Кроме того, колонна может быть оборудована и другими элементами, такими, как трубопроводы для потока флегмы, кипятильники, конденсаторы, паровые рупоры и тому подобные элементы.

В соответствии с фиг.1, 2, 3 и 5 распределитель 2 жидкости предпочтительно содержит протяженный желоб 4, в который поступает жидкость из потока жидкости, протекающего по подводящей трубе 6. Подводящая труба 6 имеет ряд выпускных отверстий 24 для выпуска жидкости. Подводящая труба 6 размещена над желобом 4, благодаря чему жидкость поступает в желоб под действием сил тяжести. Как правило, подводящая труба 6 имеет диаметр в интервале от 5 до 91 см (от 2 до 36 дюймов), хотя подходящими являются также и большие величины диаметра. Общая площадь выпускных отверстий 24 обычно составляет менее пятидесяти процентов от поперечного сечения подающей трубы 6. Выпускные отверстия 24 находятся в одной вертикальной плоскости с осью желоба 4. Разделительные перегородки 34 расположены между местами нахождения выпускных отверстий 24 подводящей трубы 6. Подводящая труба 6 может иметь различную конфигурацию, например, прямолинейную, Т-образную, Н-образную, или ее конструкция может включать основной коллектор с боковыми ответвлениями.

Желоб 4 предпочтительно проходит горизонтально в первом направлении и имеет длину, соответствующую диаметру колонны или, по меньшей мере, его значительной части. Желоб 4 имеет противоположные стенки 8 и 10, соединенные между собой днищем 12 и торцевыми стенками 14 и 16. В днище выполнено множество выходных отверстий 18, предназначенных для подвода жидкости, по меньшей мере, к одной контактной тарелке. В колонне 3 желоб, как правило, размещают с прохождением через центральную ось колонны 3, проходящую в продольном направлении. Желоб предпочтительно проходит полностью или по существу поперек колонны и поддерживается по его торцам посредством, к примеру, расположенного выше кольца, приваренного к внутренней поверхности корпуса. Могут быть использованы и другие средства поддерживания желоба; например, желоб может поддерживаться с помощью смонтированных в промежуточном положении и размещенных над желобом балок, за счет крепления желоба к подающей трубе и с помощью опорной решетки для распределителя. Размеры и определенная конфигурация желоба могут быть изменены с тем, чтобы они удовлетворяли конкретным требованиям к нагрузке колонны по пару и жидкости, соответствующим применению колонны. Желоб 4 снабжен множеством расположенных с определенным промежутком выходных отверстий 18, выполненных в днище 12. Выходные отверстия 18 предпочтительно расположены с образованием предварительно выбранного рисунка, соответствующего конкретным используемым колонне и контактной тарелке. Сетка выходных отверстий 18 проходит по длине желоба 4. Выходные отверстия 18 обычно выполнены круговыми и имеют все одинаковый размер, но отверстия могут иметь другие формы и могут отличаться размерами. Жидкость проходит через выходные отверстия 18 и падает на контактную тарелку или на распределитель 35 для слоя насадки, который также размещен внутри колонны 3 (детали конструкции контактной тарелки или распределителя для слоя насадки не показаны). В желобе 4 распределителя 2 жидкости размещена v-образная пластина 20, которая проложена вдоль длины желоба. v-Образная пластина 20 обеспечивает проход для пара и в то же самое время уменьшает или гасит турбулентность и кинетическую энергию жидкости. Как и в случае выходных отверстий 18, перфорационные отверстия 22 v-образной пластины 20 обычно выполнены круговыми и имеют все одинаковый размер, но отверстия могут иметь другие формы и могут отличаться друг от друга размерами. Перфорационные отверстия имеют достаточный размер для того, чтобы выполнять функцию дробления потока, но в то же время чрезмерно не удерживать и накапливать жидкость в v-образной пластине. Перфорационные отверстия 22 могут быть расположены в любом порядке, но предпочтительно они равномерно распределены на определенном расстоянии друг от друга по всей поверхности v-образной пластины. В одном варианте выполнения изобретения перфорационные отверстия 22 занимают до 40% площади поверхности v-образной пластины 20 в качестве зоны, открытой для протекания жидкости через указанную v-образную пластину. v-Образная пластина 20 проходит во внутренний объем желоба 4, но не настолько, чтобы контактировать с днищем 12 желоба 4. Предпочтительно, чтобы основание v-образной пластины 20 находилось вблизи, но выше высоты уровня жидкости в желобе 4. В одном варианте выполнения основание v-образной пластины, т.е. нижняя точка v-образной пластины, находится на расстоянии 152 мм от днища желоба. Указанные размеры, конечно, могут изменяться в зависимости от конкретной конструкции.

