РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ В МАССООБМЕННОЙ КОЛОННЕ И СПОСОБ ЕГО УСТАНОВКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК B01D3/32 B01D53/18 B01F3/04 

Предпосылки к созданию изобретения

Настоящее изобретение относится в целом к массообменным колоннам и, более конкретно, к распределителям жидкости, применяемым в таких колоннах, и способам распределения жидкости, применяемых в распределителях жидкости.

Неравномерное распределение жидкости может привести к ухудшению контакта и массообмена между восходящими потоками паров и нисходящими потоками жидкости в секциях насадки массообменных колонн. Распределители жидкости проходного типа обычно используются в таких колоннах для приема жидкости из расположенной выше зоны и более равномерного ее перераспределения в размещенном ниже слое насадки. Эти распределители жидкости могут быть открыты сверху и снизу с уменьшенными просветом между нижними боковыми стенками, так что жидкость при выходе из распределителя принимает форму потока в виде завесы или листа. Жидкость, которая подается распределителем жидкости с трубкой для спуска жидкой фазы, будет растекаться по структурированной поверхности насадки и будет опускаться вдоль гофров листа, которые проходят только в одном направлении. Расположенный ниже слой насадки поворачивается на 90^о и распределяет жидкость в другом направлении, обеспечивая полное смачивание поверхности насадки. В распределителе другого типа, таком как описанный в патенте США №4816191, выданном Бервену и др., днище распределителя является закрытым, а в боковых стенках распределителя на определенном уровне выполнены сливные отверстия для жидкости. Жидкость, выходящая через сливные отверстия, соприкасается с отражательными экранами для брызг, размещенными на определенном расстоянии от боковых стенок распределителя. Затем жидкость стекает с отражательных экранов вниз и капает с нижней капельной кромки на слой насадки вдоль капельной линии, требуя, таким образом, для распределения жидкости по насадке в обоих направлениях только одного слоя структурированной насадки.

Одна из проблем, связанных с обычными распределителями жидкости, заключается в возможности захвата нисходящей жидкости восходящим потоком пара. В распределителях жидкости типа, описанного в патенте США №4816191, захват может быть связан с паром, поднимающимся вверх в пространстве между отражательными экранами и боковой стенкой распределителя. Кроме того, жидкость равномерно распределяется между обоими отражательными экранами, создавая таким образом возможность для захвата по мере восхождения пара вдоль внутренней поверхности обоих отражательных экранов. В других распределителях жидкости, таких как описанные в патенте ЕР 0282753В1, вторая пластина, находящаяся на определенном расстоянии от отражательного экрана, применяется для экранирования жидкости, когда она ударяется об отражательный экран и стекает по нему вниз. Поскольку нижний край отражательного экрана находится на определенном расстоянии от верхней поверхности расположенного ниже слоя массообмена, опасность захвата жидкости сохраняется при прохождении жидкости вниз в просвете между нижним краем отражательного экрана и верхней поверхностью слоя массообмена. Кроме того, просвет между верхним концом отражательного экрана и боковой стенкой распределителя закрывается фланцем, соединяющим между собой отражательный экран и боковую стенку распределителя. Этот фланец не допускает выноса вверх каких-либо паров, попавших в пространство между отражательным экраном и второй пластиной.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к распределителю жидкости, предназначенному для использования в массообменной колонне с массообменным слоем, расположенным в открытой внутренней зоне внутри колонны. Распределитель жидкости предназначен для равномерного распределения нисходящего сквозь слой массообмена потока жидкости для взаимодействия с восходящим потоком пара. Распределитель жидкости содержит один или несколько питающих коробов, выдающих поток жидкости по меньшей мере в один, а предпочтительно в множество расположенных ниже протяженных желобов, проходящих поперек колонны параллельно друг другу. Желоба разделены промежутками, обеспечивающими пропускание идущего вверх пара через промежутки между соседними желобами. Каждый желоб состоит из разделенных определенным расстоянием первой и второй боковых стенок, соединенных между собой полом. Множество сливных отверстий для жидкости расположено по меньшей мере в первой боковой стенке, и предпочтительно в обеих боковых стенках со сдвигом относительно друг друга. Кроме того, распределитель жидкости содержит первый и второй отражательные экраны, нижние части которых образуют суженное выпускное отверстие в плоскости, расположенное ниже желоба. По меньшей мере первый отражательный экран имеет верхний сегмент, расположенный снаружи от первой боковой стенки и проходящий вверх от сливных отверстий для жидкости на расстояние, достаточное для того, чтобы жидкость, вытекающая из сливных отверстий для жидкости, ударялась о внутреннюю поверхность отражательного экрана и стекала по ней вниз. Второй отражательный экран также может иметь сходный или идентичный верхний сегмент, отделенный от второй боковой стенки желоба. Положение относительно желоба по меньшей мере первого отражательного экрана и предпочтительно обоих отражательных экранов регулируется по высоте, так что они могут опускаться на верхнюю поверхность массообменного слоя. Таким образом осуществляется выпуск жидкости из суженного выпускного отверстия желоба непосредственно на верхнюю поверхность массообменного слоя без ее прохождения сквозь поток пара, которое может привести к захвату части потока жидкости. В одном варианте реализации распределитель жидкости содержит зубчатую капельную кромку, отходящую вниз от выпускного отверстия таким образом, чтобы направлять по меньшей мере часть жидкости в массообменный слой вместо того, чтобы направлять ее на его верхнюю поверхность. Другим преимуществом распределителя жидкости является то, что суженное выпускное отверстие препятствует или мешает прохождению пара вверх через выпускное отверстие, где он может пересечься с требуемым нисходящим потоком жидкости. Размещение сливных отверстий для жидкости со смещением в боковых стенках желоба обеспечивает более равномерное распределение жидкости в выпускном отверстии, дополнительно уменьшая таким образом возможность попадания пара в выпускное отверстие. Любой пар, поступающий в выпускное отверстие, может проходить вверх через выпускное отверстие для пара значительно больших размеров, образованное в открытом просвете между отражательными экранами и желобом при значительно меньшей скорости пара, сводя таким образом к минимуму возможность захвата восходящим паром жидкости, нисходящей вдоль отражательного экрана. Жидкость, вытекающая через сливные отверстия или просто выплескивающаяся через верхний край боковых стенок, может поступать в этот открытый просвет и задерживаться отражательными экранами для спуска вниз по внутренним поверхностям экранов. Массообменный слой может состоять из неупорядоченных, решетчатых или структурированных элементов насадки, но предпочтительной является структурированная насадка.

