Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство



Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство
Устройство для сбора и распределения жидкости для колонны массопереноса и способ, включающий в себя такое устройство

 


Владельцы патента RU 2559961:

КОХ-ГЛИЧ, ЛП (US)

Изобретение относится к устройствам и способам поддержания устройств для контакта пара с жидкостью. Устройство для сбора и распределения жидкости, установленное в колонне, содержащей наружный кожух и внутреннюю область, в которой происходят массоперенос и/или теплообмен, содержит сборник жидкости, проходящий поперек внутренней области колонны и содержащий множество каналов сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу для сбора жидкости, нисходящей в пределах внутренней области колонны, причем каналы сбора имеют выпуски для выпуска жидкости, собираемой в каналах сбора; по меньшей мере, один каркас, проходящий поперек внутренней области колонны и имеющий противоположные концы, поддерживаемые кожухом колонны, причем каркас расположен под сборником жидкости и поддерживает его; распределитель жидкости, расположенный под каркасом и несомый им; и внутренний проход для текучей среды, сформированный в каркасе и выполненный с возможностью приема жидкости, выпускаемой из выпусков каналов сбора, и транспортировки ее в распределитель жидкости. Изобретение обеспечивает возможность поддержания сборника жидкости, слоя насадочного материала и распределителя жидкости без отдельных опорных конструкций для каждого из этих элементов. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится, главным образом, к устройствам и способам поддержания устройств для контакта пара с жидкостью, таким, как структурированные насадки в колоннах, где происходят процессы массопереноса и/или теплообмена, а также к устройствам и способам сбора жидкости после того, как она выходит из устройств для контакта пара с жидкостью, и перераспределения ее в другие устройства для контакта пара с жидкостью.

Уровень техники

В колоннах массопереноса и/или теплообмена используются элементы хаотичных и структурированных насадок для облегчения контакта между потоками текучих сред внутри колонны. Элементы насадки обычно улучшают массоперенос или теплообмен за счет того, что предусматриваются поверхности, на которые могут распространяться потоки текучих сред, для увеличения площади контакта между восходящими и нисходящими потоками текучих сред. Элементы насадки обычно расположены в слое, который заполняет поперечное сечение колонны, и имеет заранее выбранную глубину или высоту.

Для поддержания слоев элементов насадки внутри колонны используются горизонтально проходящие опоры, как правило, называемые опорными плитами. Опорные плиты должны иметь высокий процент открытой площади для минимизации любого ограничения противоточного течения поднимающегося пара и нисходящей жидкости. Используется многообразие конфигураций опорных плит, таких, как конструкции типа открытой сетки, обычно применяемые для поддержания структурированных насадок, и гофрированных конструкций, применяемых с хаотичными насадками. Опорные плиты, как правило, поддерживаются опорным кольцом, прикрепленным к внутренней поверхности кожуха колонны, а в колоннах большего диаметра устройства для сбора и распределения жидкости в форме балок или ферм охватывают поперечное сечение колонны в одном или нескольких находящихся на расстоянии друг от друга местоположениях, чтобы обеспечить дополнительную поддержку для опорных плит.

В колоннах с многочисленными слоями элементов насадок жидкость, выходящая из одного слоя, обычно собирается и перераспределяется в нижележащий слой. Эти сбор и распределение жидкости необходимы для коррекции любых неоднородностей потока жидкости, присутствующих в жидкости, выходящей из каждого слоя насадки, перед тем, как жидкость вводится в нижележащий слой насадки. Эти неоднородности потока жидкости обычно нежелательны, потому что они замедляют требуемое равномерное взаимодействие пара и жидкости внутри слоя насадки. Обычно под вышележащим слоем насадки расположена плита сборника жидкости для сбора выходящей жидкости и подачи ее в распределитель жидкости, который находится на расстоянии под плитой сборника и над нижележащим слоем насадки. Затем распределитель жидкости перераспределяет жидкость в нижележащий слой насадки. В альтернативном варианте, для сбора и перераспределения выходящей жидкости используются комбинированные сборники и распределители.

Устройства для сбора и распределения жидкости, которые поддерживают слои насадки, а также сборники и распределители жидкости, связанные со слоями насадки, занимают часть высоты колонны, которую в противном случае можно было бы использовать в целях массопереноса или теплообмена. Проектируя новые колонны, можно предусмотреть дополнительную высоту колонны для вмещения этих компонентов, таким образом, можно достичь требуемого массопереноса или теплообмена внутри колонны, но дополнительная высота увеличивает стоимость материалов для колонны. В случае переделки существующей колонны, пространство, занимаемое этими компонентами, ограничивает массоперенос или теплообмен, которых можно достичь внутри колонны.

Таким образом, существует потребность в усовершенствованиях поддержания слоев насадки и в сборе и перераспределении жидкости между такими слоями.

