ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1996 года по МПК B01D3/22 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов, протекающих в системе газ (пар) жидкость, таких как абсорбция и ректификация, и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности преимущественно для обработки загрязненных потоков.

Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус, по высоте которого расположены тарелки, перфорированные группами чешуек, между которыми расположены переточные каналы в виде групп отверстий [1]
Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус, по высоте которого расположены тарелки, состоящие из приемного и сливного карманов и плато, на котором в шахматном порядке расположены круглые отверстия, в каждом четном ряду отверстия через одно заменены просечками [2]
Недостатком данной конструкции является низкая надежность при обработке загрязненных сред из-за наличия отложений над сплошными участками плато у стенок аппарата и переливных устройств.

Цель изобретения повышение надежности работы при обработке загрязненных сред за счет турбулизации двухфазного слоя над сплошными участками плато тарелок.

Цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, включающем корпус, по высоте которого расположены тарелки, содержащие плато, перфорированное отверстиями и контактными элементами в виде отогнутых вверх просечек, приемную и сливную перегородки, согласно изобретению отверстия круглой или иной формы размещены в центральной части плато, а контактные элементы размещены по периферии плато и отогнуты в сторону от центра плато таким образом, что линии отгиба контактных элементов, расположенных у корпуса аппарата, перпендикулярны радиусу аппарата и находятся на равных расстояниях от корпуса, а линии отгиба контактных элементов, расположенных у приемной и сливной перегородок, параллельны им.

Целесообразно расстояние от линии отгиба контактных элементов, расположенных у приемной и сливной перегородок, до последних принимать не более h·ctg α, где h высота перегородки, м; α угол отгиба контактного элемента, град.

Достижение поставленной цели по сравнению с прототипом заключается в том, что за счет турбулизации газожидкостными струями, истекающими из-под просечек, притарелочного слоя жидкости, устраняются застойные зоны вдоль стенок корпуса и перегородок, являющиеся обычно местом интенсивного образования отложений, кроме того, наличие циркуляционных потоков жидкости, возникающих за счет возврата жидкости от стенок аппарата и перегородок на верхнюю часть контактных элементов, устраняется возможность образования на них отложений.

На фиг.1 изображен предлагаемый тепломассообменный аппарат, вид сверху; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Тепломасообменный аппарат включает корпус 1, по высоте которого расположены тарелки, содержащие плато 2, перфорированное, например, круглыми отверстиями 3 и контактными элементами 4 и 5 в виде отогнутых вверх просечек, приемную 6 и сливную 7 перегородки. Отверстия круглой или иной формы 3 размещены в центральной части плато 2, а контактные элементы 4 и 5 размещены по периферии плато 2 и отогнуты в сторону от центра плато 2 таким образом, что линии отгиба контактных элементов 5, расположенных у приемной 6 и сливной 7 перегородок, параллельны им, а линии отгиба контактных элементов 4, расположенных у корпуса аппарата 1, перпендикулярны радиусу аппарата и находятся на равных расстояниях от корпуса.

Целесообразно контактные элементы 5 располагать вдоль приемной 6 и сливной 7 перегородок таким образом, что расстояние от линий отгиба элементов 5 до перегородок 6 и 7 составляло не более величины h·ctg α, где h высота перегородки, м; α угол отгиба контактных элементов 5, град.

При данном размещении контактных элементов на плато (фиг.2) газожидкостные струи, истекающие из-под элементов 5, взаимодействуют с перегородкой (в данном случае 7), не изменяя характер слива жидкости на тарелку и с тарелки, т.е. верхняя образующая струи ОС пересекается с перегородкой ВД в точке С, при этом выполняется условие ВС ≅ ВД. Для выполнения данного условия из ΔОДВ вытекает, что расстояние от линии отгиба элемента 5 до перегородки ОВ не должно составлять более величины h·ctgα При расстоянии ОВ>h ctgα газожидкостные струи, истекающие из-под контактных элементов 5, начинают взаимодействовать не только с перегородками, а и с жидкостью, переливающей через них. Это нарушает равномерность поступления жидкости на плато и вызывает аэрацию жидкости, покидающей плато, что отрицательно сказывается на эффективности аппарата. Кроме того, при этом снижается энергия взаимодействия струи со слоем жидкости, расположенным на плато непосредственно у перегородок, что уменьшает надежность работы аппарата на загрязненных средах.

