Клапан для контактной тарелки
Изобретение предназначено для использования в ректификационной колонне. Клапан содержит, по меньшей мере, одну пару проходящих вверх стенок, между которыми имеется отверстие для поднимающегося потока пара, и корпус клапана, имеющий крышку, отстоящую сверху от упомянутых стенок, и, по меньшей мере, пару опор, которые проходят от упомянутой крышки через упомянутое отверстие и чередуются с упомянутыми стенками. Контактная тарелка содержит пластину для приема потока жидкости, причем упомянутая пластина имеет отверстие для поднимающегося потока пара и, по меньшей мере, одну пару стенок, проходящих от нее вверх вблизи упомянутого отверстия, и корпус клапана, расположенный в упомянутом отверстии с возможностью перемещения из закрытого положения на упомянутых стенках в поднятое положение над упомянутыми стенками под влиянием поднимающегося потока пара через упомянутое отверстие. Технический результат: повышение эффективности контакта поднимающегося пара с жидкостью в ректификационной колонне. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 8 ил.
Это изобретение относится к клапану для контактной тарелки. Более конкретно, это изобретение относится к клапану для парожидкостной контактной тарелки, предназначенной для использования в ректификационной колонне.
Как известно, ректификационные колонны снабжены контактными тарелками различных типов в целях обеспечения контакта пара и жидкости. Примеры таких колонн описаны в патентах США №4750975, 5120474 и 5453222.
Как правило, контактные тарелки в ректификационной колонне и аналогичном оборудовании имеют пластины (деки), по которым проходит поток жидкости. В некоторых случаях пластины выполнены с клапанами, сквозь которые может течь поднимающийся пар и по которым может течь жидкость, чтобы пар, текущий сквозь жидкость, барботировал ее. В других случаях применяется ситообразная тарелка, которая просто имеет дырки в пластине при отсутствии клапанов где-либо. Ситообразные тарелки популярны потому, что они просты и недороги, но они не имеют столь широкого рабочего диапазона, как тарелка с клапанами.
Применяемые клапаны имели различные конструкции, такие, как те, которые описаны в патентах США №3770255, 5120474, 5453222 и 5911922. В каждом из этих случаев клапаны в основном обеспечивают крышку, которая располагается над отверстием в панели, и пару опор, которые направляют крышку с возможностью скольжения между закрытым положением на отверстии и поднятым положением относительно отверстия в зависимости от поднимающегося потока пара. В этих случаях, сразу же после того, как крышка клапана начинает подниматься с пластины тарелки, поднимающийся пар может выходить в поперечном направлении из-под крышки. Кроме того, жидкость может течь непосредственно в отверстие. В оптимальном варианте работа такой конструкции тарелки должна быть такой, чтобы потоки пара и жидкости достигали уровня стабильности. То есть поднимающийся пар должен находиться под достаточным давлением, чтобы предотвратить протекание жидкости сквозь такие же отверстия или минимизировать ее количество.
Соответственно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы разработать усовершенствованный клапан для контактной тарелки.
Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы повысить эффективность контакта поднимающегося пара с жидкостью в ректификационной колонне.
Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы повысить эффективность контактной тарелки в ректификационной колонне.
Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы увеличить емкость контактной тарелки за счет снижения перепада давления.
Короче говоря, в изобретении предложен инфузионный клапан, который имеет, по меньшей мере, одну пару проходящих вверх стенок по обе стороны отверстия в пластине контактной тарелки для поднимающегося потока пара и корпус клапана, который расположен в отверстии. Корпус клапана имеет крышку, расположенную над стенками, ограничивающими отверстие, и, по меньшей мере, пару опор, которые простираются от крышки через отверстие.
Корпус клапана может быть неподвижным или подвижным с возможностью перемещения из закрытого положения на стенках в поднятое положение над стенками под влиянием поднимающегося потока пара. В случае корпуса, выполненного с возможностью перемещения вверх, каждая опора корпуса клапана снабжена ножкой на нижнем конце для упора в нижнюю поверхность пластины в поднятом положении.
Клапан полезен, в частности, для колонны массопереноса и встроен в контактной тарелке, имеющей пластину, по которой проходит жидкость.
