Массообменная тарелка



Массообменная тарелка
Массообменная тарелка
Массообменная тарелка

 


Владельцы патента RU 2438748:

Общество с ограниченной ответственностью ЭкоЦентрИнжиниринг научно-производственная фирма ООО НПФ "ЭкоЦентрИнжиниринг" (RU)

Изобретение относится к устройствам для разделения в системах пар (газ) - жидкость и используется в массообменных процессах химической, нефтехимической и пищевой промышленности. Массообменная тарелка для процессов разделения газовых и жидких сред состоит из горизонтального полотна с барботажными элементами, переливных устройств, включающих приемный карман, переливной порог и сливной порог. Автономное переливное устройство, выполненное как одно целое, жестко крепится снизу в отверстии полотна тарелки. Приемный карман дополнительно снизу закрыт направляющей пластиной. Отбойник переливного устройства опущен в приемный карман, образуя зазор с направляющей пластиной, на которой жестко закреплен сливной порог так, что его верхняя кромка, расположенная выше нижнего конца отбойника, образует проход для жидкости, площадь сечения которого не меньше площади упомянутого зазора. Боковые стенки приемного кармана обеспечивают переток жидкости преимущественно на стенку колонны. Функционально связанные упомянутые элементы автономного переливного устройства создают статический гидрозатвор. Технический результат: увеличение производительности массообменной тарелки, снижение трудозатрат и сроков монтажа тарелок, повышение надежности работы устройства. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению массообменных процессов в системах пар(газ) - жидкость и может быть использовано в химической, нефтехимической и пищевой промышленности.

Переливное устройство массообменной тарелки оказывает значительное влияние не только на характеристики работы массообменных тарелок, но и на проведение работ при монтаже тарелок в колонном аппарате. Конструкция переливного устройства характеризуется его пропускной способностью, то есть допустимыми скоростями жидкости в приемном кармане, определяемые условиями сепарации двухфазного потока, а также условиями монтажа, при котором должны обеспечиваться точность установки и глубина гидрозатвора, чтобы исключить проскок пара через переливное устройство. Некоторые конструкции переливных устройств определяют величину градиента жидкости на тарелке, что повышает равномерность потоков по сечению колонны. В ряде случаев способ создания гидрозатвора влияет на производительность тарелки, диапазон ее устойчивой работы, а также на размеры всего аппарата.

Известна конструкция массообменной тарелки (Авт.св. СССР №1187833, B01D 3/30, 1982), состоящей из горизонтального полотна и барботажных элементов, а также переливного устройства, состоящего из переливного порога, приемного кармана сегментной формы и плоского сливного порога.

Недостатками такой конструкции переливного устройства являются большая площадь, занимаемая его элементами, создающими гидрозатвор, что сокращает рабочую поверхность тарелки, требует точной сборки элементов, в частности совмещения узлов гидрозатвора.

Известна конструкция массообменной тарелки (Патент Великобритании №2.093.712, B01D, 3/00, 1983), состоящая из горизонтального полотна, разделенного вертикальной перегородкой по ее диаметру, барботажных элементов и переливных устройств, включающих переливные пороги, приемные карманы сегментной формы и сливные пороги, в виде вертикальных плоскостей, расположенных на диаметрально противоположных сторонах тарелки.

Наиболее близким к предлагаемому решению является конструкция массообменной тарелки (Пат. Японии №57-34002, кл. B01D 3/22, 1982), состоящая из горизонтального полотна, установленного на кольцевых опорах, барботажных элементов, а также переливных устройств, образующих гидрозатвор в межтарельчатом пространстве из наклонного конического и горизонтального кольцевого элементов, в которых функцию приемного кармана выполняет полость между сливным краем тарелки и корпусом колонны.

Недостатками данной конструкции являются, прежде всего, отсутствие распределения жидкости по сечению колонны, поскольку распределение осуществляется только за счет разбрызгивания жидкости из кольцевой опоры на стенке колонны, части переливного устройства крепятся на разных узлах, наклонный конус закреплен на тарелке, а кольцевая опора, образующая динамический гидрозатвор, - на стенке колонны, что требует точности взаимной их установки, кроме того, разбрызгивание жидкости с высоты расположения динамического затвора не может обеспечить плавного течения жидкости по нижерасположенной тарелке.

