ДЕФЛЕКТОР ДЛЯ ОТКЛОНЯЕМОЙ СТРУИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2003 года по МПК B01D53/18 B01D3/00 

Изобретение относится к дефлектору для отклоняемой струи жидкости согласно ограничительной части п.1 формулы. Оно относится также к противоточным колоннам с распределителями жидкости, в которых жидкость стекает по дефлекторам названного рода, а также к применению содержащих дефлекторы аппаратов, которые могут использоваться для процессов в химической промышленности и в нефтехимии и/или, например, для разложения газовых смесей, в частности для дистилляции, реактивной дистилляции, абсорбции или экстракции, причем происходят или могут происходить массо- или теплообменные процессы, а также химические реакции.

В противоточной колонне, в которой осуществляют, например, дистиллятивное разделение веществ посредством упорядоченной набивки, газ может протекать через набивку с большой скоростью. При использовании неподходящих распределителей жидкости быстро протекающий газ отделяет от распределителя мелкие капли и увлекает их с собой. Распределяемая жидкость попадает поэтому на набивку не без потерь. Из ЕР 0282753 известен распределитель жидкости, в котором жидкость выходит из выходных отверстий распределительных желобов и попадает в виде струи на отражательные пластины дефлекторов (называемые здесь направляющими стенками). Жидкость попадает в дефлекторе с относительно высокой скоростью на отражательную пластину, распределяется по ней в виде параболической пленки и стекает затем со слезника на набивку. Большое число параллельных распределительных желобов разделяет протекающий вверх через набивку газ на несколько частичных потоков, между которыми образуются подпорные зоны. Слезники дефлекторов расположены под распределительными желобами в пределах подпорных зон газового потока. Это в значительной степени препятствует захвату капель газовым потоком.

Недостаток известных дефлекторов в том, что они довольно сильно сужают площадь сечения, имеющуюся в распоряжении между распределительными желобами для транспорта газа, и что они вызывают, таким образом, связанное с сужением увеличение потери напора.

Задачей изобретения является создание дефлектора, с помощью которого можно было бы отклонять жидкость после вытекания из емкости на расположенную под емкостью цель и который по сравнению с известным дефлектором обеспечивал бы большую долю сечения для транспорта газа. При этом одновременно необходимо позаботиться о том, чтобы не возникали брызги, которые могут быть подхвачены газовым потоком. Эта задача решается посредством дефлектора, охарактеризованного в п.1 формулы. С увеличением сечения, имеющегося в распоряжении для транспорта газа, уменьшается также скорость течения, что дополнительно уменьшает опасность захвата капель жидкости. В то же время дефлектор, согласно изобретению, обеспечивает вынос очень больших количеств жидкости без возникновения эффектов обратного подпора.

Дефлектор, согласно изобретению, для отклоняемой струи жидкости позволяет отклонять жидкость после вытекания из емкости на расположенную под емкостью цель. Отклонение происходит посредством формованной пластины материала, которая расположена перед выходным отверстием емкости и деформирует и направляет дальше струю с возможностью подачи жидкости на нижнем конце формованной пластины материала к цели. В том месте перед выходным отверстием, где струя жидкости попадает на формованную пластину материала, первый и второй участки пластины материала образуют зону устья, в которой первый участок отклоняет жидкость относительно вертикали поперечно, тогда как второй участок служит брызгоуловителем. Первый участок переходит в канал, в котором жидкость направляется вниз. При этом стенка второго участка отделяет канал от зоны устья. Дефлектор может быть составлен в модифицированном виде также из нескольких формованных пластин материала.

Дефлектор применим также для тарелок колонн, находящихся между отрезками набивки колонны. У этих тарелок колонн коллектор жидкости, например коллектор дна газохода, одновременно выполняет функцию распределителя жидкости. Дефлекторы согласно изобретению, могут быть расположены во внутреннем пространстве газонаправляющих газоходов перед выпускными отверстиями, выполненными в вертикальных стенках газоходов.

