Массообменная тарелка для колонного аппарата

Полезная модель относится к конструкции контактных устройств абсорбционных и ректификационных колонн, обеспечивает расширение диапазона эффективной и надежной работы массообменной тарелки, за счет повышения пропускной способности тарелки по жидкости и может быть использована в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Массообменная тарелка для колонного аппарата включает основание с отверстиями для прохода пара (газа) с примыкающим приемным карманом, переливное устройство, имеющее сливную планку, газоотводящие трубки, между переливным устройством и основанием выполнен отсек для дегазации, образованный частью сливной планки, расположенной ниже основания и установленной дополнительной пластиной, примыкающей верхней кромкой к нижней части основания, а боковыми частями примыкающей к корпусу колонного аппарата, при этом нижний торец дополнительной пластины установлен в приемном кармане нижележащей массообменной тарелки, отсек для дегазации сверху закрыт полотном, снабженным газоотводящими трубками. Формула имеет 5 зависимых пунктов, 4 фигуры.

Полезная модель относится к конструкции контактных устройств абсорбционных и ректификационных колонн и может быть использована в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известна тарелка клапанная, содержащая основание с отверстиями для прохода пара (газа), трапециевидные клапаны с ножками, вставленные в отверстия, и примыкающее к основанию переливное устройство для жидкости, имеющее переливную планку, в виде вертикальной перегородки. Основание у переливного устройства снабжено трубами с антизавихрителем наверху и разбрызгивателем внизу, а под трубами установлен в плотную к переливной планке перфорированный лист, частично перекрывающий межтарельчатое пространство, при этом перфорированный лист установлен с уклоном в сторону переливного устройства и снабжен перфорированной перегородкой (Патент РФ на полезную модель 38297, МПК 7 B01D 3/30, опубл. 10.06.2004).

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются

- основание с отверстиями для прохода пара (газа);

- примыкающее к основанию переливное устройство для жидкости с переливной планкой;

- трубы, установленные у переливного устройства.

Недостатками известной конструкции тарелки является плохая дегазация жидкости в переливном кармане, что приводит к возврату паров с вышележащей тарелки на нижележащую, тем самым снижается движущая сила и эффективность массообмена, также работа данной конструкции на больших нагрузках по жидкости вызывает интенсивное пенообразование, увеличение уровня жидкости в приемном кармане выше переливной планки. Это снижает эффективность и надежность работы тарелки и может привести к захлебыванию колонны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является массообменная тарелка, содержащая основание с отверстиями для прохода пара (газа) с примыкающими приемным карманом, снабженным переливной планкой, и переливным устройством, имеющим сливную планку, снабженным газоотводящими трубками, нижние концы которых расположены вблизи сливной планки, верхние концы газоотводящих трубок размещены в непосредственной близости от стенки колонны, а над нижними частями газоотводящих трубок установлен рассекатель жидкости, выполненный в виде тонких горизонтальных прутков или пластин. (Патент РФ на изобретение 2194560, МПК⁷ B01D 3/20, опубл. 20.12.2002).

Общими признаками известного и предлагаемого решений являются

- основание с отверстиями для прохода пара (газа) с примыкающими приемным карманом и переливным устройством, имеющим сливную планку;

- газоотводящие трубки.

Недостатками известной конструкции тарелки являются, отсутствие эффективной дегазации и успокоения жидкости непосредственно перед верхней частью сливной планкой, а также жидкости, проходящей под сливной планкой массообменной тарелки и попадающей на основание нижележащей массообменной тарелки, что влечет за собой возврат газа с вышележащей тарелки. Это может привести к захлебывания колонны, что снижает эффективность и надежность работы тарелки при повышении нагрузки тарелки по жидкости.

Техническим результатом является расширение диапазона эффективной и надежной работы массообменной тарелки, за счет повышения пропускной способности тарелки по жидкости.

Этот результат достигается тем, что в известной массообменной тарелке для колонного аппарата, включающей основание с отверстиями для прохода пара (газа) с примыкающим приемным карманом, переливное устройство, имеющее сливную планку, газоотводящие трубки, новым является то, что между переливным устройством и основанием выполнен отсек для дегазации, образованный частью сливной планки, расположенной ниже основания и установленной дополнительной пластиной, примыкающей верхней кромкой к нижней части основания, а боковыми частями примыкающей к корпусу колонного аппарата, при этом нижний торец дополнительной пластины установлен в приемном кармане нижележащей массообменной тарелки, отсек для дегазации сверху закрыт полотном, снабженным газоотводящими трубками.

