Ситчатая тарелка провального типа для массообменных аппаратов, работающих в системах "газ-жидкость" и "газ-жидкость-жидкость"

Изобретение предназначено для массообмена и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Ситчатая тарелка включает горизонтальное полотно с равномерно расположенными ситами, через которые снизу вверх проходит газовая фаза и сверху вниз жидкая фаза. Горизонтальное полотно формируется из двух скрепленных между собой полотен. Каждое полотно имеет асимметрично расположенные элементы двух видов сит: один элемент сита имеет форму в виде сита-клапана круглой формы, скрепленного с полотном ножками, выдавленными из полотна совместно с ситом-клапаном, другой элемент сита выполнен в виде сита-отверстия круглой формы с габаритным размером, позволяющим вставлять в сито-отверстие с минимальным зазором сито-клапан другого полотна. На верхнем полотне сита-клапаны обращены вниз симметрично ситам-отверстиям в нижнем полотне, а в нижнем полотне сита-клапаны обращены вверх симметрично ситам-отверстиям в верхнем полотне. Технический результат: повышение эффективности контакта фаз, повышение пропускной способности тарелки. 3 ил.

 

Ситчатая тарелка провального типа для массообменных аппаратов, работающих в системах «газ - жидкость» и «газ - жидкость - жидкость», которая может быть использована в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности, в частности, для ректификационного и абсорбционного разделения смесей органических и неорганических веществ, например, при фракционировании смеси двух взаимонерастворимых жидкостей.

Известна ситчатая тарелка провального типа для массообменных аппаратов, работающих в системах «газ - жидкость», включающая горизонтальное полотно с равномерно расположенными ситами, через которые снизу вверх проходит газовая фаза и сверху вниз жидкая фаза (Скобло А.И., Трегубова И.А., Егоров Н.Н. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Гостоптехиздат, 1962, 200 с.). Основным недостатком таких тарелок является узкий диапазон нагрузок по газовой и жидкой фазам, поскольку при низкой нагрузке тарелки происходит провал жидкой фазы с вышележащей тарелки на нижележащую практически без контакта фаз, а при высокой нагрузке тарелки происходит ее захлебывание - в обоих случаях коэффициент полезного массообменного действия тарелки резко уменьшается. Кроме того, эффективность массообмена на тарелке в целом определяется эффективностью локального противотока газовой и жидкой фаз через единичное отверстие сита и существенно ниже, чем в случае противоточного контакта газовой и жидкой фаз на ситчатых тарелках со сливными переточными устройствами.

Известна также тарелка провального типа для массообменных аппаратов, работающих в системах «газ - жидкость», включающая горизонтальное полотно с равномерно расположенными ситами, через которые снизу вверх проходит газовая фаза и сверху вниз жидкая фаза, снабженная предохранительным переливным устройством, высота которого над полотном тарелки соответствует предельно допустимому уровню жидкости на полотне (свидетельство на полезную модель RU №29671 U1, B01D 3/18, B01D 3/20, B01D 3/22, 27.05.2003).

Основным недостатком аналога является неравномерность растекания жидкой фазы из переливного устройства по нижележащей провальной ситчатой тарелке, в результате становится необходимым установка дополнительного распределительного устройства с зубчатой переливной планкой, что приводит к увеличению металлоемкости провальной тарелки и увеличению высоты массообменного аппарата более чем в два раза для размещения переливных устройств и распределительных устройств без увеличения массообменной эффективности аппарата в целом.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению и рассматриваемой в качестве прототипа является ситчатая тарелка провального типа для массообменных аппаратов, работающих в системах «газ - жидкость», включающая горизонтальное полотно из параллельно расположенных полос, через которые снизу вверх проходит газовая фаза и сверху вниз жидкая фаза, при этом полосы выполнены выгнутыми по синусоиде и сдвинуты относительно друг друга на длину полуволны, формируя сита (авторское свидетельство на изобретение SU №748939, B01D 3/22, 10.07.1999). Недостатком данного изобретения является конструктивная сложность монтажа тарелок, поскольку незначительное смещение параллельно расположенных по сути дела гофрированных полос друг относительно друга в горизонтальной и особенно в вертикальной плоскости приведет к существенному изменению вертикального поперечного сечения щелей между соседними пластинами и нарушению условия однородности потоков газовой и жидкой фаз, проходящих сквозь эти щели, по расходам, скоростям и степени диспергирования.