Краткое изложение существа изобретения

В одном варианте осуществления, настоящее изобретение направлено на устройство для сбора и распределения жидкости, установленного в колонне, содержащей наружный кожух и внутреннюю область, в которой должны происходить массоперенос и/или теплообмен. Устройство содержит сборник жидкости, проходящий поперек внутренней области колонны, по меньшей мере, один каркас, проходящий поперек внутренней области колонны и имеющий противоположные концы, поддерживаемые кожухом колонны, распределитель жидкости, находящийся по каркасом и несомый им, и внутренний проход для текучей среды, сформированный в каркасе. Сборник жидкости содержит множество каналов сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу для сбора жидкости, нисходящей в пределах внутренней области колонны. Каналы сбора имеют выпуски для выпуска жидкости, собираемой в каналах сбора, во внутренний проход для текучей среды в каркасе. Жидкость транспортируется по внутреннему проходу для текучей среды по направлению вниз в распределитель жидкости, который затем равномерно распределяет жидкость в нижележащий слой материала насадки или другие внутренние средства колонны. Помимо того, что он поддерживает распределитель жидкости, каркас пролегает ниже сборника жидкости, поддерживая и его. Слой материала насадки или другое внутреннее средство колонны можно разместить непосредственно на сборнике жидкости и, вследствие этого, возможно поддержание его каркасом.

В еще одном варианте осуществления, изобретение направлено на способ сбора и перераспределения жидкости с использованием устройства для сбора и распределения жидкости, установленного в колонне, содержащей наружный кожух и внутреннюю область, в которой происходит массоперенос и/или теплообмен. Способ содержит этапы, на которых: собирают жидкость, нисходящую во внутренней области колонны, в каналах сбора сборника жидкости, проходящих поперек внутренней области колонны; транспортируют жидкость, собранную в каналах сбора, во внутренний проход для текучей среды, сформированный в каркасе, проходящем поперек внутренней области колонны, и обеспечивают протекание жидкости по этому проходу по направлению вниз, и подают жидкость из внутреннего прохода для текучей среды в каркасе в распределитель жидкости, удерживаемый на каркасе. Каркас имеет противоположные концы, поддерживаемые кожухом колонны, и расположен ниже сборника жидкости, поддерживая его. Таким образом, каркас поддерживает сборник жидкости и распределитель жидкости, а также может поддерживать верхний слой материала насадки или другое внутреннее средство колонны, размещенное на сборнике жидкости. Способ включает в себя частичное смешивание жидкости для повышения ее композиционной однородности в дополнение к равномерности ее объемного расхода после сбора из верхнего слоя материала насадки или другого внутреннего средства колонны и перед перераспределением в нижний слой материала насадки или другое внутреннее средство колонны.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 представлен вертикальный вид сбоку колонны, в которой должны происходить массоперенос и/или теплоперенос и в которой участки кожуха колонны показаны в разрезе, чтобы проиллюстрировать схематически изображенные внутренние компоненты;

на фиг. 2 представлено фрагментарное изображение колонны в перспективе согласно фиг. 1, иллюстрирующее устройство для сбора и распределения жидкости, выполненное в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг. 3 представлен вид сверху колонны и устройства для сбора и распределения жидкости показанного на фиг. 2;

на фиг. 4 представлен вертикальный вид сбоку устройства для сбора и распределения жидкости согласно фиг. 2;

на фиг. 5 представлен вертикальный вид с торца устройства для сбора и распределения жидкости согласно фиг. 2;

на фиг. 6 представлен вертикальный вид сбоку устройства для сбора и распределения жидкости согласно фиг. 1 вдоль линии 6-6 согласно фиг. 5 в направлении стрелок;

на фиг. 7 представлен показанный в увеличенном масштабе фрагментарный вертикальный вид с торца устройства для сбора и распределения жидкости согласно фиг. 1 вдоль линии 7-7 согласно фиг. 6 в направлении стрелок;

на фиг. 8 представлен фрагментарный вертикальный вид с торца устройства для сбора и распределения жидкости согласно фиг. 2 вдоль линии 8-8 согласно фиг. 6 в направлении стрелок;

на фиг. 9 представлено фрагментарное изображение устройства для сбора и распределения жидкости в перспективе согласно фиг. 2 с участками, показанными в разрезе, чтобы проиллюстрировать подробности конструкции;

на фиг. 10 представлен фрагментарный вертикальный вид сбоку участка устройства для сбора и распределения жидкости, показанного на фиг. 9;

на фиг. 11 представлен фрагментарный вертикальный вид сбоку, аналогичный виду, показанному на фиг. 10, но здесь показан другой вариант осуществления устройства для сбора и распределения жидкости согласно данному изобретению; и

на фиг. 12 представлен фрагментарный вертикальный вид сбоку, аналогичный видам, показанным на фиг. 10 и 11, но здесь показан еще один вариант осуществления устройства для сбора и распределения жидкости согласно данному изобретению.