Изобретение также относится к способу распределения жидкости в массообменном слое с использованием описанного выше распределителя для предотвращения или уменьшения поступления пара вверх через суженное выпускное отверстие, выполненное между отражательными экранами. Выпуск жидкости непосредственно на верхнюю поверхность массообменного слоя при экранировании жидкости от потока пара дополнительно уменьшает возможность захвата жидкости восходящим потоком пара. Этот способ включает обеспечение любого поступления пара через выпускное отверстие с его отходом вверх из зоны между отражательными экранами и желобом при значительно меньшей скорости пара с тем, чтобы свести к минимуму захват жидкости с отражательного экрана.

Изобретение также относится к способу установки распределителя жидкости в колонне путем установки желобов и последующей регулировки положения отражательных экранов путем их опускания, так что они опираются на верхнюю поверхность массообменного слоя, устраняя или уменьшая любые зазоры между нижними краями отражательных экранов и массообменным слоем, которые могут привести к захвату жидкости потоком пара. Возможность регулирования положения отражательных экранов особенно необходима в тех случаях, когда желоба и верхняя поверхность массообменного слоя не являются параллельными.

Краткое описание чертежей

На чертежах, образующих часть подробного описания, которые необходимо изучать совместно с описанием, и в которых одинаковыми цифровыми позициями обозначены одинаковые детали на различных изображениях, показаны:

на фиг.1 показано трехмерное изображение массообменной колонны с частями кожуха колонны, удаленными с целью показать внутренний массообменный слой и распределитель жидкости, сконструированный согласно настоящему изобретению;

на фиг.2 показано увеличенное трехмерное изображение распределителя жидкости, изображенного на фиг.1;

на фиг.3 показан фрагментный вид сверху распределителя жидкости;

на фиг.4 показано в увеличенном масштабе изображение сбоку в вертикальной проекции части распределителя жидкости с двойным отражательным экраном, выполненное по линии 4-4 на фиг.3 в направлении, указанном стрелками;

на фиг.5 показан фрагментный вид с торца другого варианта реализации распределителя жидкости с двойным отражательным экраном согласно настоящему изобретению, со схематической иллюстрацией потока жидкости на отражательном экране;

на фиг.6 показан фрагментный вид с торца другого варианта реализации распределителя жидкости с одинарным отражательным экраном согласно настоящему изобретению;

на фиг.7 показан фрагментный вид сбоку в вертикальной проекции распределителя жидкости, показанного на фиг.4, с частями, разделенными с целью проиллюстрировать расположение сливных отверстий для жидкости на боковой стенке желоба, образующей часть распределителя жидкости.

Описание предпочтительных вариантов реализации изобретения

На фиг.1 показана массообменная или теплообменная колонна, которая обозначена в целом позицией 10 и включает вертикальный цилиндрический кожух 12, который ограничивает открытую внутреннюю зону 14, в которой расположены один или несколько распределителей жидкости 16, являющихся предметом настоящего изобретения, и один или несколько массообменных слоев 18. Распределитель жидкости 16 используется для более равномерного распределения одного или нескольких потоков жидкости по горизонтальному поперечному сечению массообменного слоя 18, который в свою очередь обеспечивает контакт между нисходящим потоком жидкости и одним или несколькими восходящими потоками жидкости. Массообменный слой 18 содержит различные известные виды массообменных устройств, включая те, которые известны как структурированная, решетчатая или неупорядоченная насадка, но не ограничиваясь ими.