Чтобы сформировать отверстие для поднимающегося пара, панель получена продольным резом и двумя поперечными резами на концах продольного реза. Получаемые створки после этого загнуты вверх приблизительно под углами 90°, образуя отверстие прямоугольной формы и стенки, которые идут в направлении длины отверстия вдоль каждой стороны. Максимальная высота стенок должна составлять половину ширины основания, поскольку они состоят из материала пластины, который находился в пределах полученной прямоугольной зоны. В альтернативном варианте стенки могут составлять меньше половины ширины с целью регулирования подъема посаженного клапана для различных технологических приложений.
Затем подвижный или плавающий корпус клапана вставляют в прямоугольное отверстие аналогично тому, как это делается с обычными клапанами типа "Nutter В". Преимущество этой конструкции заключается в том, что отверстие, получаемое в результате наличия клапана, поднимается с пластины тарелки на высоту стенок на стороне прямоугольника. Опоры (концы) клапана блокируют концы прямоугольного отверстия. Получаемый поднимаемый клапан будет пропускать пар значительно проще, поскольку получающийся напор жидкости на пластине тарелки будет меньше, чем отмечаемый в других обычных клапанах или отверстиях, возникающих при подъеме пластины.
Результатом является поднимаемый клапан, который будет функционировать как комбинация клапана с низким падением давления (такого, как трубка Вентури) и активатора пенообразования. Эти клапаны можно использовать либо в качестве первого ряда клапанов на центральных или нецентральных сливных стаканах для многоканальных тарелок, либо они могут быть использованы по всей тарелке в качестве устройства с низким перепадом давления. Широко распространенной практикой является использование для конструкции тарелки клапана некоторой комбинации легких и тяжелых клапанов на единственной пластине тарелки, чтобы приспособиться к тому, как клапаны открываются вверх на меньших скоростях пара. В типичном случае 25-50% клапанов будут иметь меньшую толщину, вследствие чего они будут подниматься раньше, чем более тяжелые клапаны. Это делается для достижения большей эффективности на меньших скоростях. Однако в некоторых случаях технические характеристики препятствуют использованию легких клапанов из-за борьбы с коррозией. Во избежание этого противоречия вместо легких клапанов можно было бы использовать клапаны согласно изобретению.
Отверстие в пластине может быть и не прямоугольным, а корпусу клапана можно придать форму, обеспечивающую взаимодействие с этим отверстием. Например, отверстие может быть трапециевидным, круглым, эллиптическим или многоугольным, при условии, что пара проходящих вверх стенок имеется на противоположных сторонах отверстия. Кроме того, вокруг отверстия можно расположить множество проходящих вверх стенок, а корпус клапана можно снабдить множеством опор, которые свисают с крышки, для установки их чередующимся образом с простирающимися вверх стенками с целью образования уплотнения для жидкости на пластине.
При использовании со сливным стаканом клапан с приподнятыми концами прямоугольника прерывает воздействие количества движения жидкости, покидающей сливной стакан, а отверстие, возникающее при подъеме и обеспечивающее меньший перепад давления, будет обуславливать более эффективный впрыск пара в такую жидкость. Этот клапан можно использовать под сливным стаканом в форме усеченного конуса для кондиционирования потока жидкости и впрыскиваемого пара, когда жидкость еще находится под сливным стаканом. Клапан может функционировать аналогично активатору пенообразования и может быть размещен гораздо ближе к сливному стакану в форме усеченного конуса без риска проникновения жидкости. Ранее обычные клапаны, используемые около выходного отверстия сливного стакана, были подвержены проблемам, связанным с быстрым движением неаэрированной жидкости, нагнетаемой в клапаны, вследствие количества движения жидкости, большего, чем количество движения пара, идущего снизу. Клапаны, предлагаемые в настоящем изобретении, полностью блокированы на верхней по потоку стороне и блокированы на уровне пластины на участках сторон. Это также важно потому, что жидкость, поступающая из сливного стакана, может приближаться к клапану наклонно, а также может проникать в клапан с боков. Проникновение приводит к меньшей эффективности и меньшей емкости тарелки, поскольку жидкость, движущаяся сквозь клапан, занимает место, предназначенное для потока пара. В этой связи отметим, что жидкость, проникающая во входную сторону тарелки, не вступает в контакт с паром на этой тарелке и под тарелкой, поскольку жидкость спадает на выход тарелки, расположенный ниже. Следовательно, проникновение жидкости оказывает очень важное негативное влияние на эффективность.