Зависимые пп.2-5 формулы относятся к предпочтительным формам выполнения дефлектора, согласно изобретению. Противоточные колонны с такими дефлекторами являются объектом пп.6-9. П.10 относится к применению колонн или содержащих дефлекторы аппаратов.

Изобретение поясняется ниже с помощью чертежей, на которых изображают:
- фиг.1: дефлектор согласно изобретению;
- фиг. 2: схематично дефлектор, размещенный над набивкой на распределительном желобе;
- фиг.3: дефлектор по фиг.1 с крепежными средствами;
- фиг.4: сечение дефлектора;
- фиг.5: сечение дефлекторов спиралеобразного профиля;
- фиг.6: дефлектор с боковыми выступами;
- фиг.7: часть дефлектора, выполненного на нижнем конце коническим;
- фиг.8: дефлектор, выполненный по всей своей высоте коническим;
- фиг.9: отрезок сдвоенного дефлектора;
- фиг.10: профиль дефлектора с кольцевой щелью;
- фиг.11-13: профили дефлекторов, составленных из двух формованных металлических пластин;
- фиг.14: профиль дефлектора из трех частей.

На фиг.1 изображен дефлектор 1, согласно изобретению размещенный на емкости 2 распределительного желоба. На фиг.2 схематично изображено применение дефлектора 1, размещенного на распределительном желобе 2 над верхним концом 50 набивки 5 колонны (фиг. 3). Стрелкой 40 обозначен поток направляемого противотоком газа. Дно емкости 2 может лежать в горизонтальной плоскости; оно может быть выполнено также наклонным, как показано на фиг.2, с тем, чтобы газовый поток 40 имел меньшее сопротивление.

Жидкость 3, выходящая из выходных отверстий 20, 20а, 20b в виде струй 20 из емкости 2, образует при отсутствии дефлекторов 1 струи 30', обозначенные штрихпунктиром. Дефлектор 1 отклоняет жидкость 3 после вытекания на расположенную под емкостью 2 цель. Целью является набивка 5 или расположенное на нижнем конце 17 дефлектора 1 токораспределительное устройство 7. Дефлектор 1 может быть размещен, например, с помощью скобообразных крепежных средств 6 на стенке 21 емкости 2 жестко или с возможностью демонтажа. Закрепление с возможностью демонтажа является предпочтительным с точки зрения очистки емкости 2.

Отклонение струи 30 жидкости происходит посредством формованной пластины 10 материала, которая расположена перед выходным отверстием 20 емкости 2 и деформирует и направляет дальше струю 30 с возможностью подачи жидкости 3 на нижнем конце 17 пластины 10 материала к цели 5 или 7. Как видно из сечения на фиг.4, плоскость разреза которого перпендикулярна вертикали (направление z на фиг.1), струя 30 жидкости попадает в зоне 13 устья на формованную пластину 10 материала. Эта зона 13 устья образована перед выходным отверстием 20 первым 11 и вторым 12 участками. Первый участок 11 отклоняет жидкость 3 относительно вертикали поперечно, причем образуется поток 31. Второй участок 12 выполняет функцию уловителя брызг, которые попадают на этот участок 12 и стекают с него в виде жидкостной пленки. Первый участок 11 переходит в канал 14, в котором жидкость 3 направляется вниз. Дефлектор 1 экранирует жидкость 3 от направляемого противотоком газа 4. При этом струя 30 жидкости и поток 31 частично преграждают путь газу 4 внутри дефлектора 1, так что газовый поток 40 ограничен в значительной степени наружной зоной, где контакт между газом 4 и жидкостью 3 отсутствует.

Может быть предусмотрено одно выходное отверстие 20 или два выходных отверстия 20а, 20b или более. При наличии нескольких выходных отверстий они расположены, как правило, вертикально друг над другом.

Стенка второго участка 12 выполняет также разделительную функцию: при наличии нескольких выходных отверстий 20а, 20b стенка участка 12 отделяет поток 31 от выходящих дальше внизу потоков 30.