Подробное описание изобретения

Обращаясь теперь к чертежам для более подробного рассмотрения и начиная его с фиг. 1, колонна, выполненная с возможностью применения в процессах, в которых должен происходить массоперенос и/или теплообмен между протекающими противотоком потоками текучих сред, представлена, в целом, позицией 10. Колонна 10 включает в себя вертикальный наружный кожух 12, который является, по существу, цилиндрическим по конфигурации, хотя возможны, и находятся в рамках объема притязаний настоящего изобретения, другие конфигурации, включая многоугольные. Кожух 12 является любым подходящим по диаметру и высоте, и выполнен из одного или нескольких жестких материалов, которые желательно являются инертными к текучим средам и условиям, имеющим место во время эксплуатации колонны 10, или, в противном случае, совместимыми с ними.

Колонна 10 относится к типу, применяемому для обработки потоков текучих сред, как правило, потоков жидкостей и паров, для получения продуктов фракционирования и/или для вызова иным образом массопереноса и/или теплообмена между потоками текучих сред. Например, колонна 10 может быть колонной, в которой происходят атмосферное фракционирование сырой нефти, вакуумное фракционирование смазочных масел, вакуумное фракционирование сырой нефти, фракционирование посредством жидкостного или термического крекинга, фракционирование посредством коксования или висбрекинга, очистка кокса, очистка газов, выходящих из реактора, закалка в потоке газа, дезодорация пищевых масел, очистка с контролем над загрязнениями и другие процессы.

Кожух 12 колонны 10 определяет открытую внутреннюю область 14, в которой происходит требуемый массоперенос и/или теплообмен между потоками текучих сред. Потоки текучих сред обычно содержат один или более восходящих потоков паров и один или более нисходящих потоков жидкостей. В альтернативном варианте, потоки текучих сред могут содержать и восходящие, и нисходящие потоки жидкостей, либо восходящий поток газа и нисходящий поток жидкости.

Потоки текучих сред направляются в колонну 10 через любое количество питающих трубопроводов 16, расположенных в подходящих местоположениях по высоте колонны 10. Также возможно образование одного или нескольких потоков паров внутри колонны 10, а не введение их в колонну 10 через питающие трубопроводы 16. Как правило, колонна 10 также будет включать в себя потолочный трубопровод 18 для удаления парообразного продукта или побочного продукта и отводной трубопровод 20 нижнего потока для удаления жидкого продукта или побочного продукта из колонны 10. Другими компонентами колонны, которые, как правило, присутствуют, являются такие, как трубопроводы потоков флегмы, ребойлеры, конденсаторы, паровые сирены, и т.п., на чертежах не показаны, поскольку они по природе своей являются традиционными, а иллюстрация этих компонентов не считается необходимой для понимания настоящего изобретения.

В пределах открытой внутренней области 14 колонны 10 располагается одна или более областей или слоев 22 материала насадки. Материал насадки может быть представлен любой из различных форм хаотичных насадок и структурированных насадок, которые схематически показаны на фиг. 1, поскольку точная форма материала насадки не важна для целей данного изобретения. Каждый из слоев 22 материала насадки предпочтительно занимает все горизонтальное поперечное сечение открытой внутренней области 14 внутри колонны 10. Слои 22 имеют высоту, заранее выбранную на основании конкретного технологического приложения, существующего в пределах этого участка колонны 10. Тип материала насадки в пределах каждого слоя 22 может быть таким же, как у материала насадки в других слоях 22, или отличающимся. Точно так же, высота каждого слоя 22 может быть такой же, как высота других слоев 22, или отличающейся.

В соответствии с настоящим изобретением, каждый слой 22 материала насадки поддерживается устройством 24 для сбора и распределения жидкости, схематически показанным на фиг. 1. Устройство 24 для сбора и распределения жидкости находится в контакте с нижней поверхностью вышележащего слоя 22 материала насадки и находится на расстоянии над верхней поверхностью нижележащего слоя 22 материала насадки на заранее выбранное расстояние. Расстояние разделения между устройством 24 для сбора и распределения жидкости и верхней поверхностью нижележащего слоя 22 материала насадки выбирают на основании требований конкретных технологических приложений.

Один вариант осуществления устройства 24 для сбора и распределения жидкости, схематически изображенный на фиг. 1, подробнее показан на фиг. 2-10. Устройство 24 для сбора и распределения жидкости содержит сборник 25 жидкости, содержащий множество верхних каналов 26 сбора, которые пролегают в общей плоскости и проходят параллельно друг другу наверху устройства 24 для сбора и распределения жидкости. Сборник 25 жидкости также включает в себя множество нижних каналов 28 сбора, которые точно так же проходят параллельно друг другу и располагаются в плоскости, находится на коротком расстоянии ниже плоскости верхних каналов 26 сбора. Верхние и нижние каналы 26 и 28 сбора занимают все или почти все поперечное сечение открытой внутренней области 14 и расположены так, что нижние каналы 28 сбора смещены относительно верхних каналов 26 сбора. Вертикальный промежуток между верхними и нижними каналами 26 и 28 сбора выбирают так, чтобы обеспечить достаточно открытый проточный объем, обеспечивающий возможность требуемого объемного расхода потока пара или газа, проходящего по направлению вверх через сборник 25 жидкости.