В изобретении предложен клапан, который мог бы увеличить рабочий диапазон тарелки. Тарелки с отверстиями разных размеров и форм зачастую испытывают затруднения в условиях изменения параметров, потому что различные отверстия имеют разные коэффициенты расхода при истечении из них, так что выделять влагу будет предпочтительно одно отверстие. При наличии этого клапана подвижный корпус клапана будет закрыт, предотвращая любое возможное выделение влаги и эффективно уменьшая открытую зону панели для задержки выделения влаги посредством других отверстий.
Этот клапан также можно эффективно использовать с тарелками, которые оснащены стаканами в форме усеченного конуса, где жидкость падает из отверстия стакана в форме усеченного конуса вниз под пластину. Как правило, сливные стаканы в форме усеченного конуса вынуждены осаждать жидкость на неперфорированную область пластины тарелки, чтобы гарантировать, что проникновение жидкости не происходит. Некоторые конструкторы попытались ввести отклоняющие пластины или сортирующие элементы, чтобы устранить действие количества движения падающей жидкости, но это привело лишь к ограниченному успеху. Этот клапан, вероятно, не будет использоваться непосредственно под желобом для жидкости, ведущим из стакана в форме усеченного конуса, а будет расположен в непосредственной близости. Клапан может хорошо справляться с хаотическими структурами потоков под сливным стаканом, не вызывая выделение или проникновение влаги, тогда как другие обычные устройства этого не могут.
Клапан улучшит рабочие параметры тарелки в контексте эффективности, емкости и работы при пониженной нагрузке (работоспособности). Поскольку клапаны будут обеспечивать промежуточное смешение и формирование зоны раздела между потоками пара и жидкости, эффективность повысится. Емкость повысится потому, что клапан будет гарантировать, что пар потечет сквозь все имеющиеся отверстия, тем самым уравнивая высоту пенообразования над пластиной тарелки, уменьшая перепад давления, а форма отверстия также будет уменьшать перепад давления. Это будет способствовать ограничениям падения давления в установке и рабочих затрат, а также уменьшит нагрузку на тарелки из-за скопления жидкости в сливных стаканах, что придает дополнительные возможности манипулирования жидкостью.
Способность этих клапанов закрываться увеличивает диапазон изменения параметров тарелки, особенно - при использовании совместно с тарелкой, предусматривающей наличие подвижного клапана. В результате тарелка, на которой используются инфузионные клапаны, может достигать изменений параметров с коэффициентом свыше 4:1, тогда как обычная ситообразная тарелка достигает изменений параметров, ограниченных коэффициентом 2:1.
Клапан обладает способностью закрываться при низких скоростях пара. Это позволяет использовать клапан с равным успехом по всей панели тарелки или только на внутренней стороне тарелки. В закрытом положении нижний профиль клапана также обеспечивает некоторое нарушение потока прозрачной жидкости, способствуя пенообразованию на пластине тарелки и не создавая при этом существенный градиент жидкости поперек тарелки. Эта особенность подвижности обеспечит больший рабочий диапазон, чем в активаторах пенообразования. Закругленное отверстие в пластине тарелки делает клапан устройством с меньшим перепадом давления, чем в обычном активаторе пенообразования.
Простая конструкция клапана обеспечивает быструю установку.
Другим существенным преимуществом будет способность поддерживать эффективность тарелки при низких скоростях пара. Тарелки с существенной величиной открытой зоны на внутренней стороне пластины тарелки в основном продемонстрировали неудовлетворительные рабочие параметры при низких нагрузках. Это произошло из-за того, что слишком много пара поступает с входной стороны тарелки. Это приводит либо к тому, что пар сдувает жидкость поперек тарелки, либо к получению лишь одной зоны смешения на тарелке, где не удается достичь эффекта «длины пути протекания». Конечный результат заключается лишь в достижении точечной эффективности на тарелке, а не в выигрыше повышенной эффективности за счет непрерывного впрыска пара по всей длине пути потока. Это различие зачастую составляет, по меньшей мере, 10-15% и может достигать 25-30%.
Клапан будет загибаться вниз больше, чем трубка Вентури, поскольку клапан будет подниматься раньше из-за отверстия, возникающего при подъеме, и блокировки жидкости вследствие наличия боковых стенок.
