Тарелка для массообменных аппаратов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 9) (11) СПУБ 1) 4 В 01 ) 3/ ОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ГЕТЫТИЯМ ИЗОБР ОПИ,г МУ СВИДЕТЕЛЬСТ АВТО ичапластинс. пазах пазах Изобретение относится к конструк- ,оп циям контактных тарелок, которые мо- к гут применяться в колонных аппаратах, ни предназначенных для проведения мас- ,ко сообменных процессов - ректификации, (и аб сор 6 ции и др . обИзвестна тарелка для контактирова- из ния газа с жидкостью, включающая пер- рел форированный (ситчатый) горизонталь- па ный лист с переливным устройством и ко клапанами. Клапан, закреплен на двух - ее стержнях, пропущенных через отверстия пр ситчатого листа, яа свободных концах . бо стержней установлены ограничители хо-сл да клапана, т 1.(56) Авторское свидетельство СССР . В 398256, кл. В 01 Р 3/30, 1972,Авторское свидетельство СССР В 492290, кл, В 01 В 3/30, 1972.Авторское свидетельство СССР В 341498, кл. В 01 Э 3/30, 1972.Авторское свидетельство СССР У 816483, кл. В 01 ) 3/30 в 979(54 )(57) . ТАРЕЛКА ДЛЯ ИАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, включающая основание с отК недостаткам тарелки относятсутствие стабилизированного, т строго определенного, не осложненно го колебаниями (пульсациями) рабочег положения клапана, соответствующего 2верстиямии размещенные над нимиклапаны в виде двух пластин, расположенных под углом однак другой и сединенных между собой и отбойные платины, о т л и ч а ю щ а я с я тем,что, а целью повышения эффективностипутем умейьшения волнообразования жидкости на тарелке, расширение диапазона скоростей пара и упрощения монтажа, отбойные пластины установленывертикально и закреплены по линии содинения ггластин клапана,2, Тарелка по п. 1, о т л ющ а я с я тем, что отбойныевыполнены перфорированными ими и клапаны установлены в и ределенной скорости пара нагрузе по пару), пульсации (автоколебая) клапана, возникающие из-"эа кратвременных изменений скорости параоследнее характерно для всех массоменных колонн) и являющиеся однойпричин снижения эффективности таки в области средних нагрузок пору из-эа увеличения провала жид- ,фсти и неравномерного распределения 3на тарелке; недостаточное времяебывания жидкости на тарелке при ра"те на высоких нагрузках по пару;ожность монтажа клапанов на горизональном перфорированном листе тарелки, поскольку требуется индивидуальная постановкакаждого клапанав отверс-. ; тиях листа с последурщей регулировкой,Известна контактная тарелка для массообменных аппаратов, включающаягоризонтальный перфорированный лист(основание с отверстиями). Над отверстиями листа расположены прямоточныеклапаны и ограничительные элементы.Клапан выполнен в виде части пологоцилиндраобращенного выпуклой поверхностью в сторонуотверстия листа основания). Кромки отверстий, над которыми расположены клапаны, отогнутывниз На поверхности клапана выполнены отверстия, кроме того клапан снаб-жен ограничителями хода,Однако в указанной тарелке отсутствует стабилизированное рабочее поло жение клапана в "плавающем" режиме,т.е.при отрыве от поверхности листа,не соприкасается с ним, но еще не упирается в него ограничителями хода,.В,это время он подвержен пульсациям (ав.20токолебаниям), что приводит к провалам жидкости, и, как следствие куменьшению поверхности контакта,фаз(жидкости и пара), т.е, к снижениюэффективности работы тарелки. Констг 25рукция клапана не исключает заклинивания его в отверстии основания, врезультате чего тарелка начинает, ра-ботать с постоянным свободным сечением. В этом случае работа тарелки становится аналогичной работе ситчатой(струйной) без клапанов тарелки, т;е.