В другом предпочтительном варианте выполнения v-образная пластина перекрывает ширину желоба 4, проходя от одной боковой стенки 8 до другой боковой стенки 10 (см. фиг.5). Предпочтительно, v-образная пластина поддерживается внутри желоба 4, но не проходит от боковой стенки 8 до боковой стенки 10. Вместо этого внутри объема желоба 4 используют проходящие в поперечном направлении элементы 30 крепления, предназначенные для поддерживания v-образной пластины. Фиг.9а и 9b иллюстрируют в увеличении два сравниваемых различных варианта выполнения изобретения. На фиг.9а представлена v-образная пластина 20, проходящая от боковой стенки 8 до боковой стенки 10. На фиг.9b показана v-образная пластина, поддерживаемая с помощью поперечных элементов 30 крепления и не проходящая от одной боковой стенки до другой. При этом каждая конструкция обеспечивает надлежащее прохождение воздуха через желоб. На фиг.9а перфорационные отверстия 22 в v-образной пластине 20, которые расположены вблизи верха боковых стенок 8 и 10, обеспечивают протекание пара через v-образную пластину так, как это показано стрелками 32. В то же время перфорационные отверстия 22 в v-образной пластине, которые находятся вблизи основания v-образной пластины 22, позволяют жидкости протекать через пластину 22, что показано стрелками 34. На фиг.9b крепежные поперечные элементы 30 обеспечивают проход пара через желоб, как это показано стрелками 32. Перфорационные отверстия 22 в v-образной пластине 20 позволяют жидкости протекать через пластину 22, как это показано стрелками 34.

Хотя этого и не требуется, наибольшая эффективность достигается в том случае, когда основание v-образной пластины располагается в одной вертикальной плоскости с выпускными отверстиями 24 подводящей трубы 6. В соответствии с объемом настоящего изобретения перфорированная v-образная пластина включает кратное количество v-образных профилей, например, имеет w-образную форму (см. фиг.8). Указанный w-образный профиль может быть выгодным, например, в таких случаях, когда подводящая труба 6 имеет два ряда выпускных отверстий. Пластина может быть размещена таким образом, что оси первого ряда выпускных отверстий подающей трубы проходят через основание первого v-образного профиля, образующего «w», а оси второго ряда выпускных отверстий подающей трубы проходят через основание второго v-образного профиля, образующего «w». При выходе потока жидкости из подающей трубы через выпускное отверстие поток сначала протекает вертикально вниз в локализованную область под выпускным отверстием. Если бы этот поток продолжал непрерываемое течение к днищу желоба, количество жидкости и скорость жидкости, протекающей через различные выпускные отверстия в желобе, отличались бы в зависимости от местоположения выпускного отверстия. Например, выпускное отверстие в желобе, находящееся на одной вертикальной оси с выпускным отверстием подающей трубы, может обеспечить больший объем жидкости при большей скорости, чем отверстие, которое не находится на одной оси с выпускным отверстием подающей трубы.

Следует учесть, что жидкостью, вытекающей из подающей трубы и ударяющей в днище желоба, генерируется значительная турбулентность. Эта турбулентность, кроме того, возмущает течение жидкости, вытекающей через отверстия в днище желоба. Настоящее изобретение обеспечивает прерывание потока жидкости, вытекающей из выпускного отверстия подающей трубы, перед достижением днища желоба за счет использования v-образной пластины. v-Образная пластина выполняет функцию деления каждого потока жидкости, выходящего из подводящей трубы, на множество небольших потоков, которые равномерно растекаются по днищу желоба. Кроме того, разделение больших потоков жидкости, вытекающих из подающей трубы, на множество более мелких потоков приводит к снижению скорости жидкости и выравниванию скорости множества малых потоков, которые падают вниз на днище желоба. Деление больших потоков жидкости, выходящих из подводящей трубы, на множество меньших потоков способствует также значительному уменьшению турбулентности жидкости на днище желоба. Общий результат заключается в большей равномерности и распределении жидкости на днище желоба с меньшей турбулентностью, что, в свою очередь, создает более равномерное распределение жидкости по выходным отверстиям днища по сравнению с другими известными конструкциями распределителя жидкости.

