Колонна для массообмена

(72) Автори изобретени вф ев аявитель сточный на(54) КОЛОННА Д 31 Я МАССООБМЕ соо ным пар зова койИ сооб уст кло от л с н эобретение относится к тепломасменным аппаратам, предназначендля взаимодействия жидкости см (газом), и может быть испольо в химической, нефтехимичесдругих отраслях промышленностивестио устройство для тепломасена, состоящее из тарелки и новленных над ией двух наклонотбойников, выполненных иэ наных пластин. Отбойники отстоят арелки и друг от друга на неком расстоянии и имеют сточныеойства (бортики), которые выв виде набора отклоняющихтин Г 11Однако с повышением нагрузки по газу увеличивается вынос зидкости на отстойники, которые быстро захлебываются вследствие того, что сточные устройства, лишенные гидро- затвора, не смогут отвести с отбой- ников жидкость. Часть газа проскакивает через пластинчатое сточное сследовательский угл химический институт устроиство в противотоке со стекакщей жидкостью, ускоряя эахлебыва.ние отбойников. Кроме того, расположение отбойников данной конструкции над тарелкой требует большой высоты межтарельчатого пространства, что увеличивает габариты колонн.Известно устройство для тепломассообмена, состоящее иэ горизонтальной тарелки, выполненной в виде ко- Орытообраэных элементов с дырчатыми колпаками над ними, и пластинчатого зигзагообразного сепаратора (аалюзийного отбойника), установленного на некотором расстоянии параллельно тарелке. Сепаратор перекрывает всю площадь поперечного сечения колонны и состоит иэ цилиндрической обечайки, в которой установлены с одинаковым шагом зигзагообразные или плоские наклонные к горизонтали под углом 45-60 пластины. Несколько рядов пластин образуют зигзагообразные проходы для газа, переструктуру газожидкостного слоя. Иежду тарелкой и отбойником образуется интенсивно турбулизированный газожидкостный слой мелкоячеистой структуры (режнм инверсии фаз - режимэмульгирования), что способствуетповышению эффективности процесса иснижает габариты колонн.На Фиг. 1 показана колонна длямассообмена (отбойник имеет одинсливной карман), разрез, на фиг,2 - видА на фиг. , на фиг. 3 - колонна длямассообмена, отбойник которой имеетнесколько сливных карманов, разрез;на фиг. 4 - вид Б на Фиг, 3 (для отбойника с двумя сливными карманами на фиг. 5 - вид Б на фиг. 3(для отбойника с четырьмя сливнымикарманами),Колонна для массообмена содержиткорпус 1, тарелки 2 произвольнойконструкции. В частности ситчатаятарелка имеет приемный карман дляжидкости 3, сливной карман 4, планки приемную 5 и сливную б. В приемный карман 3 входит сливное устройство 7 вышележащей тарелки. Надтарелкой параллельно ее плоскостиустановлен жалюзийный отбойник 8,выполненный из двух или более горизонтальных рядов наклонных пластин 9, образующих зигзагообразныеканалы 10. Отбойник снабжен однимсливным карманом 11 и планкой 12,образующей гидрозатвор на нижележащей тарелке 2. При наличии одного сливного кармана пластины 9 верхнего ряда отбойника направлены всторону сливного кармана 11. Прибольшем диаметре колонны (более 1 м)отбойник снабжается двумя сливными карманами 11 и 13. Тогда одначасть пластин 9 верхнего ряда отбойника направлена в сторону прилежащего кармана 11, другая - к карману 13. Обе части симметричны относительно оси колонны. Отбойник имеетпланки 12 и 14, образующие гидрозатворы на нижележащей тарелке 2. Если диаметр колонны составляет более 3 м, количество сливных карманов отбойника целесообразно увеличить до четырех, 11, 13, 15 и 1 б, каждый из них должен иметь гидрозатвор При этом пластины верхнего ряда, а соответственно и ниже- расположенные им пластины отбойника, имеют четыре различных направ 3 899050 4крывщацие световой проход по высоте отбойника. Устройство для тепломассообмена снабжено сливным устройством со сливными пластинами 23Недостаток данного устройстванизкая эффективность работы вследствие небольшого запаса жидкости,удерживаемой устройством на тарелке,и отсутствия рециркуляции жидкости.Кроме того, известное устройство имеет узкий диапазон эффективной работы, ограниченный захлебыванием отбойника. Использование устройствав колоннах требует большой .высотыее вследствие того, что отбойник 1устанавливается над тарелкой на расстоянии более 400 мм.Цель изобретения " увеличениеэффективности и уменьшение габари"тов колонны.36Это достигается тем, что в колонне, содержащей тарелку с отбойниками, выполненными из горизонтальных рядов наклонных пластин,образующих зигзагообразные каналы,сливные устройства со сливными пластинами, каждый отбойник снабженодной или более планками, нижнийконец каждой из которых установленниже верхнего конца сливной пла-стины, при этом пластины верхнего ряда отбойника наклонены в сторонуприлежащих сливных устройств, арасстояние от тарелки,до отбойникасоставляет 0,5-2,0 от высоты отбойника.