В одном варианте осуществления, каждый верхний канал 26 сбора расположен горизонтально на расстоянии от каждого соседнего верхнего канала 26 сбора, а каждый нижний канал 28 сбора точно так же расположен горизонтально на расстоянии от каждого соседнего нижнего канала 28 сбора. При таком расположении, верхний канал 26 сбора располагается между, и над каждой соседней парой нижних каналов 28 сбора, так что вся жидкость, нисходящая в открытой внутренней области 14 колонны 10, захватывается либо верхними каналами 26 сбора или нижними каналами 28 сбора. Ширина верхних каналов 26 сбора может быть такой же, как ширина нижних каналов 28 сбора, или отличающейся. В одном варианте осуществления, суммарная площадь горизонтальной поверхности верхних каналов 26 сбора примерно равна суммарной площади горизонтальной поверхности нижних каналов 28 сбора.

Возможны, и находятся в рамках объема притязаний настоящего изобретения, другие компоновки верхних и нижних каналов 26 и 28 сбора. Например, в некоторых или во всех их областях, верхним и нижним каналам 26 и 28 сбора можно придать такие размеры и/или такое расположение, что суммарная площадь горизонтальной поверхности верхних каналов 26 сбора окажется меньшей или большей, чем суммарная площадь горизонтальной поверхности нижних каналов 28 сбора. В других вариантах осуществления, верхние и/или нижние каналы 26 и 28 сбора можно сгруппировать так, что два или более желобов 26 или 28 окажутся расположенными бок о бок и на расстоянии от аналогичных группировок желобов 26 или 28. В еще одних вариантах осуществления, верхние каналы 26 сбора жидкости или нижние каналы 28 сбора жидкости можно исключить, вследствие чего оставшиеся верхние или нижние каналы 26 или 28 сбора жидкости будут захватывать лишь часть жидкости, нисходящей через сборник 25 жидкости.

Устройство 24 для сбора и распределения жидкости дополнительно содержит, по меньшей мере, один каркас 30, который лежит под сборником 25 жидкости и поддерживает его, и распределитель 32 жидкости, расположенный под каркасом 30 и несомый им. Примечательно, что устройство 24 для сбора и распределения жидкости выполнено так, что каркас 30 не только поддерживает сборник 25 жидкости и распределитель 32 жидкости, но и имеет один или более внутренних проходов 34 для текучей среды, которые принимают жидкость из сборника 25 жидкости и транспортируют ее к распределителю 32 жидкости.

Вместо лишь одного каркаса 30, устройство 24 для сбора и распределения жидкости может содержать множество расположенных горизонтально на расстоянии друг от друга и параллельных каркасов 30, при этом каждый каркас 30 транспортирует часть жидкости из сборника 25 жидкости к распределителю 32 жидкости. В некоторых приложениях, каждый каркас 30 транспортирует жидкость приблизительно с таким же объемным расходом, как другие каркасы 30. В других приложениях, каркасы 30 могут транспортировать жидкость с разными объемными расходами.

Каждый каркас 30 проходит линейно и поддерживается на противоположных концах кожуха 12 колонны. Для поддержания каркаса 30 на кожухе 12, с каждым концом каркаса 30 могут быть соединены кронштейны 36, приваренные или прикрепленные иным образом к кожуху 12 колонны. В альтернативном варианте, для поддержания противоположных концов каркаса 30 можно также использовать опорное кольцо (не показано), крепящееся к колонне 12. Вместо кронштейнов 36 и опорного кольца или в дополнение к ним можно также использовать и другие поддерживающие средства.

Каждый из каркасов 30 содержит элементы 38 каркаса, которые взаимосвязаны с тем, чтобы придать каркасу 30 достаточную прочность и жесткость, чтобы выдерживать нагрузки, прикладываемые к устройству 24 для сбора и распределения жидкости сборником 25 жидкости, распределителем 32 жидкости, а также потоками текучей среды во время эксплуатации колонны 10. Элементы 38 каркаса также должны быть частично или полностью внутренне открытыми, для формирования одного или более внутренних проходов 34 для текучей среды.

В варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг. 2 - 10, элементы 38 каркаса сформированы в виде треугольной фермной конструкции, содержащей горизонтально проходящий верхний пояс 40 фермы, горизонтально проходящий нижний пояс 42 фермы, находящийся на расстоянии под верхним поясом 40 фермы, и множество наклонных раскосов 44, которые проходят между верхним и нижним поясами 40 и 42 фермы. Раскосы 44 расположены так, что верхний конец каждого раскоса 44 упирается в верхний конец одного соседнего раскоса 44, а нижний конец каждого раскоса 44 упирается в нижний конец другого соседнего раскоса 44, тем самым, формируя треугольную геометрическую структуру с верхним и нижним поясами 40 и 42 фермы. Возможны, и находятся в рамках объема притязаний настоящего изобретения, другие геометрические компоновки раскосов 44. Лишь в качестве одного примера, отметим, что раскосы 44 могут проходить перпендикулярно верхнему и нижнему поясам 40 и 42 фермы, формируя квадратную или прямоугольную геометрическую структуру, как показано на фиг. 12.