Тепломассообменный аппарат работает следующим образом.

Жидкость поступает на полотно тарелки 2 через приемную перегородку 6. Газ подается на тарелку с нижерасположенной тарелки. Газ, проходя через отверстие 3 и контактные элементы 4 и 5, взаимодействует с жидкостью, образуя газожидкостный (пенный) слой. Слив жидкости осуществляется через сливную перегородку 7. Газожидкостные струи, истекающие из-под просечек (контактных элементов) 4 и 5, интенсивно турбулизуют притарелочный слой жидкости, расположенный над сплошными участками плато вдоль корпуса и перегородок 6 и 7. При этом устраняются застойные зоны и возможность образования отложений на данных участках плато. Применение крупной перфорации 3 плато 2 позволяет избежать образование отложений и забивки отверстий в центральной части плато. Взаимное расположение контактных элементов 5 и перегородок 6 и 7 не нарушает характер перетекания жидкости через перегородки и способствует максимальной турбулизации жидкости в угловых зонах вдоль них. За счет перпендикулярного расположения осей струй, истекающих из-под просечек 4 относительно корпуса аппарата 1, достигаемом при перпендикулярном расположении линий отгиба элементов радиусу аппарата, и равенства расстояний от линии отгиба просечек 4 до корпуса 1 реализуется интенсивный смыв возможных отложений (твердых частиц у стенки корпуса и равнозначные условия движения жидкости вдоль полотна 2 от приемной 6 к сливной 7 перегородке).

Экономическая эффективность предлагаемого аппарата заключается в увеличении пробега между остановками аппарата на очистку за счет интенсивного смыва возможных отложений с плато.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов,протекающих в системе газ (пар)-жидкость, может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности для обработки загрязненных сред. Цель - повышение надежности работы при обработке загрязненных сред за счет турбулизации двухфазного слоя над сплошными участками плато тарелок. Сущность изобретения: тепломассообменный аппарат включает корпус 1, по высоте которого расположены тарелки, содержащие плато 2, перфорированное круглыми отверстиями 3 и контактными элементами 4 и 5 в виде отогнутых вверх просечек, приемную 6 и сливную 7 перегородки. Отверстия 3 размещены в центральной части плато 2, а элементы 4 и 5 - по периферии плато 2 и отогнуты в сторону от центра плато 2 таким образом, что линии отгиба элементов 5 параллельны перегородкам 6 и 7, а линии отгиба элементов 4 перпендикулярны радиусу аппарата и находятся на равных расстояниях от корпуса. 1 з. п. ф-лы, 2 ил. ЫЫЫ1

1. Тепломассообменный аппарат, включающий корпус, по высоте которого расположены тарелки, содержащие плато, перфорированное отверстиями и контактными элементами в виде отогнутых вверх просечек, приемную и сливную перегородки, отличающийся тем, что отверстия круглой или иной формы размещены в центральной части плато, а контактные элементы по периферии плато и отогнуты в сторону от центра плато так, что линии отгиба контактных элементов, расположенных у приемной и сливной перегородок, параллельны им, а линии отгиба контактных элементов, расположенных у корпуса аппарата, перпендикулярны радиусу аппарата и находятся на равных расстояниях от корпуса. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что расстояние от линии отгиба контактных элементов, расположенных у приемной и сливной перегородок, до последних составляет не более h•ctgα, где h высота перегородки, м, α - угол отгиба контактного элемента, град.