Колонна с контактным устройством тарельчатого типа



Колонна с контактным устройством тарельчатого типа
Колонна с контактным устройством тарельчатого типа
Колонна с контактным устройством тарельчатого типа
Колонна с контактным устройством тарельчатого типа
Колонна с контактным устройством тарельчатого типа
Колонна с контактным устройством тарельчатого типа
Колонна с контактным устройством тарельчатого типа
Колонна с контактным устройством тарельчатого типа
Колонна с контактным устройством тарельчатого типа
Колонна с контактным устройством тарельчатого типа

 


Владельцы патента RU 2482898:

Общество с ограниченной ответственностью "Петон" (RU)

Изобретение относится к аппаратам колонного типа для проведения массобмена в системе пар(газ)-жидкость с контактными устройствами тарельчатого типа и предназначено для процессов ректификации, абсорбции и может быть применено в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности. Колонна состоит из корпуса, в котором размещен пакет перекрестноточных тарелок, сообщающихся между собой переливными карманами, ограниченными переливными планками, с полотнами тарелок, в которых выполнены сита, через которые проходит пар (газ), образованные выдавливанием из полотна фигурных барботирующих шляпок, удерживаемых двумя выдавленными ножками, разделяющими шляпку на две части. Ножки у барботирующей шляпки расположены нормально или под углом к направлению движения жидкости на тарелке и смещены относительно друг друга в диапазоне углов от 180 до 90°. Части барботирующих шляпок имеют равновеликий или разновеликий размер и их кромки приподняты вверх или опущены вниз или имеют совместную комбинацию. Фигура барботирующей шляпки имеет вид круга, овала или прямоугольника. Кромки барботирующих шляпок имеют форму «зубчика», «ласточкиного хвоста», «барашка» или «бабочки». Технический результат: улучшение массообмена и гидродинамических характеристик. 2 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к аппаратам колонного типа для проведения массобмена в системе пар (газ) - жидкость с контактными устройствами тарельчатого типа и предназначено для процессов ректификации, абсорбции и может быть применено в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности, в том числе для разделения смесей с получением высоко- и сверхчистых продуктов в процессе выделения сырья, характеризующегося высокой плотность жидкой фазы, для получения в промышленных масштабах поликристаллического кремния «солнечного» и «электронного» качества.

Известна колонна с контактными устройством тарельчатого типа для проведения массообмена в системе пар (газ) - жидкость, состоящая из корпуса, в котором размещен пакет перекрестноточных тарелок, сообщающихся между собой переливными карманами, ограниченными переливными планками, с полотнами тарелок, в которых выполнены сита с выдавленными отверстиями диаметром 1-5 мм, через которые проходит пар (газ) (Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М.: Химия, 1978, 277 с.).

К недостаткам таких колонн относятся провал жидкой фазы через отверстия тарелок при снижении паровой нагрузки колонны и переход пузырькового барботажа пара в режим струйного истечения пара при повышении паровой нагрузки, что приводит к уменьшению диапазона устойчивой работы ситчатой тарелки и снижению коэффициента ее полезного действия, а также неравномерность процесса массобмена в отдельных отверстиях по ходу потока жидкости в связи с уклоном ее уровня по длине тарелки. Кроме того, ситчатые тарелки чувствительны к присутствию механических загрязнений, которые забивают отверстия сит.

Известна также колонна с контактными устройством тарельчатого типа для проведения массообмена в системе пар (газ) - жидкость, состоящая из корпуса, в котором размещен пакет перекрестноточных тарелок, сообщающихся между собой переливными карманами, ограниченными переливными планками, с полотнами тарелок, в которых выполнены сита с выдавленными отверстиям с образованием язычков в виде полукруга над отверстиями радиусом 15-25 мм с углом подъема язычка над полотном тарелки 20-40 градусов, через которые проходит пар (газ). (Расчеты основных процессов и аппаратов нефтехимпереработки. Справочник под ред. Е.Н.Судакова. М.: Химия. 1979, 566 с.).

