Прямоточная контактная тарелка

 

Союз Советсиик

Социалистическин

Республик (li)893208 (61 ) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 23.04.80 (2l ) 2914782/23-26 (53)A%. Кл.

В 01D 3/26 с присоединением заявки.йт (23)Приоритет - .

3Ъвударатеенвй кемнтет

CCCt ао данам нзабретеннй и втнрытнй (53 у УДК 66.048. .375(088.8) Опубликовано 30.12.81, Бюллетень М 4-8

Дата опубликования описания 04.01.82

А. К. Лобашев, Н. С. Черноземов и В. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский углеводородного сырья (54) ПРЯМОТОЧНАЯ КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА

Изобретение относится к устройствам общего назначения для осуществления различных физических и химических процеосов, а именно к контактным тарелкам для взаимодействия газа (napa) с жидко стью, в которых контактирование фаз осуществляется в режиме прямотока и саморегулирования живого сечения.

Известна контактная тарелка с прямо10 . точными .контактными устройствами крут лой форМы, обеспечивающими высокоскоростное движение фаз в зоне контакта(1 .

Недостатком известной конструкции является большое количество контактных устройств, определяклцее сложность изготовления и монтажа тарелок, Указанный недостаток в значительной мере устраняется в тарелках с контактными, устройствами прямоугольной формы, сокращение числа которых достигается за счет увеличения их линейной протяжен« ности, Недостаток известных конструкций та» релок состоит в их чувствительности к изменениям нагрузки по пару (газу;) и жидкости, что приводит к непостоянству, эффективной работы тарелок и отрицательно сказывается на качестве получаемой продукции.

Наиболее близкой к. предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является прямоточная контактная тарелка, которая содержит горизонтальйую перегородку с сопловыми отверотиями, спивную перегородку и контактные элементы, образованные парой вертикальных плоско-параллельных пластин, одна из которых плотно примыкает к горизонтальной перегородке, а другая расположена на некотором расстоянии от горизонтальной перегородки и своей верхней частью образует отбойник дугового профиля 21.

В данной конструкции тарелки упрощение .изготовления и монтажа достигается за счет сокрашения числа контактных устройств посредством увеличения нх ли3 89320 нейной протяженности. Однако данная конструкция не решает задачи саморегулирования живого сечения как по газовой, так и по жидкой фазам ввиду жесткости свя- зей элементов устройства. Укаэанный недостаток приводит к непостоянству гидравлических характеристик и эффективности работы тарелок, что отрицательно сказыва ется на качестве получаемой продукции.

Цель изобретения - стабилизация ско- to ростей газа (пара) и жидкости в зоне кондакта при изменении их расхода и упро щение монтажа.

Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции прямоточной 15 контактной тарелки пластины с отбойником в нижней частй снабжены клапанами-понтонами и жестко соединены между собой торцовыми перегородками. При етом нижняя часть клапанов-понтонов trMaeó про 20 ,филь отбортовки соплово о отверстия горизонтальной перегородки, а каждый иэ крайних клапанов-понтонов снабжен упругим элементом, преимущественно пружиной, соединяющей его с неподвижной ча стью горизонтальной перегородки.

На фиг. 1 изображена часть аппарата с предлагаемой прямоточной контактной тарелкой; на фиг. 2 - тарелка, вид сверху. 30

Тарелка состоит из горизонтальной пе - регородки 1 с сопловыми отверстиями, сливной перегородки 2 и контактных элементов, образованных парой вертикальных л 35 плоско-параллельных пластин 3 и 4 клапаном-понтоном 5, торцовыми перегородками 6. Кроме того, имеются пластиныограничители 7 и упругий элемент 8. Hmmняя кромка пластины 3 закреплена на кла40 пане-понтоне 5 произвольной формы, но повторяющейся в нижней его части профиль отбортовки,сопла горизонтальной перегородки 1, а верхняя отогнутая часть обра зует отбойник дугового профиля. Нижняя кромка пластины 4 примыкает к горизон45 тальной перегородке 1.

8 4

Поднимающийся с нижележашей тарелки газ (пар) проходит.через сопло горизонтальной перегородки 1 и увлекает с собой жидкость, поступающую в зону контакта по зазору, образованному отбортовкой сопла и соответствующей ее профилю нижней частью клапана-понтона 5. В контактном зазоре, образованном пластинами

3 и 4, в, восходящем двухфазном потоке ввиду высокой относительной скорости фаэ осуществляется интенсивный массообмен.

На выходе иэ контактного элемента движущийся поток претерпевает поворот на 180, обусловленный отбойником, вследствие чего поток разделяется: гаэ (пар) подымается и поступает на вышележащую тарелку, а жидкость отбрасывается вниз и поступает в следующий контакт ный элемент.