При создании изобретения ставилась задача увеличения эффективности контакта газовой и жидкой фаз на провальных контактных устройствах ситчатого типа и повышения пропускной способности тарелки за счет изменения организации контакта в ситах с противоточного на локальный перекрестноточный и расширения границ устойчивой работы тарелки, а также при массообмене между газом и двумя несмешивающимися жидкостями.

Поставленная задача решается за счет того, что в ситчатой тарелке провального типа для массообменных аппаратов, работающих в системах «газ - жидкость» и «газ - жидкость - жидкость», включающей горизонтальное полотно с равномерно расположенными ситами, через которые снизу вверх проходит газовая фаза и сверху вниз жидкая фаза, горизонтальное полотно формируется из двух скрепленных между собой полотен, каждое полотно имеет асимметрично расположенные элементы двух видов сит, один элемент сита имеет форму в виде сита-клапана круглой формы, скрепленного с полотном ножками, выдавленными из полотна совместно с ситом-клапаном, другой элемент сита выполнен в виде сита-отверстия круглой формы с габаритным размером, позволяющим вставлять в сито-отверстие с минимальным зазором сито-клапан другого полотна, на верхнем полотне сита-клапаны обращены вниз симметрично ситам-отверстиям в нижнем полотне, а в нижнем полотне сита-клапаны обращены вверх симметрично ситам-отверстиям в верхнем полотне.

Предлагаемая ситчатая провальная тарелка за счет специфической конструкции - наличия сит-клапанов - в горизонтальном сечении имеет по сущности практически удвоенное расширение рабочей высоты полотна тарелки в сборке. Это позволит существенно расширить границы устойчивой работы тарелки. При большой удельной нагрузке тарелки по жидкой фазе излишки жидкости будут дополнительно заполнять нижние сита-клапаны, через которые как через дополнительные распределительные устройства жидкая фаза будет перетекать на нижележащую тарелку, предохраняя от захлебывания вышележащую тарелку. При низкой удельной нагрузке тарелки по жидкой фазе жидкость будет преимущественно заполнять нижние сита-клапаны, контактируя в них противотоком с газовой фазой, не позволяя проваливаться жидкой фазе на нижележащую тарелку. При нормальной удельной нагрузке тарелки по потокам газовой и жидкой фаз интенсифицируется массообмен на тарелке за счет повышения качества барботажа газа вблизи сита-клапана благодаря увеличению скорости прохождения газовой фазы сквозь щель между полотном тарелки и клапаном по сравнению со скоростью прохождения газовой фазы сквозь сито-отверстие. Например, для сухой тарелки при прохождении газовой фазы через щель сита-клапана шириной 2 мм при диаметре сита-клапана 20 мм по сравнению с прохождением газовой фазы через сито-отверстие диаметром 20 мм скорость газовой фазы увеличивается в 2,5 раза. Возможность перетекания жидкой фазы из зоны сита-клапана, обращенного вверх, в зону рядом расположенного сита-клапана, обращенного вниз, приводит к формированию двукратного контакта одной порции жидкой фазы с соседними потоками газовой фазы, что должно привести к формированию локального перекрестноточного режима гидродинамики ситчатой тарелки, интенсифицирующего массопередачу. В тех случаях, когда на ситчатой тарелке происходит разделение системы «газ - жидкость - жидкость», например фракционирование частично растворимых жидкостей, то на ситчатой тарелке жидкость большей плотности будет взаимодействовать с газом в ситах-клапанах, обращенных вниз, а жидкость меньшей плотности - в ситах-клапанах, обращенных вверх.

На фигуре 1 показано горизонтальное полотно ситчатой провальной тарелки из двух скрепленных между собой полотен с ситами-клапанами в сборе.

На фигуре 2 показано горизонтальное полотно ситчатой провальной тарелки из двух скрепленных между собой полотен с ситами-клапанами в разобранном виде: отдельно верхнее и нижнее полотна.

