УСТРОЙСТВО ВПУСКА ЖИДКОСТИ, ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ И СПОСОБ МОДЕРНИЗАЦИИ ТАКИХ УСТРОЙСТВ Российский патент 2011 года по МПК B01D3/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству впуска жидкости, предназначенному для впуска смеси жидкости и газа в сосуд, к применению такого устройства и к способу модернизации устройства впуска жидкости.

Уровень техники

Во многих устройствах первичных или вторичных отраслей нефтегазовой промышленности, химической и нефтехимической промышленности необходимо впускать смесь жидкости и газа в сосуд для последующей обработки. Этим сосудом может быть разделительный сосуд, предназначенный для разделения потока, например потока природного газа, содержащего нефть и/или воду, на поток жидкости и поток газа. Также сосуд может представлять собой сосуд контакта газ/жидкость, в котором встречные потоки газа и жидкости контактируют с целью обмена теплотой или веществом. Примером такого сосуда контакта газ/жидкость является ректификационная колонна или дистилляционная колонна, а конкретно - колонна дистилляции под вакуумом.

В описании и формуле изобретения под словом «газ» понимается газ или пар.

Для впуска смеси газа и жидкости в колонну или сосуд используются так называемые устройства впуска. Существуют различные типы устройств впуска, различающиеся по сложности и эксплуатационным характеристикам. Некоторые устройства впуска содержат или фактически состоят из дефлектора, который расположен на пути потока смеси, проходящего в колонну через впускной патрубок. Дефлектор нарушает инерцию входящего потока и направляет и отклоняет жидкости вбок для получения некоторого распределения входящей смеси в колонне.

Другие устройства впуска спроектированы так, чтобы получать существенное (предварительное) разделение жидкости и газа на изогнутых направляющих лопастях, в частности, с использованием центробежной силы.

В описании патента Великобритании №1119699 описано конкретное устройство впуска жидкости, предназначенное для впуска смеси жидкости и газа в дистилляционную колонну.

Известное устройство впуска жидкости содержит канал впуска потока, включающий в себя впускной конец, куда поступает смесь жидкости и газа, и несколько изогнутых направляющих лопастей, расположенных одна за другой вдоль канала впуска жидкости, при этом каждая лопасть содержит перехватывающую часть, выступающую к впускному концу канала впуска потока, и выступающую наружу отклоняющую часть. Перехватывающая и отклоняющая части каждой лопасти расположены таким образом, что лопасть перехватывает и отклоняет часть поступающего потока из смеси и способна осуществлять разделение жидкости и пара благодаря действию инерции и центробежной силы.

При нормальной работе смесь газа и жидкости подается во впускной патрубок колонны, который соединен с впускным концом устройства впуска. Лопасти изогнуты так, чтобы отклонять смесь наружу. Изменение направления потока приводит к (предварительному) разделению смеси, в которой жидкость толкается на вогнутую поверхность лопасти, таким образом образуя богатую жидкостью пленку, текущую по вогнутой поверхности, и богатый газом поток в оставшейся части канала выпуска, расположенной между двумя лопастями. После того, как потоки выходят из выпускного канала, богатый жидкостью поток перемещается вниз по колонне под действием силы тяжести, при этом богатый газом поток течет по колонне вверх. В конкретном варианте осуществления известного устройства у задней кромки лопасти, перпендикулярно основному направления потока вдоль лопасти, расположен канал улавливания жидкости. Этот канал служит для выпуска всей жидкости, отделенной боковыми сторонами лопастей, то есть перпендикулярно основному направлению потока.

Другое устройство впуска с изогнутыми направляющими лопастями представляет собой, например, так называемое колоколообразное приспособления для пара, например, описанное в брошюре "Internals for packed columns ", номер 22.51.06.40 - III.06-50, компания Sulzer Chemtech, страница 18, циклонное устройство впуска GITV. В колоколообразном приспособлении для пара смесь жидкости попадает в колонну по касательной и изогнутый канал впуска потока расположен вдоль внутренней поверхности колонны. Изогнутые направляющие лопасти, расположенные вдоль изогнутого канала, предварительно разделяют и отклоняют части смеси по направлению к центру колонны.

На той же странице 18 в брошюре компании Sulzer Chemtech также описано устройство впуска с дефлектором GDP и устройство впуска с лопастями GIV.

Еще одно устройство впуска с изогнутыми направляющими лопастями описано в заявке на международный патент, публикация № WO 03/070348.

Важным параметром устройства впуска потока является общий унос газом жидкости, то есть содержание оставшейся жидкости в газе, текущем в колонну или сосуд, обычно в верхнем направлении. В устройствах впуска, содержащих направляющий элемент, такой как дефлектор или, в частности, изогнутая направляющая лопасть, меньшая или большая часть жидкости выделяется на направляющем элементе и течет по его поверхности в колонну. Тем не менее, часть уже отделенной жидкости вторично уносится, причем этот вторичный унос, в общем, происходит в области, где потоки газа и жидкости выходят из устройства впуска.

Вторичному уносу уделяется основное внимание, в том числе в приложениях с дистилляцией и разделением, так как он является причиной большей нагрузки со стороны жидкости на расположенное далее оборудование. Вторичный унос снижает итоговую эффективность разделения, так как жидкость, уже отделенная и находящаяся на вогнутой стороне лопасти и которая в идеале перемещается к нижней части сосуда, уносится газом вверх.

В общем, считается, что вторичный унос увеличивается при высоких скоростях, которые являются, например, следствием минимизации размера сосуда с целью уменьшения стоимости оборудования и занимаемой им площади, например, на прибрежных сооружениях.

Желательно иметь возможность получения вторичного уноса, который меньше вторичного уноса в существующих устройствах впуска.

Раскрытие изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предложено устройство впуска жидкости, предназначенное для впуска смеси жидкости и газа в сосуд, при этом устройство впуска жидкости содержит:

направляющий элемент с поверхностью, на которой при нормальной работе присутствует пленка жидкости, при этом основное направление потока газа расположено вдоль указанной поверхности;

и направляющий элемент снабжен каналом улавливания жидкости, который расположен между находящимся выше по потоку местом относительно направляющего элемента и находящимся ниже по потоку местом и воображаемая линия, расположенная вдоль направляющего элемента между находящимся выше по потоку местом и находящимся ниже по потоку местом, расположена под углом к основному направлению потока газа.

Значительный вторичный унос газом уже отделенной жидкости происходит на кромках известных устройств впуска, как например, у заднего конца отклоняющей части изогнутой лопасти. Причиной этого вторичного уноса является газ, текущий поперек кромки, при этом пленка жидкости находится на направляющем элементе и/или по указанной кромке жидкость стекает с лопасти.

Большая часть газа в устройстве впуска, известного из документа GB 1119699, течет поперек концевой кромки лопасти, которая расположена вертикально в случае, когда основной поток газа направлен, в общем, горизонтально. В существующих прототипах снизить унос пытались путем расположения вертикального канала улавливания жидкости вдоль вертикальной задней кромки, например в документе GB 1119699 и в международных заявках № WO 2005/018780 и № WO 2005/058503. Тем не менее, автор настоящей заявки установил, что само наличие таких вертикальных конструкций является причиной вторичного уноса, происходящего из-за возмущения потока газа перпендикулярным расположением конструкции относительно основного направления потока газа. Также автор настоящей заявки установил, что существует направленная вверх сила, действующая на жидкость в вертикальных каналах улавливания, что может приводить к выталкиванию жидкости из верхней части вертикального канала и вторичному уносу, даже в случае закрытого конца канала.