Конкретнее, обращаясь к фиг. 7-8, верхний пояс 40 фермы обычно имеет коробчатое поперечное сечение и содержит боковые стенки 46, соединенные перекрытием 48. Верхний пояс 40 фермы в общем случае может быть открытым на его верху и имеющим проходящие внутрь или наружу фланцы 50, обеспечивающие опорную поверхность, на которой располагаются верхние каналы 26 сбора. Верхние каналы 26 сбора могут быть прикреплены к фланцам 50 с помощью узлов 52 «гайка - болт» или с помощью других подходящих средств. В изображенном варианте осуществления, каждый верхний канал 26 сбора сформирован линейно выровненными желобными сегментами 54, концы которых расположены немного на расстоянии друг от друга в области, пролегающей над верхним поясом 40 фермы, формируя выпуски 56, через которые жидкость протекает из верхнего канала 26 сбора в верхний пояс 40 фермы. Конечно, должно быть ясно, что выпуск 56 может быть сформирован другими способами. В качестве одного примера, отметим, что верхний канал 26 сбора можно сформировать как единичный элемент, а не формировать из отдельных желобных сегментов 50, а выпуск 56 можно сформировать как проем (не показан) в одной или нескольких боковых стенках и перекрытии верхнего канала 26 сбора.

Нижние каналы 28 сбора проходят через проемы 58, сформированные в боковых стенках 46 верхнего пояса 40 фермы. Подобно верхним каналам 26 сбора, нижние каналы 28 сбора могут быть сформированы из линейно выровненных и расположенных на расстоянии друг от друга желобных сегментов 60, которые формируют выпуски 62 в промежутке между концами желобных сегментов 60. Желательно, чтобы промежуток между концами желобных сегментов 60 в нижних каналах 28 сбора был больше, чем промежуток между концами желобных сегментов 54 в верхних каналах 26 сбора, вследствие чего жидкость, выходящая через верхние выпуски 56, не задерживается жидкостью, выходящей из нижних выпусков 62, и не задерживает ее. Хотя нижние каналы 28 сбора обычно проще устанавливать, когда их формируют из желобных сегментов 60, каждый из этих каналов может быть сформирован как единичный элемент с выпусками 62, сформированными в одной или нескольких боковых стенках и перекрытии нижнего канала 28 сбора. Для поддержания нижних каналов 28 сбора и закрепления их по месту можно использовать проходящие по направлению внутрь или наружу фланцы 64 у проемов 58 и узлы 66 «гайка - болт».

Перекрытие 48 каждого верхнего пояса 40 фермы включает в себя проем 68, расположенный у каждого пересечения раскосов 44 с верхним поясом 40 фермы. Таким образом, жидкость, которая входит в верхний пояс 40 фермы из выпусков 56 и 62 верхних и нижних каналов 26 и 28 сбора, имеет возможность нисходить по направлению вниз через раскосы 44. Раскосы 44 могут иметь квадратное или прямоугольное поперечное сечение, как показано в вариантах осуществления, иллюстрируемых на фиг. 2 - 10 и на фиг. 12, либо круглое или овальное поперечное сечение, как показано на фиг. 11.

Точно так же, верх 70 каждого нижнего пояса 42 фермы включает в себя проем 71 у пересечения раскосов 44 с нижним поясом 42 фермы, так что жидкость имеет возможность протекать из раскосов 44 в нижний пояс 42 фермы. Нижние пояса 42 ферм могут быть открытыми в их днищах, или перекрытие может быть снабжено подходящими проемами (не показаны), обеспечивающими возможность жидкости выходить из нижних поясов 42 ферм. В иллюстрируемых вариантах осуществления, каждый нижний пояс 42 фермы открыт в его днище, а между боковыми стенками нижнего пояса 42 фермы в месте, находящимся на расстоянии ниже проема 71 вверху нижнего пояса 42 фермы, проходит пластина 72 диффузора для принятия и нарушения направленного вниз импульса жидкости, выходящей из раскосов 44. Пластина 72 диффузора содержит множество отверстий 74, которые обеспечивают возможность прохождения части жидкости через пластину 72 диффузора, а остальная жидкость отклоняется пластиной 72 диффузора и проходит по направлению вниз от концов пластины 72 диффузора. Пластина 72 диффузора в альтернативном варианте может быть сформирована как единичный элемент, проходящий на всю длину нижнего пояса 42 фермы.

В одном варианте осуществления, распределитель 32 жидкости содержит множество каналов 76 предварительного распределения, каждый из которых выровнен с соответствующим нижним поясом 42 фермы и пролегает под ним. Кроме того, распределитель 32 жидкости включает в себя разделительную коробку 78, связанную с каждым каналом 76 предварительного распределения. Канал 76 предварительного распределения расположен в пределах и проходит вдоль длины разделительной коробки 78. Канал 76 предварительного распределения можно поддерживать любым подходящим способом, например, посредством кронштейнов (не показаны), приваренных к боковым стенкам разделительной коробки 78. Канал 76 предварительного открыт на своем верху или имеет на своем верху проемы (не показаны) для приема жидкости, выходящей из соответствующего нижнего пояса 42 фермы. Канал 76 предварительного распределения служит для рассеяния кинетической энергии жидкости перед тем, как та выливается из открытого верха канала 76 предварительного распределения и течет по направлению вниз в разделительную коробку 78. Кроме того, разделительные коробки 78 служат для дозирования жидкости в нижележащие распределительные желоба (не показаны), которые подают равномерно распределяемую жидкость в нижележащий слой 22 насадочного материала. В рамках объема притязаний настоящего изобретения, вместо проиллюстрированных распределителей 32 жидкости желобного типа можно использовать распределители 32 жидкости других типов. В качестве лишь двух примеров, можно использовать настильные распределители и коленотрубные распределители.

