Контактный элемент массообменной тарелки

 

«i>944596

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К,: АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Сециалистическик

Рвспублик (6t) Дополнительное к авт. сеид-ву (И1М. Кп.з. (22) Заявлено 050181 (21) 3230146/23-26

В 01 О 3/30 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (53) УДК 6.6. 04 8 ° . 37 5 (088. 8) Опубликовано 23.07.82. Бюллетень ¹ 27

Дата опубликования описания 23.07.82

Г.P. Залкинд, А.Н. Зарецкий и В.В. Н па те . „!

1, 1 - Ч!

Г6ХакчКЧлч а :

) т (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КОНТАКТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ИАССООБИЕННОЙ ТАРЕЛКИ

Изобретение относится к устройству для контактирования газа (пара) с жидкостью и может быть использовано в тепломассообменных, абсорбционных и ректификационных аппаратах, в частности в процессах десорбции брома из бромсодержащих растворов, требующих высоких плотностей орошения, абсорбции брома, иода, хлора из газовых фаз.

Известен контактный элемент, содержащий полый усеченный конус, установленный меньшим основанием под полотном тарелки с образующей, снабженной направленно-просечньми элементами, ориентированный отбортованным большим основанием вверх, и подвижный элемент, прн этом подвижный элемент выполнен в виде тора и установлен между отбортованньм большим основанием конуса и полотном тарелки (1) .

Недостатками контактного элемента является низкая пропускная способность по жидкости, обусловленная образованием застойных зон над клапанным элементом, сложность изготовления подвижного клапана в виде тора и полого усеченного конуса, снабженного направленно-просечными элементами, выполняющего роль переливного патрубка.

Известен контактный элемент массообменной тарелки, вклочающий полотйо тарелки с отверстием,в котором установлен переливной патрубок, выполненный с расширенной перфорированной верхней частью, и с отбойником в нижней части, клапан, ограничители подъема клапана {2).

Недостатком указанной конструкции является также невысокая пропускная способность по газу и Жидкости и сложность изготовления.

Цель изобретения — интенсификация процесса, упрощение конструкции и снижение мвталлоемкости путем расширения диапазона устойчивой работы по жидкости и газу. указанная цель достигается тем, что в контактном элементе массообменной тарелки, включакщем полотно тарелки с отверстием, в котором установлен переливной патрубок, вы25 полненный с расширенной перфорированной верхней частью, и с отбойником в нижней части, клапан, ограничители подъема клапана, клапан выполнен в форме рассеченного гори30 зонтальной плоскостью полого тора

944596

Наличие прорезей на торцовых кромках кольцевого клапана по всему периметру окружностей создает условия для интенсивного дробления газовых (паровых) струй при входе s жид- 40 кость, находящейся на тарелке . Радиальная направ ле ннос ть газо-жидкостных потокбв во внутрикольцевом пространстве, их соударение повиаает эффективность массообмена. Оптимальные 45 условия пропуска жидкости и газа, обеспечивающие высокую эффективность массообмена, достигаются при отношении диаметра .переливного патрубка и диаметра. внутренней окружности

50 кольцевого клапана, равном 0,25-0,5.

При отношении диаьитров больше 0,5 уменьшается производительность контактного элемента при отношении меньшем 0,25 ухудшается эффективность, Ф

Предлагаемый контактный элемент может работать в стационарном режиме в условиях строго постоянного соотношения газ (пар) — жидкость .

Стационарное положение кольце в ого клапана достигается его закреплением к полотну тарелки (например, сваркой на прихватках). В этом случае исключается надобность в направ60

65.с прорезями по всему периметру, при этом в полотне тарелки выполнены кольцевые отверстия для прохода газа, в которых размещены ограничители подъема клапана.

Клапан выполнен с диаметром внешней окружности большим, а внутренний — меньшим соответствующих диаметров окружностей отверстий для прохода газа в полотне тарелки..

Элемент снабжен дополнительным -10 отбойником, установленным в верхней части переливного патрубка.

Диаметр переливного патрубка составляет 0,25-0,5 диаметра клапана.

Важным в контактном элементе является прежде всего форма выполнения кольцевого клапана. Он выполнен в виде рассеченного горизонтальнойй плоскостью полого тора, который снабжен прорезями по всему периметру ъ0 торцовых кромок, как по внешней, так и по внутренней окружности клапана. Во-вторых, кольцевой клапан при помощи направляющих устанавливается в кольцевых отверстиях в по25 лотне тарелки и перемещается в них параллельно переливному патрубку, причем диаметр переливного патрубка составляет 0,25-0, 5 диаметра внут. ренней окружности кольцевого клапана. Тем самым конструкция предполагает две эоны контакта фаэ: внешнкю в межклапанном пространстве,. и внут" реннюю - во:внут1.лкольцевом простанстве ляющих - ограничителях подъема клапана.

На чертеже показан контактный элемент массообменной тарелки с кольцевым клапаном, общий вид.