На фигуре 3 показан фрагмент горизонтального полотна ситчатой провальной тарелки из двух скрепленных между собой полотен с ситами-клапанами в сборе в вертикальном разрезе и горизонтальный разрез сита-клапана по A-A ситчатой провальной тарелки с круглыми клапанами, где 1 - верхнее полотно, 2 - нижнее полотно, 3 - сито-клапан, 4 - головка клапана, 5 - ножка клапана, 6 - сито-отверстие.

Проведены сравнительные стендовые испытания ситчатой провальной тарелки с круглыми клапанами диаметром 20 мм с высотой ножки 4 мм по заявляемому изобретению с классической провальной тарелкой, сита которой выполнены в виде отверстий круглой формы диаметром 4 мм и прямоугольной формы 4×20 мм, имеющих одинаковое живое сечение на уровне 20% от площади полотна тарелки.

Результаты стендовых испытаний ситчатой провальной тарелки с круглыми клапанами по заявляемому изобретению показали, что ситчатая провальная тарелка с круглыми клапанами обеспечивает:

- увеличение пропускной способности по газу на 10%, повышение эффективности массопередачи в системе «газ - жидкость» на 10% (оценка эффективности проведена визуально по изменению порозности и увеличению высоты пены);

- расширение нижней границы диапазона устойчивой работы тарелки (начало подпора жидкости восходящим потоком газа) на 10%, а верхней границы диапазона устойчивой работы со 100% (расчетный номинал) до 115% (прекращение стока и начала заброса жидкости на следующую тарелку). Таким образом, диапазон устойчивой работы тарелки увеличился на 25%.

Анализ гидродинамических особенностей и результаты экспериментальных стендовых испытаний разработанной провальной ситчатой тарелки подтверждают, что заявляемое изобретение решает задачу увеличения эффективности контакта газовой и жидкой фаз на провальных контактных устройствах ситчатого типа и повышения пропускной способности тарелки за счет изменения организации контакта в ситах с противоточного на локальный перекрестноточный и расширения границ устойчивой работы тарелки, а также при массообмене между газом и двумя несмешивающимися жидкостями.

Ситчатая тарелка провального типа для массообменных аппаратов, работающих в системах «газ - жидкость» и «газ - жидкость - жидкость», включающая горизонтальное полотно с равномерно расположенными ситами, через которые снизу вверх проходит газовая фаза и сверху вниз жидкая фаза, отличающаяся тем, что горизонтальное полотно формируется из двух скрепленных между собой полотен, каждое полотно имеет асимметрично расположенные элементы двух видов сит, один элемент сита имеет форму в виде сита-клапана круглой формы, скрепленного с полотном ножками, выдавленными из полотна совместно с ситом-клапаном, другой элемент сита выполнен в виде сита-отверстия круглой формы с габаритным размером, позволяющим вставлять в сито-отверстие с минимальным зазором сито-клапан другого полотна, на верхнем полотне сита-клапаны обращены вниз симметрично ситам-отверстиям в нижнем полотне, а в нижнем полотне сита-клапаны обращены вверх симметрично ситам-отверстиям в верхнем полотне.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для равномерного разделения потоков текучей среды на потоки в химических аппаратах. Устройство для равномерного разделения жидких потоков текучей среды, в которых, по меньшей мере, одно вещество растворено и/или присутствует в виде суспензии в химических аппаратах, на два или несколько отдельных потоков включает, по меньшей мере, одну пластину с двумя или несколькими отверстиями, которые скруглены или снабжены фаской на входной стороне частичных потоков.

Изобретение относится к устройствам для осуществления контакта пара (газа) и жидкости в процессах ректификации или абсорбции и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области нефтехимического аппаратостроения, а именно, к оборудованию установок для получения нефтяных битумов различных марок путем окисления нефтяного сырья, используемых в различных областях промышленности, а более конкретно для проведения тепломассообменных процессов получения олигомерного битума.

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.

Газожидкостный реактор относится к области технологического оборудования для осуществления газожидкостных процессов и может быть использован в химической, нефтехимической и других областях промышленности.

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

Изобретение относится к конструкциям контактных устройств для ректификационных и абсорбционных аппаратов. .

Изобретение относится к тарелке массообменной колонны. .

