Клапанная тарелка



Клапанная тарелка
Клапанная тарелка

 


Владельцы патента RU 2579067:

Валиуллин Илшат Минуллович (RU)
Зиберт Генрих Карлович (RU)

Изобретение предназначено для массообменных аппаратов, может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, дистилляции. Клапанная тарелка установлена в корпусе, включает основания с рядами отверстий для прохода газа, каждый ряд отверстий перекрыт плоскими клапанами и снабжен шарниром или направляющим элементом, ограничителями перемещения, перегородки, образующие со стенкой корпуса аппарата переливные карманы. Плоские клапана выполнены в виде гребенки, зубья которой перекрывают полностью или частично отверстия в основании. В качестве зубьев гребенки могут быть использованы отходы от выштампованных отверстий основания. Технический результат - повышение производительности клапанной тарелки по газу и жидкости, расширение диапазона эффективной работы, упрощение конструкции клапанной тарелки и снижение ее стоимости, повышение эффективности и уменьшение уноса жидкости с газовым потоком. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к контактным устройствам массообменных аппаратов, может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, дистилляции.

Известна клапанно-решетчатая тарелка (патент ЧССР №153371, B01D 3/22, Конструкции клапанных тарелок массообменных аппаратов, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, МОСКВА, 1982) с пластинчатыми клапанами, полотно которой состоит из пластин, между которыми образованы щели для прохода газовой и жидкой фаз, частично перекрытые поперечными клапанами из профилированных металлических плоских полос или желобов. Длина клапана значительно превышает ширину. Для ограничения вертикального перемещения каждый клапан оснащен упором в виде скобы или ограничителем подъема, соединенным с клапаном. Для улучшения диспергирования газового потока в клапанах предусмотрены отверстия.

Основные преимущества приведенной клапанно-решетчатой тарелки:

- простота конструкции;

- увеличенная длина клапана, что сокращает их число на тарелке.

Недостатки тарелки:

- барботирование газа происходит через отверстия в клапанах и каналы по периметру клапанов, расположенных выше полотна, а провал жидкости происходит непосредственно с полотна тарелки вне зоны барботажа через щели между пластинами, что снижает контакт газа с жидкостью и ухудшает эффективность тарелки;

- увеличенная длина клапанов мешает организованному движении жидкости по основанию (решетке), особенно при выполнении тарелки с переливными карманами;

- приведенный диаметр барботажных отверстий (щелей) и каналов выхода газа из-под клапанов значительный, что ведет к увеличению диаметра газовых пузырей, барботирующих через жидкость, снижению их количества и, как следствие, к снижению поверхности контакта между газом и жидкостью, снижению эффективности тарелки;

- ограниченный диапазон между верхней и нижней производительностью тарелки по газу, что при выходе за пределы рабочего диапазона приводит к «захлебыванию» тарелки или неравномерному провалу жидкости;

- для тарелок с круглым поперечным сечением унификация полотен затруднительна, т.к. количество клапанов в рядах не одинаково и полотна имеют разные геометрические размеры.

Известна клапанная тарелка для массообменных аппаратов (авторское свидетельство №1187833 от 15.05.1984, B01D 3/30), включающая основание с отверстиями и расположенные над ними прямоточные клапаны, снабженные рычагами, один конец каждого из которых жестко прикреплен к клапану, а другой, свободный, расположен над основанием тарелки между клапанами, балласт с ограничителями его вертикального перемещения, приемный карман и переливное устройство.

Недостатками клапанной тарелки для массообменных аппаратов является:

- сложность конструкции;

- ограничение производительности по жидкости из-за малого периметра однопоточных переливных и приемных перегородок сливных карманов;

- ограничение скорости движения жидкости по полотну тарелки при открытых клапанах;

- невозможность унификации полотен оснований тарелки из-за их различных геометрических размеров;

- увеличенное число клапанов, ограниченный диапазон эффективной работы.