К недостаткам таких колонн относятся: провал жидкой фазы через язычки при снижении паровой нагрузки колонны, увеличение скорости потока пара в 1.5-2 раза с соответствующим увеличением гидравлического сопротивления тарелки по паровому потоку в связи со снижением площади прохождения парового потока в щели между язычком и полотном тарелки в 1,5-2 раза. Кроме того, переход пузырькового барботажа пара в режим струйного истечения пара при повышении паровой нагрузки приводит к уменьшению диапазона устойчивой работы ситчато-язычковой тарелки и снижению коэффициента ее полезного действия, а также наблюдается неравномерность процесса массообмена в отдельных щелях между язычками и полотном тарелки по ходу потока жидкости в связи с уклоном ее уровня по длине тарелки. Недостатком ситчато-язычковых тарелок также является низкое свободное сечение тарелок для прохождения парового потока (около 15%), что также приводит к увеличению гидравлического сопротивления тарелки по паровому потоку.

Известна также колонна с контактными устройством тарельчатого типа для проведения массообмена в системе пар (газ)-жидкость, состоящая из корпуса, в котором размещен пакет перекрестноточных тарелок, сообщающихся между собой переливными карманами, ограниченными переливными планками, с полотнами тарелок, в которых выполнены сита с выдавленными отверстиями в форме трапеций, ориентированных на полотне тарелки по ходу потока жидкости, имеющих большее основания в месте подхода жидкости к ситу и меньшее основание в месте оттока жидкости от сита, причем выдавленная часть отверстия представляет собой горизонтальную площадку, сообщающуюся с полотном тарелки двумя ножками, отверстия образуют совместно с горизонтальными площадками и двумя ножками контактный элемент тарелки с трапециевидными щелями для прохода пара, а ножка в месте подхода жидкости к ситу шире ножки в месте оттока жидкости от сита (патент США №5468425 от 21 ноября 1995 г., кл. D01F 3/04).

К недостаткам таких колонн можно отнести реализацию барботажа преимущественно по бокам контактного элемента, при этом интенсивность барботажа уменьшается по мере перемещения от широкой ножки к узкой, хотя и сохраняется ускорение потока жидкости вблизи узкой ножки за счет воздействия парового потока на жидкость и выравнивания, таким образом, уровня жидкой фазы на тарелке по ходу потока жидкости. Основным недостатком таких колонн следует считать образование локального байпасного потока жидкой фазы, «проскакивающего» над контактным элементом тарелки по траектории широкая ножка - горизонтальная площадка - узкая ножка без массообмена с паром, что снижает коэффициент полезного действия тарелки.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является колонна с контактными устройством тарельчатого типа для проведения массообмена в системе пар (газ)-жидкость, состоящая из корпуса, в котором размещен пакет перекрестноточных тарелок, сообщающихся между собой переливными карманами, ограниченными переливными планками, с полотнами тарелок, в которых выполнены сита с выдавленными отверстиями в форме кругов, ориентированных на полотне тарелки по ходу потока жидкости, причем выдавленная часть отверстия представляет собой горизонтальный диск, сообщающийся с полотном тарелки двумя ножками, отверстия образуют совместно с горизонтальным диском и двумя ножками контактный элемент тарелки вида «барботирующая шляпка» с дугообразно-трапециевидными щелями для прохода пара, а ножка в месте подхода жидкости к ситу шире ножки в месте оттока жидкости от сита (патент США №5147584 от 15 сентября 1992 г., кл. D01F 3/04). Основным недостатком таких колонн следует считать образование локального байпасного потока жидкой фазы, «проскакивающего» над контактным элементом тарелки по траектории широкая ножка - горизонтальная площадка - узкая ножка без массообмена с паром, что снижает коэффициент полезного действия тарелки.

Цель настоящего изобретения - улучшение массообменных и гидродинамических характеристик колонны при работе с большими нагрузками по пару и жидкости за счет интенсификации массообмена и снижения гидравлического сопротивления тарелки и регулирования удельного живого сечения тарелки в ее центральной части и вблизи корпуса колонны.

Поставленная цель достигается тем, что в колонне с контактными устройством тарельчатого типа для проведения массообмена в системе пар (газ)-жидкость, состоящей из корпуса, в котором размещен пакет перекрестноточных тарелок, сообщающихся между собой переливными карманами, ограниченными переливными планками, с полотнами тарелок, в которых выполнены сита, через которые проходит пар (газ), образованные выдавливанием из полотна фигурных барботирующих шляпок, удерживаемых двумя выдавленными ножками, разделяющими шляпку на две части:

1. Ножки у барботирующей шляпки расположены нормально или под углом к направлению движения жидкости на тарелке и смещены относительно друг друга в диапазоне углов от 180 до 90 градусов, что позволяет изменять площадь поперечного сечения парового потока, выходящего из контактного элемента, варьировать степень воздействия пара на поток жидкости на тарелке в соответствии с конкретными особенностями гидродинамики тарелки.

