Тарелка для массообменных колонн

,845309 1 Р 3/30 0 3 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТМ Е ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ(56) 1. Стабников В,Н. Расчеструирование контактных устрректификационных и абсорбциоаппаратов. 1970, с. 104.2. Авторское свидетельстР 566597, 1974., кл. В 01 Р1977 (прототип). итехнический и конств во СССР3/20,(54) (57) 1. ТАРЕЛКА ДЛЯ ИАССООБМЕННЫХ КОЛОНН, включающая горизонтальную круглую плиту с тангенциальнонаправленными арочными прорезямидля прохода газа (пара), расположенными по концентрическим окружностям.,вертикальные криволинейные лопаткив форме спирали Архимеда, установленные на плите и изогнутые в сторонуоткрытия арочных прорезей, сливныеустройства для слива жидкости с верхней на нижнюю тарелку со сливнымкарманом, кольцевой гпдрозатвор,ОПИСАНК АВТОРСКОМУ выполненныи из концентрически расположенных вокруг сливных труб цилиндрических колец, установленных на расстоянии относительно круглой плиты тарелки, увеличивающимися к наружному кольцу, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью интенсификации массообмена между фазами во вращающемся двухфазном потоке за счет увеличения времени пребывания жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки, центр кольцевого гидрозатвора смещен по отношению к центру тарелки в сторону, противоположную расположению кармана на 0,05-0, 1 диаметра тарелки.2. Тарелка для массообменных колонн по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что она снабжена сепарационным кольцом, установленным коаксиально кольцевому гидрозатвору.3. Тарелка для массообменных колонн по пп. 1 и 2 о т л и ч а ющ а я с я тем, что карман выполнен в виде сегмента с расширяющимся сверху вниз сечением, соединенным основанием с верхней кромкой сливной трубы.Изобретение относится к контактнымустройствам для систем газ (пар)жидкость, используемым в ректификационных, дистилляционных, абсорбционных, промывных и контактных вертикальных колоннах, в которых жидкостьдвижется сверху вниз и контактируетс газом (паром), поднимающимся поколонне вверх, причем в жидкой фазеимеются твердая фаза или продуктыполимеризации.Известна струйная тарелка длямассообменных колонн, включающаяоснование с гангенциально направленными элементами для прохода газа(пара), отбойники, кольцевые карманысо сливными трубами и гидрозатвор Г 13,Недостатком этой тарелки являетсяналичие застойных зон в зоне гидро-,затвора, в которых накапливаетсятвердая фаза.Известна также струйная тарелкадля массообменных колонн, включающаягоризонтальную круглую плиту с тангенциально направленными арочнымипрорезями для прохода газа (пара),расположенными по концентрическимокружностям, вертикальные криволинейные лопатки в форме спирали Архимеда, установленные на плите иизогнутые в сторону открытия арочных прорезей, сливные устройства дляслива жидкости с верхней на нижнюютарелку со сливным карманом и кольцевой гидрозатвор; выполненный изконцентрично расположенных вокругсливных труб цилиндрических колец,установленных с зазором относительнооснования тарелки, увеличивающимсяк наружному кольцу Г 23. При высоких скоростях газа (пара) и интенсивном вращении двухфазного потока уменьшается время пребывания жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки, что приводит к снижению эффективности массообмена. Кроме того, требуется много сливных труб, которые перекры- о вают поперечное сечение колонны и имеют большую металлоемкость.Целью. изобретения является интенсификация массообмена между фазами во вращающемся двухфазном потоке за ээ счет увеличения времени пребывания жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки. Это достигается тем, что центр кольцевого гидроза"вора смещен по отношению к центру тарелки в сторону, противоположную расположения кармана на 0,05-0, 1 диаметра тарелки.Целесообразно тарелку снабжать сеперационным кольцом, установленным коаксиально кольцевому гидрозатвору; карман выполнен в виде сегмента с расширяющимся сверху вниз сечением, соединенным основанием с верхней кромкой сливной трубы.На фиг, 1 изображена часть колонны со струйными тарелками, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на .Фиг. 3 в . разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4- разрез В-В на фиг,2; ,на Фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез Е-Е на фиг. 6; ,на фиг. 8 - разрез Ж-Ж на,фиг. 2.В колонне 1. установлены одна над другой струйные тарелки, содержащие горизонтальные круглые плиты 2 с тангенциально направленными прорезями 3 для прохода газа (пара) с арко- подобными козырьками 4 и расположенными по концентрическим окружностям вокруг центра кольцевого гидрозатвора на тарелке вертикальные криволинейные лопатки 5 в форме спирали Архимеда, установленные на плите тарелки и изогнутые в сторону открытия прорезей 3 с аркоподобными козырьками 4, карман 6 в виде сегмента, расширяющийся сверху вниз, с нижним основанием 7, сливную трубу 8 с верхним 9 и нижним 10 отверстиями для слива жидкости со сливного кармана 6 в центр кольцевого гидрозатвора нижележащей тарелки с затвором 11 между нижней кромкой сливной трубы 8 и плоскостью плиты 2 тарелки для прохода жидкости. Над плитой 2 коаксиально по отношению к центру кольцевого гидрозатвора и по