Колонна 10 относится к типу, применяемому для обработки паров жидкости и пара, включая получение продуктов фракционирования. Хотя колонна 10 показана имеющей цилиндрическую конфигурацию, возможно применение иных форм, включая многогранную. Колонна 10 может иметь любые подходящие диаметр и высоту и изготовлена из любых подходящих жестких материалов, предпочтительно инертных, или иным образом совместимых с текучими средами и условиями, существующими в колонне 10.

Потоки жидкости 20 направляются в колонну 10 по питающим линиям 22 и 23, размещенным в подходящих местах по высоте колонны 10. Питающая линия 22 обычно должна подавать только жидкость, в то время как питающая линия 23 может подавать пар с жидкостью или вместо жидкости. Хотя на чертежах ради простоты иллюстрации показаны только две линии подачи жидкости 22 и 23, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что при необходимости можно использовать дополнительные линии подачи жидкости, несущие другие потоки жидкости. Аналогичным образом на иллюстрации показана только одна линия подачи пара 24, несущая поток пара 26, но в случае необходимости возможно включение дополнительных линий подачи пара и потоков пара для переработки жидкости и пара, происходящей внутри колонны 10. Следует также принимать во внимание, что поток пара 26 может скорее генерироваться внутри колонны 10, чем вводиться в колонну 10 по питающей линии 24. Колонна 10 содержит также верхнюю линию 28, предназначенную для удаления парообразного продукта или побочного продукта 30, и нижнюю отводящую линию 32, предназначенную для удаления из колонны 10 жидкого продукта или побочного продукта 33. Другие компоненты колонны, такие как трубопроводы возврата флегмы, ребойлеры, конденсаторы, паровые рупоры и т.п., не показаны на иллюстрации, поскольку они являются обычными по характеру и не являются необходимыми для понимания настоящего изобретения.

Как показано дополнительно на фиг.2 и 3, распределитель жидкости 16, выполненный согласно настоящему изобретению, предпочтительно включает протяженный центральный питающий короб 34, получающий жидкость из потока жидкости, такого как поток жидкости 20, который подается по питающей линии 22 в открытую центральную зону 14 колонны 10. Можно предположить, что питающий короб 34 необязательно получает жидкость непосредственно из выпускного отверстия питающей линии 22, но жидкость может быть вместо этого предварительно подвергнута одной или нескольким операциям обработки, а затем собрана в коллекторе (не показан) для выпуска в питающий короб 34. Питающий короб 34 предпочтительно простирается по горизонтали в первом направлении, а его длина соответствует диаметру колонны 10 или по меньшей мере его значительной части.

Питающий короб 34 состоит из противоположных боковых стенок 36 и 38, соединенных дном 40, крышкой 42 и торцевыми стенками 44 и 46. Следует отметить, что крышка 42 не является обязательной и в большинстве случаев применения не должна присутствовать. В дне 40 и/или в боковых стенках 34 и 36 питающего короба 34 выполнено множество отверстий 48, предназначенных для выдачи жидкости в множество протяженных желобов 50, расположенных ниже питающего короба 34. Желоба 50 размещаются рядом друг с другом с определенными промежутками и предпочтительно располагаются параллельно друг другу в продольном направлении, которое является перпендикулярным продольному направлению питающего короба 34. Желоба 50 предпочтительно полностью пересекают колонну 10 и опираются своими концами на накладное кольцо 52, приваренное к внутренней поверхности кожуха 12. Возможно использование другого опорного средства, такого как расположенные через промежутки балки 53, расположенные выше желобов 50, путем крепления желобов 50 к питающему коробу 34, и с помощью опорной решетки распределителя (не показана), помещенной непосредственно на массообменный слой 18. Количество желобов 50 и просветов между ними может варьироваться с тем, чтобы соответствовать конкретным требованиям к нагрузке по жидкости и пару в намеченных сферах применения.

Как показано дополнительно на фиг.4 и 7, каждый желоб 50 состоит из двух отделенных друг от друга и проходящих в продольном направлении боковых стенок 54 и 56, которые соединяются между собой с нижней стороны дном 58. Конкретная конфигурация дна 58 может при необходимости варьироваться. Так, например, дно 58 может включать один или несколько наклонных сегментов, включая два угловых сегмента, образующих V-образный профиль, показанный на фиг.4. С другой стороны, дно 58 может быть плоским и перпендикулярным плоскостям боковых стенок 54 и 55, как показано на фиг.5 и 6. Концы желоба 50 предпочтительно закрываются торцевыми стенками 59, которые соединяются с боковыми стенками 54 и 56 и 58. Верхняя сторона желоба 50 предпочтительно остается открытой, но может быть частично или полностью закрыта при условии, что предусмотрены подходящие возможности для допуска жидкости в желоба 50 из питающего короба 34.

