Тарелка для массообменых аппаратов

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к ввт. свид-ву (22) Заявлено 07.05.80 (2!) 2922159/23-26 ($1) М.Кп.

В 01 В 3/20 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (S3) УДК 66. 048. . 375(088.8) Опубликовано 2311.82. Бюллетень №43

Дата опубликования описания 231182

Б. И. Конобеев, Г. P. Арутюнян, В. А ° Малюсов, .

Л.С. Позин и Г.Г. Теляшев (72) Авторы изобретения 1

1. (71) Заявитель (54) ТАРЕЛКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ АНПАРАТОВ

15

25

Изобретение отнесится к аппаратурному оформлению гетерогенных

t процессов и может быть использова-. но в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности для осуществления процессов массообмена в системах пар (газ) жидкость, а также при проведении реакций в многоступенчатых аппаратах.

Известна массообменная тарелка, содержащая основание с контактными элементами и переливные устройства, выполненные в виде труб йли сегментов g1).

Также известна многосливная тарелка с.переливными устройствами прямоугольного сечения, снабженными в верхней части распределительными желобами, а снизу распределительными пластинами 12).

Недостатком этих тарелок является сравнительно небольшая пропускная способность по жидкости.

Известна тарелка, включающая основание, снабженное контактными элементами для прохода пара (газа), переливные устройства, выполненные в виде соосно установленных коробов со щелями для прохода жидкости, причем направляющие пластины перелив-.

\ ных устройств выполнены с отверстиями, которые снабжены козырьками 1 3).

Недостатком этой конструкции при работе в режиме с контролируемыми циклами является то, что при наличии несбалансированного напора жидкости в переливных коробах, перетекание ее через щели осуществляется не только в периоды стекания, как это требуется, но и в течение паровых периодов, что приводит к значительному снижению эффективности массообменной колонны. Кроме того, при работе ее в режиме с контролируемыми циклами в каждом периоде стекания жидкости создается гидравлическое разобщение межтарельчатых пространств соседних тарелок из-за образования на них сплошных слоев жидкости. В таких услоапях между верхним и нижним уровнями светлой жидкости на тарелке в течение некоторого времени сохраняется разница давления, образовавшаяся в период пара за счет гидравлических потерь. В циклическом режиме эта разница давлений создает подпор, препятствующий одновременному и быстромуоперетоку жидкости ло тарелкам в период ее стекания, особенно при высоких нагрузках.

975025

В режиме с контролируемыми цикла ми увеличение доли периода, стекания в общем времени цикла приводит к возрастанию непроизводительных потерь, снижению общей производительности аппаратуры, а образование разниц давлений на ступенях приводит к неодновременности перетока жидкости по тарелкам и неустойчивости режимов работы многоступенчатых аппаратов.

Бель изобретения - устранение 10 вышеуказанных недостатков, а также увеличение производительности и устойчивости работы цилиндрических многоступенчатых аппаратов за счет, сокращения продолжительности периода: 15 жидкости

Укаэанная цель достигается тем, что в тарелке для массообменных аппаратов, включающей основание, снабженное контактными элементами для про- gp хода газа (пара1 и переливные устройства, тарелка снабжена трубами, сообщающими в периодах стекания жидкости межтарельчатые пространства друг с другом по газовой паровой фазе.

Трубы снабжены колпачками, установленными над ними с зазором.

Переливные устройства снабжены гидрозатворами.

На фиг. 1 показана предлагаемая тарелка, продольный разрез, на фиг,2сечение А-А на фиг. 1, Тарелка содержит основание 1 с контактными элементами 2 для прохода пара (газа), сообщающие трубки 3 с колпачками 4, переливные устройства, состоящие из кармана 5 и введенного внутрь .его короба б. Открытый сверху и снизу короб б без зазоров присоединен к основанию 1 тарелки, а карман 5 устанавливается так, что- 40 бы между его верхней кромкой и основанием тарелки, между кромкой короба б и днищем кармана 5, а также между стенками короба 6 и кармана 5 образовались зазо >ы для прохоца жидкос- 45 ти в периодах стекания.