отношению к оси сливной трубы 8 установлено сепарационное кольцо 12 с зазором 13 между нижней кромкой 14 кольца 12 и плоскостью плиты 2 для прохода жидкости. Кольцевой гидрозатвор предо ставляет собой концентрические расположенные вокруг сливной трубы 8 два кольца: внутреннее 15 и наружное 16 с зазором 17 между нижней кромкой 18 внутреннегокольца 15 и плоскостьк плиты 2 и с зазором 19 между нижней кромкой 20 наружного кольца 16 и3 8453 плоскостью плиты 2, причем нижняя кромка 18 внутреннего кольца 15 расположена ниже нижней кромки сливной трубы 8 и нижней кромки 20 наружного кольга 16, а верхняя кромка 21 внутреннего кольца 15 расположена. выше нижчей кромки сливной трубы 8 и ниже верхней кромки 22 наружного кольца 16 так, что при сливе жидкости через сливную трубу 8 образуется 1 О гидроэатвор. Над кольцами 15 и 16 вокруг сливной трубы 8 установлен горизонтальный отбойный диск 23 одинакового диаметра с наружным кольцом 16 и на некотором расстоянии от верхней кромки 22 наружного кольца 16. Кольца 15 и 16 между собой жестко скреплены пластинами 24 и с плитой 2 - стержнями 25, а сеперационное кольцо 12 прикреплено кронштейнами 20 26 к плите 2. Сливной карман 6 образован корпусом колонны 1, нижним основанием 7 и двумя наклонными боковыми стенками 27. Необходимо, чтобы одна из спиралей Архимеда 5 примыкала к краю сливного сегментного кармана по направлению вращения двухфазного потока на тарелке. Жидкость на самую верхнюю тарелку подается через трубу с кольцевым гидрозатвором(не показан),З 0 а подача жидкости на промежуточные тарелки осуществляется непосредствен 1но в сливные сегментные карманы (на чертеже не показаны).Тарелка работает следующим обра зом. Жидкость стекает по сливной трубе 8 и заполняет внутренний объем внутреннего кольца 16, часть жидкости (половина) проходит через кольцевой зазор 19, остальная часть жидкости 40 протекает через верхнюю кромку 22 кольца 16 и, отражаясь от пробойного писка 23, стекает в межкольцевое поостоанство колец 15 и 16 и чеоез зазоо 19 стекает на плиту 2. Таким 45 обоазом, в условиях оаботы внутоеннее кольцо 15 будет заполнено жидкостью, и сливная тоуба 8 и ее нижнее отверстие 10 будут погружены в жидкость, т.е. будет обеспечен гидоозатвоо. Опнако пои прекоашении подачи на тарелку жидкости послепняя полностью стекает с плиты 2, при этом не бупут оставаться также твердые частицы или продукты полимеризации. Газ (пар) поступает снизу тарелки через прорези 3 с аркоподобными козырьками 4, проходит в жидкость,09 4стекающую на плиту 2 через сливнуютрубу 8 с кольцевым гидроэатвором,отдает жидкости часть кинетическойэнергии, в результате образуетсярегулярно вращающийся пвухфазовый поток в горизонтальной плоскости.Жидкость совершает радиально-кольцевоедвижение в горизонтальной плоскостиот центра к периферии, а газ (пар)винтообразное движение вверх, подвышележащую тарелку и т.д. Вращающийся двухфаэовый поток отражаетсяот криволинейных лопаток в форме спирали Архимеда 5, в результате происходит турбулизация газового (парового)потока, диспергирование жидкости,перекрестные соударения элементарныхобъемов газа (пара) и жидкости, чтоприводит к интенсификации массосбменав фазах и к повышению эффективностимассообмена контактной тарелки. С ,помощью сепарационного кольца 12формируется регулярно вращающийсяпоток на плите 2: жидкость совершиврадиально-кольцевое движение отцентра кольцевого гидрозатвора кстенкам сепарационного кольца 12под действием центробежных сил, перетекает через зазор между кольцом 12и плитой 2 на периферийную частьтарелки, а газ (пар) совершает винтообразное движение вверх, отделившись от жидкости. За счет установкисепарационного кольца 12 обеспечивается увеличение скорости газа (пара)без брызгоуноса. За счет высокойрадиальной окружной скорости жидкости,последняя продолжает движение у стенки колонны на плите 2 под действиемперекрестных ударов газа (пара),поднимающегося вверх, что приводитк образованию дополнительной высокотурбулизированноймежфаэной поверхности. При этом значительно повышается эффективность массообмена контактной ступени. Жидкость многократно сокращает вращательное движение впериферийной части тарелки у стенкиколонны и при накоплении непрерывностекает в сливной карман 6, отражаясь от криволинейной лопатки 5 в форме спирали Архимеда, находящейся у края сливного сегментного кармана. Иэ сливного сегментного кармана 6 жидкость стекает по сливной трубе 8 в центр кольцевого гидрозатвора нижележащей тарелкиТак как сечение сливного сегментного кармана 6 уге 845309личивается доверху вниз, то этим самым уменьшается смещение центра входного отверстия 9 сливной трубы 8 по отношению к центру выходного отверстия 10 сливной трубы 8. При этом 5 рабочая площадь плиты 2 увеличивается.Предложенная тарелка за счет увеличения рабочей контактной площади обеспечивает высокие скорости погазу (пару) соответствующие Факторускорости на полное сечение колонны 3,3 - 3,5 и за счет увеличения сечения колонны позволяет повысить нагрузки по жидкости на полное сечение колонны 70100 м/мч.. Проектная, 4 тент",ППП аго ил Составитель С. БаранЮркова Техред;Т,Дубинчак ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и113035, Москва, Ж, Раущс Корректор А. Ференц омитета ССткрытийя наб., д.