Еще одно конкретное преимущество заключается в том, что клапан может выдерживать мощный поток жидкости на уровне пластины, часто вынуждающий течь жидкость вниз сквозь клапан. Следовательно, этот клапан является идеальным для размещения в этих зонах, характеризующихся большим количеством движения, таких, как входная сторона тарелки непосредственно перед входным отверстием для жидкости, пространство под сливными стаканами в форме усеченного конуса и выше по потоку от отклоняющих пластин или направляющих паровых клапанов, которые направляют поток пара под наклоном к ориентации инфузионного клапана. Этот клапан можно использовать ниже по потоку от любого перенаправляющего устройства, и он не допустит проникновения.
Клапан также можно использовать на выходной стороне тарелки, где жидкость сходится к центральной линии тарелки благодаря круглой форме колонны. Эти зоны часто имеют клапаны, пропускающие влагу, из-за того, что поток жидкости проходит под наклоном относительно ориентации клапана.
Поскольку клапан закрыт на стороне, находящейся выше по потоку, этот клапан может оказаться эффективнее при предотвращении нагнетания жидкости по этому пути в клапан.
Зачастую в круглых тарелках с клапанами используется некая разновидность входной сливной перегородки для того, чтобы удержать жидкость от проникновения через первый ряд клапанов на тарелке. Эта сливная перегородка иногда является непрерывной и может вызывать накопление мусора на стороне сливной перегородки, расположенной выше по потоку. Клапаны согласно изобретению работают как изменяющийся барьер, который будет прерывать воздействие количества движения, а также сможет обеспечить прохождение мусора между клапанами с тем, чтобы этот мусор не накапливался.
Предпочтительно в контактной тарелке каждая упомянутая пара стенок расположена поперечно потоку жидкости на упомянутой пластине.
Предпочтительно в контактной тарелке каждая упомянутая пара стенок расположена параллельно потоку жидкости на упомянутой пластине.
Эти и другие преимущества изобретения станут более очевидными из нижеследующего подробного описания, приводимого в связи с прилагаемыми чертежами, при этом:
на фиг.1 показан общий вид инфузионного клапана, выполненного в соответствии с изобретением;
на фиг.2 показан вид сверху клапана согласно фиг.1;
на фиг.3 представлен вид сбоку клапана согласно фиг.1;
на фиг.4 представлен вид с торца клапана согласно фиг.1;
на фиг.5 представлен вид спереди модифицированного клапана, выполненного в соответствии с изобретением;
на фиг.6 показан вид модифицированного клапана, в котором применяется трапецеидальный проем в соответствии с изобретением;
на фиг.7 показан вид сбоку клапана согласно фиг.1, в котором применяются стенки с наклонным верхним краем в соответствии с изобретением; и
на фиг.8 показан вид, аналогичный фиг.7 и демонстрирующий стенку, имеющую множество выступов на переднем крае в соответствии с изобретением.
Обращаясь к фиг.1, отмечаем, что инфузионный клапан 10 применяется, в частности, в контактной тарелке 11, например, предназначенной для использования в ректификационной колонне с помощью сливного стакана. Клапан 10 может быть неподвижным или подвижным (плавающим). На фиг.1 показан подвижный клапан 10.
Как показано на чертеже, контактная тарелка 11 имеет пластину 12 для приема на ней потока жидкости и множество клапанов 10 (из которых показан лишь один), которые расположены в пластине 12 в рядах, причем соседние ряды располагаются ступенчато, например, с треугольной площадкой между ними, или в правильном порядке, например, с квадратной площадкой между ними. Каждый клапан 10 имеет пару параллельных боковых стенок 14, которые проходят вверх от пластины 12, ограничивая в пластине 12 отверстие 15 прямоугольной формы для поднимающегося потока пара, а также цельный корпус 16 клапана, который расположен в отверстии 15 с возможностью перемещения из закрытого положения на стенках 14 в поднятое положение (показанное на чертеже) над стенками 14, достигнутое под влиянием поднимающегося потока воздуха.
Каждая стенка 14 предпочтительно выполнена как единое целое с пластиной 12 и имеет высоту, равную половине ширины отверстия 15.
Вертикальные стенки 14 на сторонах отверстий 15 пластин преимущественно обеспечивают закругленные края для потока пара, проходящего сквозь пластину 12, тем самым снижая перепад давления пара. Кроме того, острые края на верхушках стенок 14 мешают проникновению жидкости, которая склонна течь под наклоном в отверстие 15 пластин. Отметим, что высоту стенок 14 можно минимизировать, чтобы получить краевые эффекты отверстия только на этих краях пластины, в противном случае жидкость сможет течь по пластине на всю глубину стенок 14 без введения в нее пара.