Каждый из желобов 50 содержит множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга сливных отверстий 60 для жидкости, расположенных на дне 58 и/или на боковых стенках 54 и 56. Сливные отверстия 60 предпочтительно располагаются на заданном расстоянии от дна 58 или от его наиболее низкой части, так что жидкость должна накопиться в желобе 50 до того, как начать вытекать через сливные отверстия 60. Благодаря выполненному таким образом подъему сливных отверстий 60 появляется возможность осаждения всех твердых частиц, присутствующих в потоке жидкости, на дне желоба 50, так что они не закупоривают сливные отверстия 60 или другие расположенные далее проходы. Сливные отверстия 60 размещаются через одинаковые промежутки вдоль желобов 50, и предпочтительно располагаются таким образом, что сливные отверстия 60 на одной боковой стенке 54 смещены относительно сливных отверстий 60 на другой боковой стенке 56. С другой стороны, сливные отверстия 60 на боковых стенках 54 и 56 могут совмещаться или располагаются по какой-либо другой схеме. Сливные отверстия 60 предпочтительно располагаются на общей горизонтальной плоскости, но могут при желании группироваться на двух или более горизонтальных плоскостях. Сливные отверстия 60 обычно являются круглыми и имеют одинаковые размеры, но могут иметь иную форму и различные размеры.

Желоба 50 могут также содержать ряд отверстий для перелива 62, расположенных рядом с верхом боковых стенок 54 и 56. Отверстия для перелива 62 предпочтительно имеют треугольную форму, причем основание треугольного отверстия располагается над вершиной отверстия. Размеры отверстий для перелива 62 больше размеров сливных отверстий 60 и они обычно выпускают жидкость только тогда, когда поступление жидкости в желоб 50 превышает расход жидкости, выпускаемой через сливные отверстия 60.

Согласно настоящему изобретению, каждый желоб в распределителе жидкости 16 включает пару отражательных экранов 64 и 66, обычно располагающихся с противоположных сторон желоба 50. Отражательные экраны 64 и 66 в предпочтительном варианте реализации включают каждый первый или верхний сегмент 68, проходящий в продольном направлении по всей длине соответствующей боковой стенки 54 или 56, или по меньшей мере вдоль значительной ее части и отстоящий от нее в наружном направлении на заданное расстояние. Между верхним сегментом 68 и прилегающей к нему боковой стенкой желоба 54 и 56 расположено множество отделенных друг от друга распорок 67, сохраняющих необходимый просвет между верхними сегментами 68 и боковыми стенками 54 и 56. Для сохранения возможности перемещения верхнего сегмента 68 вверх и вниз относительно желоба 50 распорки 67 предпочтительно крепятся или к внутренней поверхности верхнего сегмента 68, или к наружной поверхности соответствующей боковой стенки 54 и 56, но не к обеим сразу.

Верхний сегмент 68 предпочтительно проходит по существу вертикально и имеет достаточную высоту, так что при расположении отражательных экранов 64 и 66 способом, описанным ниже, жидкость, выпускаемая через сливные отверстия 60 в желобе, ударяется о лицевую или внутреннюю поверхность верхнего сегмента 68. Второй или наклонный сегмент 70 каждого отражательного экрана 64 и 66 проходит вдоль нижнего края верхнего сегмента 68 и соединяется с ним. Наклонные сегменты 70 в каждой паре отражательных экранов 64 и 66 наклонены внутрь по направлению друг к другу под углом приблизительно 45 градусов или под каким-либо другим заданным углом. Конкретная величина угла наклона наклонных сегментов 70 не имеет особого значения до тех пор, пока жидкость может стекать по их поверхности с достаточной скоростью, а полученный в результате вертикальный размер наклонных сегментов 70 не превышает открытого пространства, находящегося под желобом 50.

Нижние края наклонных сегментов 70 отстоят друг от друга на заданное расстояние, образуя протяженное выпускное отверстие 72 для жидкости, которое предпочтительно проходит по всему поперечному сечению колонны 10 и имеет площадь поперечного сечения, уменьшенную по сравнению с площадью между верхними сегментами 68. Расстояние между нижними краями наклонных сегментов 70, которое соответствует поперечной ширине выпускного отверстия 72, подобрано таким образом, чтобы при условиях эксплуатации из выпускного отверстия 72 вытекал поток жидкости в форме завесы, не позволяющий или мешающий пару проходить вверх через выпускное отверстие 72. В то же время выпускное отверстие 72 для жидкости должно иметь достаточные размеры для того, чтобы жидкость при проектных условиях протекания не задерживалась и не накапливалась выше выпускного отверстия. Проектная ширина должна также допускать прохождение через выпускное отверстие 72 любых твердых частиц в потоке жидкости, не засоряя его. Предполагается, что для достижения этих целей требуется минимальная ширина в 2 мм.