Известна контактная тарелка (патент №1604389 от 04.07.1988, B01D 3/30 (прототип)), состоящая из полотна со сливом и с прямоугольными отверстиями, над которыми расположены плоские клапаны с ограничительной ножкой. Тарелка снабжена осью, прикрепленной к полотну (основанию), смещенной по отношению к оси симметрии ряда отверстий в сторону, противоположную сливу, и расположенной между полотном и клапаном.

Преимуществом данной тарелки является:

- плоский длинный клапан на ряд отверстий, простота конструкции, не требующая специальной штамповой оснастки и исключающая отходы листового материала при изготовлении;

- расположение клапана над рядом отверстий обеспечивает их синхронное открытие и равномерный барботаж газа через жидкость для всего ряда;

- шарнирное коромысловое крепление исключает заедание клапана, требует минимальных энергетических затрат на его поворот.

Недостатком данной конструкции является:

- значительный эквивалентный (приведенный) диаметр отверстий в полотне тарелки;

- ограничение скорости перемещения жидкости по полотну тарелки при открытых клапанах;

- ограничение верхнего и нижнего диапазонов по производительности, определяемых для низа началом провала жидкости и для верха уносом жидкости с газом при скоростях выше допустимого значения;

- сложность унификации сегментных полотен, т.к. ширина полотна должна быть менее диаметра люка-лаза;

- неравномерность открытия клапанов по рядам.

Предлагаемым изобретением решаются задачи повышения диапазона эффективной работы клапанной тарелки (т.е. отношения максимальной производительности к минимальной), повышения эффективности процесса массообмена между газовым и жидкостным потоками путем увеличения поверхности контакта между фазами (жидкостью и газом), обеспечения равномерного открытия клапанов в рядах.

Для достижения указанного технического результата в клапанной тарелке, установленной в корпусе, включающей основание с рядами отверстий для прохода газа, каждый ряд отверстий перекрыт плоскими клапанами и снабжен шарниром или направляющим элементом, ограничители перемещения, перегородки, образующие со стенкой корпуса аппарата переливные карманы, плоские клапана выполнены в виде гребенки, зубья которой перекрывают полностью или частично отверстия в основании, и в качестве зубьев гребенки могут быть использованы отходы от выштампованных отверстий основания.

Технические решения по изобретению позволили:

- уменьшить сопротивление жидкости при движении по основанию клапанной тарелки за счет выполнения клапанов в виде гребенок;

- унифицировать полотна основания и клапаны для него выполнением их одного геометрического размера;

- увеличить нагрузки по жидкости на единицу площади основания за счет увеличения периметра слива;

- снизить унос жидкости с газовым потоком, упростить и унифицировать сепарационно-массообменные устройства (насадки);

- снабжение клапанной тарелки ограничителем перемещения, соединенной с основанием или с переливной перегородкой, позволило синхронно и одновременно открываться каждому клапану при изменении производительности газового потока;

- закрепление под полотном тарелки сепарационно-массообменной насадки позволило сохранить эффективность тарелки при работе ее даже в провальном режиме, т.е. при минимальных нагрузках по газу.

Заявителю не известны из существующего уровня техники массообменные устройства, в которых бы подобным образом достигались перечисленные выше задачи.

На фиг. 1 представлена клапанная тарелка в плане с симметричным расположением клапанов в смежных рядах друг за другом на линиях, перпендикулярных рядам, и подачей жидкости с двух противоположных сторон приемных перегородок и отводом ее с двух перпендикулярно расположенных (относительно подачи жидкости) отборных перегородок.

На фиг. 2 представлена проекция клапанной тарелки в разрезе вертикальном по А-А.

На фиг. 3 представлена клапанная тарелка в плане с шахматным расположением клапанов в рядах и подачей жидкости с двух противоположных сторон приемных перегородок и отводом ее с двух перпендикулярно расположенных отборных перегородок.

На фиг. 4 показан балласт с расположением его в пазу перегородки, закрепленной на основании - вид Б на фиг. 2.

На фиг. 5 представлена клапанная тарелка многосливная с одинаковыми полотнами основания.

На фиг. 6 показана однопоточная клапанная тарелка.