с меньшим диапазоном скоростей пара,которым соответствует высокоэффективная работа тарелки, Кроме того, в ука35занной тарелке сложный монтаж клапа-.нов на ее.основании.с (Известна клапанная тарелка, со держащая горизонтальный лист с прорезями, над которыми рядами установлены клапаны одного ряда открьваютсяв одну сторону, а клапаны другого ряда - в другую. Все клапаны.открьвавтся, пропуская пар в направлении, перпендикулярном направлению движения . 45жидкости на гарелке; На рабочей по- .верхности каждого клапана выполненыпрорези,.направленные в сторону, противоположную их открытию,50Однако в такой тарелке остутствует стабилизация рабочего положения клапана во всем диапазоне изменений скоростей пара, провалу жидкости с тарелки, уменьшению поверхности контакта пара и жидкости, снижению эффектив 55, ности работы тарелки. Кроме того, имеется большая вероятность заклинивания клапанов в отверстиях (прорезях) листа (основания), а такжесложность монтажа клапанов.Известна .тарелка для массообменных аппаратов,включающая основание,с отверстиями и размещенные над нимиклапаны в виде двух пластин, расположенных под углом одна к другой исоединенных между собой, и отбойныепластины.Однако в такой тарелке диапазонрабочих скоростей невысок. Кроме того, в ней отбойные пластины не позволяют задерживать жидкость на тарелке,что приводит к снижению эффективности.Цель изобретения - повышение эффективности путем уменьшения волнообразования жидкости на тарелке, расширения диапазона скоростей пара иупрощения монтажа,Для этого в тарелке, включающейоснование с отверстиями и размещенныенад ними клапаны в виде двух пластин,расположенных под углом одна к другойи соединенных между собой, и отбойныепластины, последние установлены вертикально и закреплены по линии соединения пластин клапана,/Целесообразно отбойные пластинывыполнять перфорированными с пазамии клапаны устанавливать в пазах пластин.На фиг. 1 показана контактная тарелка в плане; на фиг. 2 - клапанныйузел 1 .(масштаб увеличен); на фиг. 3 -положение клапана в рабочем состоянии при высоких нагрузках пара,, На всех фигурах стрелкойобозначено движение пара. (газа, стрелкойвдвижение жидкости.Контактная тарелка содержит перфорированный горизонтальный лист 1,отбойные пластины 2 и ряд поворотныхклапанов 3. Каждый клапан 3 выполненв виде пластины, разделенной линиейгиба.4 .на две части 5 и 6:, расположенные под углом М одна к другой, Клапан3 закреплен на перфорированном листе1 по линии гиба 4. Тарелка имеет приемный карман 1 и сливной карман 8 сосливной трубой 9.Кпапан снабжен ограничителем хода1 О. В нижней части прорезей 11 пластины 2 расположены клапаны 3, причемпластина жестко закреплена на листетарелки по линиям гиба 4 клапанов3. В пластине 2 выполнены отверстия2. Угол между частями 5 и 6 клапана 3 выбирается равным 100-120 О, аотношение площадей этих частей принимаетая равным от 1:2 до 1: 3,Углы передней кромки большей час- .5.ти 6 клапана 3 отогнуты в направленииперфорированного, листа 1. так, чтомежду передней кромкой клапана 3 ипсрфорированным листом 1 образуетсягарантированный зазор 13,. 10Конструкция тарелки позволяетустанавливать пластину 2 вдоль теченияжидкости, которые выполнены йерфорированными и с пазами, а клапаны 3 -в любом направлении плоскости перфорированного листа,Тарелка работает. следующим обраэом.Пар (газ) поступает на тарелкуснизу и переходит через отверстия перфорированного листа 1. Жидкость потарелке движется в направлении сливного кармана 8. Тарелка начинает работать аналогично ситчатой без клапанов), При малых нагрузкахпо пару 25энергии, выходящих из отверстий листа 1 струй пара недостаточно для.