При разработке предлагаемой конструкции массообменной тарелки учитывались и последние достижения ведущих в области конструирования контактных устройств зарубежных фирм Зульцер, Кох-Глитч, Монсанто.

В качестве базового объекта выбрана конструкция стальных цельных ректификационных тарелок типа ТСК-1 по МН 5393-64 и ОН 26-01-3-64 (А.А.Лащинский, А.Р.Толчинский. Основы конструирования и расчета химических аппаратов. Л., 1970. с.621).

В указанной типовой конструкции жидкость с вышележащей тарелки поступает через сливной порог в приемный карман сегментной формы, через переливной порог равномерно распределяется по фронту основания тарелки и движется в диаметрально противоположном направлении к сливному порогу и далее по приемному карману на следующую тарелку. Газ(пар) поднимается с нижележащей тарелки, барботирует через жидкость и уходит вверх. Приемный карман, частично заполненный жидкостью, выполняет при этом функцию гидрозатвора, препятствуя проникновению газа вверх через переливное устройство.

Недостатками этой конструкции являются нерациональное использование рабочей площади тарелки, так как значительная ее часть занята переливным устройством и исключается таким образом из процесса активного массообмена, что в конечном счете понижает производительность колонны, кроме того, монтаж тарелок требует точности совмещения двух элементов, расположенных на разных тарелках, приемный карман сегментной формы крепится на вышерасположенной тарелке, а переливной порог, образующий совместно с переливным карманом гидрозатвор, - на нижней тарелке.

Технической задачей изобретения является повышение производительности массообменной тарелки за счет увеличения рабочей поверхности тарелки, снижения трудозатрат при монтаже тарелок, улучшение условий ввода жидкости на тарелку, увеличение пропускной способности переливного устройства, улучшение сепарации газа.

Технический результат достигается тем, что массообменная тарелка для процессов разделения газовых и жидких сред, состоящая из горизонтального полотна с барботажными элементами, переливных устройств, включающих приемный карман, переливной порог и сливной порог, новым является то, что переливное устройство, образующее постоянный статический гидрозатвор, выполненное автономным как одно целое, жестко крепится снизу в отверстии горизонтального полотна тарелки подвисным между тарелками с выступом части переливного кармана, являющимся переливным порогом, над полотном тарелки дополнительно выполнены отверстия для слива жидкости, приемный карман переливного устройства снизу закрыт направляющей пластиной, на которой жестко закреплен сливной порог, преимущественно образующий с этой пластиной тупой угол, направляющих нисходящий поток жидкости на стенку колонны, а отбойник, опущенный в приемный карман, образует зазор, сечение которого не меньше сечения зазора между верхним краем сливного порога и упомянутым отбойником, форма кромки направляющей пластины повторяет преимущественно форму образующей стенки колонны, кроме того, гидрозатвор, вынесенный с рабочей поверхности, увеличивает рабочую площадь массообмена.

Такое решение позволяет:

- Увеличить производительность массообменной тарелки за счет повышения пропускной способности переливного устройства и улучшения сепарации газа(пара) в переливном устройстве, а также за счет перенесения гидрозатвора с рабочей площади полотна в межтарельчатое пространство.

- Снизить трудозатраты и сроки монтажа тарелок за счет того, что переливное устройство является автономным с жестко закрепленными элементами, оно может быть заранее закреплено на тарелке и монтаж сводится к установке тарелок, без совмещения деталей переливного устройства.

- Повысить надежность работы гидрозатвора, так как его элементы, образующие статический гидрозатвор, отбойник, направляющая пластина и сливной порог жестко связаны между собой и расположены внутри приемного кармана, боковые стенки которого закрывают выход жидкости помимо сливного порога.

- Уменьшить градиент жидкости на тарелке за счет ее наклона в сторону крепления переливного устройства.

Новым является взаимное расположение элементов переливного устройства: так, дополнительная направляющая пластина имеет наклон в сторону стенки колонны, а сливной порог образует с ней угол более 90 градусов для более плавного стекания жидкости на нижерасположенную тарелку.