Кроме того, газоотводящие трубки могут быть снабжены каплеотбойниками.

Кроме того, нижний торец сливной планки может быть расположена выше нижнего торца дополнительной пластины.

Кроме того, ширина отсека для дегазации может составлять от 0,5 до 3 высоты сливной планки над основанием.

Кроме того, полотно отсека для дегазации может иметь отверстия для слива жидкости.

Кроме того, отверстия для слива жидкости могут быть выполнены в виде прорезей, при этом прорезь может быть выполнена с одной из стороны от газоотводящих трубок или с обеих сторон от газоотводящих трубок вдоль сливной планки.

Предлагаемая совокупность признаков, а именно: выполнение отсека для дегазации, снабженным газоотводящими трубками, непосредственно перед переливной планкой позволяет обеспечить дегазацию и успокоение жидкости на полотне отсека для дегазации перед поступлением ее в переливное устройство, дегазацию жидкости в переливном устройстве перед поступлением на основание нижележащей тарелки, что позволяет увеличить пропускную способность тарелки по жидкости, исключив режим «захлебывания» в широком диапазоне нагрузок по жидкости. При этом жидкость, перетекающая через верхнюю часть сливной планки падает на дно переливного кармана, закручивается, образуя вихрь который попадает в отсек для дегазации, где происходит отделение газа захваченного жидкостью в момент падения с верхней тарелки, отделившийся газ отводится через газоотводящие трубки, тем самым обеспечивается раздельное течение газа и жидкости в переливном устройстве. В итоге достигается технический результат - расширение диапазона устойчивой и эффективной работы массообменной тарелки в целом.

Снабжение газоотводящих трубок каплеотбойником позволяет исключить вторичный унос капель жидкости на вышележащую массообменную тарелку, а также исключает попадание жидкости в газоотводящие трубки с верхнего полотна, обеспечив эффективный отвод газа из отсека для дегазации, увеличивая диапазон работы переливного устройства.

За счет возможного расположения нижнего торца сливной планки выше нижнего торца дополнительной пластины способствует увеличению проходного сечения переливного устройства, что увеличит его пропускную способность по жидкости, а также эффективному отводу газа через отсек для дегазации на больших нагрузках по жидкости, когда переливное устройство заполнено жидкостью больше 50%.

Выполнение в полотне отсека для дегазации отверстий для слива жидкости, например, в виде перфорации либо выполнение отверстий для слива жидкости в виде прорези между сливной планкой и газоотводящими трубками, позволяет снизить количество жидкости, поступающей в переливное устройство, за счет отвода ее части через отсек для дегазации, что также снижает нагрузку на переливное устройство и повышает производительность тарелки по жидкости.

Выполнение в полотне отсека для дегазации прорезей до газоотводящих патрубков упорядочит движение потока газа и жидкости в отсеке для дегазации. В этом случае жидкость, провалившаяся в прорезь, плавно стекает по дополнительной пластине на дно переливного устройства, не мешая газу двигаться по нижней стороне сливной планки.

Выполнение в полотне отсека для дегазации прорези до и после газоотводящих трубок, позволяет максимально разгрузить переливное устройство по жидкости.

Расположение и количество прорезей либо отверстий на полотне зависит от нагрузки по жидкости на тарелку.

На фигурах 1 представлена массообменная тарелка для колонного аппарата в аксонометрии, на фигуре 2 - сечение колонного аппарата, на фигуре 3, 4 показан вид массообменной тарелки сверху.