2. Части барботирующих шляпок по обе стороны от ножек имеют равновеликий или разновеликий размер, что позволяет изменять площадь поперечного сечения парового потока, выходящего из контактного элемента, варьировать степень воздействия пара на поток жидкости на тарелке в соответствии с конкретными особенностями гидродинамики тарелки.

3. Кромки частей барботирующих шляпок по обе стороны от ножек приподняты вверх или опущены вниз или имеют совместную комбинацию, что позволяет изменять площадь поперечного сечения парового потока, выходящего из контактного элемента, варьировать степень воздействия пара на поток жидкости на тарелке в соответствии с конкретными особенностями гидродинамики тарелки и, соответственно, ускорять или тормозить поток жидкости для интенсификации локального массообмена.

4. Фигура барботирующей шляпки имеет вид круга, овала или прямоугольника, что позволяет оптимизировать зоны барботажа, поскольку для конкретных случаев решения задачи необходимо сочетание фигуры шляпки, формы ее частей и расположения ножек, приводя к расширению ассортимента контактных устройств и формированию оптимальной технологии изготовления тарелок.

5. Кромки барботирующих шляпок имеют форму «зубчика», «ласточкиного хвоста», «барашка» или «бабочки», что за счет увеличения площади истечения газа способствует турбулизации жидкости потоком пара (газа), снижению вероятности каналообразования парового потока и разрушению струи пара на отдельные пузырьки.

На фиг. 1-8 представлены разнообразные формы контактных элементов в соответствии с заявляемым изобретением: 1 - полотно тарелки, 2 - ножка, 3 - ножка, 4 - левая часть барботирующей шляпки, 5 - правая часть барботирующей шляпки, 6 - отверстие в полотне тарелки.

Фиг.1 - овальный контактный элемент с равновеликим эквивалентным размером частей барботирующей шляпки 4 и 5 и смещением ножек 2 и 3 на 180 градусов, кромки частей барботирующей шляпки 4 и 5 приподняты вверх, что обеспечивает равномерный барботаж в системе жидкость-пар в окрестности контактного элемента.

Фиг.2 - дисковый контактный элемент с разновеликим эквивалентным размером частей барботирующей шляпки 4 и 5 и смещением ножек 2 и 3 на 180 градусов, кромки частей барботирующей шляпки 4 и 5 приподняты вверх, что обеспечивает качественный барботаж в системе жидкость-пар в окрестности контактного элемента и дополнительное воздействие на поток жидкости, выравнивая уровень ее на тарелке по ходу жидкости.

Фиг.3 - дисковый контактный элемент с разновеликим эквивалентным размером частей барботирующей шляпки 4 и 5 и смещением ножек 2 и 3 на 90 градусов, кромка частей барботирующей шляпки 4 приподнята вверх, что обеспечивает качественный барботаж в системе жидкость-пар в окрестности контактного элемента и дополнительное воздействие на поток жидкости, выравнивая уровень ее на тарелке по ходу жидкости.

Фиг.4 - прямоугольный контактный элемент с равновеликим эквивалентным размером частей барботирующей шляпки 4 и 5 и смещением ножек 2 и 3 на 180 градусов, кромки частей барботирующей шляпки 4 и 5 приподняты вверх, что обеспечивает интенсивный барботаж в системе жидкость-пар в окрестности контактного элемента.

Фиг.5 - контактный элемент с равновеликим эквивалентным размером частей барботирующей шляпки 4 и 5 в виде «бабочки» и смещением ножек 2 и 3 на 180 градусов, кромки частей барботирующей шляпки 4 и 5 приподняты вверх, что обеспечивает равномерный интенсивный барботаж в системе жидкость-пар в окрестности контактного элемента.

Фиг.6 - прямоугольный контактный элемент с барботирующей шляпкой в виде «барашка» 7 и смещением ножек 2 и 3 на 180 градусов, что обеспечивает интенсивный барботаж в системе жидкость-пар в окрестности контактного элемента при высокой скорости парового потока за счет разделения его на локальные струи.

Фиг.7 - прямоугольный контактный элемент с барботирующей шляпкой в виде «зубчиков» 8 и смещением ножек 2 и 3 на 180 градусов, что обеспечивает интенсивный барботаж в системе жидкость-пар в окрестности контактного элемента при высокой скорости парового потока за счет разделения его на локальные струи.