Наличие у отбойника планок, образующих сливные карманы с гидрозатворами, обеспечивает циркуляциюжидкости в контактном устройстве,с верхней плоскости отбойника жидкость сливается на тарелку, повторно участвуя:в массообменном про -цессе на данной тарелке. За счетэтого увеличивается запас жидкостина тарелке, и, следовательно, поверхность контакта Фаз и эффективность процесса, Наклон пластин верхнего ряда отбойника в сторону прилежащих карманов способствует быст 50рому освобождению верхней плоскостиотбойника от жидкости, что увеличивает диапазон работы устройства погазовой Фазе, предотвращая захлебывание отбойника, а также увеличивает циркуляцию жидкости между тарелкой и отбойником. Близкое расположение отбойника от тарелки, равное0,5-2,0 от его высоты, изменяетления - в сторону прилежащих карманов,Отбойник имеет. обычно высоту100-150 мм и располагается над тарелкой на расстоянии 0,5-2,0 от высоты отбойника, Расстояние между отбойником и тарелкой выбирается взависимости от скорости газа в колонне. Так, например, для условийработы колонны на системе вода- воз 16дух при скорости газа в колонне до1 м/с расстояние между отбойникоми тарелкой принимается равным 0,51 от высоты отбойника, при скорости1-2 м/с и более расстояние прини 15мается равным 1-2,0 от высоты отбойника. Для газов и паров, отличающихся по плотности от воздуха, скорость газа (пара) для выбора расстояния между отбойником и тарелкой фрассчитывается из известного условияравенства Е-факторов для воздуха игаза (пара)В" ВфВ% фГ 123.где УВ, Я - скорость воздуха и газа(пара) соответственно. фКолонна для массообмена работаетследующим образом.Поток жидкости поступает черезсливное устройство 7 и приемный карман 3 на рабочее полотно тарелки 2, 35где контактирует с проходящим снизувверх по колонне газовым потоком,. С увеличением скорости газа барботажный слой возрастает по высотеи касается нижней плоскости отбойника 8. Отбойник "зажимает" газо-жидкостный слой. По нашим наблюдениям на экспериментальном стендеструктура слоя становится мелкоячеистой, сам слой высокотурбулизирован. Дальнейшее увеличение скорости газа приводит к тому, что газожидкостная смесь прорывается черезотбойник и выходит на его верхнююплоскость. При этом пластины 9 верх- янего ряда направляют поток газа ижидкости в сторону сливного кармана 11, где жидкость окончательносепарируется от газа и через сливной карман отбойника поступает на утарелку 2. В случае двух сливныхкарманов жидкость, выходящая на поверхность отбойника 8., направляетсягазовым потоком за счет соответствуницей ориентации пластин 9 верхнегоряда в приемный 3 н сливной 4 карманы тарелки 2, Жидкость, поступающая из сливного кармана 13 отбой"ника в приемный карман 3, циркули"рует между тарелкой 2 и отбойинком8, Часть жидкости, поступающая изсливного кармана 11 отбойника в приемный карман 4 тарелки, также включается в этот циркуляционный процесс,Расположение сливиых карманов от"бойника может быть самое различное:по периферии (у стенок колонны), вцентре колонны и др.Технико-экономическая эффектив"ность изобретения состоит в следу-.ющем.Наличие сливных карманов с гидрозатворами обеспечивает слив жидкости с верхней плоскости отбойника на тарелку, следовательно, создает циркуляцию жидкости в контактном устройстве. В свою очередь, циркуляция увеличивает время пребывания жидкости на тарелке, ее запаси улучшает структуру газо-жидкостного слоя (увеличивает поверхностьконтакта фаз). В результате этогоувеличивается эффективность массообмена. Сливные карманы отбойникаобеспечивают стабильную работу контактного устройства (тарелка-отбойник ) в режиме захлебывания, когдажидкость выходит на верхнюю плоскостьотбойника. При этом расширяется диапазон работы в наиболее эффективномрежиме - инверсии фаз, тогда как визвестном устройстве наиболее эффективный режим работы - режим захлебывания - является предельнымрежимом, при котором работа колонны не допустима, Кроме того, предусмотренный в предлагаемом устройстве наклон пластин верхнего рядаотбойника в сторону прилежащих карманов способствует быстрому освобождению верхней плоскости отбойника от жидкости, предотвращая ее накопление на отбойнике, что также расширяет диапазон эффективной работыустройства,К преимуществам устройства относится также близкое расположение отбойника от тарелки, равное 0,5-2,0от его высоты, Это в лучшую сторону изменяет структуру газожидкостного слоя зажимает" его обеспечивая работу тарелки в режиме инверсии фаз (режим эмульгирования). Кро899050 Формула изобретения 7ме того, это обеспечивает, по сравнению с известным решением, снижение высоты колонны в 1,5"2 раза, В известном устройстве расстояние от тарелки до отбойника 400-1000 мм, в предлагаемом - 50-300 мм.. Колонна для.массообмена между газом (паром) и жидкостью, содержащая горизонтальные тарелки и установленные над ними отбойники, выполненные из двух или более горизонтальных рядов наклонных пластин, образующих зигзагообразные каналы, сливные устройства со сливнымн пластинами, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения эффективности и уменьшения габаритовколонны, каждый отбойник снабженодной нли более планками, нижнийконец каждой иэ которых установлен Э ниже верхнегоконца сливной пластины, при этом пластины верхнего рядаотбойника наклонены в сторону прилежащих сливных устройств симметрично относительно оси колонны, 10 2. Колонна по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что расстояние оттарелки до отбойника составляет0,5-2,0 от высоты отбойника.Источники информациипринятые во внимание при экспертизеПатент ГДР В 29865,кл. В 01 0 3/22, 1972.2. Авторское свидетельство СССР36 В 93620, кл, 13 д 27, 1952.899050 Жидкостьдб идБ НИИПИ Заказ 11994/5ж 732 Подписное Филиал 1 ПН 1 "Патент", г.Ужгород,уч.11 раектиан,4