В заявке на немецкий патент № DE 102004018341 А1 описано, в общем, горизонтальное устройство впуска с лопастями, в котором вдоль верхних горизонтальных кромок лопастей расположены улавливающие жидкость карманы. Улавливающие жидкость карманы расположены на одной линии с основным направлением потока газа. В отличие от указанного, каналы улавливания жидкости, соответствующие настоящему изобретению, не расположены на одной линии с основным направлением потока газа.

Канал улавливания жидкости является подходящим средством для предотвращения вторичного уноса. Улавливающая кромка перехватывает и, по меньшей мере, частично направляет жидкость в сторону лопасти, так что, по меньшей мере, часть газа не перетекает над кромкой, от которой может быть унесена жидкость. Под «каналом улавливания жидкости» понимается любое средство, которое вынуждает поток жидкости на лопасти отклоняться от основного направления потока газа в направлении, определенном похожей на канал структурой.

В конкретном классе вариантов осуществления изобретения устройство впуска является устройством впуска с лопастями. Такое устройство впуска жидкости содержит впускной конец, куда поступает смесь жидкости и газа, при этом направляющий элемент является изогнутой направляющей лопастью, содержащей перехватывающую часть, выступающую по направлению к впускному концу, и отклоняющую часть, включающую в себя, в общем, выпуклую сторону и, в общем, вогнутую сторону изогнутой лопасти, при этом вогнутая сторона представляет собой поверхность, на которой присутствует жидкость при нормальной работе устройства.

В конкретном варианте осуществления устройство впуска жидкости содержит изогнутый канал впуска потока с впускным концом, расположенным у конца, находящегося выше по потоку, и несколько изогнутых направляющих лопастей, расположенных одна за другой вдоль изогнутого канала впуска потока, при этом, по меньшей мере, одна лопасть снабжена каналом улавливания жидкости.

Также возможно, чтобы устройство впуска жидкости содержало канал впуска потока с впускным концом, расположенным у конца канала, находящегося выше по потоку, и несколько изогнутых направляющих лопастей, расположенных одна за другой вдоль канала впуска потока, при этом отклоняющие части двух соседних лопастей образуют выпускной канал устройства впуска и, по меньшей мере, одна лопасть снабжена каналом улавливания жидкости.

В еще одном варианте осуществления изобретения устройство впуска жидкости содержит несколько изогнутых направляющих лопастей, отклоняющие части которых выступают в нескольких различных направлениях, и при этом, по меньшей мере, одна лопасть снабжена каналом улавливания жидкости.

В другом классе вариантов осуществления изобретения направляющий элемент является дефлектором.

Целесообразно, чтобы воображаемая линия отклонялась от основного направления потока газа на угол, равный самое большее 75 градусов или меньше, предпочтительно равный 65 градусам или меньше. Если угол составляет больше 75 градусов, то слишком большой становится возможность вторичного уноса из-за возмущения потока газа и/или выталкивания жидкости из улавливающего канала в верхнем направлении. Целесообразно, чтобы угол составлял, по меньшей мере, 10 градусов или больше, предпочтительно 20 градусов или больше, более предпочтительно 30 градусов или больше, например 35 градусов или больше.

Целесообразно, чтобы, по меньшей мере, находящееся выше по потоку место улавливающего канала располагалась, по существу, у кромки направляющего элемента, в частности кромки лопасти. Находящийся выше по потоку конец может немного выступать за границы направляющего элемента.

Предпочтительно, чтобы канал улавливания жидкости был расположен вдоль, по меньшей мере, части кромки направляющего элемента.

В конкретном варианте осуществления основное направление потока газа при нормальной работе расположено горизонтально и направляющий элемент, в частности отклоняющая часть лопасти, расположен между верхней и нижней кромками, находящееся выше по потоку место расположено на первом расстоянии от нижней кромки, а находящееся ниже по потоку место расположено на втором, меньшем, расстоянии от нижней кромки.

В конкретном варианте осуществления изобретения устройство впуска жидкости содержит стенки, определяющие конструкцию, похожую на коробку, при этом канал улавливания жидкости расположен на части лопасти, выступающей за границы конструкции, похожей на коробку, и улавливающий канал у находящегося выше по потоку места выполнен герметично относительно одной из стенок.

Целесообразно, чтобы ширина направляющего элемента, в частности, отклоняющей части лопасти, уменьшалась в направлении вниз по потоку.

В конкретном варианте осуществления несколько каналов улавливания жидкости расположены на направляющем элементе.

В еще одном конкретном варианте осуществления изобретения два канала улавливания жидкости расположены под углами в разных направлениях относительно основного направления потока газа. Этот вариант осуществления может быть особенно полезен, если лопасти устройства впуска жидкости расположены так, что их выпускные каналы направлены вниз так, чтобы, например, два канала улавливания жидкости направляли жидкость к осевой линии лопасти.

Обычно направляющий элемент является пластиной, содержащей одну сторону, на которой при нормальной работе образуется пленка жидкости, и другую заднюю противоположную сторону. В одном типе вариантов осуществления изобретения, канал улавливания жидкости может быть расположен между первой кромкой канала на задней стороне, в частности позади выпуклой стороны изогнутой лопасти, и второй кромкой канала, расположенной в плоскости поверхности, на которой образуется пленка жидкости, в частности, отклоняющей части лопасти, или за этой плоскостью, в частности в направлении вогнутой стороны лопасти.

Кромка канала, расположенная за задней стороной, в частности, за вогнутой поверхностью изогнутой лопасти, может быть прикреплена к задней стороне, в частности прикреплена герметично. Также возможно, что продольная кромка канала за задней стороной образует с задней стороной щель. В таком варианте осуществления изобретения, если кромка является верхней кромкой направляющего элемента, захваченная жидкость будет переноситься вдоль канала и выпускаться, но газ может выходить вниз через щель. Если кромка является нижней кромкой, щель может обеспечивать переливное отверстие в случаях, когда канал улавливания жидкости полностью заполнен жидкостью.

В другом типе вариантов осуществления изобретения канал улавливания жидкости соединен с кромкой направляющего элемента или является частью этой кромки.

Также целесообразно, чтобы канал улавливания жидкости содержал находящийся ниже по потоку конец, который выступает до находящегося ниже по потоку конца заднего конца направляющего элемента или выступает за задний конец. Благодаря выступанию канала улавливания жидкости за направляющий элемент, жидкость можно направлять в область, где скорости газа гораздо меньше. Находящаяся ниже по потоку часть канала улавливания жидкости также может быть расположена так, чтобы изменять направление выпуска жидкости в сосуд. Например, когда основное направление потока в устройстве впуска жидкости горизонтально, находящаяся ниже по потоку часть может быть направлена вниз, целесообразно не резко. В частности, канал может быть выполнен из углового профиля, например, в форме перевернутой буквы L, V или U. Другая возможность состоит в том, чтобы форма канала была трубчатой, при этом некоторая продольная часть трубчатой секции отрезана вдоль длины.