Разделительные коробки 78 поддерживаются подвесами 84, которые прикреплены к проходящим наружу фланцам 86 на нижнем поясе 42 фермы с помощью узлов 88 «гайка - болт» или других средств. Таким образом, распределитель 32 жидкости поддерживается карксами 30, которые также поддерживают сборник 25 жидкости и слой 22 насадочного материала.

При осуществлении способа сбора и перераспределения жидкости с использованием устройства 24 для сбора и распределения жидкости, сборник 25 жидкости собирает жидкость, нисходящую из слоя 22 насадочного материала в открытой внутренней области 14, и транспортирует ее во внутренние проходы 34 для текучей среды в каркасах 30. Жидкость защищена от восходящего потока пара или газа, когда течет по внутренним проходам 34 для текучей среды, и подается в распределитель 32 жидкости. Потом жидкость перераспределяется в более однородном потоке посредством распределителя 32 жидкости в нижележащий слой 22 насадочного материала или другой внутренний компонент колонны 10.

Протекание жидкости через компоненты устройства 24 для сбора и распределения жидкости можно регулировать так, чтобы корректировать протекание жидкости или неравномерных композиционных распределений, или достигать иным образом перемешивание текучей среды из разных частей устройства 24 для сбора и распределения жидкости. Например, на одном конце или в промежуточных местоположениях верхних и/или нижних каналов 26 и 28 сбора можно расположить разделительные перегородки 80 для нагнетания большего количества или всей жидкости в этом канале сбора для того, чтобы она протекала во внутренний проход 34 для текучей среды в одном каркасе 30, а не равномерно распределялась между внутренними проходами 34 для текучей среды в двух каркасах 30. Как показано на фиг. 9, разделительные перегородки 80 расположены на одном конце желобных сегментов 54 верхних каналов 26 сбора и на противоположном конце желобных сегментов 60 нижних каналов 28 сбора. В качестве одной альтернативы отметим, что разделительные перегородки 80 могут быть расположены на противоположных концах соседних желобных сегментов 54 верхних каналов 26 сбора и на противоположных концах соседних желобных сегментов 60 нижних каналов 28 сбора. В рамках объема притязаний изобретения возможны и другие компоновки разделительных перегородок 80.

Точно так же, разделительные перегородки 82 могут быть расположены в верхних поясах 40 ферм для направления всей жидкости или ее части в пределах участка верхнего пояса 40 фермы в один проем 68, а не равномерного распределения между соседними проемами 68. В других приложениях, как изображено на фиг. 9, разделительные перегородки 82 могут быть расположены по центру между соседними проемами 68 для компенсации неточного уровня верхних поясов 40 ферм. В таких приложениях, жидкость предпочтительно склонна протекать к нижнему из соседних проемов 68, но разделительная перегородка 82 способствует нагнетанию одинаковых количеств жидкости для протекания в соседние проемы 68.

Таким образом, можно заметить, что устройство 24 для сбора и распределения жидкости обеспечивает возможность поддержания сборника 25 жидкости, слоя 22 насадочного материала и распределителя 32 жидкости каркасами 30, тем самым исключая потребность в отдельных опорных конструкциях для каждого из этих компонентов. Поэтому устройство 24 для сбора и распределения жидкости занимает меньше высоты колонны 10 по сравнению с традиционными опорными конструкциями, в некоторых случаях экономя до 1 метра или более высоты колонны в каждом месте, где установлены устройства 24 для сбора и распределения жидкости. Это уменьшение высоты обеспечивает возможность повышенной гибкости при исходном проектировании колонны или при переоборудовании существующей колонны, приводящем к экономии материалов и/или улучшенной рабочей характеристике. Размещение верхнего пояса 42 фермы непосредственно под верхними и нижними каналами 26 и 28 сбора обеспечивает возможность надежного закрепления этих компонентов в нужном положении с ограниченной возможностью перемещения во время эксплуатации колонны 10. Точно так же, прикрепление распределителя 32 жидкости непосредственно к нижнему поясу 42 фермы облегчает регулировку уровня канала 76 предварительного распределения и разделительной коробки 78 во время установки и ограничивает прогиб или иное отклонение этих компонентов, когда они нагружены жидкостью во время эксплуатации колонны 10. Более того, устройство 24 для сбора и распределения жидкости позволяет достичь более желательного перемешивания жидкости перед ее перераспределением, тем самым, обеспечивая более равномерный поток жидкости, а также более однородный ее состав в пределах этого потока.