В альтернативном варианте стенки 14 могут быть выполнены с загибом наружу для сокращения стенки без отрезания стенки 14 с тем, чтобы предотвратить проникновение жидкости.
Корпус 16 клапана имеет крышку 17 плоской прямоугольной формы, размещаемую на стенках 14 в закрытом положении, и пару опор 18, простирающихся от противоположных концов крышки 17 через отверстие 15. Каждая опора 18 имеет ножку 19 на нижнем конце, предназначенную для упора в нижнюю сторону пластины 12 в поднятом положении (см. фиг.3 и 4).
Как показано на фиг.1 и 2, крышка 17 имеет длину, которая меньше, чем длина стенки 14, или равна ей. Кроме того, как показано на фиг.4, крышка 17 выходит в поперечном направлении наружу из плоскости стенок 14.
В альтернативном варианте, как показано на фиг.5, где аналогичные позиции обозначают те же детали, что и ранее, крышка 17 может быть загнута вниз на противоположных сторонах для отклонения поднимающегося потока пара в жидкость на пластине 12. Это уменьшает риск, заключающийся в том, что жидкость сможет пройти между поднятыми клапанами 10 при отсутствии контакта пара и жидкости.
Стенки 14 могут быть загнуты с получением полукруглой С-образной формы, а не загнуты под углом девяносто градусов. Это может привести к получению скругленного отверстия между верхушкой стенки 14 и низом крышки 17 клапана и может способствовать регулированию высоты стенки, а также тому, чтобы сделать внешний край стенки 14 менее пригодным для прохождения жидкости поверх стенки 14 в отверстие 15 клапана.
Кроме того, каждая опора 18 корпуса 16 клапана имеет высоту, вдвое превышающую высоту соответствующей стенки 14, и создает открытую зону в результате появляющегося зазора, которая может быть такой же, как отверстие пластины. Вместе с тем, длину опор 18 можно изменять для регулирования открытой зоны каждого клапана.
В иллюстрируемом варианте осуществления в пластине 15 сделаны пазы 15' на обоих концах основного отверстия 15, обеспечивающие прохождение опоры 18, которая шире, чем основное отверстие 15, через пластину 12, и работающие как прерыватель воздействия количества движения. Например, если в пластине 12 вырезано отверстие 15 размером 2 дюйма на 2 дюйма, то простирающуюся вверх опору 18 можно сделать имеющей ширину 3 дюйма, чтобы блокировать больше жидкости. Для осуществления этого в пластине 12 можно вырезать паз 15', простирающийся на полдюйма, на любой стороне отверстия 15, чтобы в нем можно было поместить эту опору, проходящую сквозь пластину 12, когда корпус 16 клапана поднимают и закрывают. Кроме того, для отвода жидкости или пара не требуется, чтобы расширенные пазы 15' были параллельны имеющейся опоре 18.
Если пластина 12 не снабжена пазами 15', то каждую опору 18 делают имеющей ширину, обеспечивающую ее сопряжение между стенками 14 и создание барьера для потока жидкости, проходящей по пластине 12. Если пластина 12 снабжена пазами 15', то каждую опору 18 можно сделать шире, чем проем 15, чтобы она перекрывалась со стенками 14.
В процессе эксплуатации корпус 16 клапана посажен на верхние края стенок 14, а поток жидкости течет вокруг простирающейся вверх опоры 18 корпуса 16 клапана и простирающихся вверх стенок 14. Когда опоры 18 корпуса 16 клапана установлены между стенками 14, сопрягаясь или перекрываясь с ними вокруг отверстия 15, обеспечивается уплотнение для жидкости так что сквозь отверстие 15 будет течь немного жидкости, или она не будет течь совсем.
Когда давление поднимающегося потока пара становится достаточным, корпус 16 клапана поднимается со стенок 14, создавая отверстие, сквозь которое может протекать поднимающийся поток пара, осуществляя барботаж жидкости, которая течет над пластиной 12. Пару будет легко течь сквозь отверстие, возникающее при упомянутом подъеме, потому что результирующий напор текучей среды на пластине 12 тарелки будет меньше, чем напор, создаваемый другими клапанами или отверстиями, которые могут возникать при подъеме пластины.