Описанное относится к установивше-. муся режиму работы тарелки, когда клапан-понтон под действием равновесия сил (давление газа (пара) на пластину 3, натяжение пружины 8, уровень жидкости на тарелке) занимает вполне определенное положение.

Рассмотрим три возможных в практике случая изменения нагрузок.

1. Изменяется нагрузка по газу при постоянной нагрузке по жидкости. Увеличение нагрузки по газу при неизменном расходе жидкости приводит к увеличению силового воздействия на пластину 3, под действием чего клапан-понтон смешается лишь в,сторону, противоположную от пластины 4, увеличивая тем самым живое сечение для прохода газа и стабилизируя его скорость в контактном зазоре, а следовательно, гидравлическое сопротивление и эффективность массообмена (КПД тарелки). Перемещение клапано понтонов .в направлении, перпендикулярном направлению движения жидкости на тарелке, ограничивается пластинами 7, которые, предотвращая перемешивание жидкости на тарелке, с:пособствуют повышению КПД.

Клапаньь-понтоны 5 с пластинами 3 и торцовыми перегородками 6 свободно плавают в жидкости на горизонтальной перегородке и имеют возможность переме щаться в горизонтальном (по ходу жидкости) и вертикальном (но ходу газа) направлениях. Крайний но ходу жидкости клапан-понтон соединен с неподвижной частью тарелки посредством упругого элемента, например пружины 8.

Тарелка работает следующим образом.

2.:Изменяется нагрузка по жидкости при постоянной нагрузке по газу. Увеличение нагрузки по жидкости при неизменном расходе газа приводит к увеличению уровня жидкости на тарелке. Это вызывает при постоянной плавучести клапанапонтона лишь его подъем над полотном тарелки, что и обеспечивает увеличение сечения зазора для прохода жидкости, стабилизируя ее скорость при входе в зо8932

Формула изобретения ну контакта, а следовательно, гидравличе ское сопротивление и эффективность та репки. При этом живое сечение для прохода газа остается неизменным.

3, Одновременно изменяются нагруэ» ки как по газу (пару), так и по жидкости. Увеличение расходов газа (пара) и жидкости приводит по причинам, указан ным в пп.l и 2, к одновременному перемещению клапана-понтона соответственно ф в горизонтальном и вертикальном направ пениях, что и обусловливает одновременное. увеличение живого сечения для прохода газа и зазора для прохода жидкости. Так достигается постоянство скоростей фаз в 1 момент образования двухфазного потока, а следовательно, стабилизапии гидравлического сопротивления и эффективности тарелки при одновременном увеличении нагрузки по газу {пару) и жидкости. яа

При автономном или одновременном уменьшении нагрузки по газу (пару) и жидкости соответственно уменьшение жи« вого сечения для прохода газа и жидкостного зазора осуществляется автомати .чески цод воздействием усыпя пружины и силы тяжести клапана-понтона.

Предлагаемая конструкция обеспечивает также эяачнтельное упрощение монтажных работ, поскольку клапаны-понтоны 30 устанавливаются на полотне тарелки свободно и имеют связь с ней или с корпусом апцарата лишь посредством прунсйны.

Использование предлагаемой конструк« ции в процессах абсорбпии, ректификации зз

R десорбции по сравнению с известной дает воэможность проводить процесс с высокой эффективностью при значительных изменениях нагрузок по пару и жидкости.

Испытания предлагаемой конструкции по 4Q казали, что GpH скоростях газа в апп&ра те от 0,5 до 2,5 м/с эа счет стабипьных характеристик тарелки степень насыщения жидкости СО остается практически неиэ08 б менной и превышает степень насьпаения для известной конструкции в среднем в.

1 á раза.

1. Прямоточная контактная тарелка, содеркащая горизонтальную перегородку с сопловыми отверстиями, сливную перегородку и контактные устройства, образованные парой вертикальных плоско-парал» лельных пластин, одна из которых плотно примыкает к горизонтальной перегородке, а другая расположена на расстоянии от горизонтальной перегородки и снабжена в верхней части отбойником дугового про риля, отличающаяся тем, что, с целью стабилизации скоростей газа (napa) и жидкости в зоне контакта при иэ менении ик расхода и упрощения монтажа, пластины с отбойником в нижней части снабжены клапанами-понтонами и жестко соединены между собой торцовыми перегородками.

2. Тарелка по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что: нижняя. часть клапа нов понтонов имеет профиль отбортовки соплового отверстия горизонтальной перегородки.

3. Тарелка по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что каждый иэ крайник клапанов-понтонов снабжен упругим элементом, пренмущес венно пружиной, соединяющей его с неподвижной частью го» ризонтальной перегородки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 129181, кл. В Ol Р 3/26, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР № 161688, кл. В 01 З 3/26, 1962 (прототип) .