Вертикальная капельная кромка 74 отходит вниз от нижнего края каждого наклонного сегмента 70 и служит для экранирования жидкости, выходящей из выпускного отверстия 72, от окружающего потока пара. Каждая капельная кромка 74 предпочтительно имеет зубчатый нижний профиль с множеством имеющих одинаковую форму и отделенных друг от друга зубцов 76. Зубец 76 на одной капельной кромке 74 может быть совмещен или смещен относительно зубца 76 парной капельной кромки 74. Парные капельные кромки 74 вместо параллельного расположения по вертикали могут быть в направлении вниз сближаться друг с другом, дополнительно уменьшая площадь, доступную для протекания жидкости.

Парные отражательные экраны 64 и 66 соединяются между собой таким образом, чтобы допустить движение экранов 64 и 66 по вертикали относительно соответствующего желоба 50. Предпочтительно эту операцию осуществляют с использованием крепежных изделий, таких как болты с гайками 78, пропущенные сквозь капельные кромки 74 и/или наклонные сегменты 70 и прилагающие к верхним сегментам 68 направленное внутрь смещающее усилие. Комплекты болтов с гайками 78 включают шайбу или иную прокладку 80, которая сохраняет нужный просвет между нижними краями наклонных сегментов. Возможно использование других средств соединения между собой отражательных экранов 64 и 66 до тех пор, пока сохраняется возможность перемещения экранов 64 и 66 вверх и вниз.

Распределитель жидкости установлен в колонне 10 в заданном положении над массообменным слоем 18 таким образом, что желоба 50 опираются на кольцо 52, и/или с использованием опорных балок 53 или другого опорного средства. Хотя для подачи жидкости в желоба 50 предпочтительно используется питающий короб 34, для этих целей вместо питающего короба 34 могут использоваться коллекторы (не показаны) или другие устройства. Отражательные экраны 64 и 66 могут быть легко вставлены в колонну 10 одновременно с желобами 50 просто путем накладывания на соответствующий желоб 50 парных отражательных экранов 64 и 66. Для того чтобы обеспечить накладывание отражательных экранов 64 и 66 на желоб 50, наклонные сегменты 70 экрана и дно желоба 40 могут иметь взаимно дополняющую конфигурацию. Также можно предположить, что отражательные экраны 64 и 66 могут быть установлены в нужное положение после установки в колонне 10 желобов 50.

После установки желобов 50 наложенные отражательные экраны 64 и 66 просто опускают до тех пор, пока они не встанут на верхнюю поверхность расположенного внизу массообменного слоя 18. Когда капельная кромка 74 опирается на массообменный слой 18, верхний сегмент 68 отражательных экранов 64 и 66 располагается выше плоскости, на которой жидкость выходит из сливных отверстий 60 в желобах 50, так что вся или практически вся жидкость, выходящая из сливных отверстий 60, захватывается этими отражательными экранами и отводится вниз сначала вдоль верхнего сегмента 68 и затем вдоль наклонных сегментов 70 к суженному выпускному отверстию 72. Затем жидкость выходит через выпускное отверстие 72 и перемещается вниз по капельной кромке 74 в массообменный слой 18 в форме однородной завесы из жидкости, служащей препятствием для попадания пара в выпускное отверстие 72. Потоки пара, восходящие вверх через массообменный слой 18, будут вместо этого преимущественно поступать в открытое пространство, расположенное снаружи от отражательных экранов 64 и 66.

Как показано на фиг.7, в случае использования в качестве массообменного слоя 18 структурированной насадки желоба 50 предпочтительно ориентируются таким образом, чтобы их выпускные отверстия 72 проходили поперек плоскости отдельных гофрированных пластин в самом верхнем слое насадки. Таким образом, завеса из жидкости растекается в сторону по гофрам пластин 82, обеспечивая равномерное распределение жидкости по горизонтальному поперечному сечению массообменного слоя 18.

Поскольку отражательные экраны 64 и 66 не прикреплены к желобу 50, их можно опустить вплоть до соприкосновения с верхней поверхностью расположенного внизу массообменного слоя 18 даже в случае, если верхняя поверхность не является параллельной плоскости желобов 50. Эта возможность регулировать положение отражательных экранов 64 и 66 с приведением их нижнего края в соприкосновение с насадкой или иными элементами массообменного слоя 18 позволяет уменьшить или устранить любые зазоры, которые могут образоваться между нижним краем отражательных экранов 64 и 66 и массообменным слоем 18. Такие зазоры нежелательны, поскольку они могут обеспечить захват жидкости, выпускаемой из выпускного отверстия 72, восходящим паром, уменьшая таким образом эффективность массообмена, происходящего в этой части колонны 10, и повышая вероятность неудовлетворительного распределения жидкости. Кроме того, зубчатый профиль капельной кромки 74 позволяет зубцам 76 проникать в массообменный слой 18, так что жидкость может поступать внутрь, а не на верхнюю поверхность массообменного слоя 18.