В зависимости от конструкции и скорости жидкости в подводящей трубе потоки жидкости, вытекающей из выпускных отверстий подводящей трубы, могут иметь горизонтальную компоненту наряду с подразумеваемой вертикальной компонентой. Следовательно, поток может выходить из отверстий в направлении вниз под углом относительно вертикальной плоскости, совпадающей с осью выпускного отверстия подводящей трубы. Наличие горизонтальной компоненты потока жидкости, вытекающей из выпускного отверстия, подводящей трубы, если для нее не создают препятствий, может привести к тому, что жидкость, протекающая через различные перфорационные отверстия v-образной пластины, имеет различные направления скорости движения и создает дисбаланс напора жидкости. Небольшие потоки, созданные v-образной пластиной, могут не обеспечить равномерное распределение жидкости и вместо этого концентрировать большие объемы на некоторых участках желоба в зависимости от горизонтальной компоненты скорости движения различных потоков.

Для решения этой проблемы в одном предпочтительном варианте выполнения изобретения используют разделительные перегородки 34, установленные в вертикальном положении внутри объема, образованного v-образной пластиной 20. Указанные разделительные перегородки расположены на расстоянии друг от друга равномерно по длине v-образной пластины предпочтительно между выпускными отверстиями подводящей трубы. Разделительные перегородки 34 контактируют с v-образной пластиной в основании v-образной пластины и, по меньшей мере, частично контактируют, в направлении снизу вверх, с боковыми поверхностями v-образной пластины с образованием зон 36 внутри объема v-образной пластины 20. Разделительные перегородки 34 имеют достаточную высоту для достижения верха желоба и могут выходить в вертикальном направлении за пределы v-образной пластины 20 и желоба 4 и входить в объем между подводящей трубой 6 и v-образной пластиной 20 так, как это показано на фиг.3. Контакт разделительных перегородок 34 с v-образной пластиной 20 происходит таким образом, что жидкость не протекает между разделительной перегородкой 34 и v-образной пластиной 20 и не протекает от одной зоны к другой зоне, по меньшей мере, вблизи основания v-образной пластины 20. Делители могут иметь форму треугольника, чтобы соответствовать конфигурации объема, образованного v-образной пластины, или же разделительные перегородки могут иметь форму пятистороннего многоугольника для того, чтобы можно было образовать зональные переливные каналы 38 (фиг.11). Зональные переливные каналы 38 будут позволять жидкости перетекать из одной зоны в другую, но только в таком случае, когда уровень жидкости в одной зоне поднимается необычно высоко, до уровня расположения зональных переливных каналов 38. Это будет предотвращать выливание жидкости из желоба в ситуациях, в которых происходят опрокидывания течения жидкости, засорения, блокирующие перфорационные отверстия в v-образной пластине, и тому подобное. Когда уровень жидкости сохраняется ниже зональных переливных каналов 38, протекание жидкости между зонами 36 блокируется разделительными перегородками 34. Если жидкость, вытекающая из подводящей трубы 6, имеет горизонтальную компоненту скорости движения, жидкость будет натекать на разделительную перегородку 34, протекать вдоль поверхности разделительной перегородки 34, оставаясь при этом в пределах определенной зоны 36. Горизонтальная составляющая скорости движения жидкости подавляется, и в результате достигается более равномерное распределение жидкости по перфорационным отверстиям 22.