Фиг.8 - прямоугольный контактный элемент с барботирующей шляпкой 7 в виде «ласточкиного хвоста» 9 и смещением ножек 2 и 3 на 180 градусов, что обеспечивает интенсивный барботаж в системе жидкость-пар в окрестности контактного элемента при высокой скорости парового потока за счет разделения его на локальные струи.

На фиг.9 представлена схема компоновки контактных элементов на полотне тарелки с учетом локального распределения струй жидкости: 1 - полотно тарелки, 10 - контактные элементы. Контактные элементы 10 размещаются на полотне тарелки 1 с ножками, ориентированными параллельно направлению потока жидкости по полотну тарелки 1. Кроме того, ориентация контактных элементов 10 вблизи корпуса колонны препятствует формированию пристенного эффекта, когда часть потока жидкости, не участвуя в массообмене, формирует дополнительный байпасный поток в массообменной системе пар-жидкость.

На фиг.10 представлена схема компоновки тарелок в колонне: 11 - корпус колонны, 1 - полотно тарелки, 12 - переливные карманы, 13 - переливные планки. Сырье в виде парожидкостной смеси вводится в среднюю часть колонны 11, сверху колонны 11 отводится дистиллят, а снизу остаток. Жидкая фаза перемещается по полотну тарелки 1 и через переливные планки 13 поступает в переливные карманы 12, откуда перетекает на нижележащую тарелку. Паровая фаза проходит через контактные элементы полотна тарелки (не показаны) и контактирует с жидкой фазой на тарелке, обеспечивая за счет интенсивного барботажа в системе пар-жидкость высокую степень массообмена.

1. Колонна с контактным устройством тарельчатого типа для проведения массообмена в системе пар (газ) - жидкость, состоящая из корпуса, в котором размещен пакет перекрестно-точных тарелок, сообщающихся между собой переливными карманами, ограниченными переливными планками, с полотнами тарелок, в которых выполнены сита, через которые проходит пар (газ), образованные выдавливанием из полотна фигурных барботирующих шляпок, удерживаемых двумя выдавленными ножками, разделяющими шляпку на две части, отличающаяся тем, что ножки у барботирующей шляпки расположены нормально или под углом к направлению движения жидкости на тарелке и смещены относительно друг друга в диапазоне углов от 180 до 90°, части барботирующих шляпок имеют равновеликий или разновеликий размер, и их кромки приподняты вверх или опущены вниз или имеют совместную комбинацию.

2. Колонна по п.1, отличающаяся тем, что фигура барботирующей шляпки имеет вид круга, овала или прямоугольника.

3. Колонна по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что кромки барботирующих шляпок имеют форму зубчика, ласточкиного хвоста, барашка или бабочки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям массообменных тарелок для систем газ (пар) - жидкость, предназначенных для процессов абсорбции, ректификации и может найти применение в химической, нефтехимической и других смежных отраслях промышленности.

Десорбер // 2452557
Изобретение относится к химическому машиностроению, в частности к конструкциям установок для взаимодействия систем газ (пар) - жидкость, предназначенных для процессов абсорбции, ректификации, промывки газов, и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой и в других смежных отраслях промышленности.

Изобретение относится к конструкциям контактных тарелок для массообменных аппаратов и может быть использовано в химической промышленности, гидрометаллургии и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройству для распределения жидкости и пара для использования в переливных сосудах с двумя сопутствующими фазами. .

Изобретение относится к процессам массообмена в тарельчатых колонных аппаратах и может быть использовано в таких отраслях, как химическая, нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, пищевая промышленность.

Изобретение относится к области химического машиностроения, а именно к массообменным тарелкам, и может найти применение в колонных аппаратах для проведения массо-теплообменных процессов ректификации, дистилляции, абсорбции в химической и смежных с нею отраслях промышленности.

Изобретение относится к тарелке для контактирования газа и жидкости, горизонтально установленной в нормально вертикальной колонне. .