Новым также является то, что форма кромки направляющей пластины и сливного порога повторяют форму образующей стенки колонны.

Предлагаемая конструкция переливного устройства в совокупности с перечисленными конструктивными элементами позволяет увеличить производительность массообменной тарелки на 15%, причем полотно массообменной тарелки может быть наклонено в сторону автономного переливного устройства без изменения его положения.

На фиг.1 схематично показан общий вид устройства;

на фиг.2 - вид по А-А на фиг.1;

на фиг.3 - вариант выполнения переливного устройства.

На фиг.1 изображена масоообменная тарелка, состоящая из горизонтального полотна 2 с барботажными элементами 1, выступающей части переливного порога 5, с отверстиями слива 3, автономного переливного устройства, включающего приемный карман 6, отбойник 4, направляющую пластину 8, сливной порог 7, а боковые стенки кармана с торца сливной планки закрывают выход жидкости из внутренней полости переливного устройства, но создавая проход жидкости через нижний зазор между отбойником 4 и направляющей пластиной 8, а также через зазор между верхним краем сливного порога 7 и отбойником 4. Предлагаемая конструкция приемного кармана 6 переливного устройства в совокупности с описанными конструктивными элементами 4, 7, 8 обеспечивают увеличение производительности массообменной тарелки.

Массообменная тарелка работает следующим образом.

Жидкая фаза поступает с вышерасположенной тарелки по сливному порогу 7 и направляющей пластине 8, а затем, стекая по стенке корпуса 9, на горизонтальное полотно 1 нижерасположенной тарелки и движется вдоль полотна к переливному порогу 5. Часть осветленной жидкости через сливные отверстия 3 поступает в приемный карман 6, основная часть жидкости в виде парожидкостной (газожидкостной) смеси перетекает в приемный карман через верх переливного порога 5 переливного устройства. За счет перепада давления, создаваемого сопротивлением тарелки, в приемном кармане автоматически устанавливается определенный уровень жидкости. Далее жидкость проходит через зазор между отбойником 4 и направляющей пластиной 8, поднимается вверх и через зазор, образуемый верхней кромкой сливного порога 7 и отбойником 4, плавно стекает по наклонному сливному порогу 7, далее по направляющей пластине 8 на стенку колонны 9. Уровень жидкости в приемном кармане 6 обеспечивает хорошую сепарацию газа, так как пузырьки газа, находящиеся в жидкости, должны преодолеть столб жидкости, в котором гидростатическое давление увеличивается. Элементы переливного устройства - нижний край отбойника 4 и верхняя кромка сливного порога 7 - создают надежный статический гидрозатвор, исключающий проникновение газовой фазы через переливное устройство. Паровой(газовый) поток поднимается снизу вверх, проходит через барботажные элементы 1 и вступает в контакт с жидкой фазой в результате осуществляется массообмен, причем производительность тарелки в большой степени определяется площадью активного взаимодействия фаз.

Предлагаемые конструктивные элементы массообменной тарелки имеют по сравнению с прототипом и базовым объектом следующие преимущества:

- конструкция переливного устройства выполнена автономной как одно целое, причем элементы устройства образуют статический гидрозатвор, вынесенный с площади тарелки, что позволило освободить часть рабочей площади тарелки, занимаемую в прототипе и базовом объекте под гидрозатвор, для размещения дополнительных барботажных элементов;

- значительно сокращается время монтажа тарелок, так как не требуется совмещения переливных устройств, расположенных на вышерасположенной тарелке, с переливным порогом нижней тарелки для создания гидрозатвора;

- не требуется установки сливной и переливной планок, так как уровень жидкости на тарелках обеспечивается выступающей над тарелкой частью предлагаемой конструкции переливного устройства;

- снижается градиент жидкости на тарелке за счет ее наклона в сторону переливного устройства;

- функционально связанные элементы предлагаемого переливного устройства, установленные под определенными углами, обеспечивают плавный вход жидкости на тарелку;

- предлагаемое переливное устройство обеспечивает хорошее газоотделение за счет высоты столба жидкости в приемном кармане;

- позволяет увеличить пропускную способность переливного устройства за счет дополнительных отверстий в стенках выступающей над полотном тарелки части переливного кармана.