Разделенные промежутками сливные отверстия 60 в боковых стенках желоба 54 и 56 образуют отдельные участки с более сильными потоками жидкости, направленными вниз, вдоль участков отражательных экранов 64 и 66, как показано схематически перекрывающими друг друга дугообразными линиями потока 84 на фиг.5. Имеющее треугольную форму смещение сливных отверстий 60 в боковых стенках 54 и 56 желобов 50 служит для уменьшения величины этих различий потока, поскольку участки с максимумом потока вдоль одного отражательного экрана 64 сдвинуты относительно соответствующих участков с максимумом потока на другом отражательном экране 66. Таким образом, комбинированные потоки с парных отражательных экранов 64 и 66 обеспечивают более равномерное распределение потока жидкости вдоль выпускного отверстия 72.

Просвет между верхним краем отражательных экранов 64 и 66 и боковыми стенками желоба 54 и 56 позволяет любому пару, попавшему в зону выпуска, восходить через просвет вместо того, чтобы пересекаться с нисходящим потоком жидкости. Преимущество этого просвета заключается также в том, что он позволяет также жидкости, выходящей из желобов 50 через отверстия для перелива 62, выплескиваться на внутренние поверхности отражательных экранов 64 и 66 и стекать по ним вниз.

В варианте распределителя жидкости 16, приспособленном для низкого расхода жидкости, сливные отверстия 60 могут быть выполнены только на одной из боковых стенок желоба 54 или 56. В таком варианте реализации, как показано на фиг.6, жидкость выплескивается только на один отражательный экран 64 и стекает по нему вниз. Поскольку на другой отражательный экран 66 жидкость не попадает и он служит просто для образования выпускного отверстия 72, его не требуется размещать снаружи от боковой стенки желоба 56, а можно вместо этого выполнить в форме вертикального или наклонного листа, расположенного ниже дна желоба 40.

Следует также отметить, что парные отражательные экраны 64 и 66 необязательно должны иметь идентичную конструкцию при условии, что между нижними краями отражательных экранов выполнено суженное выпускное отверстие 72.

Таким образом, настоящее изобретение хорошо подходит для достижения всех перечисленных выше задач и целей наряду с другими преимуществами, присущими описанной и раскрытой конструкции.

Понятно, что некоторые признаки и их комбинации обладают собственной полезностью и могут быть использованы отдельно и без ссылки на другие признаки и их комбинации. Это предполагается и входит в объем правовой охраны изобретения.

Поскольку возможно создание многих вариантов реализации изобретения без отступления от его объема, следует понимать, что вся информация, изложенная или показанная на чертежах, должна интерпретироваться исключительно в иллюстративном, но не в ограничительном смысле.

