ЦАРГА РЕКТИФИКАЦИОННОЙ КОЛОННЫ Российский патент 1997 года по МПК B01D3/14 

Изобретение относится к технологическому ректификационному оборудованию и, в частности, к царгам ректификационных колонн.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемой является царга ректификационной колонны, содержащая вертикальный трубчатый корпус, в полости которого смонтирована насадка с тарелками [1]
Однако известная царга не обладает достаточной эффективностью, поскольку имеет слаборазвитую поверхность тепломассообмена, низкие показатели по турбулизации парового потока. Кроме того, она имеет сложную конструкцию и низкую степень унификации элементов.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая царга, является улучшение ее показателей по турбулизации парового потока, увеличение поверхности тепломассообмена, упрощение конструкции повышение степени унификации ее элементов.

Для достижения указанного технического результата в известной царге ректификационной колонны, содержащей вертикальный трубчатый корпус, в полости которого смонтирована насадка с тарелками, насадка образована поэтажно расположенными развернутыми относительно друг друга на 90^o в горизонтальных плоскостях обоймами квадратного поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси корпуса, причем в каждой обойме смонтированы вертикально указанные тарелки, выполненные в виде гофрированных пластин постоянной длины, равной длине стороны сечения обоймы и постоянной высоты, равной высоте обоймы и взаимодействующих между собой указанными гофрами, наклоненными в смежных пластинах во взаимно противоположных направлениях, а корпус выполнен с квадратным внутренним поперечным сечением в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси корпуса, соответствующим по размеру поперечному сечению обойм для установки их в полости корпуса,а угол наклона гофр пластин выбран в пределах 30/60^o относительно вертикальной оси корпуса, который охвачен обечайкой из теплоизолирующего материала, а на торцах корпуса закреплены опирающиеся на обечайку верхняя и нижняя кольцевые накладки, имеющие средство для фиксации крайних обойм в корпусе. Указанное средство может быть выполнено в виде обращенного радиально внутрь фланца, перекрывающего торец обоймы или в виде ступенчатого пояса, перекрывающего торец обоймы. При этом внутри корпуса между крайней обоймой и накладкой может быть установлена дистанционная проставка, выполненная в виде связанных между собой средними частями вертикальных пластин, образующих крестообразный в плане элемент, концевые участки которого расположены в угловых зонах сечения корпуса, а каждая гофрированная пластина выполнена из сетчатого полотна.

На фиг.1 изображен продольный разрез царги; на фиг.2 сечение А-А фиг.1; на фиг.3 продольный разрез царги с дистанционной проставкой; на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.3; на фиг.5 относительное расположение гофрированных пластин в обойме (в раздвинутом состоянии).

Царга ректификационной колонны содержит вертикальный трубчатый корпус 1, в полости которого смонтирована насадка с тарелками. Насадка образована поэтажно расположенными обоймами 2, квадратного поперечного сечения с внутренним размером стороны D в плоскости, перпендикулярной оси корпуса (фиг.2). Каждая обойма развернута на 90^o относительно вертикальной оси по отношению к смежной обойме. В каждой обойме вертикально смонтированы тарелки, выполненные в виде гофрированных пластин 3 (фиг.2, 5) постоянной высоты "b", постоянной высоты гофра "с", постоянного шага "h" гофров, постоянного угла "α" наклона гофра относительно вертикальной оси корпуса равного 30 60^o и постоянный длины "l" (фиг.3), равной размеру D, что обеспечивает высокую унификацию пластин и насадки в целом. Высота "b" пластин 3 равна высоте обоймы. Пластины 3 после установки в обойму взаимодействуют между собой вершинами указанных гофров, наклоненных в смежных пластинах во взаимно противоположных направлениях (фиг.5). Для более четкого представления об относительном расположении пластин 3 они показаны на фиг.5 в раздвинутом состоянии. Упомянутый диапазон углов "α" является оптимальным, поскольку при увеличении этого угла свыше 60^o происходит существенное снижение пропускной способности царги и увеличение сопротивления насадки, а при уменьшении угла ниже 30^o происходит снижение турбулентной способности насадки и ухудшение распределения жидкости в поперечном сечении царги. Окончательный выбор угла "α", высоты пластины "b", высоты гофра "с", шага "h" гофров и их формы (синусоидальные, треугольные, трапециевидные) зависит от типа обрабатываемой жидкости и условий ее обработки (при атмосферном давлении или при вакуумировании). Количество пластин в обойме составляет n D/c, округленное в большую сторону. При таком количестве гарантируется взаимодействие пластин гофрами между собой и с обоймой. Пластины 3 могут быть выполнены из сетчатого полотна. Корпус 1 выполнен с квадратным внутренним поперечным сечением, в плоскости, перпендикулярной его вертикальной оси и соответствующим размеру поперечного сечения обойм для установки их в полость корпуса. Корпус 1 охвачен обечайкой 4 из теплоизолирующего материала. На торцах корпуса 1 закреплены верхняя 5 и нижняя 6 кольцевые накладки, имеющие средство для фиксации в корпусе крайних обойм 2. Это средство может быть выполнено, например, в виде обращенного радиально внутрь фланца 7, частично перекрывающего торец крайней обоймы 2 (на накладке 5, фиг.1) или в виде ступенчатого пояса 8, перекрывающего торец соответствующей обоймы 2 (на накладке 6, фиг.1). Для обеспечения герметизации царги при стыковке ее со смежной царгой навертывают эту царгу внутренней резьбой 9 накладки 5 на наружную резьбу 10 накладки 6 смежной царги, а между этой накладкой и накладкой 5 устанавливают уплотнительную прокладку 11. Для улучшения фиксации крайних обойм 2 царга снабжена дистанционной проставкой 12 (фиг.3), выполненной в виде связанных между собой средними частями вертикальных пластин 13, образующих крестообразный в плане элемент, концевые участки которого расположены в угловых зонах сечения корпуса (фиг.4).