Устройство впуска жидкости, соответствующее настоящему изобретению, может быть использовано в качестве устройства впуска жидкости в сосуд контакта газ/жидкость, в частности в дистилляционную колонну, например в колонну дистилляции под глубоким вакуумом или в разделительный сосуд.

Кроме того, в изобретении предложен способ модернизации устройства впуска жидкости, предназначенного для впуска смеси жидкости и газа в сосуд, в котором устройство впуска жидкости содержит направляющий элемент с поверхностью, на которой при нормальной работе присутствует пленка жидкости, при этом основное направление потока газа расположено вдоль указанной поверхности;

причем способ включает в себя следующее: направляющий элемент снабжают каналом улавливания жидкости, который расположен от находящегося выше по потоку места относительно направляющего элемента до находящегося ниже по потоку места и воображаемая линия, расположенная вдоль лопасти между находящимся выше по потоку местом и находящимся ниже по потоку местом, расположена под углом к основному направлению потока газа.

Целесообразно, чтобы указанное осуществлялось с помощью присоединения к лопасти концевой части лопасти, причем, по меньшей мере, часть канала улавливания жидкости расположена на концевой части лопасти.

Целесообразно, чтобы устройство впуска жидкости после модернизации являлось устройством впуска жидкости, которое соответствует настоящему изобретению.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - вид, схематически показывающий первый вариант осуществления устройства впуска жидкости в вертикальной колонне;

фиг.2-4 - виды, схематически показывающие несколько вариантов осуществления лопасти, соответствующей настоящему изобретению;

фиг.5 - вид, схематически показывающий несколько лопастей, соответствующих настоящему изобретению; и

фиг.6 - вид, схематически показывающий поперечный разрез задней части двух лопастей, соответствующих настоящему изобретению;

фиг.7 - вид, схематически показывающий поперечный разрез задних частей других лопастей, соответствующих настоящему изобретению;

фиг.8 - вид, схематически показывающий еще один вариант осуществления лопасти, соответствующей настоящему изобретению;

фиг.9 - вид, схематически показывающий устройство впуска с дефлектором;

фиг.10 - вид, схематически показывающий устройство впуска с дефлектором, соответствующее еще одному варианту осуществления изобретения;

фиг.11 - вид, схематически показывающий другой вариант осуществления изобретения в виде устройства впуска с колоколообразным приспособлением для пара; и

фиг.12 - вид, схематически показывающий вид сбоку (А) и вид снизу (В) другого варианта осуществления изобретения с воронкообразными лопастями.

В различных фигурах одинаковые ссылочные позиции, дополненные иногда буквами a, b, c, d, e, относятся к одинаковым или аналогичным объектам.

Осуществление изобретения

В первой части подробного описания изобретение будет описано, в частности, в связи с улучшением устройства впуска с лопастями, известного из документа GB 1119699. Во второй части изобретение будет обсуждаться в связи с другими устройствами впуска.

На фиг.1 схематически показано устройство 1 впуска жидкости, установленное в вертикальной колонне 5 и служащее для впуска смеси газ/жидкость, ее предварительного разделения и сравнительно равномерного распределения по поперечному сечению области 6 колонны, предназначенной для обработки смеси.

Устройство 1 впуска жидкости содержит удлиненный канал 8 впуска потока с впускным концом 10, соединенным с впускным патрубком 12 колонны 5. через который поступает смесь жидкости и газа. Канал впуска потока, соответствующий показанному варианту осуществления изобретения, расположен горизонтально в вертикальной колонне 5 между верхней и нижней стенными пластинами 14, 15. Направляющие элементы в виде изогнутых направляющих лопастей 20 расположены одна за другой в два ряда на каждой боковой стороне вдоль канала 8 впуска потока, так что получается конструкция, похожая на коробку, на двух сторонах которой расположены ряды лопастей. Каждая лопасть содержит перехватывающую часть 22, выступающую по направлению к впускному концу 10 канала впуска потока, и направленную наружу (из устройства впуска жидкости во внутреннюю часть сосуда) отклоняющую часть 25 с задним концом 27, расположенным между верхней кромкой 30 и нижней кромкой 31 до задней кромки 32. В общем, задний конец представляет собой находящуюся ниже по потоку часть, где осуществляется большая часть отделения жидкости, часто задний конец является частью, выступающей из конструкции, имеющей вид коробки и ограниченной стенками 14,15.

Отклоняющие части 25 определяют выпуклую и вогнутую стороны каждой лопасти. В общем, вогнутая сторона с фиг.1 является стороной, направленной к впускному концу устройства впуска жидкости. Отклоняющие части 25 двух соседних лопастей 20 образуют выпускной канал 35 устройства впуска. Выпускной канал определяет основное направление 37 потока газа вдоль лопастей, которое находится в горизонтальной плоскости показанного устройства впуска. Передний и задний концы лопасти могут представлять собой плоскости, но также они оба могут быть изогнуты.

Здесь под «основным направлением потока газа» понимается направление, которое при работе имеет поток газа вдоль поверхности направляющего элемента, на котором присутствует пленка жидкости при нормальной работе, когда устройство впуска жидкости расположено в большом открытом пространстве, так что окружающее оборудование не влияет на путь выходящих наружу газа и жидкости. Обычно указанная поверхность является вогнутой стороной изогнутых направляющих лопастей. Ясно, что при работе в вертикальной колонне распределение давления в колонне и наличие расположенной рядом стенки колонны могут воздействовать на направление потока газа в выпускной части лопасти, во многих случаях газ выходит не горизонтально, а содержит направленную вверх компоненту скорости, которая зависит от точного расположения лопасти в колонне и рабочих параметров.

Стрелкой 37 также, в общем, обозначается направление потока для конкретной лопасти.

Примеры каналов улавливания жидкости, соответствующих изобретению, в общем, обозначены ссылочной позицией 40 на фиг.1 и будут описаны подробно со ссылками на фиг.2-8.

Другие внутренние приспособления (не показаны) могут быть расположены в колонне 5 в соответствии с конкретным способом применения. В случае разделительной колонны могут быть установлены одно или несколько устройств для коагуляции, таких как проволочная сетка, система лопастей и/или центробежный сепаратор жидкости, при этом итоговая конструкция описана, например, в европейском патенте № ЕР 0195464 B1.

В случае установки устройства впуска жидкости в колонне с глубоким вакуумом указанное устройство может быть установлено под промывающим основанием.

При нормальной работе устройства 1 впуска жидкости, смесь газа и жидкости подается через впускной патрубок 12 через впускной конец 10 в расположенный, в общем, горизонтально канал 8. Каждая лопасть 20 перехватывает часть поступающего потока и отклоняет ее вбок и наружу. Первая лопасть на каждой стороне, то есть лопасть, находящаяся наиболее близко к впускному концу 10, так расположена относительно поступающего потока смеси, что она перехватывает и отклоняет часть последнего, при этом оставшаяся часть поступающего потока продолжает перемещаться вдоль впускного канала 8. Эта оставшаяся часть встречает последовательно расположенные последующие лопасти, каждая из которых перехватывает и отклоняет часть поступающего потока, передний край каждой последующей лопасти смещен от предшествующей, так что поток постоянно уменьшается до тех пор, пока, наконец, его не задержат и не отклонят последние лопасти.