1. Массообменная тарелка для процессов разделения газовых и жидких сред, состоящая из горизонтального полотна с барботажными элементами, переливных устройств, включающих приемный карман, переливной порог и сливной порог, отличающаяся тем, что автономное переливное устройство, выполненное как одно целое, жестко крепится снизу в отверстии полотна тарелки, причем приемный карман дополнительно снизу закрыт направляющей пластиной, а отбойник переливного устройства опущен в приемный карман, образуя зазор с направляющей пластиной, на которой жестко закреплен сливной порог так, что его верхняя кромка, расположенная выше нижнего конца отбойника, образует проход для жидкости, площадь сечения которого не меньше площади упомянутого зазора, а боковые стенки приемного кармана обеспечивают переток жидкости преимущественно на стенку колонны, причем функционально связанные упомянутые элементы автономного переливного устройства создают статический гидрозатвор.

2. Массообменная тарелка по п.1, отличающаяся тем, что автономное переливное устройство жестко крепится в отверстии полотна тарелки с выступом, являющимся переливным порогом, в стенках которого выполнены отверстия, расположенные выше полотна тарелки.

3. Массообменная тарелка по п.1, отличающаяся тем, что направляющая пластина преимущественно имеет наклон в сторону стенки колонны и образует со сливным порогом тупой угол.

4. Массообменная тарелка по п.1, отличающаяся тем, что кромки направляющей пластины и сливного порога повторяют профиль образующей стенки колонны.

5. Массообменная тарелка по п.1, отличающаяся тем, что полотно тарелки может быть наклонено в сторону автономного переливного устройства, сохраняющего свое положение.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к донному клапану для тарельчатой колонны согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к способам очистки пентахлорида ниобия от примесей и может быть использовано в производстве чистых соединений ниобия и тантала. .

Изобретение относится к конструкции контактных устройств тарельчатых абсорбционных, ректификационных и других тепломассообменных аппаратов, оснащенных переливными устройствами, и может быть использовано в химической, газовой, нефтехимической, пищевой, энергетической, горнорудной и смежных отраслях промышленности.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при улавливании вредных выбросов из реакторов замедленного коксования. .

Изобретение относится к колонной массообменной аппаратуре и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, газовой, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам выделения алкилфенолов, в частности, пара-трет-бутилфенола (ПТБФ) из реакционных смесей. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, хмической и нефтехимической промышленности, конкретно к способам ректификации нефти. .

Изобретение относится к массообменному оборудованию в области переработки углеводородного сырья, химических и пищевых продуктов, в частности к устройствам для ректификации, абсорбции нефтепродуктов, химических и пищевых продуктов путем разделения продуктов по температурам кипения в процессе массо- и теплообмена между жидкостью и паром (газом), и может найти применение в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой, пищевой промышленности

Изобретение относится к усовершенствованным контактным ступеням для осуществления контактирования пара с жидкостью

Изобретение относится к массообменному оборудованию в области переработки углеводородного сырья, химических и пищевых продуктов, в частности к устройствам для ректификации, абсорбции нефтепродуктов, химических и пищевых продуктов путем разделения продуктов по температурам кипения в процессе массообмена между жидкостью и паром (газом), и может найти применение в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой, пищевой промышленности. Колонна ректификационная включает корпус с технологическими штуцерами, тарелки с паровыми патрубками и переливными устройствами, а также колпачки с вертикальными прорезями. Горизонтальные кромки прорезей колпачков снабжены лопатками, расположенными с наружной стороны колпачков радиально и в горизонтальной плоскости. Технический результат - повышение эффективности процесса массообмена в ректификационной колонне в целом. 3 ил.