Клапанная тарелка установлена в корпусе 1 (фиг. 1, 3, 5, 6), в котором вдоль внутренней поверхности 2 корпуса 1 по периметру размещены переливные 3 и приемные 4 перегородки, образующие с внутренней поверхностью 2 переливные 5 и приемные 6 карманы с отделением их друг от друга. К перегородкам 3 и 4 крепится основание 7 клапанной тарелки в виде равностороннего многоугольника, например квадрата (фиг.1,3) или шестиугольника (фиг. 5). Основание 7 разбито на полотна 8 одинакового размера (фиг. 1, 3, 5), габариты которых обеспечивают возможность монтажа и демонтажа их через люк-лаз. Клапана 9 прикрывают отверстия 10 (фиг. 2) по входу газа на полотнах 8. Клапаны 9 в рядах выполнены или объединены в виде гребенок 11 (фиг. 1, 3, 5, 6) и установлены с возможностью поворота на направляющих элементах 12, размещенных в трубках 13, расположенных по торцам гребенок 11, причем трубки 13 закреплены на основании 7 (фиг. 2). Клапана 9 на основании 7 могут располагаться в шахматном порядке (фиг. 3).

Для увеличения производительности клапанной тарелки она снабжена ограничителями перемещения 14, расположенными над клапанами 9 в пазах 15 (фиг. 4), причем ограничитель перемещения 14 закреплен с возможностью вертикального перемещения к основанию 7 или к перегородкам 3 или 4.

Для расширения диапазона производительности в сторону ее нижнего предела при сохранении эффективности под его основанием 7 в корпусе 1 размещена насадка 16 (фиг. 2), выполненная из частей, монтируемых (демонтируемых) через люк-лаз корпуса 1.

Устройство работает следующим образом.

Жидкость подается в приемные карманы 6, а затем, равномерно распределяясь, поступает на основание 7, размещенное в корпусе 1 (фиг. 1). Поток газа подается под основание 7 клапанной тарелки (фиг. 2).

При малых нагрузках по газу газ барботирует через жидкость, проходя через отверстия 10, расположенные вне клапанов (фиг. 1, 3).

При увеличении нагрузки по газу начинают включаться в работу клапаны 9 в гребенках 11 в режиме саморегулирования в пределах свободного зазора, определяемого начальной высотой положения ограничителя перемещения 14 (фиг. 2).

При средних и высоких нагрузках по газу гребенки 11 работают в режиме саморегулирования совместно с ограничителем перемещения 14, приподнимая его.

Насыщенная жидкость после контакта с газом отводится через перегородки 3 в переливные карманы 5 (фиг. 1, 3, 5, 6).

Таким образом, решены задачи по повышению производительности клапанной тарелки по газу и жидкости, расширению диапазона эффективной работы, упрощению конструкции клапанной тарелки и снижению ее стоимости, повышению эффективности и уменьшению уноса жидкости с газовым потоком.

1. Клапанная тарелка, установленная в корпусе, включающая основание с рядами отверстий для прохода газа, каждый ряд отверстий перекрыт плоскими клапанами и снабжен шарниром или направляющим элементом, ограничителями перемещения, перегородки, образующие со стенкой корпуса аппарата переливные карманы, отличающаяся тем, что плоские клапана выполнены в виде гребенки, зубья которой перекрывают полностью или частично отверстия в основании.

2. Клапанная тарелка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве зубьев гребенки могут быть использованы отходы от выштампованных отверстий основания.



 

Похожие патенты:

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.

Изобретение предназначено для сорбции. Вращающийся слой насадки, расположенный на вращающемся валу, содержит первый слой насадки и второй слой насадки, расположенные смежно друг с другом вдоль вала.

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.

Группа изобретений относится к конструкциям массообменных колонн, предназначенных для проведения тепломассообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, и может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, очистки и осушки природного газа в химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологии фракционирования водно-органических смесей и используется в химической, нефтехимической, газодобывающей промышленности. .

Изобретение относится к тепломассообменным устройствам для проведения процессов ректификации, абсорбции, экстракции в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам. .

Изобретение относится к масложировой промышленности и касается способа управления процессом удаления влаги выпариванием из фосфолипидной эмульсии подсолнечного масла в ротационно-пленочном аппарате.

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