Так как лопасти имеют изогнутую форму, то следствием инерции и центробежной силы является то, что частицы жидкости ударяются о поверхность лопасти и осуществляется разделение жидкости и пара. Жидкость собирается в значительный поток жидкости на вогнутой поверхности лопастей.

В двустороннем работающем варианте осуществления изобретения с фиг.1 основное направление потока газа, в целом, расположено в горизонтальной плоскости.

На фиг.2 показан вид изометрии варианта осуществления лопасти 20, соответствующей настоящему изобретению, при этом показана вогнутая сторона лопасти.

Лопасть 20 содержит прямую перехватывающую часть 22 и отклоняющую часть 25, которая содержит изогнутую часть и прямой задний конец 27. Радиус кривизны, в общем, выбран в зависимости от размера впускного патрубка. Угол между расположенным выше по потоку концом и задним концом обычно составляет от 70 до 110 градусов, предпочтительно от 80 до 100 градусов, например, по существу, 90 градусов. Канал 40 улавливания жидкости тянется от находящегося выше по потоку места 42 на лопасти 20, на ее верхней кромке 30, до находящегося ниже по потоку места 44а на задней кромке 32. Находящиеся выше и ниже по потоку места разделены вдоль основного направления 37 потока газа. Также канал может выступать за заднюю кромку, как показано пунктирной линией, до находящегося ниже по потоку места 44b, которое может быть расположено даже ниже нижней кромки 31, как обозначено ссылочной позицией 44 с. Концевая часть, которая выступает за заднюю кромку, также может быть частично изогнута и/или направлять жидкость от плоскости заднего конца лопасти. Дальше вбок от устройства впуска жидкости скорости газа меньше, так что возможность вторичного уноса в том месте дополнительно минимизирована. Целесообразно, чтобы секция, выступающая за заднюю кромку 32 лопасти, была выполнена из полностью закрытого трубчатого элемента с выпускным отверстием на конце, но также, конечно, может быть оставлена частично открытой, например, на нижней стороне. Изгиб части, выступающей за заднюю кромку, например изгиб вниз, может быть полезен в лопастях, заканчивающихся близко к стенке колонны, для ослабления вторичного уноса из-за воздействия потока жидкости на высокой скорости на стенку колонны.

Предпочтительно, чтобы угловая часть 47 лопасти над каналом улавливания жидкости была отрезана (изображена пунктирной линией) и в этом случае канал улавливания жидкости расположен вдоль верхней кромки лопасти. Тогда ширина отклоняющей части лопасти также уменьшается в направлении вниз по потоку. Тем не менее, угловая часть 47 также может присутствовать.

Находящееся выше по потоку место 42 расположено на первом расстоянии от нижней кромки 31, при этом расстояние измеряется перпендикулярно направлению 37. В любом случае находящееся ниже по потоку место 44а, b, с расположено на меньшем расстоянии от нижней кромки, при этом ясно, что отрицательное расстояние, как в случае места 44с, также меньше указанного первого расстояния.

В любом случае воображаемая линия вдоль лопасти, расположенная между находящимся выше по потоку местом 42 и находящимся ниже по потоку местом 44а, b, с, отклоняется от основного направления потока газа, которое, в общем, параллельно нижней кромке 31.

Угол между основным направлением потока 37 и воображаемой линией, которая параллельна прямому каналу 40 улавливания жидкости, показанному на фиг.2, равен соответственно 10 градусам или больше, предпочтительно 20 градусам или больше, так, например, 30 градусам или больше, например, 45 градусам. Целесообразно, чтобы указанный угол не превосходил 75 градусов, предпочтительно составлял 65 градусов или меньше, например, 60 градусов или меньше.

На фиг.3 показан вариант осуществления изобретения, в котором канал 40 улавливания изогнут.Обозначена воображаемая линия 46. Также предпочтительно, чтобы максимальный угол, образуемый касательной 48 для изогнутого улавливающего канала с основным направлением 37 потока, был равен соответственно 10 градусам или больше, предпочтительно 20 градусам или больше, так, например, 30 градусам или больше, например, 45 градусам. Целесообразно, чтобы указанный угол не превосходил 80 градусов, предпочтительно составлял 75 градусов или меньше, более предпочтительно 65 градусов или меньше, например, 60 градусов или меньше.

Другой аспект варианта осуществления изобретения с фиг.3 состоит в том, что находящееся ниже по потоку место 44 улавливающего канала расположено на нижней кромке 31, так что не существует ограниченной конечной кромки, которая обозначена ссылочной позицией 32 и показана на фиг.1 и 2. Этот аспект, конечно, может быть также использован в других вариантах осуществления изобретения, например в варианте с фиг.2.

На фиг.4 показан другой вариант осуществления лопасти 50, соответствующей изобретению. Если лопасть сравнительно высока, то может быть недостаточно места для расположения на лопасти улавливающих кромок, соответствующих изобретению, под углом, который не будет слишком крутым. В этом случае может быть предусмотрено более одной улавливающей кромки, например 2, 3, 4 или больше. В примере с фиг.4 показано три улавливающие кромки 51, 52, 53, которые тянутся от находящихся выше по потоку мест 55, 56, 57 до находящихся ниже по потоку мест 61, 62, 63. Находящееся выше по потоку место самой верхней улавливающей кромки расположено на верхней кромке 30 лопасти 50. Улавливающие каналы перекрываются в основном направлении 37 потока газа, так что находящееся выше по потоку место 56 кромки 52 расположено выше находящегося ниже по потоку места 61 кромки 51, а находящееся выше по потоку место 57 кромки 55 расположено выше находящегося ниже по потоку места 62 кромки 52. В общем, треугольные части лопасти, которые расположены за улавливающими кромками, могут быть отрезаны, как показано, но также могут и присутствовать. Пунктирные линии, расположенные за находящимися ниже по потоку местами, обозначают, что улавливающие каналы могут быть продолжены, как уже обсуждалось при рассмотрении фиг.1, например, так, что они все сбрасывают жидкость на одной высоте по вертикали, если позволяет расстояние до стенки колонны. Каналы и/или возможные концевые части за концами лопасти не обязательно расположены параллельно, как показано, а могут быть, по меньшей мере, частично изогнуты.

Иногда устройства впуска жидкости содержат два или несколько комплектов рядов изогнутых лопастей, например, в соответствии с так называемой двойной (или множественной) лестничной конфигурацией. Обычно это делается тогда, когда в противном случае лопасти будут слишком большими для прохождения при установке через отверстие в колонне. Если лопасти разных лестниц в таком комплекте снабжены улавливающими каналами, соответствующими изобретению, то получим конструкцию, аналогичную той, которая показана на фиг.4.

На фиг.5 схематически показаны три изогнутые лопасти 71, 72, 73, установленные под верхней стенной пластиной 75 устройства впуска жидкости. Находящиеся выше по потоку концы 77, 78 улавливающих кромок 81, 82 лопастей 71, 72 расположены у кромки верхней пластины 75. Предпочтительно, чтобы не существовало прохода для жидкости от лопасти между верхней пластиной и улавливающим каналом. Целесообразно, чтобы находящиеся выше по потоку концы 77, 78 были герметично соединены или прикреплены к верхней пластине. В частности, находящийся выше по потоку конец может быть расположен под верхней пластиной (в том числе под продолжением верхней пластины по горизонтали), например, благодаря отрезанию лопасти немного больше внутрь и расположению находящегося выше по потоку конца так, чтобы он прилегал к верхней пластине и его можно было приварить к верхней пластине.

В лопасти 73 улавливающая кромка также выступает от места, где верхняя кромка лопасти отходит от верхней пластины 75. Первая часть 85 улавливающего канала расположена вдоль верхней продольной кромки лопасти 73, обычно горизонтально, до изгиба вниз улавливающего канала. Также первая часть 85 может быть отдельной трубкой или может отсутствовать.

Конечная часть 87 лопасти 83, расположенная за пунктирной линией 88, может быть продолжением лопасти 73, которая не является неотъемлемой частью лопасти, а соединена с находящейся выше по потоку частью 89. Такая концевая часть может быть, например, установлена в ходе модернизации существующего устройства впуска жидкости с целью приспособления/улучшения его работы. Соединение может быть выполнено любым подходящим способом, например с помощью сварки. Верхняя продольная часть 85 кромки также может быть установлена по желанию. В качестве альтернативы, модернизация может быть выполнена посредством расположения улавливающих кромок на существующие лопасти, соответственно после отрезания углов.

На фиг.6 показан поперечный разрез двух вариантов осуществления лопастей 20а и 20с, при этом плоскость сечения проходит через соответствующие задние концы в направлении по потоку. Соответственно используются ссылочные позиции, использовавшиеся при рассмотрении фиг.1. Фиг.6 иллюстрирует ряд аспектов различных вариантов осуществления каналов улавливания жидкости, соответствующих изобретению.

Канал 40а улавливания жидкости выполнен из трубчатой секции, которая расположена от первой продольной кромки 104а канала, прикрепленной к выпуклой стороне 106а лопасти, до второй продольной кромки 108а канала, расположенной за верхней кромкой 30а и направленной к вогнутой стороне 109а, то есть за плоскостью, определенной задним концом 27 изогнутой лопасти.

Жидкость, которая течет вдоль основного направления потока газа, улавливается в канале и направляется к находящемуся ниже по потоку концу канала 40а улавливания жидкости и, таким образом, сдерживается вторичный унос.

Канал 40с улавливания жидкости выполнен из углового профиля вместо трубчатой секции. Продольная кромка 44 с канала, расположенная позади лопасти, не соединена с выпуклой поверхностью 46с, так что образуется продольная щель 110с. Канал улавливания жидкости, соответствующей этому варианту осуществления изобретения, также улавливает жидкость, а газ может пройти вниз через щель 110с.

Ясно, что варианты каналов улавливания жидкости, показанные на верхних кромках, могут быть аналогичным образом применены для кромок с другим расположением в колонне. Кроме улавливающих каналов, которые согласно изобретению, наклонены относительно основного направления потока газа, также могут быть предусмотрены другие улавливающие каналы, такие как улавливающие каналы, расположенные продольно вдоль, по меньшей мере, части верхней или нижней кромки, в общем, параллельно основному направлению потока газа.

Хотя это не показано на фигурах, также возможно, чтобы находящийся ниже по потоку конец канала улавливания жидкости был расположен до находящегося ниже по потоку конца лопасти. Это может быть существенно, например, когда задний конец отклоняющей части лопасти значительно выступает в сосуд, при этом скорости газа значительно меньше уже выше по потоку относительно задней кромки лопасти.

На фиг.7 схематически показаны поперечные разрезы, аналогичные фиг.6, ряда дополнительных вариантов осуществления каналов улавливания жидкости.

Канал 111 улавливания жидкости выполнен из трубчатой секции, в общем, аналогично каналу 40а, на канал выступает до плоскости, определенной задним краем лопасти и не выступает за продольную кромку лопасти в направлении вогнутой стороны лопасти.

С другой стороны канал 113 улавливания жидкости выступает так далеко по направлению к вогнутой стороне лопасти, что образуется только сравнительно небольшая впускная продольная щель 114.

Канал 115 улавливания жидкости выполнен из трубчатой секции, тем не менее, он не соединен, по меньшей мере, по всей длине с выпуклой поверхностью лопасти, так что образуется щель 116, аналогичная по функции щели 110с.

Каналы 117 и 119 улавливания жидкости выполнены из угловых профилей и герметично прикреплены к выпуклой стороне лопасти.

Канал 121 улавливания жидкости выполнен из L-образного профиля, к которому прикреплена секция трубы, в поперечном сечении имеющая форму полукольца.

Ясно, что также в случаях, когда канал улавливания жидкости (цилиндрического, углового профиля или другого) соединен с выпуклой поверхностью лопасти, то по желанию в нижней части канала за выпуклой стороной могут быть расположены отдельные выпускные отверстия для газа.

Все каналы 123, 125, 127, 129, 131 и 133 улавливания жидкости выполнены как неотъемлемые части лопасти, что дает возможность изготавливать лопасти эффективно и экономически выгодно.

Предпочтительно, чтобы перехватывающая часть каждой лопасти образовывала угол с основным направлением потока через впускной конец. Целесообразно, чтобы угол составлял 10 градусов или меньше.

Выбор типа канала улавливания жидкости будет зависеть от конкретной практической ситуации.

В общем, предпочтительно, чтобы расстояние между лопастями, измеренное на их выпускных концах, находилось в определенных пределах. Предпочтительно, чтобы это расстояние было не менее 5 см и не более 60 см, например, примерно 10 см или примерно 40 см.

Максимальную высоту (или ширину) лопастей выбирают в соответствии с размером впускных патрубков и обычно в пределах от 10 до 80 см. Для больших впускных патрубков, как описано выше, могут использоваться двойные или множественные лестницы лопастей.

Выбранный размер канал улавливания жидкости будет зависеть в основном от количества переносимой жидкости, которое, в частности, зависит от впускной высоты лопасти. В каналах, соответствующих изобретению, во многих случаях большая часть жидкости, отделенная лопастями, должна быть перенесена далее и размеры каналов должны быть рассчитаны на это. Обычный размер канал таков, что диаметр трубчатой секции или ширина или высота углового профиля обычно составляет от 3 до 50 мм, целесообразно от 5 до 30 мм, в частности, составляет от 5 до 20 мм. Расположение канала на кромке, как описано выше, выгодно в том смысле, что часть канала можно легко расположить на выпуклой стороне лопастей, при этом канал очень мало мешает потоку газа, так что можно минимизировать его продолжение в направлении вогнутой стороны, где наблюдаются наибольшие скорости газа. Канал улавливания жидкости содержит впускное отверстие для жидкости, предпочтительно в виде продольной щели вдоль соответствующей продольной кромки лопасти, при этом целесообразно, чтобы ширина впускного отверстия составляла от 1 до 20 мм, предпочтительно от 1 до 12 мм, более предпочтительно от 2 до 10 мм.