Первый участок 11 расположен относительно выходного отверстия 20 или выходных отверстий 20а, 20Ь так, что выходящая струя 30 жидкости попадает на пластину 10 материала, по меньшей мере, по касательной. Затем жидкость 3 в виде потока 31 протекает через канал 14. Течение потока 31 имеет, по меньшей мере, в верхней части дефлектора 1 спиралеобразную форму.

Формованная пластина 10 материала имеет в плоскости поперек вертикали или продольного направления канала 14 сечение спиралеобразного профиля. Различные примеры изображены на фиг.5. Стрелка 35 обозначает соответственно место и направление затекающей жидкости 3.

Дефлектор 1 может иметь по-разному выполненное сечение. Он может иметь на уровне выходного отверстия 20 боковой выступ, служащий для отклонения потока 31 (фиг.1,4). На фиг.6 изображен пример с выступами 15 для двух струй жидкости, вытекающих из выходных отверстий 20а, 20b. Для предотвращения в значительной степени затекания газа 4 в зону 13 устья или в канал 14 и для придания струе 31 компактной формы дефлектор 1 может быть выполнен так, что его сечение сужается вниз. При этом сужение может быть предусмотрено только в зоне 16 нижнего конца 17 (фиг.7) или по всей высоте (фиг.8). Благодаря компактной форме струя 31 предоставляет противотоку 40 газа меньше площади воздействия.

Дефлектор 1, согласно изобретению, может быть составлен из двух или более формованных пластин материала. На фиг.9-14 изображены различные примеры. У примера выполнения на фиг.9 два дефлектора сварены с формованными пластинами 10a, 10b материала описанного выше рода в "сдвоенный дефлектор" 1. С помощью этого дефлектора 1 можно отклонять две соседние, выходящие на одном уровне струи 36, 37 жидкости. ("Сдвоенный дефлектор" 1 может быть формован также из одной пластины 10 материала).

Пример выполнения по фиг. 10 также предусмотрен для двух струй 36, 37 жидкости. Профиль сечения согласно этому примеру имеет канал 14 в виде кольцевой щели, в который жидкость 3 попадает с боков двумя встречно-направленными потоками. Центральная зона 18 дефлектора 1 остается свободной от жидкости 3. В этой зоне 18 поток 40 газа 4 может проходить беспрепятственно.

Дефлектор 1 на фиг.11 имеет спиралеобразное сечение и составлен из двух пластин 10а, 10b материала. Один из вариантов изображен на фиг.12, где, как и в примере по фиг.10, имеется центральная зона 18 с проходящим газовым потоком 40. Другой вариант из двух частей изображен на фиг.13. Дефлектор 1 на фиг. 14 составлен из трех частей: зона 13 устья образована пластинами 10а, 10b материала, а канал 14 - шлицованной сбоку трубой 10с.

Зоны 13 устьев дефлекторов 1 выполнены в примерах по фиг.11-14 в виде криволинейного прохода. Его горизонтальная ширина должна быть больше диаметра соответствующего выходного отверстия 20 емкости 2. Предпочтительно ширина прохода приблизительно равна диаметру выходного отверстия 20, так что текущему вверх газу 4 внутри дефлектора 1 путь практически полностью отрезан.

Изобретение может быть использовано для процессов в химической промышленности и в нефтехимии и/или, например, для разложения газовых смесей, в частности для дистилляции, реактивной дистилляции, абсорбции или экстракции, причем происходят или могут происходить массо- или теплообменные процессы, а также химические реакции. Дефлектор (1) для отклоняемой струи (30) жидкости позволяет отклонять жидкость (3) после ее вытекания из емкости (2) на расположенную под емкостью цель (5, 7). Отклонение происходит посредством формованной пластины (10, 10а, 10b) материала, которая расположена перед выходным отверстием (20) емкости и деформирует и направляет дальше струю (30) с возможностью подачи жидкости на нижнем конце (17) формованной пластины материала к цели. В том месте перед выходным отверстием (20), где струя (30) жидкости попадает на формованную пластину (10) материала, первый (11) и второй (12) участки пластины материала образуют зону (13) устья, в которой первый участок (11) отклоняет жидкость (3) относительно вертикали поперечно, тогда как второй участок (12) служит брызгоуловителем. Первый участок переходит в канал (14), в котором жидкость направляется вниз. При этом стенка второго участка отделяет канал от зоны устья. Дефлектор может быть составлен в модифицированном виде также из нескольких формованных пластин материала. Заявленный дефлектор обеспечивает большую долю сечения для прохода газа, при этом одновременно устраняется возникновение брызг, которые могут быть подхвачены газовым потоком. 2 с. и 8 з.п.ф-лы, 14 ил.