Изобретение относится к улучшенному способу получения пара-трет-бутилфенола путем алкилирования фенола изобутиленом на гетерогенном сульфокатионитном катализаторе, разделения реакционной массы, содержащей фенол, пара-трет-бутилфенол, орто-трет-бутилфенол, 2,4-ди-трет-бутилфенол, высококипящие примеси, методом вакуумной ректификации в двух колоннах с отбором фенола и орто-трет-бутилфенола в виде дистиллята. При этом реакционную массу подвергают роторно-пленочному испарению для отделения от нее высококипящих примесей, выделение товарного продукта осуществляют в дополнительной ректификационной колонне в виде дистиллята, на вакуумной линии осуществляют абсорбционное улавливание несконденсировавшихся паров пара-трет-бутилфенола, кубовый остаток колонны выделения товарного продукта, содержащий 2,4-ди-трет-бутилфенол и пара-трет-бутилфенол, рециркулируют на стадию алкилирования фенола изобутиленом. Изобретение также относится к устройству для осуществления способа получения пара-трет-бутилфенола. Способ позволяет получать продукт с высокой степенью чистоты и высоким выходом. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области технологии радионуклидов и может быть использовано как в технологических процессах, использующих молекулярный тритий и тритийсодержащие соединения, так и для глубокой очистки газовых сбросов от трития предприятий атомной отрасли при решении экологических задач. Способ очистки газов от паров тритированной воды заключается в том, что газовый поток подают снизу противоточной колонны фазового изотопного обмена, заполненной спирально призматической насадкой из нержавеющей стали, а сверху колонны подают поток природной воды, причем процесс проводят при комнатной температуре, а высоту колонны выбирают исходя из требуемой степени детритизации газа. Технический результат изобретения заключается в увеличении степени очистки и переходе на непрерывный режим процесса детритизации газов. 2 ил., 1 табл., 2 пр.

Изобретение относится к устройству для осуществления термодеструктивных процессов переработки тяжелых нефтяных остатков, которое может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой отраслях промышленности. Устройство, представляющее собой реакционно-ректификационный аппарат, включает корпус, камеру сгорания, штуцера для подвода сырья, топлива, окисляющего газа, вывода продуктов реакции и газов сгорания. При этом камера сгорания расположена в нижней части аппарата и соединена с корпусом аппарата штуцером герметично; в нижней части камеры сгорания размещен штуцер для подачи воды, а штуцер ввода сырья размещен выше штуцера ввода продуктов сгорания и между ними расположена секция смешения; выше ввода сырья расположены по крайней мере еще две секции: разделения и конденсации паров. Техническим результатом является снижение энергопотребления, металлоемкости и габаритов оборудования, повышение эксплуатационной надежности и безопасности за счет того, что исключается возможность закоксовывания и прогара труб. 5 ил.

Изобретение может быть использовано в коксохимической промышленности. Ректификационная колонна для установки замедленного коксования включает укрепляющую часть (1) с ректификационными тарелками (26) и отгонную часть (2), в которой размещены струйная промывочная камера (27) и наклонная перегородка (33) с карманом (34), оснащенным штуцером (10) для отвода сверхтяжелого газойля коксования, расположенная между штуцерами ввода исходного сырья (6) и ввода паров из камеры коксования (7, 8). Между струйной промывочной камерой (27) и наклонной перегородкой (33) с карманом (34) установлена промежуточная перегородка (28), снабженная патрубками (29) с отбойными пластинами (30) и карманом (31) для отвода загрязненного после промывки тяжелого газойля. Изобретение позволяет снизить энергоемкость процесса замедленного коксования в 1,1-1,3 раза. 1 ил.

Изобретение относится к химической, нефтехимической, металлургической, энергетической, фармацевтической и пищевой промышленности. Тепломассообменный аппарат содержит корпус (1) с патрубками для подвода и отвода жидкости и газа, расположенный в корпусе на валу вращающийся барабан (3) с радиальными лопатками (6), расположенными на внутренней поверхности по всей длине барабана. Барабан (3) имеет сплошную боковую стенку и снабжен торцевыми крышками, в которых вокруг вала выполнены радиальные отверстия для прохождения газа и жидкости. Радиальные лопатки изготовлены из листового материала и представляют собой загнутые на две разные по ширине части листа, а отверстия в торцевых крышках барабана выполнены так, чтобы они не перекрывали торцевую часть лопаток. Изобретение позволяет уменьшить капельный унос жидкости и, как следствие, повысить эффективность тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх