ТАРЕЛКА ДЛЯ КОНТАКТА ГАЗОВ С ЖИДКОСТЯМИ Российский патент 2004 года по МПК B01D3/20 B01D3/22 

Настоящее изобретение относится к тарелке для обеспечения контакта газов с жидкостями, предназначенной для использования ее применительно к колонне, в которой обеспечивается противоточное контактирование газа и жидкости. Колонной такого типа может считаться любая колонна, в которой газ и жидкость контактируют между собой в противотоке с осуществлением при этом теплообмена и обмена веществами. Примером колонны такого типа может служить фракционирующая ректификационная колонна, а в качестве еще одного такого примера можно указать на ректификационную колонну с вакуумной перегонкой. В колонне такого типа жидкость течет при нормальном режиме эксплуатации по направлению вниз от верха колонны к ее днищу, тогда как газ перемещается по направлению вверх от днища колонны к ее верху. В нижеследующем описании изобретения, а также в формуле изобретения слово "газ" употребляется применительно как к газу, так и к пару.

Колонна такого типа снабжается целым рядом горизонтальных тарелок для контакта газов с жидкостями, расположенных последовательно друг над другом. Каждая такая тарелка представляет собой соответствующую перфорированную панель, оснащенную одним или более сливными стаканами. Такой сливной стакан представляет собой канал для пропускания жидкости по направлению вниз и вставляется в соответствующее отверстие, выполненное в перфорированной панели, при этом та часть стенки сливного стакана, которая выступает над поверхностью перфорированной панели, называется перегородкой сливного отверстия сливного стакана, а та часть сливного стакана, которая выступает относительно перфорированной панели вниз, называется фартуком сливного стакана.

В нормальном режиме эксплуатации жидкость, скапливающаяся на тарелке, течет по перфорированной панели, где она контактирует с направляющимся вверх потоком газа, проходящего через перфорированные отверстия, выполненные в этой панели. Затем жидкость перетекает через перегородку сливного отверстия, поступая в сливной стакан, а оттуда - на перфорированную панель расположенной снизу тарелки, и так далее. Понятно, что сливные стаканы двух соседних по отношению одна к другой тарелок не должны располагаться непосредственно друг над другом, размещаясь со сдвигом в боковом направлении друг относительно друга (или в шахматном порядке), чтобы предотвратить попадание стекающей жидкости сразу же в соответствующий сливной стакан расположенной ниже тарелки. Более того, сливные стаканы располагаются таким образом, чтобы жидкость, выходящая из сливных стаканов, могла равномерно растекаться по поверхности перфорированной панели. Таким способом обеспечивают, чтобы время, в течение которого газ и жидкость находятся в контакте друг с другом, не зависело от местонахождения жидкого элемента системы на поверхности перфорированной панели.

Тарелка для контакта газов с жидкостями, к которой относится настоящее изобретение, содержит перфорированную панель, площадь которой разделена на два или более параллельных участков, при этом либо нечетные участки, либо четные участки снабжаются некоторым множеством сливных стаканов, направленных перпендикулярно по отношению к направлению расположения соответствующего участка, а в днищах сливных стаканов выполнены боковые выходные отверстия, направленные в одну сторону с направлением расположения указанных участков.

Тарелка такого типа, предназначенная для контакта газов с жидкостями, раскрывается в описании изобретения к патенту Бельгии №584426, где более подробное ее описание ведется со ссылками на фиг.8, 9 и 14 IV чертежей, прилагаемых к указанной патентной публикации.

Тарелка для контакта газов с жидкостями, показанная на фиг.8 и 9 чертежей, прилагаемых к указанной патентной публикации, содержит перфорированную панель, площадь которой разделена на два параллельных участка, при этом либо первый участок (фиг.8), либо второй участок (фиг.9) снабжен некоторым множеством сливных стаканов, направленных перпендикулярно по отношению к направлению расположения этого участка, а в днищах сливных стаканов выполнены боковые выходные отверстия, направленные в одну сторону с направлением расположения указанных участков. Такое расположение выбрано для того, чтобы обеспечить равномерное распределение жидкости, которая течет при нормальном режиме эксплуатации по перфорированной панели, предотвращая тем самым возникновение застойной зоны вблизи от края перфорированной панели, где жидкость могла бы оставаться в течение более длительного времени, чем среднее время пребывания жидкости на тарелке. Однако заявителем было установлено, что данное расположение не обеспечивает полного устранения застойной зоны.

Целью настоящего изобретения является решение данной проблемы.

Для достижения указанной цели тарелка для контакта газов с жидкостями, предназначенная для использования ее применительно к колонне, в которой обеспечивается контактирование газа и жидкости в противотоке, содержит перфорированную панель, площадь которой разделена на два или более параллельных участков, при этом либо нечетные участки, либо четные участки снабжены множеством сливных стаканов, направленных перпендикулярно по отношению к направлению расположения соответствующего участка, в днищах сливных стаканов выполнены боковые выходные отверстия, направленные в одну сторону с направлением расположения указанных участков, и, кроме того, каждого сливного стакана на участке(-ах), расположенного вблизи от стенки колонны, выполнено также и переднее выходное отверстие, направленное в сторону стенки.

Ниже следует подробное описание изобретения на примерах его осуществления, которое ведется со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - изображает схематически вид сверху на тарелку для контакта газов с жидкостями, выполненную в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 - схематически вид сверху на тарелку для контакта газов с жидкостями, выполненную в соответствии с настоящим изобретением, которая расположена под тарелкой, показанной на фиг.1;

фиг.3 - вид в поперечном разрезе по ливням III-III на фиг.1 и 2, где показана также стенка колонны.

Далее описание ведется со ссылками на фиг.1 и 2. Тарелка для контакта газов с жидкостями, показанная на фиг.1, обозначена позицией 10, а тарелка, показанная на фиг.2, - позицией 20. Каждая тарелка 10 и 20 содержит перфорированную панель соответственно 11 и 21. Край перфорированной панели обозначен соответственно позициями 11а и 21а. Для большей ясности заштрихована только лишь незначительная часть каждой перфорированной панели.

Площадь перфорированной панели 11 и 21 разделена на три параллельных участка соответственно 12, 13, 14 и 22, 23 и 24. Пунктирными линиями соответственно 15 и 25 обозначены границы между соседними участками.

Нечетные участки 12 и 14 тарелки, показанной на фиг.1, снабжены несколькими вытянутыми сливными стаканами соответственно 16а, 16b и 16с, и 17а, 17b и 17с. При этом вытянутые сливные стаканы 16а, 16b и 16с, и 17а, 17b и 17с направлены перпендикулярно по отношению к направлению расположения соответствующих участков 12 и 14, или, иными словами, их продольные оси (не показаны) направлены перпендикулярно по отношению к продольным осям (не показаны) этих участков.

Четный участок 23 тарелки, показанной на фиг.2, снабжен тремя вытянутыми сливными стаканами 28а, 28b и 28с, направленными перпендикулярно по отношению к направлению расположения участка 23. Проекции славных стаканов 16а-с и 17а-с тарелки 10 на тарелку 20 показаны пунктирными линиями.

В днищах вытянутых сливных стаканов 16а-с, 17а-с и 28а-с выполнены боковые выходные отверстия, направленные в одну сторону с направлением расположения соответствующих участков 12, 14 и 23.

Более четко эти боковые выходные отверстия показаны на фиг.3, на котором изображены тарелки 10 и 20, расположенные внутри колонны, стенка которой обозначена позицией 30. Опоры тарелок 10 и 20 при этой не показаны. На этом чертеже позицией 31 обозначены перегородки сливных отверстий сливных стаканов, а позицией 32 обозначены фартуки сливных стаканов. Боковые выходные отверстия обозначены позициями 36, 37 и 38.

Кроме того, в днищах сливных стаканов 16а-с, расположенных на участке 12 вблизи от стенки 30 колонны, выполнены кроме того и передние выходные отверстия 40, направленные в сторону стенки 30. Участок, находящийся вблизи от стенки, будет в этом случае нечетным участком.

