КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА Российский патент 1995 года по МПК B01D3/30 

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов тепломассобмена в системе газ (пар) жидкость и может найти применение в колонных аппаратах, предназначенных для ректификации, абсорбции, дистилляции.

Известна контактная тарелка [1] включающая основание в виде плоского листа с отверстиями, над которыми помещены лопастные вращающиеся завихрители. Тарелка снабжена стойками с пазами, прикрепленными к ее плоскости для создания возвратно-поступательного движения завихрителей.

Недостатком известной конструкции является сложность ее изготовления и эксплуатации, не исключающая возможность перекосов и заеданий завихрителей в направляющих стойках. Увеличение нагрузок по газу ведет к высокому брызгоуносу жидкости и, как следствие, к снижению эффективности работы тарелки.

Известна также массообменная тарелка [2] изготовленная в виде перфорированного диска, в отверстиях которого установлены роторы, выполненные в виде скрепленных между собой х-образных пластин, установленных на центральной оси.

Однако известной конструкции присущи следующие недостатки. При высоких скоростях газа на тарелке наблюдается большой унос брызг. Сепарация газожидкостного потока при этом недостаточна. Так как газ и жидкость движутся противоточно по одному из секторов устройства, контакт между ними недостаточный, что снижает эффективность ее работы.

Из-за низкой турбулизации потока время контакта между фазами мало.

Целью изобретения является увеличение поверхности контакта фаз за счет турбулизации газожидкостного потока, обеспечение его сепарации, снижение брызгоуноса.

Указанная цель достигается тем, что тарелка представляет собой перфорированный диск, в отверстиях которого установлены роторы. Для создания крутящего момента снизу к полотну тарелки прикреплен полуцилиндр, перекрывающий наполовину отверстия в тарелке. Таким образом создается однонаправленный поток газа на лопасти ротора, что приводит ее к вращению. С целью уменьшения брызгоуноса, турбулизации газожидкостной смеси и улучшения сепарации над ротором установлен перфорированный по образующей полуцилиндр, закрытый жалюзийным отбойником-сепаратором. В момент удара двухфазной смеси о стенки отбойника-сепаратора и по- луцилиндра происходит интенсивный обмен веществом между фазами. Время контакта фаз увеличивается. Сепарация происходит в результате удара об отбойник и изменения направления движения потока. С увеличением скорости газа увеличивается степень турбулизации жидкости и газа и, следовательно, поверхность контакта фаз, так как касательные напряжения, возникающие в жидкости, вызывают дробление газового факела на мелкие пузырьки и турбулизуют слой жидкости на тарелке.

На фиг. 1 изображена предложенная тарелка, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Тарелка содержит перфорированное основание 1, переливное устройство 2 и ось 3 с закрепленными на ней продольными лопастями ротора, расположенными на оси под углом 120^о. Для создания однонаправленного потока газа на лопасти ротора и крутящего момента снизу к полотну тарелки прикрепляются полуцилиндры 4, перекрывающие наполовину отверстия в тарелке.

Сверху над роторами установлены перфорированные по образующей полуцилиндры 5, закрытые жалюзийными отбойниками-сепараторами 6.

Контактная тарелка работает следующим образом. Газ с нижележащей тарелки поступает в отверстия на полотне, закрытые наполовину полуцилиндрами 4. С помощью полуцилиндров создается однонаправленный поток газа на лопасти ротора, что создает крутящий момент и приводит к его вращению, а также турбулизации газожидкостной системы на тарелке. Газовый поток дробится на более мелкие струи, проходя через верхний перфорированный вдоль образующей полуцилиндр 5, образуя турбулизованную газожидкостную систему с более развитой поверхностью контакта фаз. Парожидкостная смесь отбрасывается также на жалюзийный отбойник-сепаратор 6, которым закрыт верхний полуцилиндр 5. В результате удара об отбойник 6 и изменения направления движения потока происходит сепарация потоков. В момент соударения и сепарации фаз на полуцилиндре 5 и отбойнике-сепараторе 6 происходит интенсивный обмен веществом между фазами, что позволяет интенсифицировать процесс массопередачи. Турбулизация газожидкостного потока в контактном узле позволяет увеличить время контакта фаз.

Кроме того использование отбойника-сепаратора позволяет выравнять колебания пены на контактной тарелке.

В предлагаемой тарелке увеличивается по сравнению с прототипом эффективность массообмена за счет более развитой поверхности контакта фаз, снижается брызгоунос и улучшается сепарация газожидкостного потока.

Исследования контактной тарелки проведены на гидравлическом стенде диаметром 250 мм, выполненном из оргстекла, при десорбции углекислоты из воды воздухом. Полученные экспериментальные данные показывают преимущества предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом.

Из сравнения табл.1 и 2 видно, что при одинаковых геометрических характеристиках прототипа и предлагаемой конструкции в сопоставимых условиях проведения процесса унос жидкости на тарелке уменьшается в среднем на 20% коэффициент полезного действия увеличивается в среднем на 15%

Использование: для проведения процессов массообмена в системе газ (пар) жидкость и может найти применение в колонных аппаратах, предназначенных для ректификации, абсорбции, дистилляции. Сущность изобретения: тарелка снабжена роторами. Для создания крутящего момента снизу к тарелке прикреплен полуцилиндр, перекрывающий наполовину отверстия в тарелке. С целью уменьшения брызгоуноса, турбулизации газожидкостной смеси и улучшения сепарации над ротором установлен перфорированный по образующей полуцилиндр, закрытый жалюзийным отбойником-сепаратором. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. 2 табл.

1. КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА для массообменных процессов, содержащая перфорированное основание, в отверстиях которого установлены роторы, переливное устройство, отличающееся тем, что над роторами установлены перфорированные по образующей полуцилиндры, закрытые жалюзийными отбойниками-сепараторами. 2. Тарелка по п.1, отличающаяся тем, что на роторе снизу к полотну прикреплен полуцилиндр, перекрывающий наполовину отверстия в тарелке.