Короб б и карман 5 могут иметь сегментную, прямоугольную или коль::.- цевую форму, а сообщающие трубы мо- . гут устанавливаться либо на основа- 5О ний 1 тарелки, либо на днище кармана 5.

Тарелка работает следующим образом.

В паровые периоды основной поток

apa (rasa) проходит через контактные элементы 2, взаимодействуя с жидкостью. Образующийся при этом перепад давления устанавливает уровень жидкости в карманах 5 ниже их верхних кромок, предотвращая тем самым перелив на нижележащую тарелку. Некоторая часть пара, проходя по сообщающим трубам 3, контактирует с жидкостью в верхней части слоя задержки, после чего, смешиваясь с основным потоком, покидает донную ступень.

После прекращения подачи пара через сообщающие трубы 3 происходит быстрое выравнивание давления по высоте колонны, сопровождающееся одновременным быстрым стеканием жидкости с тарелки. При этом колпачки 4 пре-, дотвращают попадание жидкости вышележащей тарелки в сообщающие трубы

3, препятствуя их закупорке.

Следует отметить, что в случае рименения тарелок провального типа, еобходимость в переливных устройствах отпадает, поскольку их большое живое сечение и выравнивание давления в межтарельчатых. пространствах дают возможность в периодах стекания и без переливных устройств осуществить переток жидкости по тарелкам эа короткие промежутки времени.

Проведены сравнительные испытания предлагаемой тарелки и известной, включающие основание с контактными элементами следующих типов: трубчатый контактор с восходящим прямо-. током фаз на каждой ступени, клапанные и ситчатые тарелки со свободными сечениями 10Ъ, 26% и 25% соответственно. Испытания проводят в стеклянной,четырехступенчатой ректификационной колонне диаметром 56 мм на системе метанол-этанол с бесконечным флегмовым числом.

Результаты испытаний приведены в таблице °

Эти данные получены при максимальных скоростях пара, заданных использованной мощностью кипятильников ку- . ба и при продолжительности периодов жидкости, обеспечивающих полное стекание флегмы, накапливающейся за время паровых периодов на верхней тарелке.

Из данных таблицы видно, что при одних и тех же мгновенных скоростях пара в колонне пропускная способность (средняя за цикл ) предлагаемой тарелки в 1,4 — 1,7 раза, а эффективность ее в 1,15 — 1,3 раза превосходит эти же характеристики известной тарелки.

975025

Средняя эффективность тарелки, %

Конструкция тарелки

Скорость пара в полном сечении колонны, м/с

Тип контактного элемента

Для жидкостного периода во всем цикле мгновенная средняя с учетом

Предлагаемая трубчатый с восходящим прямотоком фаэ = 10% 0,15

3,4

2,9

102 клапанный, 6%

3,36

0,4

5,6

57 ситчатый, 36%

0,29

4,5

3,2

46 трубчатый с восходящим прямото.— ком фаз = 10%

0,38

3,4

2,1

80 клапанный, 26%

Известная

0,65

5,6

1,96

42 ситчатый, 25%

0,51

4,5

2,21 40

Формула изобретения

1. Тарелка для массообменных аппаратов, включающая основание, снабженное контактными элементами для прохода газа (пара) и переливные 50 устройства, отличающаяся тем, что, с целью увеличения производительности и устойчивости работы цилиндрических многоступенчатых аппаратов за счет сокращения продол- у жительности периода жидкости, тарелка снабжена трубами, сообщающими в периодах стекания жидкости межтарель чатые пространства друг с другом по газовой (паровой) фазе.

2. Тарелка по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что трубы снабжены колпачками, установленными над ними с зазором.

3. Тарелка по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что переливные устройства снабжены гидрозатворами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Александров И ° А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М., 1971, с. 192.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 413669, кл. В 01 D 3/20, 1972..

3 ° Авторское свидетельство СССР

Р 597382, кл, В 01 D 3/20, 1975.

975025

Составитель A. Сондор

Техред:A.Áàáèíåö Корректор Г. 0rap

Редактор Н. Бобкова

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 8868/5 1 ираж 734 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5