преодоления веса клайанов 3, которыеостаются на поверхности перфорированного листа 1 (см. фиг, 3), Пластины 302 существенного сопротивления жидкос-.,ти не оказывают, а меньшая по площади часть.5 клапана 3 в результатединамического взаимодействия с паромсоздает незначительное усилие закрытия клапана 3, и пар несущественноотклоняется от основного (вертикального) направления движения, Ири этомпар проходит только через незакрытыеклапаном отверстия листа 1. 40По мере увеличения нагрузки по пару, а, следовательно и .скорости его,возрастает энергия струй пара, выходящих из незакрытых клапанами 3 отверстий листа 1, и при некоторой величине скорости пара клапаны 3 начинаютоткрываться и тем больше, чем вышескорость движения пара, Соответствен-.но увеличивается свободное (для прохода пара) сечение тарелки.Наличие зазоров 13 между перфорированным листом 1 и клапаном 3 обеспечивает их плавное открытие. Пар на-.чинает выходить иэ находящихся подклапанами 3 отверстий листа 1 и, от- .ражаясь от поверхности клапанов 3,урлекает за собой жидкость в направлении сливного кармана 8, При динамическом взаимодействии направленного 1081851 6пара"жидкостного потока и пластин 2улучшается сепарация жидкости и параувеличивается задержка жидкости натарелке и снижается ее перемешиваниев пределах всей тарелки, уменьшается воднообразование жидкости на та/релке. Отклоненный (против направления течения жидкости) меньшей частью5 клапанов 3 паровой поток создаетдополнительную турбулизацию паро-жидкостного слоя, более равномерно распределяет его.между пластинами и совместно с последними спосрбствует увеличению времени пребывания жидкостина тарелке.Провал жидкости с тарелки, а также неравномерное ее распределение потарелке и пара но сечению колонны эасчет клапанов практически исключены.Пар одновременно действует на обечасти 5 и 6 клапана 3. При этом моменты от сил давления пара уравновешиваются статическими моментами от массчастей 5 и 6 клапана 3, В результатеклапан 3 занимает, соответствующееэтому условию:положение, При пульсациях скоростей пара давление его меняется практически одновренменно иодинаково на обе части клапана 3. Всоответствии с условием равенствамоментов от действующих сил пар изме-:,няет положение, но автоколебаний клапана 3 при этом не наступает, как этохарактерна для клапана с односторонним открытием из-за быстрого перераспределения действующих на части клапана 3 моментов сил (принцип обратнойсвязи), Рабочее положение клапана 3стабилизируется, Стабилизация рабочего положения сохраняется во всем диапаэоне углов открытия клапана, т.е.во всем диапазоне, изменений принятыхрабочих скоростей пара,С увеличением открытия клапана 3возрастает усилие открывания, так как.,растет и;закрывающее усилие от меньшей части 5. Таким образом, изменение угла открытия клапана в зависимости от скорости (давления) пара(характеристика клапана) происходитмедленно, т.е, улучшается характеристика клапана 3.Благодаря стабилизации рабочегоположения клапана тарелка высокоэффективно работает при высоких нагрузках по пару,Предлагаемая тарелка обладает следующими преимуществами; повйшаетсяэффективность процесса массопереносапри контактировании пара и жидкостиво всем диапазоне углов открытия клапана, расширяется диапазон скоростейпара, соответствующих стабилизированной работе кпапана; сводится до минимума провал жидкости с тарелки и улучшается распределение парс-жидкостного слоя, т.е. создается его дополнительная турбулизацня; упрощается монтаж клапанов На плоскости перфорированного листа при размещении их подпластиной в ее пазах; исключается заклинивание клапана./5 изводственно-издательскийкомбикат "Патент", г. У од, ул., Гагарина, 101 Заказ 8262 ВНИИПИ Гос Тираж 600 твенного комитета .по изо 113035, Москва, Ж, Р