Обращаясь к фиг.6, где аналогичные позиции обозначают те же детали, что и ранее, отмечаем, что отверстие 15' клапана 10 в пластине 12 может иметь трапециевидную форму, а корпус 16' клапана может иметь совместимую форму. В иллюстрируемом варианте осуществления корпус 16' клапана имеет крышку 23 трапециевидной формы, узкую опору 2 4 на одном конце на стороне отверстия 15', расположенной ниже по потоку относительно потока жидкости, обозначенного стрелкой, и широкую опору 25 на противоположном конце, расположенном выше по потоку. В этом варианте осуществления поток жидкости отклоняется вокруг клапана 10 на конце, расположенном выше по потоку, тогда как конец клапана 10, расположенный ниже по потоку, открыт для потока.
В еще одном варианте осуществления опоры 24, 25 могут иметь одинаковую ширину, и в этом случае опора 24 клапана 16', расположенная ниже по потоку, установлена между стенками 14 стороны, расположенной ниже по потоку, тогда как опора 25, расположенная выше по потоку, расположена поперечно отстающей относительно стенок 14 на стороне, расположенной выше по потоку.
Если широкая опора 15 находится на стороне, расположенной ниже по потоку относительно потока жидкости, то она будет блокировать больше жидкости, обеспечивая при этом ситуацию, в которой опора 24, расположенная ниже по потоку, и части сторон будут открыты для «подталкивания». В этой связи отметим, что жидкость течет по тарелке от выходного отверстия одного переливного стакана (т.е. сверху тарелки) к входному отверстию следующего переливного стакана. Поскольку колонны являются круглыми, жидкость из бокового переливного стакана склонна сосредотачиваться на центральной линии, что дает неравномерный поток. Поэтому применялись направляющие паровые клапаны, в которых количество движения пара применялось для придания направленного течения жидкости, чтобы подтолкнуть жидкость, находящуюся на пластине, в любом направлении, в каком захочет конструктор. Обычно подталкивание осуществляют к выходной сливной перегородке в направлении от центральной линии потока жидкости.
Кроме того, стенки 14 могут иметь прямоугольную форму, как показано, или трапецеидальную форму с наклонным верхним краем, как показано на фиг.7, поскольку стенки 14 вырезаны из отверстия 15'. Если это желательно, то можно обрезать стенки 14, придавая им трапецеидальную форму в направлении, совпадающем с основным направлением потока жидкости, или противоположном этому направлению.
Если корпус 16' клапана имеет опоры 24, 25 разной ширины и если предположить одинаковую длину этих опор, то более широкая опора 25 будет тяжелее, чем более узкая опора 24. Это делает корпус 16' клапана несбалансированным, так что корпус 16' клапана будет склонен открываться, когда крышка 23 корпуса 16' клапана окажется наклоненной, а не расположенной горизонтально. Если широкая опора 25 перфорирована, то вес опоры 25 уменьшается, и это делает корпус 16' клапана более сбалансированным.
Кроме того, можно расположить трапецеидальное отверстие 15' так, что его основания окажутся перпендикулярными направлению потока жидкости.
Если трапециевидные стенки выше на конце клапана, расположенном выше по потоку, как показано на чертеже, то напор жидкости над отверстием 15 для потока пара будет меньше на конце, расположенном выше по потоку, что приведет к смещению эффекта веса более широкой опоры, расположенной выше по потоку, и соответствующего конца. В этом случае, стенка на конце, расположенном ниже по потоку, должна иметь минимальную практически осуществимую при изготовлении высоту, гарантирующую максимальную инфузию пара.
Если трапециевидные стенки выше на конце клапана, расположенном ниже по потоку, то меньшим будет напор жидкости над концом, расположенным ниже по потоку. В сочетании с меньшим весом более узкой опоры и соответствующего конца, эти особенности совместно будут содействовать предпочтительному открыванию клапана, расположенного ниже по потоку. В этом случае высота стенки на конце, расположенном выше по потоку, должна иметь минимальную практически осуществимую при изготовлении высоту, гарантирующую максимальную инфузию пара.