Вариант осуществления изобретения, схематически показанный на фиг.1, является типовой конструкцией устройства впуска жидкости с лопастями. Тем не менее, помимо устройства впуска жидкости, показанного на фиг.1, каналы улавливания жидкости, соответствующие изобретению, также могут применяться в устройствах других типов, таких как вариант, описанный со ссылками на фиг.1-3 документа GB 1119699. В этом варианте осуществления изобретения лопасти расположены таким образом, что все они отклоняют поступающий поток из смеси к одной стороне, пространство на другой стороне лопастей ограничено стенкой, которая соединена с боковыми стенками, так что сформирована конструкция, похожая на коробку, одна сторона которой образована рядом лопастей. В этом случае лопасти из указанного ряда могут быть направлены вниз, так что жидкая фаза в виде нескольких потоков течет вниз в лоток, расположенный ниже, или накапливается непосредственно в нижней части колонны. Необходимо отметить, что фиг.4 и 5 указанного описания патента Великобритании, в общем, аналогичны настоящей фиг.1, тем не менее, они не содержат каналов улавливания жидкости, которые соответствуют настоящему изобретению.

На фиг.8 показан еще одни вариант осуществления лопасти, соответствующей изобретению. Лопасть 90 особенно подходит для устройства впуска жидкости, текущей вниз.

Лопасть 90 снабжена двумя улавливающими каналами 92, 93, которые расположены между двумя находящимися выше по потоку местами 94, 95 и находящимися ниже по потоку местами 96, 97, которые в показанном примере практически совпадают. Более того, возможно расположить общий канал 99 направления жидкости так, как показано, при этом этот канал может быть прямым, как показано, или изогнутым в направлении подходящего места выпуска. Аналогично обсуждению со ссылкой на фиг.5, предпочтительно, чтобы находящиеся выше по потоку концы были герметично соединены или прикреплены к стенкам/пластинам (не показаны), определяющим впускной канал.

Далее изобретение будет описано для других впускных устройств.

На фиг.9 показано обычное устройство 401 впуска с дефлектором, расположенное в вертикальной колонне 402, от которой показана только часть стенки, находящаяся рядом с впускным патрубком 405.

Устройство впуска с дефлектором содержит дефлектор 410, который является направляющим элементом, установленным перед впускным концом 412 (выпуск патрубка 405). Дефлектор установлен на стенке колонны с помощью верхней и нижней пластин 414, 415.

При нормальном функционировании смесь газа и жидкости поступает через впускной патрубок 405. Газ отклоняют вбок и разделяют на два боковых потока, протекающих вдоль основных направлений 417а, 417b потоков газа на обеих сторонах дефлектора 410. Капли жидкости ударяются о дефлектор и обычно образуют на нем пленку жидкости, даже если дефлектор немного изогнут так, что выпуклая сторона направлена к впускному концу 412. Взаимодействие капель жидкости и принимающей поверхности дефлектора зависит от типа жидкости, а также от давления в колонне. Известно, например, что в колоннах с глубоким вакуумом капли жидкости гораздо меньше разбрызгиваются, чем при более высоких давлениях и легко образуют пленку жидкости.

Жидкость течет вбок по дефлектору по направлению к вертикальным кромкам 421, 422. Газ, текущий вдоль поверхности, вторично уносит жидкость у вертикальных кромок. Жидкость также течет по внутренним поверхностям верхней и нижней пластин 414, 415 и вторичный унос также происходит на кромках 423, 424, 425.

На фиг.10 показано устройство 430 впуска с дефлектором и улавливающим каналом 432, который соответствует изобретению. Направляющий элемент, дефлектор 434, снабжен, по существу, треугольной концевой частью 436, наклонная кромка 438 которой содержит улавливающий канал 432. Улавливающий канал 432 расположен между находящимся выше по потоку местом у верхнего угла 440 дефлектора и находящимся ниже по потоку местом 441, при этом имеется в виду основное направление потока 417а газа. Воображаемая линия вдоль кромки 438 расположена под углом к основному направлению 417а потока газа.

Элементы улавливающих кромок, описанные со ссылками на фиг.2-7, могут быть аналогично применены в этом варианте осуществления изобретения. Когда говорится о лопасти, необходимо понимать это как ссылку на направляющий элемент, в частности на дефлектор.

Пленка жидкости, которая образуется на дефлекторе, течет вниз по потоку в направлении кромки 438, где она попадает в улавливающий канал и направляется в находящийся ниже по потоку конец 441, где она выходит из дефлектора.

Крыловидная часть 436 может быть присоединена, например, приварена, к кромке 421 исходного дефлектора или она может являться неотъемлемой частью дефлектора.

На другой боковой стороне дефлектора 434, у кромки 422, целесообразно, чтобы также была расположена крыловидная часть с улавливающей кромкой, соответствующей изобретению. Это не показано на фиг.10.

По желанию, кромки верхней и/или нижней пластин 414, 415 также могут быть снабжены улавливающими каналами. Некоторые варианты обозначены ссылочными позициями 443, 444, 445. Канал 443 может представлять собой продолжение, соединенное с каналом 432. В этом случае целесообразно, чтобы конец 448 канала 443, находящийся у стенки колонны, был расположен выше по потоку, чем 440, так что жидкость течет по направлению к находящемуся ниже по потоку концу 441. С этой целью, как показано, угол верхней пластины, направленный к стенке, может быть отрезан, при этом для сравнения обозначено положение кромки 423, как на фиг.9.

Другой вариант показан с каналами 444 и 445, которые установлены на треугольных концевых частях верхней и нижней пластин 424 и 425. По этим каналам жидкость выходит по направлению к стенке колонны 402. Концевые части могут быть выполнены в виде неотъемлемой части или могут быть присоединены в ходе модернизации.

Целесообразно, чтобы находящиеся выше по потоку концы улавливающих каналов были закрыты.

На фиг.11 схематически показан вид в изометрии устройства впуска жидкости другого типа, который обычно называется «колоколообразным приспособлением для пара». В этом устройстве 501 впуска жидкая смесь по касательной поступает в вертикальную колонну 505 через патрубок 508. От впускного конца 510 у патрубка 508, в направлении вниз по потоку отходит изогнутый канал 515 впуска жидкости, который, по существу, соответствует внутренней окружности колонны 505. Вдоль изогнутого канала впуска жидкости один за другим расположены несколько изогнутых направляющих лопастей 520 (направляющих элементов). Каждая лопасть содержит перехватывающую часть 522, выступающую в направлении вверх по потоку изогнутого канала впуска жидкости, к впускному концу 510. Кроме того, каждая лопасть содержит направленную наружу (от устройства впуска жидкости, по направлению к центру сосуда) отклоняющую часть 525.

Отклоняющие части 525 определяют вогнутую и выпуклую стороны каждой лопасти. Вогнутая сторона, к которой отклоняется жидкость и на которой при нормальной работе образуется пленка жидкости, в общем, обращена к центру колонны. Передний и задний концы лопасти могут быть плоскими, но также каждый конец может быть изогнут. Основное направление потока газа вдоль вогнутых сторон лопастей расположено в горизонтальной плоскости конструкции, как показано на фиг.11.