Пример

Для демонстрации эффективности настоящего изобретения были проведены сравнительные исследования. Сравнивались три различных устройства. Первое устройство не содержало v-образной пластины. Вместо нее внутри желоба была установлена перфорированная пластина для прерывания потока жидкости, вытекающей из подводящей трубы в направлении выходных отверстий, имеющихся в днище желоба. Подобные устройства описаны в патентных документах US 5209875 и US 5573714. Следующее устройство было выполнено с v-образной пластиной согласно настоящему изобретению. Последнее устройство было снабжено новой v-образной пластиной и дополнительно было снабжено разделительными перегородками, размещенными в вертикальном положении внутри объема v-образной пластины в точках, находящихся между выпускными отверстиями подводящей трубы. Каждое устройство функционировало в одинаковых условиях с одинаковой жидкостью. Анализ характеристик каждого устройства проводили девять раз: при трех различных уровнях жидкости в желобе и трех различных схемах расположения выходных отверстий в днище желоба. Указанные три различные схемы расположения выходных отверстий в днище желоба были обозначены как схемы А, В и С. В каждом из экспериментов измеряли расход жидкости, вытекающей из отверстий в днище желоба, и проводили расчет относительного распределения жидкости в процентах (макс/мин)-1. Меньшим величинам процентного распределения соответствует более равномерное распределение жидкости. Полученные данные приведены в таблице.

Таблица
v-Образная пластина отсутствует v-Образная пластина v-Образная пластина с разделительными перегородками
Высота уровня жидкости (мм) 51 152 267 51 152 267 51 152 267
Схема А 62% 21% 10% 49% 13% 3% 21% 10% 6%
Схема В 149% 138% 13% 101% 48% 12% 45% 25% 3%
Схема С 485% 485% 18% 138% 58% 20% 14% 18% 13%

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что v-образная пластина и v-образная пластина с разделительными перегородками демонстрируют превосходные характеристики в части распределения жидкости по сравнению с другим распределителем жидкости. Во всех, кроме одного, опытах оба распределителя жидкости, снабженные v-образной пластиной, демонстрировали более равномерные расходы по сравнению с распределителем, не имеющим v-образной пластины. Во многих случаях улучшение было существенным. Этот пример показывает, что в определенных вариантах выполнения применение v-образной пластины и v-образной пластины с разделительными перегородками может увеличить равномерность распределения жидкости.

1. Распределитель жидкости, содержащий, по меньшей мере, один протяженный желоб (4), имеющий расположенные на расстоянии друг от друга первую (8) и вторую (10) боковые стенки, соединенные между собой днищем (12), при этом в указанном днище (12) выполнено множество отверстий (18) для выхода жидкости, а также, по меньшей мере, одну протяженную v-образную пластину (20) с множеством перфорационных отверстий (22), при этом указанная v-образная пластина (20) размещена между первой (8) и второй (10) боковыми стенками желоба (4).

2. Распределитель жидкости по п.1, содержащий подводящую трубу (6), в которой выполнены выпускные отверстия (24), при этом указанная подводящая труба (6) расположена над указанным желобом (4) таким образом, что выпускные отверстия (24) находятся в одной вертикальной плоскости с осью желоба (4).

3. Распределитель жидкости по п.1, в котором v-образная пластина (20) образует объем и, кроме того, снабжена множеством разделительных перегородок (34), размещенных вертикально внутри объема, образованного v-образной пластиной (20), причем разделительные перегородки (34) образуют зональные переливные каналы (38).

4. Распределитель жидкости по п.3, содержащий подводящую трубу (6), в которой выполнены выпускные отверстия (24), при этом указанная подводящая труба (6) расположена над указанным желобом (4) таким образом, что выпускные отверстия (24) находятся в одной вертикальной плоскости с осью желоба (4), а разделительные перегородки (34) расположены между местами нахождения выпускных отверстий (24) подводящей трубы (6).

5. Распределитель жидкости по п.1, содержащий, по меньшей мере, один массообменный слой, расположенный вблизи выходных отверстий (18) для жидкости, выполненных в днище (12) желоба (4).

6. Способ распределения жидкости, в котором транспортируют жидкость по подводящей трубе, отводят жидкость из подводящей трубы через ряд выпускных отверстий в подводящей трубе, пропускают отведенную жидкость через перфорационные отверстия в v-образной пластине, которая стекает в протяженный желоб, имеющий расположенные на расстоянии друг от друга первую и вторую боковые стенки, соединенные между собой днищем, выполненным с множеством отверстий для выпуска жидкости, при этом указанную v-образную пластину размещают между первой и второй боковыми стенками желоба, и пропускают жидкость через выходные отверстия для жидкости, выполненные в днище желоба.