Массообменная колонна, содержащая распределитель жидкости, который распределяет жидкость в расположенном ниже массообменном слое, состоящем из одного или нескольких неупорядоченных, решетчатых или структурированных элементов насадки. Распределитель жидкости содержит множество протяженных желобов, разделенных между собой и проходящих поперек колонны. В боковых стенках желоба расположено множество сливных отверстий для жидкости, размещенной в одной или нескольких заданных плоскостях, предпочтительно расположенных на определенном расстоянии от дна желоба. Отражательные экраны расположены снаружи от боковых стенок желоба и включают верхние части, размещенные таким образом, чтобы принимать жидкость, вытекающую через сливные отверстия. Нижние части отражательных экранов образуют суженное выпускное отверстие, расположенное в плоскости, находящейся ниже желоба, и предназначенное для выпуска жидкости с отражательных экранов на расположенный ниже массообменный слой. Сливные отверстия для жидкости в одной из боковых стенок желоба смещены относительно таких же отверстий в другой боковой стенке желоба для обеспечения равномерного распределения жидкости в выпускном отверстии. Положение отражательных экранов может регулироваться по вертикали и они должны опираться на верхнюю поверхность массообменного слоя так, что выпущенная жидкость подается непосредственно в массообменный слой, уменьшая таким образом вероятность захвата падающей жидкости потоком пара, восходящим через массообменный слой. Жидкость, выходящая через выпускное отверстие, предпочтительно образует поток в форме завесы, предотвращающий или мешающий попаданию пара в выпускное отверстие. Любой пар, попавший в зону выпуска, может быть выпущен вверх через проем между экранами и соответствующими желобами с уменьшенной скоростью, уменьшая таким образом вероятность захвата жидкости. Открытый проем позволяет также улавливать любую жидкость, перетекающую из желобов, с помощью отражательных экранов для ее спуска вниз по внутренней поверхности отражательных экранов. 4 н. и 29 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Распределитель жидкости, содержащий, по меньшей мере, один протяженный желоб, состоящий из разделенных определенным расстоянием первой и второй боковых стенок, соединенных между собой полом, множество сливных отверстий для жидкости, расположенных по меньшей мере в первой боковой стенке, и первый и второй отражательные экраны, имеющие нижние части, которые образуют суженное выпускное отверстие в плоскости, расположенной ниже желоба, по меньшей мере первый отражательный экран имеет верхний сегмент, расположенный снаружи от первой боковой стенки и проходящий вверх от сливных отверстий для жидкости на расстояние, достаточное для того, чтобы принимать жидкость, вытекающую из сливных отверстий для жидкости, когда жидкость присутствует в желобе, причем положение по меньшей мере первого отражательного экрана регулируется по вертикали относительно желоба.2. Распределитель жидкости по п.1, в котором верхний край первого отражательного экрана расположен выше сливных отверстий для жидкости в первой боковой стенке.3. Распределитель жидкости по п.2, который включает сливные отверстия для жидкости, расположенные на второй боковой стенке, причем второй отражательный экран имеет верхний сегмент, расположенный снаружи от первой боковой стенки, и верхний край верхнего сегмента второго отражательного экрана расположен выше сливных отверстий для жидкости во второй боковой стенке.4. Распределитель жидкости по п.3, в котором сливные отверстия для жидкости в первой боковой стенке смещены относительно сливных отверстий для жидкости во второй боковой стенке желоба.5. Распределитель жидкости по п.1, включающий просвет для пара между верхним сегментом первого отражательного экрана и первой боковой стенкой, позволяющий удалять пар, находящийся между первым отражательным экраном и первой боковой стенкой.6. Распределитель жидкости по п.1, в котором первый отражательный экран содержит капельную кромку, проходящую вниз от суженного выпускного отверстия.7. Распределитель жидкости по п.6, в котором капельная кромка имеет зубчатый нижний край с расположенными через определенные промежутки зубцами.8. Распределитель жидкости по п.1, который содержит отверстия для перелива, расположенные над сливными отверстиями для жидкости в первой боковой стенке желоба, и вход для жидкости, расположенный между верхним сегментом первого отражательного экрана и первой боковой стенкой и предназначенный для приема жидкости, выходящей через отверстия для перелива в то время, когда жидкость присутствует в желобе.9. Распределитель жидкости по п.1, который содержит распорки, расположенные между первым отражательным экраном и первой боковой стенкой желоба.10. Распределитель жидкости по п.9, в котором распорки прикреплены только к первому отражательному экрану или к первой боковой стенке и скользят по вертикали вдоль другого элемента из числа первого отражательного экрана или первой боковой стенки.11. Распределитель жидкости по п.10, включающий крепежное изделие, соединяющее между собой нижние части первого и второго отражательных экранов и прилагающее отжимающее усилие, отклоняющее первый отражательный экран в направлении первой боковой стенки желоба.12. Распределитель жидкости по п.1, включающий сливные отверстия для жидкости, расположенные на второй боковой стенке, причем второй отражательный экран содержит верхний сегмент, расположенный снаружи от второй боковой стенки и проходящий вверх от сливных отверстий для жидкости во второй боковой стенке, и капельную кромку, отходящую вниз от первого отражательного экрана, и другую капельную кромку, отходящую вниз от второго отражательного экрана в суженном выпускном отверстии.13. Распределитель жидкости по п.12, в котором капельные кромки имеют зубчатые нижние края с расположенными через определенные промежутки зубцами.14. Распределитель жидкости по п.13, в котором зубцы на одной из капельных кромок смещены относительно зубцов на другой из капельных кромок.15. Распределитель жидкости по п.1, включающий питающий короб, расположенный над желобом и имеющий выпуск для жидкости, расположенный таким образом, чтобы направлять жидкость в желоб.16. Массообменная колонна, содержащая кожух, ограничивающий открытую внутреннюю зону, массообменный слой, расположенный в открытой внутренней зоне и имеющий верхнюю поверхность, и распределитель жидкости, расположенный над массообменным слоем в пределах открытой внутренней зоны и состоящий из множества протяженных горизонтальных желобов, проходящих, по существу, параллельно первому направлению, причем каждый желоб состоит из разделенных определенным расстоянием первой и второй боковых стенок, соединенных между собой полом, множество сливных отверстий для жидкости расположено по меньшей