Обращаясь к фиг.7, отмечаем, что каждая стенка 14 может быть снабжена верхним краем 20, который расположен под некоторым углом к плоскости пластины 12, так что когда крышка 17 корпуса 16 клапана находится в закрытом положении, эта крышка 17 наклонена вниз к выходной стороне тарелки, обеспечивая протекание жидкости по тарелке, способствующее подъему клапана. Это естественная форма стенки, вырезаемой из трапециевидного отверстия в пластине, за исключением того, что стенка показалась бы наклоненной вперед, а сбоку показалась бы имеющей форму параллелограмма, а не прямоугольника. Верхний левый угол стенки оказался бы тупым, а верхний правый угол - острым. Посаженный клапан был бы наклонен вниз по направлению к выходной стороне тарелки. Это сделало бы ситуацию похожей на ту, в которой жидкость, движущаяся мимо клапана, проявляла бы тенденцию к подъему клапана за счет возможности воздействия на поверхность крышки клапана, которая выходит наружу за стенки. Это также привело бы к снижению перепада давлений в клапане.
Как показано на фиг.8, каждая стенка 14 может быть снабжена одним или более выступами 21 треугольной формы на верхнем краю, обеспечивая малые места опоры для крышки 17 клапана, чтобы ограничить вероятность прилипания корпуса 16 клапана к тарелке при эксплуатации в сыром и теплом климате. Получающиеся малые площади контакта менее подвержены прилипанию корпуса 16 клапана в условиях сырого и теплого климата. В альтернативном варианте верхний край стенки 14 может быть заостренным, синусоидальным или зазубренным, обеспечивая множество выступов.
Помимо этого, по меньшей мере, либо крышку 17, либо опоры 18 корпуса 16 клапана можно снабдить одной или несколькими дырками 22 (см. фиг.2), щелями или язычками, чтобы сбалансировать вес, уменьшить вес, способствовать течению с пластины 12 и/или создать дополнительные возможности направления жидкости на пластины 12 посредством количества движения пара. Наличие дырок 22 в крышке 17 служит содействию пенообразованию и уменьшению веса корпуса 16 клапана, облегчающему его подъем.
Чтобы минимизировать износ и эрозию на опорах 18 корпуса клапана и сторонах отверстий 15, на опорах 18 можно сформировать направленные внутрь створки опор клапана, чтобы обеспечить поверхностный контакт их краев с закругленными поверхностями стенок 14.
Это изобретение применимо к клапанам, имеющим три стенки, согласованные с тремя опорами, которые свисают из корпуса клапана и имеют, например, закругленную форму, треугольную форму, шестиугольную форму или многоугольную форму.
Таким образом, в изобретении предложен инфузионный клапан для контактной тарелки, который имеет простую конструкцию и который обеспечивает отверстие, возникающее при подъеме, для прохождения поднимающегося потока пара. Кроме того, этот клапан способен точнее управлять блокировкой потока жидкости на верхнем по потоку конце клапанов.
В изобретении также предложен клапан, обладающий возможностью инфузии пара в жидкость на пластине тарелки, способствуя при этом барботажу на входе тарелки.
В изобретении также предложен клапан, который повышает эффективность контакта поднимающегося пара с жидкостью в ректификационной колонне и увеличивает емкость контактной тарелки, снижая перепад давления.
1. Клапан, содержащий,
по меньшей мере, одну пару проходящих вверх стенок, между которыми имеется отверстие для поднимающегося потока пара,
и корпус клапана, имеющий крышку, отстоящую сверху от упомянутых стенок, и, по меньшей мере, пару опор, которые проходят от упомянутой крышки через упомянутое отверстие и чередуются с упомянутыми стенками.
2. Клапан по п.1, в котором упомянутые стенки параллельны друг другу, а упомянутое отверстие имеет прямоугольную форму, и при этом упомянутая крышка имеет прямоугольную форму, а упомянутые опоры проходят от противоположных концов упомянутой крышки.
3. Клапан по п.2, в котором упомянутая крышка имеет меньшую длину, чем каждая упомянутая стенка.
4. Клапан по п.1, в котором упомянутые стенки противоположны друг другу, а упомянутое отверстие имеет трапециевидную форму, и при этом упомянутая крышка имеет трапециевидную форму, а упомянутые опоры проходят от противоположных концов упомянутой крышки.
5. Клапан по п.4, в котором упомянутое трапециевидное отверстие имеет длинное основание, находящееся на верхней по потоку стороне относительно потока жидкости, и короткое основание, находящееся на нижней по потоку стороне относительно потока жидкости.
6. Клапан по п.1, в котором упомянутый корпус клапана выполнен с возможностью перемещения относительно упомянутых стенок и имеет верхнюю по потоку опору из упомянутой пары опор, сопрягаемую с упомянутыми стенками на верхней по потоку стороне, и нижнюю по потоку опору из упомянутой пары опор, отстающую в поперечном направлении относительно стенок на упомянутой ниже по потоку стороне.