7. Способ по п.6, в котором осуществляют контактное взаимодействие жидкости, вытекающей из выходных отверстий в днище желоба, по меньшей мере, с одной контактной тарелкой или одним распределителем для слоя насадки.

8. Способ по п.6, в котором осуществляют направленное течение жидкости, отведенной из подводящей трубы, и ограничивают, по меньшей мере, частично протекание потока жидкости между зонами, образованными разделительными перегородками, установленными вертикально внутри объема, образованного v-образной пластиной, имеющими высоту, достаточную для достижения верха желоба и выхода в вертикальном направлении за пределы v-образной пластины и желоба, и отделенными промежутком от выпускных отверстий подводящей трубы.

9. Способ по п.6, в котором жидкость после ее протекания через отверстия для выхода жидкости, выполненные в днище желоба, по существу не имеет горизонтальной составляющей скорости движения, а имеет значительное уменьшение турбулентности.

10. Способ по п.6, в котором пар пропускают через v-образную пластину.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу обработки жидкостей газами и может быть использовано в промышленности для газификации и аэрации технологических жидкостей, водоподготовки, обработки стоков.

Изобретение относится к способам проведения газожидкостных реакций в реакторах с монолитным катализатором и может быть использовано в химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой, биотехнологической и других отраслях промышленности, а также в аналитической химии при использовании капиллярных каналов в качестве устройств для анализа проб в микросистемах.

Изобретение относится к устройству для смешивания текучей среды с проходящим в газовом канале большим объемным газовым потоком и может использоваться для введения восстановителя в содержащий оксиды азота дымовой газ.

Изобретение относится к области получения газожидкостных дисперсий. .

Изобретение относится к области оборудования для получения газожидкостных дисперсий. .

Изобретение относится к газированию воды и может использоваться в установках сатурации. .

Изобретение относится к технологиям растворения различных газов в водной среде и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при получении полисульфидного и сульфитного варочного раствора и при получении щелочного лигнина.

Изобретение относится к высокопроизводительным и высокоэффективным аппаратам прямоточной парожидкостной контактной очистки для использования в ректификационных колоннах и других устройствах парожидкостной контактной очистки.

Изобретение относится к области обеззараживания воды и может быть использовано для подачи газообразного хлора с помощью хлоратора в обрабатываемую воду на станциях и иных объектах водоподготовки.

Изобретение относится к получению газовых гидратов в газогидратных методах опреснения и очистки морской и минерализованной воды

Изобретение относится к пищевому оборудованию и медицинской технике и может быть использовано для приготовления пищевых пен, например кислородных коктейлей, косметических и лечебных пен с различным газовым составом, а также для газификации питьевых жидкостей

Изобретение относится к смешиванию газообразного потока текучей среды с большим объемным потоком газа и может использоваться, в частности, для введения восстановителя в содержащий оксиды азота дымовой газ

Изобретение относится к установке для получения гидрата газа и к устройству гравитационного обезвоживания

Изобретение относится к элементам для контакта газа с жидкостью и может использоваться в испарительных охлаждающих аппаратах

Изобретение относится к устройствам для смешивания различных потоков (жидкости и жидкости, или жидкости и пара) в установках с напорным перемещением потока основной текучей среды, имеющим участки вертикально расположенного трубопровода со свободно падающим потоком, и может использоваться во всех промышленных, технологических и хозяйственных трубопроводных системах, где производится дополнительное прямое введение потока добавочной среды в поток основной в виде необходимых реагентов или теплоносителя, например горячего конденсата или греющего пара

Аэротенк // 2438996
Изобретение относится к обработке промышленных и бытовых сточных вод с использованием диспергаторов воздуха и может быть использовано в аэротенках очистных сооружений при биологической очистке сточных вод

Изобретение относится к аппаратурному оформлению химических процессов, протекающих в газожидкостной среде, а именно к конструкции газожидкостного реактора с восходящим однонаправленным движением фаз, и может быть использовано, в частности, для промышленного получения карбамида

Изобретение относится к способу и устройству для производства пены, имеющей контролируемое распределение по размерам газовых пузырьков в жидкой матрице и может использоваться в пищевой промышленности для производства пищевых продуктов с низким содержанием жира
Наверх