Согласно изобретению, по меньшей мере, одна, но целесообразно несколько или все лопасти 520 снабжены каналами улавливания жидкости. На фиг.11 показана только одна лопасть 520, снабженная каналом 540 улавливания жидкости.

Лопасти 520, по существу, аналогичны лопастям 20, описанным со ссылкой на фиг.1, и варианты и необязательные элементы лопастей с улавливающими каналами, которые описаны со ссылками на фиг.2-7, аналогичным образом применимы для варианта осуществления изобретения с фиг.11.

При нормальной работе устройства 501 впуска жидкости, смесь газа и жидкости подается через впускной патрубок 508 через впускной конец 510 в расположенный, в общем, по окружности изогнутый канал 515. Каждая лопасть 520 перехватывает часть поступающего потока и отклоняет ее вбок от канала, по направлению к центру колонны 501. Первая лопасть, то есть лопасть, находящаяся наиболее близко к входному концу 510, так расположена в поступающем потоке из смеси, что она перехватывает и отклоняет часть поступающего потока, при этом оставшаяся часть поступающего потока продолжает перемещаться вдоль впускного канала 515. Эта оставшаяся часть встречает последовательно расположенные последующие лопасти, каждая из которых перехватывает и отклоняет часть поступающего потока, передний край каждой последующей лопасти расположен так, что поток постоянно уменьшается и канал сужается до последней лопасти.

Так как лопасти имеют изогнутую форму, то следствием инерции и центробежной силы является то, что частицы жидкости ударяются о поверхность лопасти и осуществляется разделение жидкости и пара. Жидкость собирается в значительный поток жидкости на вогнутой поверхности лопастей.

На находящемся ниже по потоку конце лопасти, жидкость попадает в канал (каналы) 540 и направляется к находящемуся ниже по потоку концу 545 канала улавливания жидкости и выходит в колонну в нижнем направлении. Таким образом, сдерживается вторичный унос поперечно текущим газом, по существу, аналогично тому, как было описано ранее.

Колоколообразное приспособление для пара также может использоваться при поступлении воздуха в нижнем направлении, в этом случае лопасти расположены так, что они отклоняют поток вниз от горизонтальной плоскости. В этом случае целесообразно, чтобы улавливающие каналы были расположены так, чтобы направлять жидкость к стенке колонны, тем не менее, также возможны другие конструкции, такие как конструкция, показанная на фиг.8.

Направляющие элементы других устройств впуска жидкости также могут быть снабжены каналами улавливания жидкости, соответствующими изобретению. Ясно, что любое устройство впуска жидкости, содержащее изогнутые лопасти, предназначенные для предварительного разделения и направления потока жидкости, могут быть снабжены улавливающими кромками, аналогичными описанным выше вариантам осуществления. Изогнутые лопасти могут быть расположены разными способами, например, разделяя и отклоняя впускной поток в нескольких направлениях, расположенных даже в различных плоскостях.

Также целесообразно снабжать улавливающими каналами устройства впуска, известные в принципе из заявки на международный патент, номер публикации WO 03/070348. Это устройство впуска жидкости содержит ряд лопастей, размещенных соосно и по окружности, при этом каждая размещенная по окружности лопасть расположена изогнутым образом между перехватывающей частью, содержащей, по существу, выступающий по радиусу передний край, и отклоняющей частью, содержащей, по существу, выступающий по радиусу наружу задний край, и центральная ось устройства впуска расположена параллельно или соосно выступающей вверх оси области обработки, находящейся в сосуде или колонне. На фиг.12 показан вид сбоку (А) и вид снизу (В) такой воронкообразной лопасти 601. Внешняя поверхность лопасти представляет собой (вогнутую) сторону, на которой при нормальной работе образуется пленка жидкости. Основное направление потока газа является направлением вверх в вертикальной плоскости фиг.12А и соответствует поверхности круговой лопасти. Показаны каналы 605 улавливания жидкости, которые установлены на внешней поверхности и которые расположены по спирали, частично вокруг лопасти 601 и, следовательно, отклонены от основного направления потока газа. Улавливающие каналы 605 перекрываются, так что вся жидкость перехватывается. Нижний по потоку конец 608 улавливающего канала может быть прямым и открытым, так что жидкость выпускается вверх в открытое пространство, окружающее лопасть, но также он может быть расположен так, что жидкость выпускается в направлении внутренней поверхности внутреннего пространства лопасти, например, изогнуто относительно верхней кромки 610. В этом случае (не показан на чертежах) жидкость может извлекаться от нижней части лопасти.

Каналы улавливания жидкости могут быть выполнены из любого подходящего материала, целесообразно из того же металла, что и лопасть, и могут быть соединены с лопастью с использованием любой известной технологии, в том числе с помощью сварки, скрепления болтами, или могут являться частью лопасти и получаться изгибанием.

Уменьшая количество унесенной жидкости, переносимой газом вверх, согласно настоящему изобретению, минимизируется необходимость разделения в расположенных выше устройствах.

Устройство впуска жидкости, соответствующее настоящему изобретению, может быть выгодно использовано в колоннах дистилляции под глубоким вакуумом. Обычно в таких колоннах поступающая смесь содержит 30-50% по весу жидкости. Было обнаружено, что при скоростях впуска, превышающих 100 м/с, унос жидкости становится большим, так что относительная фракция общей жидкости, поступающей в устройство впуска жидкости и перемещающейся вместе с газом вверх, превышает 10%. При более высоких скоростях впуска унос становится даже больше. Высокие значения уноса представляют проблему для промывающих оснований, которые обычно установлены выше устройства впуска жидкости. В настоящем изобретении унос значительно уменьшен.

Целесообразно также использовать устройство впуска жидкости, соответствующее настоящему изобретению, в разделительном сосуде. В результате получается лучшая эффективность устройства впуска в плане общего разделения, что облегчает задачу для других разделительных устройств колонны, таких как устройство для коагуляции, сетчатая насадка, система лопастей или центробежный сепаратор жидкости (вихревая тарелка, циклон, мультициклон). Это позволяет ослаблять критерии конструирования указанных других внутренних устройств и/или позволяет добиться большей пропускной способности и/или позволяет изготавливать сепараторы меньших размеров и/или дешевые сепараторы.

Сосуд может представлять собой вертикальную колонну, а также сосуд другого типа.

Пример

Устройство впуска жидкости, в целом соответствующее фиг.1, было протестировано ранее и после оснащения каналами улавливания жидкости, которые соответствуют изобретению. Устройство впуска жидкости было горизонтально установлено в колонне, диаметр которой составлял 1 м и которая в целом показана на фиг.1, но в двойной лестничной конструкции с общим числом 28 лопастей, 14 лопастей каждой стороны расположены в два ряда по 7 лопастей в каждом. Высота каждой лопасти составляла 0,144 м, а диаметр подающей трубы, соединенной с впуском колонны, равнялся 0,28 м.

Устройство впуска жидкости было протестировано до установки каналов улавливания жидкости. Смесь вода/воздух поступала в подающую трубу, в которой вода рассеивалась по воздуху, при этом капли имели размеры, аналогичные размерам капель в передаточных трубопроводах, ведущих к блокам с глубоким вакуумом. Тесты проводились при скоростях впуска воздуха, находящихся в диапазоне от 30 до 60 м/с, при этом отношение воды к воздуху по массе составляло 0,3.