7. Клапан по п.1, в котором каждая упомянутая стенка имеет, по меньшей мере, один выступ на своем верхнем краю для посадки на него упомянутой крышки упомянутого корпуса клапана.
8. Клапан по п.1, в котором, по меньшей мере, либо упомянутая крышка, либо упомянутые опоры упомянутого клапана снабжена или снабжены выполненной в ней или в них, по меньшей мере, одной проточкой.
9. Клапан по п.1, в котором упомянутая крышка загнута вниз на противоположных сторонах для отклонения поднимающегося потока пара.
10. Контактная тарелка, содержащая
пластину для приема потока жидкости, причем упомянутая пластина имеет отверстие для поднимающегося потока пара и, по меньшей мере, одну пару стенок, проходящих от нее вверх вблизи упомянутого отверстия, и
корпус клапана, расположенный в упомянутом отверстии с возможностью перемещения из закрытого положения на упомянутых стенках в поднятое положение над упомянутыми стенками под влиянием поднимающегося потока пара через упомянутое отверстие, при этом упомянутый корпус клапана имеет крышку, опирающуюся на упомянутые стенки в упомянутом закрытом положении, и, по меньшей мере, пару опор, проходящих от упомянутой крышки через упомянутое отверстие, причем каждая упомянутая опора имеет ножку на нижнем конце для упора в нижнюю поверхность упомянутой пластины в упомянутом поднятом положении.
11. Контактная тарелка по п.10, в которой упомянутая крышка имеет прямоугольную форму.
12. Контактная тарелка по п.10, в которой упомянутая крышка имеет трапециевидную форму.
13. Контактная тарелка по п.10, в которой упомянутая крышка имеет меньшую длину, чем каждая упомянутая стенка.
14. Контактная тарелка по п.10, в которой каждая упомянутая стенка выполнена как единое целое с упомянутой пластиной.
15. Контактная тарелка по п.10, в которой каждая упомянутая стенка имеет высоту, равную половине ширины упомянутого отверстия.
16. Контактная тарелка по п.15, в которой каждая упомянутая опора имеет высоту, вдвое превышающую высоту соответствующей стенки.
17. Контактная тарелка по п.10, в которой упомянутый корпус клапана представляет собой цельную конструкцию.
18. Контактная тарелка по п.10, в которой упомянутое отверстие имеет трапециевидную форму, причем его длинное основание находится на верхней по потоку стороне относительно потока жидкости, а его короткое основание находится на нижней по потоку стороне относительно потока жидкости.
19. Контактная тарелка по п.10, в которой упомянутая крышка загнута вниз на противоположных сторонах для отклонения поднимающегося потока пара из упомянутого отверстия в жидкость на упомянутой пластине.
20. Контактная тарелка по п.10, в которой каждая упомянутая стенка имеет верхний край, расположенный под углом к плоскости упомянутой пластины.
21. Контактная тарелка, содержащая
пластину для приема потока жидкости, причем упомянутая пластина имеет множество пар противоположных стенок, проходящих от нее вверх, при этом каждая пара стенок имеет находящееся между ними отверстие для поднимающегося потока пара, и
множество корпусов клапанов, причем каждый упомянутый корпус клапана расположен в соответствующем одном из отверстий с возможностью перемещения из закрытого положения на соответствующей паре упомянутых стенок в поднятое положение над упомянутой соответствующей парой упомянутых стенок под влиянием поднимающегося потока пара, при этом каждый упомянутый корпус клапана имеет крышку, опирающуюся на упомянутую соответствующую пару стенок в упомянутом закрытом положении, и пару опор, проходящих от упомянутой крышки через упомянутое отверстие, причем каждая упомянутая опора имеет ножку на нижнем конце для упора в нижнюю поверхность упомянутой пластины в упомянутом поднятом положении.
22. Контактная тарелка по п.21, в которой упомянутые пары стенок расположены в рядах, причем соседние ряды располагаются ступенчато.
23. Контактная тарелка по п.21, в которой каждая упомянутая пара стенок расположена поперечно потоку жидкости на упомянутой пластине.
24. Контактная тарелка по п.21, в которой каждая упомянутая пара стенок расположена параллельно потоку жидкости на упомянутой пластине.