Изобретение относится к технологическому массообменному оборудованию, в частности к промежуточным опорам для удержания слоя сыпучей нерегулярной насадки ректификационных колонн.

Изобретение относится к процессам массообмена в противотоке жидкости и газа в абсорбционных и ректификационных аппаратах с контактными ступенями в виде тарелок или насадок, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к реакционным аппаратам, используемым в процессах термического крекинга и висбрекинга нефтяного сырья. Изобретение касается реактора термического крекинга нефтяного сырья, включающего корпус с перфорированными тарелками и с верхней и нижней крышками, снабженными, соответственно, патрубками подвода сырья и отвода продуктов термического крекинга, причем патрубок отвода продуктов термического крекинга связан со съемным трубопроводом, входное и выходное распределительные устройства. Каждая перфорированная тарелка снабжена стойками, расположенными по окружности тарелки, при этом вышеупомянутые тарелки зафиксированы в корпусе посредством выходного распределительного устройства, выполненного в виде перфорированной трубы, установленной на верхней перфорированной тарелке. Технический результат - снижение трудоемкости очистки перфорированных тарелок, упрощение ремонтно-монтажных работ, повышение эффективности работы реактора термического крекинга. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение предназначено для массообмена. Предложены верхняя тарелка с поперечным течением, спаренная с нижней тарелкой с поперечным течением для того, чтобы способствовать взаимодействию между потоками текучей среды в массообменной колонне. Каждая тарелка имеет панель с отверстиями и сливным карманом, по меньшей мере, один из упомянутых сливных карманов содержит стенку, проходящую вниз от панели одной из верхней и нижней тарелок с поперечным течением до уровня ниже панели другой одной из верхней и нижней тарелок с поперечным течением, причем упомянутая стенка соединена с и обеспечивает конструктивную поддержку для обеих упомянутых панелей. Массообменная колонна содержит корпус и открытую внутреннюю область, в которой расположено множество пар горизонтально проходящих верхних и нижних тарелок. Способ поддержки панелей тарелок содержит этапы закрепления верхнего края стенки на панели тарелок вдоль всей или по существу всей хордальной длины стенки и закрепления нижнего края стенки на панели нижележащей тарелки с поперечным течением вдоль всей или, по существу, всей хордальной длины стенки. Технический результат: упрощение конструкции. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 25 ил.