В полотне тарелки 1 жестко и без зазора закреплен переливной патрубок 2, выполненный с раширенной перфорированной верхней частью (фазоразделителем) 3, и расположенной под тарелкой нижней частью, снабженной отбойником 4. Над фаэораэделителем 3 закреплен отбойник 5. В полотне тарелки выполнено кольцевое отверстие 6 для прохода газа (пара) .

Над кольцевым отверстием расположен кольцевой клапа н 7, выполне нный и форме рассеченного горизонтальной плоскостью полого тора, снабженный прорезями 8 по всему периметру торцовых кромок клапана. К клапану прикреплены направляющие — ограничители подъема клапана 9, установленные в кольцевых отверстиях полотна тарелки, при помсщи которых клапан свободно перемещается параллельно переливному патрубку 2. Наличие ограничителей, расположенных под полотном тарелки, фиксируют положение клапана при его максимальном подъеме.

Контактный элемент работает следующим образом.

Газ (пар), проходя через отверстия 6 в полотне тарелки 1, приподнимает кольцевой клапан 7 на высоту, пропорциональную его расходу. Максимальная высота подъема клапана фиксируется ограничителями 9. При выходе из клапана газ (пар) дробится, проходя через прорези 8 и барботирует в слой жидкости, находящейся на тарелке, контактируя при. этом с ней. Контактирование газа (пара) с жидкостью протекает как в наружном (межклапанном) пространстве, так и во внутрикольцевом. Газо-жидкостные струи, образованные диспергированным в слой жидкости газом (паром), соударяются в межклапанном и .внутрикольцевом пространствах, благодаря их радиальной направленности, дробятся и усиливают массообмен.

Газо-жидкостная смесь с двух эон контакта фаэ поступает в перфорированный фазоразделитель 3, через кольцевой зазор, образованный окружностью фазоразделителя 3 и верхним отбойником 5, поступает в газовое (паровое) пространство. Селарированная жидкость по переливному патрубку 2 поступает к нижнему отбойному элементу 4, откуда сливается в виде зонта, обеспечивая повьааение эффективности массообмена за счет дополнительного контактирования жид94 4596 кости с газовой (паровой) фазой в межтарельчатом пространстве над барботажным слоем жидкости.

Предлагаемый контактный элемент устраняет один иэ существенных недостатков известных конструкций

5 контактных устройств — образование застойных зон над клапаном. Это позволяет без усложнения конструкции контактного элемента существенно увеличить диапазон работы предлагаемого контактного элемента по газу и жидкости при обеспечении его высокой массообменной эффективности, т.е. увеличить диаметр клапана и соответственно пропускную способ- 15 ность едини ного элемента по жидкости и газу до 120-150 м9 мй/ч. Данный контактный элемент прост в изготовлении, поскольку все детали элемента — кольцевой клапан с про- 20 резями, направлянщие — ограничители подъема клапана и кольцевые отверстия в полотне тарелки могут быть изготовлены шгамповкой.

Простота конструкции, удобства 25 в изготовлении деталей контактного элемента (с ьянимальным расходсм металла на отходы) в сочетании с его высокой производительностью по жидкости и газу обуславливает 30 уменьшение удельного расхода дефицитного материала (тит ана) на изготовление колонного аппарата. На основании выполненных расчетов установлено, что при использовании предложенной конструкции контактного элемента за счет увеличения пропускной способности и упрощения конструкции достигается примерно на 25% экономия титана при изготовлении контактных элементов, что сос- 4О тавляет для одного аппарата по увеличению брома "около 4,5 т дефицитного титана. При этом, как показали исследования, усгойчивая работа элемента возможна на удельных 45 расходах жидкости 120-150 м9 м /ч.

Формула изобретения

1. Контактный элема нт массообменной тарелки, включающий полотно тарелки с отверстием, в котором установлен переливной патрубок, выполненный с расширенной перфорированной верхней частью, и с отбойником в нижней части, клапан, ограничители подъема клапана, о т л и ч ающийс я тем, что, сцельюннтенсификации процесса, упрсщения конструкции и снижения металлоемкости путем расширения диапазона устойчивой работы по жидкости и газу, клапан выполнен в форме рассеченного горизонтальной плоскостью полого тора с прорезями по всему перимеру, при этом в полотне тарелки выполнены кольцевые отверстия для прохода газа, в которых размещены ограничители подъема клапана.

2. Элемент по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что клапан выполнен с диаметром внешней окружности большим, а внутренний — меньшим соответствующих диаметров окружностей отверстий для прохода газа в полотне таоелки.

3. Элемент по пп . 1 н 2, о т л иа ю шийся тем, что он снабжен дополнительным отбойннком, установленным в верхней части переливного патрубка.

4. Элемент по пп. 1 - 3, о т л ич а ю шийся тем, что диаметр переливного патрубка составляет

0,25-0,5 диаметра клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 611634, кл. В 01 D 3/30, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

9 592420 кл. В 01 0 3/30, 1975.

944596

Составитель Г. Урусова

Редактор П. Коссей Техред Т. Маточка Корректор М. Шароши

Заказ 5189/5 Тираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д., 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4