Из вышеизложенного должно быть видно, что это изобретение является выполненным с возможностью достижения всех вышеуказанных результатов и целей, а также других преимуществ, которые присущи предлагаемой конструкции.

Следует понимать, что некоторые признаки и их субкомбинации являются средствами общего назначения, а их применение возможно без ссылки на другие признаки и субкомбинации. Эта особенность считается находящейся в рамках объема притязаний изобретения.

Поскольку в рамках объема притязаний изобретения могут быть реализованы многие возможные варианты его осуществления, должно быть ясно, что все здесь изложенное или показанное на прилагаемых чертежах следует интерпретировать как имеющее иллюстративный, а не ограничительный смысл.

1. Устройство для сбора и распределения жидкости, установленное в колонне, содержащей наружный кожух и внутреннюю область, в которой происходят массоперенос и/или теплообмен, содержащее:
сборник жидкости, проходящий поперек внутренней области колонны и содержащий множество каналов сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу для сбора жидкости, нисходящей в пределах внутренней области колонны, причем каналы сбора имеют выпуски для выпуска жидкости, собираемой в каналах сбора;
по меньшей мере, один каркас, проходящий поперек внутренней области колонны и имеющий противоположные концы, поддерживаемые кожухом колонны, причем каркас расположен под сборником жидкости и поддерживает его;
распределитель жидкости, расположенный под каркасом и несомый им; и
внутренний проход для текучей среды, сформированный в каркасе и выполненный с возможностью приема жидкости, выпускаемой из выпусков каналов сбора, и транспортировки ее в распределитель жидкости.

2. Устройство по п.1, в котором множество каналов сбора содержит верхние каналы сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу, и нижние каналы сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу, причем нижние каналы сбора расположены в смещении относительно верхних каналов сбора.

3. Устройство по п.2, в котором верхние каналы сбора лежат в первой общей горизонтальной плоскости, а нижние каналы сбора лежат во второй общей горизонтальной плоскости, находящейся на заранее выбранном расстоянии под первой общей горизонтальной плоскостью.

4. Устройство по п.3, в котором каркас содержит взаимосвязанные элементы каркаса, формирующие ферменную конструкцию, и причем внутренний проход для текучей среды сформирован в пределах взаимосвязанных элементов каркаса.

5. Устройство по п.4, в котором ферменная конструкция каркаса содержит горизонтально проходящий верхний пояс фермы, горизонтально проходящий нижний пояс фермы, находящийся на расстоянии под верхнем поясом фермы, и множество раскосов, проходящих между верхним и нижним поясами фермы.

6. Устройство по п.5, в котором раскосы наклонены и формируют с верхним и нижним поясами фермы треугольную геометрическую структуру.

7. Устройство по п.5, в котором раскосы проходят перпендикулярно верхнему и нижнему поясам фермы и формируют с верхним и нижним поясами фермы квадратную или прямоугольную геометрическую структуру.

8. Устройство по п.5, содержащее множество каркасов, расположенных горизонтально на расстоянии друг от друга и параллельно друг другу, причем каждый из каркасов имеет, по меньшей мере, один из внутренних проходов для текучей среды.

9. Устройство по п.8, в котором, по меньшей мере, некоторые из каналов сбора расположены на верхних поясах ферм каркасов.

10. Устройство по п.9, содержащее слой насадочного материала, удерживаемый на сборнике жидкости.

11. Способ сбора и перераспределения жидкости с использованием устройства для сбора и распределения жидкости, установленного в колонне, содержащей наружный кожух и внутреннюю область, в которой происходят массоперенос и/или теплообмен, причем способ включает в себя этапы, на которых:
собирают жидкость, нисходящую во внутренней области колонны, в каналах сбора сборника жидкости, проходящего поперек внутренней области колонны, причем каналы сбора проходят параллельно и расположены на расстоянии друг от друга;
транспортируют жидкость, собранную в каналах сбора, во внутренний проход для текучей среды, сформированный в каркасе, проходящем поперек внутренней области колонны, и обеспечивают протекание жидкости по этому проходу по направлению вниз, причем каркас имеет противоположные концы, поддерживаемые кожухом колонны, и расположен под сборником жидкости, и поддерживает его; и
подают жидкость из внутреннего прохода для текучей среды в каркасе в распределитель жидкости, расположенный под каркасом и несомый им.

12. Способ по п.11, в котором каркас содержит взаимосвязанные элементы каркаса, формирующие ферменную конструкцию, и причем внутренний проход для текучей среды сформирован в пределах взаимосвязанных элементов каркаса.

13. Способ по п.12, в котором этап сбора жидкости включает в себя сбор жидкости в верхних каналах сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу, и нижних каналах сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу, причем нижние каналы сбора расположены в смещении относительно верхних каналов сбора.

14. Способ по п.13, в котором верхние каналы сбора лежат в первой общей горизонтальной плоскости, а нижние каналы сбора лежат во второй общей горизонтальной плоскости, находящейся на заранее выбранном расстоянии под первой общей горизонтальной плоскостью.