Изобретение относится к тарелке (4) реактора для получения мочевины. Тарелка содержит по меньшей мере одну базовую пластину (10) и множество полых чашеобразных элементов (11, 11А), которые выступают вертикально из базовой пластины (10) вдоль соответственной по существу параллельной оси (А), перпендикулярной базовой пластине (10), и имеют соответствующие по существу вогнутые внутренние полости (17, 37), сообщающиеся с соответствующими отверстиями (15), сформированными в базовой пластине (10). Причем тарелка (4) содержит множество первых чашеобразных элементов (11), которые выступают вниз от нижней стороны (14) базовой пластины (10), и каждый из которых проходит аксиально между открытым верхним концом (21), имеющим отверстие (15), и закрытым нижним концом (22). Каждый первый чашеобразный элемент (11) содержит боковую стенку (23) со сквозными циркуляционными отверстиями (25), размещенными по существу поперечно относительно оси (А) и предназначенными для предпочтительного сквозного течения газообразной фазы и/или жидкостной фазы; и донную стенку (24), которая закрывает закрытый нижний конец (22) и не имеет циркуляционных отверстий. При этом боковая стенка (23) каждого первого чашеобразного элемента (11) имеет первые циркуляционные отверстия (25А) преимущественно для сквозного протекания газообразной фазы и вторые циркуляционные отверстия (25В) преимущественно для сквозного протекания жидкостной фазы, все по существу поперечно относительно оси (А). Первые отверстия (25А) размещены ближе к открытому верхнему концу (21), чем вторые отверстия (25В), и первые отверстия (25А) являются меньшими, чем вторые отверстия (25В). Также предложены реактор для получения мочевины и способ получения мочевины. Изобретение позволяет обеспечить тщательное смешение газообразной и жидкостной фаз и высокий выход мочевины. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области газовой промышленности и может быть использовано для процессов централизованной деэтанизации (частичной стабилизации) поставляемого с промыслов газоконденсатных месторождений нестабильного парафинистого конденсата в ректификационных колоннах, работающих без использования верхнего конденсационного орошения. Способ деэтанизации нестабильного парафинистого конденсата, при котором нестабильный парафинистый конденсат нагревают для питания колонны деэтанизации и деэтанизируют с использованием для орошения колонны деэтанизации ненагретого нестабильного конденсата с низким содержанием парафинов, заключается в том, что колонну деэтанизации оснащают клапанными тарелками, обеспечивающими постоянную загрузку по массе сырья в диапазоне нагрузок по потокам паровой и жидкой фаз от 100 до 50% от максимальной и неизменное качество продуктов деэтанизации - остаточное содержание углеводородов C1-C2 в деэтанизированном конденсате не более 0,8 мас.%, остаточное содержание жидких углеводородов C5+ в газе деэтанизации не более 3 мас.%; при этом дополнительно производят регулируемую добавку в поток питания колонны деэтанизации части потока используемого для орошения колонны деэтанизации нестабильного конденсата с низким содержанием парафинов, обеспечивающую поддержание нагрузок по потокам паровой и жидкой фаз в рабочем диапазоне от 100 до 50% от максимальной при содержании парообразующих компонентов C1-C4 в нестабильном парафинистом конденсате менее 15 мас.%, и поддержание нормируемого содержания парафинов в деэтанизированном конденсате на уровне не выше 4 мас.%. Технический результат заключается в обеспечении производительности процесса деэтанизации нестабильного парафинистого конденсата в ректификационных колоннах без верхнего конденсационного орошения не менее 1,3 млн тонн/год, а также в обеспечении гибкости технологического процесса - сохранении перечисленных показателей на неизменном уровне при деэтанизации сырья различного состава - нестабильного парафинистого конденсата, нестабильного конденсата с низким содержанием парафинов и их смесей в различных соотношениях. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к массообменным процессам и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и других смежных отраслях промышленности при проведении процессов ректификации, отпарки, абсорбции и десорбции. Способ разделения смесей с высоким содержанием жидкофазного продукта с использованием тарельчатой колонны с горизонтально установленными полотнами и вертикально расположенными сливными устройствами тарелок включает ввод в колонну сырья одним или двумя потоками, формирование в колонне ниже уровня ввода сырья двух потоков жидкости, образование в низу колонны восходящего потока пара (газа) путем ввода отпаривающего агента и (или) нагрева и испарения части потоков жидкости, попеременное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) колонны на полотнах только своей группы тарелок, транспортирование потоков жидкости до низа колонны путем обхода группы тарелок другого потока жидкости, вывод из колонны продуктов разделения в жидкой и паровой (газовой) фазах, при этом попеременное контактирование потоков жидкости с восходящим потоком пара (газа) осуществляют на полотнах смежных тарелок колонны с образованием паро(газо)жидкостной системы с высокой степенью монодисперсности и высокоразвитой поверхностью контакта фаз с использованием полотен с однонаправленными мелкопросечными элементами, транспортирование потоков жидкости до низа колонны осуществляют только по сливным устройствам тарелок. Технический результат - повышение пропускной способности по жидкости и разделительной способности колонны ниже уровня ввода сырья. 5 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

Изобретение предназначено для массообмена и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Ситчатая тарелка включает горизонтальное полотно с равномерно расположенными ситами, через которые снизу вверх проходит газовая фаза и сверху вниз жидкая фаза. Горизонтальное полотно формируется из двух скрепленных между собой полотен. Каждое полотно имеет асимметрично расположенные элементы двух видов сит: один элемент сита имеет форму в виде сита-клапана круглой формы, скрепленного с полотном ножками, выдавленными из полотна совместно с ситом-клапаном, другой элемент сита выполнен в виде сита-отверстия круглой формы с габаритным размером, позволяющим вставлять в сито-отверстие с минимальным зазором сито-клапан другого полотна. На верхнем полотне сита-клапаны обращены вниз симметрично ситам-отверстиям в нижнем полотне, а в нижнем полотне сита-клапаны обращены вверх симметрично ситам-отверстиям в верхнем полотне. Технический результат: повышение эффективности контакта фаз, повышение пропускной способности тарелки. 3 ил.

Наверх