Колпачковая тарелка

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик 11971385 сг(61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 100401 (21) 3273275,23-26 И)М Кл з с присоединением заявки Мо -01 0 3/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) Приоритет 531 УДК 66.048. .375(088.8) Опубликовано 07.1132. Бюллетень Но 41 Дата опубликования описания 07.11.82.(П.П.Любченков и НП.РябченкоО А т,";Э 1 ус 7 в,ф ф 1, ьМсКраснодарский ордена Трудового Красного Знамениполитехнический институт(54) КОЛПАЧКОВАЯ ТЬРЕЛКЛ Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов и может быть использовано для увеличения разделяющей способности действующих стандартных колпачковых колонн пищевой и химической промышленности.Известна массообменная тарелка, состоящая из горизонтального полотна, рядов соосно расположенных патрубков, верхний из которых выполнен расширенным книзу с горизонтальной пластиной и снабжен колпачком ( 11. В этой тарелке газовый поток должен увлекать жидкость вверх по зигзагообразному каналу между колпачком и патрубком. Это приводит к значительному увеличению гидравлического сопротивления, а при наличии переменной высоты слоя жидкости нв тарелке в . к увеличению неравномернос ти распределения газового потока по сеченирз тарелки. Эффективность взаимодействия Фаэ в значительной степени зависит от скорости парового потока При уменьшении скорости парового потока возможно нарушение направленного движения жидкости и появление ее провала на нижележащую тарелку. Известна также тарелка, состоящая из горизонтального полотна, рядов паровых патрубков, над которыми установлены соосные двойные колпачки различного диаметра, и цилиндрических колец 1 2 .Недостатки этой тарелки - относительно низкая степень циркуляции светлой жидкости по каналу между кольцом и паровым патрубком и неупорядоченное движение жидкости в зоне контакта между соседними колпачками, приводящее к зависанию жидкости, возникновению уноса и уменьшению движущей силы гроцесса.Низкая степень циркуляции светлой жидкости объясняется следующими причинами. Скорость циркуляции определяется разностью плотностей парожидкостной эмульсии в канале между кольцом и патрубком и с наружной сто. роны кольца. Поскольку верхний колпачок возвращает движущийся парожидкостный поток на тарелку, с наружной стороны кольца. возникает паро жидкостная эмульсия (пена), и указанная разность плотностей практически отсутстВует. Уменьшение степени циркуляции светлой жидкости прн водит к увеличению байпаса жидкостивдоль полотна тарелки и снижению разделяющей способности. Кроме того,конструкция тарелки предусматриваетдвойной поворот парс-жидкостного потока на 180 , что обусловливает высокое гидравлическое сопротивлениетарелки,Известна колпачковая тарелка,включающая горизонтальное полотно с установленными на нем вертикальными патрубками,.с колпачками сбоковыми прорезями и переливную систему 33.Эта конструкция обладает следующими недостаткаьщ. Жидкость движется по тарелке слоем, высота которого равна высоте колпачков. Паровой поток, выходя из прорезей колпачков, .поднимается в жидкости, создавая в верхних ее слоях развитую поверхность контакта фаз. При этом слои жидкости, лежащие ниже уровня паровых струй практически не участвуют в массообмене, т. к. их турбулентное перемешивание пренебрежимо мало (жидкость движется по тарелке со скоростью 0,01 м/с), а контакт с паровой фазой отсутствует, т.е. наблюдается байпасное движение жидкости вблизи полотна тарелки. Кроме того, паровые струи, выходящие из рядом расположенных колпачков, создают условия З 0 для зависания жидкости и возникновения неупорядоченного движения одних и тех же объемов жидкой фазы в зоне контакта. Последнее обстоятельство уменьшает движущую силу процесса 35 массообмена и приводит к появлению капельного уноса. Вышеуказанные недостатки стандартной колпачковой тарелки уменьшают ее разделяющую спо- собность. 40Цель изобретения - исключить байпас и упорядочить движение жидкости в зоне контакта между соседними колпачками за счет увеличения интенсивности направленной циркуляции, 45Поставленная цель достигается тем, что колпаковая, тарелка, включающая горизонтальное полотно с установленными на нем вертикальными патрубками аколпаками с боковыми прорезями и переливную систему, согласноизобретению, снабжена устройствами для циркуляции жидкости в виде цилиндрических колец, охватывающих колпачки на уровне боковых прорезей, и плоскими вертикальными пластинами, востановленными между цилиндрическими кольцами вплотную к ним; при этом нижний конец цилиндрических колец расположен ниже нижней кромки боковых прорезей.60Целесообразно снабдить тарелку дополнительными коаксиальными кольцами различного диаметра в виде усеченных перевернутых конусов установленными между цилиндрическим коль 65 цом и верхней частью каждого колпачка.Каждый колпачок можно снабдить перевернутым конусом с боковой поверхностью из полос, повернутых под углом.На фиг, 1 изображен вертикальный разрез тарелки, на фиг. 2 - разрез колпачка, на фиг, 3 - вид А на фиг.1; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 2,На горизонтальном полотне 1 рядами расположены вертикальные паровые патрубки 2, над которыми закреплены колпачки 3 с боковыми прорезями 4. Каждый колпачок на уровне боковых прорезей охвачен кольцом 5 ( цилиндрическим. Между кольцами закреплены плоские вертикальные пластины б. Кольца и пластины установлены над полотном тарелки с образованием прохода для жидкой фазы. Тарелка устанавливается в корпусе колонны 7 и снабжена переливной системой 8.