1. Дефлектор (1) для отклоняемой струи (30) жидкости, с помощью которого можно отклонять жидкость (3) после вытекания из емкости (2) на расположенную под емкостью цель (5, 7), причем отклонение происходит посредством, по меньшей мере, одной формованной пластины (10, 10а, 10b) материала, которая расположена перед выходным отверстием (20) емкости и деформирует и направляет дальше струю (30) с возможностью подачи жидкости на нижнем конце (17) формованной пластины материала к цели, отличающийся тем, что в месте перед выходным отверстием (20) первый (11) и второй (12) участки пластины (10, 10а) материала образуют зону (13) устья, в которой первый участок (11) отклоняет жидкость (3) относительно вертикали поперечно, тогда как второй участок (12) служит брызгоуловителем, при этом первый участок переходит в канал (14), в котором жидкость направляется вниз. 2. Дефлектор по п. 1, отличающийся тем, что первый участок (11) расположен относительно выходного отверстия (20) так, что выходящая струя (30) жидкости попадает на пластину (10) материала, по меньшей мере, приблизительно по касательной, а затем спиралеобразно протекает через канал (14), при этом может быть предусмотрено более одного выходного отверстия (20а, 20b), причем они расположены, в частности, вертикально друг над другом. 3. Дефлектор по п. 1 или 2, отличающийся тем, что формованная пластина (10) материала имеет поперек продольного направления канала (14) сечение спиралеобразного профиля. 4. Дефлектор по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что формованная пластина (10) материала имеет сечение, которое в продольном направлении канала (14) выполнено, по меньшей мере, частично переменным, причем, в частности, первый участок имеет на уровне выходного отверстия (20а, 20b) боковой выступ (15) и/или сечение сужается вниз, и сужение предусмотрено по всей высоте в продольном направлении или только в зоне нижнего конца (17). 5. Дефлектор по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что он составлен из двух или более формованных пластин (10а, 10b, 10с) материала. 6. Противоточная колонна с дефлектором (1) по одному из пп. 1-5 и с емкостями (2) распределителя жидкости, из которых жидкость (3) против направленного вверх противотока (40) распределяется по насадке (5) или отрезку насадки набивки колонны и на которых дефлекторы расположены перед выходными отверстиями (20), причем вытекающие из выходных отверстий струи (30) жидкости посредством дефлекторов отклоняются на насадку или на расположенные над насадкой тонкораспределительные элементы (7). 7. Колонна по п. 6, отличающаяся тем, что зоны (13) устьев дефлекторов (1) выполнены в виде криволинейного прохода, горизонтальная ширина которого больше диаметра соответствующего выходного отверстия емкости, и/или эта ширина предпочтительно приблизительно равна названному диаметру. 8. Колонна по п. 6 или 7, отличающаяся тем, что дефлекторы (1) размещены на емкостях (2) распределителя жидкости с возможностью демонтажа. 9. Колонна по одному из пп. 6-8, отличающаяся тем, что между верхним и нижним отрезками насадки расположена тарелка, с помощью которой жидкость из верхнего отрезка собирается в буферном пространстве, и собранная жидкость распределяется по нижнему отрезку, при этом газоходы служат проходами для транспортировки газа через буферное пространство, и дефлекторы расположены перед выходными отверстиями внутри газоходов. 10. Колонна по одному из пп. 6-9, отличающаяся тем, что она может использоваться в химической промышленности и в нефтехимии или, например, для разложения газовых смесей, в частности для дистилляции, реактивной дистилляции, абсорбции или экстракции, при этом происходят или могут происходить массо- или теплообменные процессы, а также химические реакции.