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 предназначено для массообмена. Тарелка с многочисленными сливными стаканами для массообменной колонны содержит зону массообмена и множество сливных стаканов для сбора и слива текучей среды из зоны массообмена каждого из сливных стаканов, выполненного в виде канала для потока текучей среды. Канал ограничен парой боковых стенок и торцевой стенкой, соединяющей боковые стенки, так что каждая торцевая стенка каждого сливного стакана прикреплена к по меньшей мере одному продольно проходящему надставочному элементу. Сливной стакан и надставочный элемент вместе имеют общую ось, которая представляет собой отрезок хорды поперечного сечения колонны. Каждый надставочный элемент прикреплен к торцевой стенке соответствующего одного из сливных стаканов и простирается от нее для образования единой опорной структуры. Технический результат - увеличение зоны массообмена. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к тарельчатому аппарату, к колонне с этим аппаратом и к способу его использования. Парожидкостный контактный тарельчатый аппарат содержит тарелку с участком подачи текучей среды и с участком перемещения текучей среды, сливной стакан, сообщающийся с участком перемещения текучей среды тарелки. Средства увеличения импульса потока текучей среды содержат выталкивающие клапаны, расположенные на участке перемещения текучей среды тарелки. Средства изменения направления перемещения потока текучей среды и импульса от направления вдоль тарелки на направление через сливной стакан содержат изменяющую направление перегородку, установленную во входном отверстии сливного стакана. Сливной стакан имеет верхнюю часть и нижнюю часть. Нижняя часть имеет наклон наружу, верхняя часть является более вертикальной, а изменяющая направление перегородка имеет нижний край, который заканчивается по существу на уровне области перехода между верхней и нижней частями внутренней стенки сливного стакана или выше этой области. Изобретение обеспечивает повышение производительности тарельчатого аппарата. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 37 ил.

Изобретение предназначено для контактного взаимодействия газа и жидкости. Контактная тарелка содержит переливные желоба с нижней пластиной, включающей неразрывную часть, выполненную в виде тонкого листа металла, и разрывную часть, выполненную в виде, по меньшей мере, одного отдельного выбиваемого участка и предназначенную для ее удаления за счет приложения усилия с целью создания одного или большего количества отверстий, служащих для прохождения через них текучей среды. Технический результат: обеспечение эффективного контакта газа и жидкости. 8 з.п. ф-лы, 8 ил., 4 пр.

Изобретение относится к тепло- и массообменным устройствам и может быть использовано для осуществления процесса катализа, абсорбции и ректификации в колонных аппаратах химической, нефтеперерабатывающей, пищевой отраслях промышленности. Устройство для очистки жидкости и газа состоит из колонного аппарата с тарелками перекрестного тока, переливными порогами, снабженными съемными капсульными колпачками. Капсульные колпачки на каждой последующей тарелке расположены со смещением в шахматном порядке по отношению к предыдущей. Каждый колпачок имеет сквозные отверстия круглой формы с уменьшающимся диаметром от основания колпачка к вершине с общим свободным сечением от 40% до 45%. На каждом колпачке расположена насадка в виде колец из трикотажного материала, включающего полиакрилонитрильную нить, содержащую ионы металла, с объемным модулем петли, равным 110-120, и поверхностным модулем петли 3-3,5, расположенных по высоте капсульного колпачка с зазором не менее 1-3 толщины кольца друг относительно друга и к стенке капсульного колпачка и дополнительного кольца, установленного с натяжением по вершине капсульного колпачка. Технический результат: повышение эффективности тепломассобменных процессов. 5 ил., 1 табл.

Изобретение предназначено для массообмена. Контактная тарелка для массообменной колонны содержит полотно тарелки для приема на нем потока жидкости, при этом указанное полотно тарелки имеет множество отверстий для прохождения сквозь них поднимающегося пара и множество клапанных крышек, при этом каждая указанная клапанная крышка установлена над соответствующим одним из указанных отверстий и имеет центральный участок, расположенный на расстоянии от указанного полотна тарелки и над соответствующим отверстием, и по меньшей мере одну направляющую лопатку, проходящую в боковом направлении и вниз от указанного центрального участка к указанному полотну тарелки для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, к указанному полотну тарелки. По меньшей мере некоторые из указанных клапанных крышек имеют пару ножек, проходящих от противоположных концов указанного центрального участка к указанному полотну тарелки, и пару панелей. Каждая указанная панель проходит между соответствующей одной из указанной пары ножек и указанной направляющей лопаткой для отклонения части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении указанного полотна тарелки. Технический результат: простота конструкции клапанной тарелки и легкость ее установки на тарелке, увеличение производительности тарелки. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 15 ил.
Наверх