15. Способ по п.14, в котором ферменная конструкция содержит горизонтально проходящий верхний пояс фермы, горизонтально проходящий нижний пояс фермы и множество раскосов, проходящих между верхним и нижним поясами фермы.

16. Способ по п.15, в котором раскосы наклонены и образуют с верхним и нижним поясами фермы треугольную геометрическую структуру.

17. Способ по п.15, в котором раскосы проходят перпендикулярно верхнему и нижнему поясам фермы и формируют с верхним и нижним поясами фермы квадратную или прямоугольную геометрическую структуру.

18. Способ по п.15, включающий в себя транспортировку жидкости в каналах сбора во множество каркасов, расположенных горизонтально на расстоянии друг от друга и параллельных друг другу, причем каждый из каркасов имеет, по меньшей мере, один из внутренних проходов для текучей среды.

19. Способ по п.18, в котором, по меньшей мере, некоторые из каналов сбора расположены на верхних поясах ферм каркасов.

20. Способ по п.18, включающий в себя этап, на котором подают жидкость из распределителя жидкости в нижележащий слой насадочного материала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для оптимизации процесса улавливания влаги в противоточных башенных и вентиляторных градирнях при незначительном аэродинамическом сопротивлении проходу воздуха.

Изобретение относится к оросительным холодильникам непосредственного контакта, в частности градирням, и может быть использовано во многих отраслях промышленности, требующих охлаждения нагретой воды в циркуляционном контуре атмосферным воздухом.

Изобретение относится к контактным охладителям, в частности к градирням, и может быть использовано на тепловых электрических станциях для охлаждения оборотной воды.

Изобретение относится к устройствам для оборудования градирен и может быть использовано для улавливания и отвода воды в башенных градирнях оборотного водоснабжения предприятий.

Изобретение относится к устройствам для оборудования градирен и может быть использовано для улавливания и отвода воды в башенных градирнях оборотного водоснабжения предприятий.

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к тепломассообменным аппаратам, к башенным и вентиляторным градирням. .

Изобретение относится к теплообменным аппаратам. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах башенных и вентиляторных градирен, а именно для обеспечения равномерного распределения охлаждаемой воды по площади орошения при одновременном снижении гидравлических потерь и исключения заиления трубопроводов всей системы водораспределения без останова градирни.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в градирнях теплоэлектростанций и промышленных предприятий. .

Изобретение относится к устройствам охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в контактных пленочных теплообменных аппаратах. Изобретение заключается в том, что в пленочном теплообменном аппарате с помощью армирующих стержней, закрепленных посредством горизонтальных упоров в верхней и нижней частях цилиндрического корпуса аппарата, установлены отсечные устройства, расположенные сверху вниз на одинаковом расстоянии, при этом каждое отсечное устройство разделено на две части: внутреннюю и находящуюся поверх внутренней внешнюю часть, с возможностью регулировки внутреннего пространства устройства путем перемещения пластин внутренней части, с помощью резьбовых вентилей.

Изобретение относится к области энергетики. Водораспределительное устройство для контактных аппаратов выполняется в виде тарелок с равномерно расположенными отверстиями прямоугольной формы, причем тарелки расположены в два яруса, они имеют форму поперечного сечения контактного аппарата, днища каждого яруса имеют равное количество отверстий со скругленными углами, причем живое сечение каждого яруса составляет 40-60%, при этом отверстия в соседних по высоте ярусах расположены с поворотом на угол 80-100 градусов, а расстояние между соседними отверстиями составляет 0,2-0,3 их ширины, при этом расстояние между днищами ярусов равно 8-10 ширины отверстий.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а более точно - к устройству утилизации тепла конденсации водяного пара и очистки уходящих газов энергетической установки.

Изобретение относится к тепломассообменному аппарату с комбинированной схемой взаимодействия потоков газа и жидкости, содержащий корпус, водораспределительную систему, в основании которой установлены трубки для подачи жидкости в каналы непосредственного взаимодействия потоков газа и жидкости в прямотоке регулярной насадки.

Изобретение относится к космической технике, в частности к системам терморегулирования объектов, расположенных на космических аппаратах, и может быть использовано на предприятиях, занимающихся разработкой и эксплуатацией космической техники.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в качестве центробежно-вихревого тепломассообменника - ЦВТ (бойлера для контактного нагрева воды паром), а также для нагрева технологических жидкостей, например в микробиологической, пищевой, химической, нефтяной и других промышленностях.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в установках для нагрева воды уходящими дымовыми газами котельных или тепловых агрегатов. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для контактного нагрева воды паром при одновременном использовании кинетической энергии пара для вращения воды, передаваемой на силовой вал, передающий энергию на транспортирование нагретой воды, и, при необходимости, на привод электрогенератора, вырабатывающий электроэнергию.

Изобретение относится к области энергетики. .

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, предназначенным для осуществления взаимодействия больших объемов теплообменивающихся сред без их непосредственного контакта.

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам для проведения процессов ректификации в бражной колонне и может быть использовано в укрепляющих ректификационных колоннах в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.
Наверх