мере в первой боковой стенке, первый и второй отражательные экраны содержат нижние части, образующие суженное выпускное отверстие в плоскости, находящейся ниже желоба, и по меньшей мере первый отражательный экран имеет верхний сегмент, расположенный снаружи от первой боковой стенки и проходящий вверх от сливных отверстий для жидкости на расстояние, достаточное для того, чтобы принимать жидкость, вытекающую из сливных отверстий для жидкости, когда жидкость присутствует в желобе, причем положение по меньшей мере первого отражательного экрана регулируется по вертикали относительно желоба и экран опирается на верхнюю поверхность массообменного слоя.17. Массообменная колонна по п.16, в которой верхний край первого отражательного экрана расположен выше сливных отверстий для жидкости в первой боковой стенке.18. Массообменная колонна по п.17, включающая сливные отверстия для жидкости, расположенные на второй боковой стенке, причем второй отражательный экран содержит верхний сегмент, расположенный снаружи от второй боковой стенки, а верхний край верхнего сегмента второго отражательного экрана расположен выше сливных отверстий для жидкости во второй боковой стенке.19. Массообменная колонна по п.18, в которой сливные отверстия для жидкости в первой боковой стенке смещены относительно сливных отверстий для жидкости во второй боковой стенке желоба.20. Массообменная колонна по п.16, включающая просвет для пара между верхним сегментом первого отражательного экрана и первой боковой стенкой, предназначенный для отвода пара, присутствующего между первым отражательным экраном и первой боковой стенкой.21. Массообменная колонна по п.16, в которой первый отражательный экран содержит капельную кромку, отходящую вниз от суженного выпускного отверстия.22. Массообменная колонна по п.21, в которой капельная кромка имеет зубчатый нижний край с расположенными через определенные промежутки зубцами.23. Массообменная колонна по п.16, включающая отверстия для перелива, расположенные над сливными отверстиями для жидкости в первой боковой стенке желоба, и вход для жидкости, расположенный между верхним сегментом первого отражательного экрана и первой боковой стенкой и предназначенный для приема жидкости, выходящей через отверстия для перелива в то время, когда жидкость присутствует в желобе.24. Массообменная колонна по п.16, которая содержит распорки, расположенные между первым отражательным экраном и первой боковой стенкой желоба.25. Массообменная колонна по п.24, в которой распорки прикреплены только к первому отражательному экрану или к первой боковой стенке и скользят по вертикали вдоль другого элемента из числа первого отражательного экрана или первой боковой стенки.26. Массообменная колонна по п.25, включающая крепежное изделие, соединяющее между собой нижние части первого и второго отражательных экранов и прилагающее отжимающее усилие, отклоняющее первый отражательный экран в направлении первой боковой стенки желоба.27. Массообменная колонна по п.16, включающая сливные отверстия для жидкости, расположенные на второй боковой стенке, причем второй отражательный экран содержит верхний сегмент, расположенный снаружи от второй боковой стенки с верхним краем верхнего сегмента, расположенным выше сливных отверстий для жидкости во второй боковой стенке, и капельную кромку, отходящую вниз от первого отражательного экрана и другую капельную кромку, отходящую вниз от второго отражательного экрана в суженном выпускном отверстии.28. Массообменная колонна по п.27, в которой капельные кромки имеют зубчатые нижние края с расположенными через определенные промежутки зубцами.29. Массообменная колонна по п.28, в которой зубцы на одной из капельных кромок смещены относительно зубцов на другой из капельных кромок.30. Массообменная колонна по п.29, в которой массообменный слой состоит из структурированных пластов насадки, ориентированных под углом к первому направлению протяженных желобов.31. Массообменная колонна по п.1, включающая питающий короб, расположенный над желобом и имеющий выпуск для жидкости, расположенный таким образом, чтобы направлять жидкость в желоб.32. Способ установки распределителя жидкости внутри массообменной колонны, содержащей размещенный внутри нее массообменный слой, причем распределитель жидкости содержит по меньшей мере один протяженный желоб, состоящий из разделенных определенным расстоянием первой и второй боковых стенок, соединенных между собой полом, множество сливных отверстий для жидкости, расположенных по меньшей мере в первой боковой стенке, и первый и второй отражательные экраны, имеющие нижние части, которые образуют суженное выпускное отверстие в плоскости, расположенное ниже желоба, включающий операции: установки распределителя жидкости над указанным массообменным слоем внутри колонны и опускания первого отражательного экрана до соприкосновения с массообменным слоем таким образом, чтобы первый отражательный слой опирался на верхнюю поверхность массообменного слоя, в котором, при опоре на массообменный слой, первый отражательный экран содержит верхний сегмент, расположенный снаружи от первой боковой стенки и проходящий вверх на достаточное расстояние от сливных отверстий для жидкости, предназначенный для приема жидкости, выходящей через отверстия для перелива в то время, когда жидкость присутствует в желобе.33. Способ распределения жидкости в массообменном слое, расположенном в открытой внутренней зоне массообменной колонны, включающий операции: установки распределителя жидкости над массообменным слоем внутри открытой внутренней зоны, причем распределитель жидкости состоит из множества протяженных горизонтальных желобов, проходящих, по существу, параллельно первому направлению, причем каждый желоб состоит из разделенных определенным расстоянием первой и второй боковых стенок, соединенных между собой полом, множества сливных отверстий для жидкости, расположенных по меньшей мере в первой боковой стенке, первого и второго отражательных экранов, содержащих нижние части, образующие суженное выпускное отверстие в плоскости, находящейся ниже желоба, причем по меньшей мере первый отражательный экран имеет верхний сегмент, расположенный снаружи от первой боковой стенки и проходящий вверх от сливных отверстий для жидкости, направления жидкости в желоб, выпуска жидкости из желоба через сливные отверстия для жидкости для выплескивания на внутреннюю поверхность первого отражательного экрана и спуска по внутренней поверхности к суженному выпускному отверстию, выпуска пара, проникшего в суженное выпускное отверстие, вверх через проем для пара между первым отражательным экраном и первой боковой стенкой и направления жидкости из суженного выпускного отверстия в массообменный слой с интенсивностью, достаточной для того, чтобы предотвратить попадание восходящего пара в суженное выпускное отверстие.