Для увеличения интенсивности направленной циркуляции в канале между цилиндрическим кольцом 5 (фиг. 2) и колпачком в верхней его части установлен ряд дополнительных колец 9 в виде перевернутых конусов. Кольца охватывают верхнюю часть колпачка 3 и обеспечивают направленный вывод паро-жидкостной эмульсии из кольцево го канала менду цилиндрическим кольцом 5 и колпачком 3 и равномерное распределение ее под сепарационным конусом 10. Боковая поверхность конуса 10 рассечена на отдельные полосы, повернутые вокруг собственной оси и образующие острый угол 15 - 35 ф с касательной к соответствующей образующей сепарационного конуса 10 (соответствующие образующие конуса совпадают с осями поворота отдельных полос). В нижней части конуса 10 выполнены окна 11 для рециркуляции отсепарированной жидкости.Работает колпачковая тарелка следующим образом. Жидкая фаза подается с вышележащей тарелки через переливную систему 7 и движется по тарелке слоем. Пар поступает с нижележащей тарелке, проходит через паровые патрубки 2 и, выходя через боковые прорези 4 в кольцевой канал между кольцом 5 и колпачком 3, образует парожидкостную эмульсию (пену). Поскольку эа кольцом 5 находится однородная жидкость, плотность которой в 2 - 3 раза больше плотности парс-жидкостной эмульсии, возникает направленная кольцевая циркуляция по замкнутому контуру, пространство между кольцами 5 - проход между кольцом 5 и полотном тарелки 1.При этом светлая жидкость, находящаяся непосредственно у полотна тарелки, поступает в кольцевой канал а затем в зону контакта с паровымпотоком, исключая тем самым появление байпаса непосредственно у полот-. на. Парс-жидкостная эмульсия, выходящая из кольцевого канала, соприкасается с вертикальными пластинами 6, которые дробят ее на отдельные ячейки, стабилизируют и ускоряют разрушение пены, непрерывно обеспечивая заполнение пространства между кольцами 5 однородной жидкостью.Последнее будучи одним из важных условий создания направленной циркуляции,. не выполняется ни в прототипе, ни в аналогах.Интенсивность циркуляции увеличивается за счет смещения паро-жид костного потока дополнительным рядом колец 9 (в направлении от колпачка 3 что уменьшает высоту столба парожидкостной эмульсии в кольцевом канале и увеличивает высоту столба жид кости между кольцами 5. Кроме того, это ускоряет разрушение пены в ячейках между вертикальными пластинами 6 и равномерно распределяет паровой поток под сепарационным конусом 10. д 5Пар, уходящий из пространства вертикальных пластин 6, захватывает капли жидкой фазы. Проходя между отдельными полосами сепарационного конуса10, он приобретает вращательное движение, в результате чего отдельные капли жидкости под действием центробежных сил отбрасываются на внутреннюю боковую поверхность конуса и стекают Вниз к окнам 11 а затем - В кольцевой канал в зону контакта фаз.Равномерное распределение паровой фазы с помощью ряда дополнительных колец 9, улучшает условия сепарации капель в конусе 10.Массообмен между паром и жидкостью протекает везде, где есть контакт фаз.Указанное направление движения фаз выполняется в том случае, если кольцо 5 охватывает колпачок 3 на уровне 45 боковых прорезей 4 и нижняя его кромка опущена ниже прорезей. В противном случае паровой поток будет проходить под кольцом 5, нарушая условия, обеспечивающие циркуляцию светлой жид кости, создавая неупорядоченное движение в зоне контакта.Такая конструкция позволяет увеличить интенсивность направленной циркуляции жидкости, исключить байпас 55 светлой жидкости и подвисание отдельных объемов в зоне контакта между соседниьы колпачками за счет упорядочивания их движения. Кроме того, исключен унос.отдельных капель и уменьшено гидравлическое сопротивление по сравнению с аналогами, т.к. парожидкостный поток не претерпевает двойного поворота на 180 ф .Указанные преимущества новой конструкции колпачковой тарелки позволяют увеличить ее разделяющую способность и получить экономический эффект эа счет улучшения качества получаемой продукции. Формула изобретения1. Колпачковая тарелка, включающая горизонтальное полотно с установленными на нем вертикальными патрубками с колпачками с боковымипрорезями и переливную систему, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, сцелью исключения байпаса и упорядочивания движения жидкости в зонеконтакта между соседними колпачкамиэа счет увеличения интенсивности направленной циркуляции, она снабженаустройствами для циркуляции жидкостив виде цилиндрических колец, охватывающих колпачки на уровне боковыхпрорезей, и плоскими вертикальнымипластинами, установленными междуцилиндрическими кольцами вплотную к.ним, при этом нижний конец цилиндрических колец расположен ниже нижнейкромки боковых прорезей,2. Тарелка по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что она снабженадополнительными коаксиальными кольцами различного диаметра, выполненными в виде усеченных перевернутых конусов и установленными междуцилиндрическим кольцом и верхнейчастью каждого колпачка.3, Тарелкка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что каждыйколпачок снабжен перевернутым конусом, боковая поверхность котороговыполнена из полос, повернутых подострым углом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 416070, кл. В 01 О 3/20, 1974.2. Авторское свидетельство СССРР 297369, кл, В 01 О 3/20, 1971.3. Касаткин А,Г, Основные процессы и аппараты химической технологии. М., "Химия", 1973, с. 452 (протстип).971385 Юидд Составитель З.Александровактор Б.федотов Техред М.Тепер ктор И,Ватрушки аказ 8786/14 Тираж 734 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., о писно иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4