Царга работает следующим образом. Смесь продуктов, подвергающаяся разделению, подается сверху и стекает по насадке вниз. Попадая на верхнюю (фиг.1) обойму 2 и стекая по наклонным гофрам пластин 3 продукт равномерно распределяется между последними за счет взаимодействия пластин между собой вершинами гофров. Затем эта смесь попадает на пластины следующей обоймы, развернутой по отношению к предыдущей на 90^o. На пластинах реализуется пленочное течение жидкости. Пар поступает в царгу снизу и перемещается вверх. Благодаря наклону гофра пластин и развороте обойм на 90^o относительно друг друга паровой поток сильно турбулизуется и имеет практически плоский фронт скоростей в поперечном сечении царги. Пар и жидкость взаимодействуют между собой на сильно развитой поверхности тепломассообмена, что существенно повышает эффективность царги.

Использование: в оборудовании ректификационных колонн. Сущность изобретения: царга ректификационной колонны содержит вертикальный трубчатый корпус, в полости которого смонтирована насадка с тарелками. Насадка образована поэтажно расположенными, развернутыми относительно друг друга на 90^oC в горизонтальных плоскостях обоймами квадратного поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси корпуса. Тарелки смонтированы в каждой обойме вертикально и выполнены в виде гофрированных пластин постоянной одинаковой длины, равной длине стороны сечения обоймы, и постоянной высоты, равной высоте обоймы. Гофрированные пластины взаимодействуют между собой указанными гофрами, которые в смежных пластинах наклонены во взаимно противоположных направлениях. Корпус выполнен с квадратным внутренним поперечным сечением в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси корпуса, соответствующим по размеру поперечному сечению обойм для установки их в полости корпуса. Угол наклона гофр пластин выбран в пределах 30 - 60^o относительно вертикальной оси корпуса, который охвачен обечайкой из теплоизолирующего материала. На торцах корпуса закреплены опирающиеся на обечайку верхняя и нижняя кольцевые накладки со средствами для фиксации крайних обойм в корпусе. 5 з. п. ф-лы, 5 ил.

1 1. Царга ректификационной колонны, содержащая вертикальный трубчатый корпус, в полости которого смонтирована насадка с тарелками, отличающаяся тем, что насадка образована поэтажно расположенными развернутыми относительно друг друга на 90<198> в горизонтальных плоскостях обоймами квадратного поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси корпуса, причем тарелки смонтированы в каждой обойме вертикально и выполнены в виде гофрированных пластин постоянной одинаковой длины, равной длине стороны сечения обоймы, и постоянной высоты, равной высоте обоймы, и взаимодействующих между собой указанными гофрами, наклоненными в смежных пластинах во взаимно противоположных направлениях, а корпус выполнен с квадратным внутренним поперечным сечением в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси корпуса, соответствующим по размеру поперечному сечению обойм для установки их в полости корпуса, а угол наклона гофр пластин выбран в пределах 30 60<198> относительно вертикальной оси корпуса, который охвачен обечайкой из теплоизолирующего материала, а на торцах корпуса закреплены опирающиеся на обечайку верхняя и нижняя кольцевые накладки со средствами для фиксации крайних обойм в корпусе.2 2. Царга по п.1, отличающаяся тем, что средство для фиксации выполнено в виде обращенного радиально внутрь фланца, перекрывающего торец обоймы.2 3. Царга по п.1, отличающаяся тем, что средство для фиксации выполнено в виде ступенчатого пояса, перекрывающего торец обоймы.2 4. Царга по п.1, отличающаяся тем, что внутри корпуса между накладкой и крайней обоймой установлена дистанционная проставка.2 5. Царга по пп.1 и 4, отличающаяся тем, что проставка выполнена в виде связанных между собой средними частями вертикальных пластин, образующих в плане крестообразный элемент, концевые участки которого расположены в угловых зонах сечения корпуса.2 6. Царга по п. 1, отличающаяся тем, что каждая гофрированная пластина выполнена из сетчатого полотна.