Массообменная тарелка для колонного аппарата включает основание 1 с отверстиями для прохода пара (газа) 2, установленное в корпусе 3 колонного аппарата. Отверстия для прохода пара (газа) 2 могут быть снабжены клапанами, колпачками и другими контактными элементами. К основанию 1 примыкает приемный карман 4 для жидкости с вышележащей массообменной тарелки. Массообменная тарелка имеет переливное устройство 5, образованное сливной планкой 6 и корпусом 3. Между основанием 1 и переливным устройством 5 выполнен отсек для дегазации 7, образованный частью сливной планки 6, расположенной ниже основания 1 и установленной дополнительной пластиной 8, примыкающей верхней кромкой к нижней части основания 1, а боковыми частями примыкающей к корпусу 3. Отсек для дегазации 7 сверху закрыт полотном 9, который может быть расположен в одной плоскости с основанием 1, а может быть расположен с заглублением относительно основания 1 (на фигурах не показано). Полотно 9 снабжено газоотводящими трубками 10. Нижний торец дополнительной пластины 8 установлен в приемном кармане 4 нижележащей массообменной тарелки. При этом нижний торец сливной планки 6 может быть расположен выше нижнего торца дополнительной пластины 8.

Ширина «а» отсека для дегазации 7 может составлять от 0,5 до 3 высоты «h» сливной планки 6, расположенной над основанием 1 (см. фиг.2).

Газоотводящие трубки 10 снабжены каплеотбойниками 11. Количество и диаметр газоотводящих трубок 10 рассчитывается в зависимости от нагрузок по пару и жидкости на массобменную тарелку.

Кроме того, полотно 9 над отсеком для дегазации 7 может быть выполнено с отверстиями, например, в виде перфорации 12 (см. фиг.3), либо в виде прорези 13, выполненной между газоотводящими трубками 10 и сливной планкой 6 (см. фиг.4) или в виде прорези 14 перед газоотводящими трубками 10 или одновременно с обеих сторон от газоотводящих трубок 10, т.е. - и прорези 13, и прорези 14. Причем прорези 13 и прорези 14 выполнены вдоль сливной планки 6 и длина их соизмерима с длиной планки 6.

Массообменная тарелка работает следующим образом.

Жидкость из приемного кармана 4 поступает на основание 1 и контактирует с газом, поступающим через отверстия для прохода пара (газа) 2. Образовавшаяся газожидкостная смесь, двигаясь по основанию 1 к полотну 9, попадая на него, частично дегазируется и далее жидкость переливается через сливную планку 6. При больших нагрузках по жидкости часть жидкости с полотна 9 может отводится через прорезь 13 или прорезь 14, или одновременно через прорези 13 и 14 в отсек для дегазации 7, а основная часть жидкости перетекает через верхнюю часть сливной планки 6, попадая в переливное устройство 5 и далее в приемный карман 4 нижележащей тарелки. Поток жидкости, падая в приемный карман 4, закручивается, образуя вихрь, выходящий в отсек для дегазации 7, где газ, захваченный в момент падения, легко отделяется от жидкости и через газоотводящие трубки 10 и каплеотбойники 11 возвращается в межтарельчатое пространство вышележащей тарелки, а капли жидкости, унесенные с газом, задерживаются на нижней стороне каплеотбойника 11, стекая на полотно 9. Пройдя отсек для дегазации 7, дегазированная жидкость, поступает на основание 1 нижележащей тарелки.

1. Массообменная тарелка для колонного аппарата, включающая основание с отверстиями для прохода пара (газа) с примыкающим приемным карманом, переливное устройство, имеющее сливную планку, газоотводящие трубки, отличающаяся тем, что между переливным устройством и основанием выполнен отсек для дегазации, образованный частью сливной планки, расположенной ниже основания, и установленной дополнительной пластиной, примыкающей верхней кромкой к нижней части основания, а боковыми частями примыкающей к корпусу колонного аппарата, при этом нижний торец дополнительной пластины установлен в приемном кармане нижележащей массообменной тарелки, отсек для дегазации сверху закрыт полотном, снабженным газоотводящими трубками.

2. Массообменная тарелка для колонного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что газоотводящие трубки снабжены каплеотбойниками.

3. Массообменная тарелка для колонного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что нижняя кромка сливной планки выше нижней кромки дополнительной пластины.

4. Массообменная тарелка для колонного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что ширина отсека для дегазации составляет от 0,5 до 3 высоты сливной планки над основанием.

5. Массообменная тарелка для колонного аппарата по п.1, отличающаяся тем, что полотно отсека для дегазации имеет отверстия для слива жидкости.

6. Массообменная тарелка для колонного аппарата по п.5, отличающаяся тем, что отверстия для слива жидкости выполнены в виде прорезей, при этом прорезь выполнена с одной из сторон от газоотводящих трубок или с обеих сторон от газоотводящих трубок вдоль сливной планки.