Величина уноса газом определялась с использованием системы лопастей, установленных над устройством впуска жидкости. Вода, захваченная в системе лопастей, была отведена и измерено ее количество. Унос может быть определен как вес жидкости, отведенной системой лопастей, на единицу объема газа.

Далее устройство впуска жидкости было оборудовано треугольными концевыми частями, такими как те, которые обозначены ссылочной позицией 87 (фиг.5) и длина и высота которых составляла 0,144 м, так что была получена кромка, наклоненная на 45 градусов относительно горизонтального основного направления потока газа. Вдоль этой кромки был расположен улавливающий канал 83, который, таким образом, также был наклонен на угол в 45 градусов относительно основного направления потока газа. Длина улавливающего канала 83 составляла 0,22 м. Канал содержал продолжение, расположенное вдоль горизонтальной верхней кромки исходной лопасти и доходящее до верхней стенной пластины устройства впуска жидкости, указанное продолжение показано на фиг.5 и обозначено ссылочной позицией 85.

Как показано на фиг.7, улавливающий канал имел форму 121. Вверху диаметр трубки, в поперечном сечении имеющей форму полукольца, равнялся 10 мм. Размер щели на вогнутой стороне лопасти между верхней кромкой лопасти и кромкой канала равнялся 3 мм.

Тесты, выполненные после установки улавливающих каналов, соответствующих изобретению, и проведенные в идентичных условиях, показали, что в упомянутом диапазоне скоростей унос был меньше в 2-3 раза или даже больше.

Изобретение относится к усовершенствованному устройству впуска жидкости, предназначенному для впуска смеси жидкости и газа в сосуд, при этом устройство впуска жидкости содержит: направляющий элемент с поверхностью, на которой при работе присутствует пленка жидкости, при этом основное направление потока газа расположено вдоль указанной поверхности; и направляющий элемент снабжен каналом улавливания жидкости, который расположен между находящимся выше по потоку местом относительно направляющего элемента и находящимся ниже по потоку местом, и воображаемая линия, расположенная вдоль направляющего элемента между находящимся выше по потоку местом канала улавливания жидкости и находящимся ниже по потоку местом канала улавливания жидкости, расположена под углом к горизонтальному направлению потока газа, причем канал улавливания жидкости продолжается вдоль, по меньшей мере, части кромки направляющего элемента. Изобретение относится также к применению такого устройства впуска жидкости для впуска смеси жидкости и газа в сосуд контакта газ/жидкость и к способу модернизации устройства впуска жидкости. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Устройство впуска жидкости, предназначенное для впуска смеси жидкости и газа в сосуд, при этом устройство впуска жидкости содержит
направляющий элемент с поверхностью, на которой при работе присутствует пленка жидкости, при этом основное направление потока газа расположено вдоль указанной поверхности;
и направляющий элемент снабжен каналом улавливания жидкости, который расположен между находящимся выше по потоку местом относительно направляющего элемента и находящимся ниже по потоку местом, и воображаемая линия, расположенная вдоль направляющего элемента между находящимся выше по потоку местом канала улавливания жидкости и находящимся ниже по потоку местом канала улавливания жидкости, расположена под углом к горизонтальному направлению потока газа, причем канал улавливания жидкости продолжается вдоль, по меньшей мере, части кромки направляющего элемента.

2. Устройство впуска жидкости по п.1, содержащее впускной конец, куда поступает смесь жидкости и газа, при этом направляющий элемент является изогнутой направляющей лопастью, содержащей перехватывающую часть, выступающую по направлению к впускному концу, и отклоняющую часть, включающую в себя выпуклую сторону и вогнутую сторону изогнутой лопасти, при этом вогнутая сторона представляет собой поверхность, на которой присутствует жидкость при нормальной работе устройства.

3. Устройство впуска жидкости по п.2, содержащее изогнутый канал впуска потока с впускным концом, расположенным у конца, находящегося выше по потоку, и
несколько изогнутых направляющих лопастей, расположенных одна за другой вдоль изогнутого канала впуска потока,
при этом, по меньшей мере, одна лопасть снабжена каналом улавливания жидкости.

4. Устройство впуска жидкости по п.2, содержащее канал впуска потока с впускным концом, расположенным у конца канала, находящегося выше по потоку, и
несколько изогнутых направляющих лопастей, расположенных одна за другой вдоль канала впуска потока, при этом отклоняющие части двух соседних лопастей образуют выпускной канал устройства впуска,
и, по меньшей мере, одна лопасть снабжена каналом улавливания жидкости.

5. Устройство впуска жидкости по п.2, содержащее несколько изогнутых направляющих лопастей, отклоняющие части которых выступают в нескольких различных направлениях, при этом, по меньшей мере, одна лопасть снабжена каналом улавливания жидкости.

6. Устройство впуска жидкости по п.1, в котором направляющий элемент является дефлектором.

7. Устройство впуска жидкости по любому из пп.1-6, в котором воображаемая линия отклоняется от основного направления потока газа на угол, равный, по меньшей мере, 10° или больше, предпочтительно 20° или больше, и самое большее 75° или меньше, предпочтительно равный 65° или меньше.

8. Устройство впуска жидкости по любому одному из пп.1-6, в котором основное направление потока газа при нормальной работе расположено горизонтально и направляющий элемент расположен между верхней и нижней кромками, при этом находящееся выше по потоку место канала улавливания жидкости расположено на первом расстоянии от нижней кромки, а находящееся ниже по потоку место канала улавливания жидкости расположено на втором, меньшем расстоянии от нижней кромки.

9. Применение устройства впуска жидкости по любому из пп.1-8 для впуска смеси жидкости и газа в сосуд контакта газ/жидкость, в частности, в дистилляционную колонну, например, в колонну дистилляции под глубоким вакуумом или в разделительный сосуд.

10. Способ модернизации устройства впуска жидкости, предназначенного для впуска смеси жидкости и газа,
в котором устройство впуска жидкости после модернизации представляет собой устройство впуска жидкости в сосуд по любому одному из пп.1-6,
в котором устройство впуска жидкости содержит направляющий элемент с поверхностью, на которой при работе присутствует пленка жидкости, при этом основное направление потока газа располагают вдоль указанной поверхности;
причем направляющий элемент снабжают каналом улавливания жидкости, который расположен от находящегося выше по потоку места канала улавливания жидкости относительно направляющего элемента до находящегося ниже по потоку места канала улавливания жидкости, и воображаемая линия, расположенная вдоль направляющего элемента между находящимся выше по потоку местом и находящимся ниже по потоку местом, расположена под углом к горизонтальному направлению потока газа, причем канал улавливания жидкости продолжается вдоль, по меньшей мере, части кромки направляющего элемента.

11. Способ по п.10, в котором этап, на котором, по меньшей мере, один из направляющих элементов снабжают каналом улавливания жидкости, включает в себя следующее: к лопасти присоединяют концевую часть лопасти, причем, по меньшей мере, часть канала улавливания жидкости расположена на концевой части лопасти.