При нормальном режиме эксплуатации жидкость, выходящая из сливных стаканов тарелки (не показана), расположенной над тарелкой 10, скапливается на поверхности этой тарелки 10, где контактирует с перемещающимся по направлению вверх потоком газа, проходящего через перфорированные отверстия, выполненные в перфорированной панели 11. При этом жидкость течет к сливным стаканам 16а-с и 17а-с. Здесь она перетекает через перегородки 31 сливных отверстий (см. стрелки 41 на фиг.3), а вытекает она из сливных стаканов 16а-с и 17а-с через боковые выходные отверстия 36 и 37 (см. стрелки 42), а также через передние выходные отверстия 40 (см. стрелки 43). Стрелки 42 и 43 показаны также и на фиг.2.

Теперь жидкость скапливается на тарелке 20, где она контактирует с перемещающимся по направлению вверх потоком газа, проходящего через перфорированные отверстия, выполненные в перфорированной панели 21. При этом жидкость течет по перфорированной панели 21 к сливным стаканам 28а-с. Здесь жидкость перетекает через перегородки 31 сливных отверстий (см. стрелки 45 на фиг.3) и вытекает из сливных стаканов 28а-с через боковые выходные отверстия 38 (см. стрелку 47).

Жидкость, вытекающая из передних выходных отверстий 40, вызывает турбулизацию жидкости, находящейся на тарелке 20 вблизи от стенки 30 колонны, и тем самым эффективно предотвращает возникновение застойной зоны вблизи от стенки 30.

Для того чтобы увеличить длину пути 1, проходимого потоком (см. фиг.3), боковая сторона фартука сливного стакана, которая направлена в сторону перегородки сливного отверстия, находящегося на расположенной ниже тарелке, может быть выполнена наклонной. Это показано для сливного стакана 17b на фиг.3. Фартук сливного стакана, сужающийся так, как указано выше, может предусматриваться также и применительно к сливным стаканам 28а-с тарелки 20.

В варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на прилагаемых чертежах, как боковые выходные отверстия 36, 37 и 38, так и передние выходные отверстия 40 выполняются в виде щелей. В альтернативном варианте осуществления настоящего изобретения днище сливного стакана выполняется закрытым, а выходные отверстия выполняются в виде соответствующих вырезов, располагаемых вблизи от такого закрытого днища.

В варианте осуществления настоящего изобретения, показанном на прилагаемых чертежах, тарелки 10 и 20 разделены каждая на три участка, при этом количество сливных стаканов на тарелке 10 (шесть штук) в два раза больше, чем количество сливных стаканов (три штуки) на тарелке 20. Соответственно для того, чтобы на каждой тарелке могло насчитываться одно и то же количество сливных стаканов, количество участков, на которые разделена каждая из них, должно быть четным: два, четыре, шесть или восемь. Количество сливных стаканов, приходящихся на один оснащаемый ими участок, находится соответственно в пределах от трех до пяти.

Предлагается тарелка (10) для контакта газов с жидкостями, предназначенная для использования ее применительно к колонне, в которой обеспечивается противоточное контактирование газа и жидкости. Указанная тарелка (10) содержит перфорированную панель (11), площадь которой разделена на два или более параллельных участков, при этом нечетные участки снабжаются сливными стаканами (16а-с, 17а-с), направленными перпендикулярно по отношению к направлению расположению соответствующего участка. В днищах сливных стаканов выполнены боковые выходные отверстия, направленные в одну и ту же сторону с направлением расположения указанных участков, и кроме того, в днище каждого сливного стакана (16а-с, 17а-с), расположенного на участке(-ах) вблизи от стенки колонны, выполнено переднее выходное отверстие, обращенное в сторону стенки колонны. Предлагаемая тарелка эффективно предотвращает возникновение застойной зоны вблизи от стенки колонны. 3 ил.

Тарелка для контакта газов с жидкостями, предназначенная для использования в колонне с противоточным контактированием газа и жидкости, причем указанная тарелка содержит перфорированную панель, площадь которой разделена на два или более параллельных участков, при этом либо нечетные участки, либо четные участки снабжены множеством сливных стаканов, направленных перпендикулярно относительно направления соответствующего участка, в днищах сливных стаканов выполнены боковые выходные отверстия, направленные вдоль направления расположения указанных участков, а в днищах сливных стаканов, расположенных на участке (-ах) вблизи от стенки колонны, выполнено дополнительное выходное отверстие, направленное в сторону стенки колонны.