КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА С КЛАПАНАМИ ДЛЯ МАССООБМЕННОЙ КОЛОННЫ Российский патент 2019 года по МПК B01D3/16 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится по существу к колоннам, в которых происходят массообмен и теплообмен, а более конкретно к контактным тарелкам для применения в таких колоннах для улучшения взаимодействия между потоками текучей среды, протекающими внутри колонн.

В настоящем документе термин «массообменная колонна» относится к колонне, в которой происходит массообмен и/или теплообмен. Примеры массообменных колонн включают в себя дистилляционные, абсорбционные, отгонные и экстракционные колонны.

Обычно в массообменных колоннах для обеспечения контакта и массообмена между восходящими и протекающими вниз потоками текучей среды используют тарелки различных типов. Восходящей текучей средой обычно является пар, а нисходящей текучей средой обычно является жидкость, хотя также известны системы жидкость-жидкость и газ-жидкость. Каждая тарелка обычно проходит горизонтально по существу по всему поперечному сечению колонны и по своей окружности поддерживается кольцом, приваренным ко внутренней поверхности кольцеобразной стенки или царги колонны. Множество тарелок расположены таким образом с одинаковым вертикальным расстоянием между соседними тарелками. Тарелки могут быть размещены только в участке колонны для выполнения одной части многоступенчатого процесса, происходящего в колонне. Альтернативно тарелки могут занимать по существу все свободное пространство внутри колонны.

Тарелки вышеописанного типа содержат один или более сливных стаканов, расположенных в проемах в полотне тарелки колонны для обеспечения протоков для спускания жидкости с одной тарелки на соседнюю тарелку, расположенную ниже. Перед поступлением в сливной стакан жидкость на полотне тарелки колонны взаимодействует с восходящим паром, который проходит через проемы, предусмотренные на выбранных участках полотна тарелки колонны. Эти площади полотна тарелки колонны, содержащие проемы для пара, обычно называют «активными» площадями, так как над этими площадями тарелки происходит смешивание пара с жидкостью и пенообразование.

Проемы для пара в полотне тарелки колонны могут являться простыми ситовыми ячейками или могут быть образованы в составе неподвижных или подвижных клапанов. Обычные клапаны имеют клапанные крышки, поддерживаемые над проемом в полотне тарелки колонны опорными ножками. В неподвижных клапанах клапанная крышка зафиксирована от вертикального перемещения. В подвижных клапанах клапанная крышка способна перемещаться вверх и вниз в ответ на изменения расхода пара или текучей среды через проем. Клапанная крышка служит для экранирования проема как в неподвижных, так и в подвижных клапанах от нежелательного просачивания текучей среды вниз через проем, а также для поперечного направления пара или другой поднявшейся через проем текучей среды для улучшения взаимодействия с текучей средой, протекающей вдоль полотна тарелки колонны. Хотя известны разнообразные неподвижные и подвижные клапаны, желательны дополнительные усовершенствования их конструкции и характеристик.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном аспекте настоящее изобретение относится к контактной тарелке для применения в массообменной колонне. Контактная тарелка содержит по существу плоское полотно тарелки колонны и множество клапанов, распределенных по полотну тарелки колонны. Каждый из клапанов содержит проем, проходящий через полотно тарелки колонны, чтобы текучая среда могла проходить через полотно тарелки колонны, порог, проходящий вверх от полотна тарелки колонны по окружности проема, и клапанную крышку, поддерживаемую опорными ножками над указанным проемом и указанным порогом. Клапанная крышка полностью проходит наружу за окружность проема и имеет проходящую вниз периметральную область.

В другом аспекте настоящее изобретение относится к контактной тарелке для применения в массообменной колонне. Контактная тарелка содержит по существу плоское полотно тарелки колонны и множество клапанов, распределенных по полотну тарелки колонны. Каждый из клапанов содержит проем, проходящий через полотно тарелки колонны, чтобы текучая среда могла проходить через полотно тарелки колонны, порог, проходящий вверх от полотна тарелки колонны по всей окружности проема, клапанную крышку, поддерживаемую над указанным проемом и указанным порогом первой и второй опорными ножками, расположенными на противоположных торцах указанной клапанной крышки, и вентиляционное отверстие, образованное в одной из указанных опорных ножек. Клапанная крышка полностью проходит наружу за окружность проема и имеет проходящую вниз периметральную область.

В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к контактной тарелке для применения в массообменной колонне. Контактная тарелка содержит по существу плоское полотно тарелки колонны и множество клапанов, распределенных по полотну тарелки колонны. Каждый из клапанов содержит проем, проходящий через полотно тарелки колонны, чтобы текучая среда могла проходить через полотно тарелки колонны, порог, проходящий вверх от полотна тарелки колонны по всей окружности проема, клапанную крышку, поддерживаемую над указанным проемом и указанным порогом первой и второй опорными ножками, расположенными на противоположных торцах указанной клапанной крышки, и вентиляционное отверстие, образованное в одной из указанных опорных ножек. Проем в полотне тарелки колонны является круглым, а клапанная крышка имеет форму равнобедренной трапеции. Опорные ножки содержат первую и вторую опорные ножки, соответственно соединенные с противоположными параллельными первым и вторым торцами клапанной крышки. Каждая из клапанных крышек полностью проходит наружу за окружность проема в полотне тарелки колонны, а первая опорная ножка имеет ширину, превышающую наибольшую ширину проема. Клапанная крышка имеет проходящую вниз периметральную область.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На сопроводительных чертежах, являющихся частью описания, на которых одинаковые компоненты на разных видах указаны под одинаковыми номерами позиций, представлено следующее:

Фиг. 1 представляет собой фрагментарный вид в перспективе колонны, предназначенной для осуществления массообмена и/или теплообмена, на котором участок царги колонны представлен в разобранном виде для отображения одного варианта осуществления тарелок с неподвижными клапанами в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 представляет собой увеличенный вид в перспективе контактных тарелок в показанной на Фиг. 1 колонне;

Фиг. 3 представляет собой фрагментарный вид в перспективе с частичным пространственным разделением компонентов одной из показанных на Фиг. 1 и Фиг. 2 контактных тарелок, на котором показаны неподвижные клапаны контактной тарелки в еще более увеличенном масштабе с одной из клапанных крышек, удаленной для демонстрации деталей конструкции;

Фиг. 4 представляет собой фрагментарный вид сбоку в вертикальной проекции одной из контактных тарелок, на котором показаны два из неподвижных клапанов на вертикальном разрезе по показанной на Фиг. 3 линии 4-4 в направлении стрелок;

Фиг. 5 представляет собой вид сверху в перспективе одной из клапанных крышек для неподвижного клапана;

Фиг. 6 представляет собой вид снизу в перспективе клапанной крышки, показанной на Фиг. 5;

Фиг. 7 представляет собой вид с торца в вертикальной проекции клапанной крышки, показанной на Фиг. 5, в направлении от второго торца к первому торцу клапанной крышки;

Фиг. 8 представляет собой вид сбоку в вертикальной проекции клапанной крышки, показанной на Фиг. 5;

Фиг. 9 представляет собой вид с торца в вертикальной проекции клапанной крышки, на котором показан торец, противоположный показанному на Фиг. 7;

Фиг. 10 представляет собой вид сверху в горизонтальной проекции клапанной крышки, показанной на Фиг. 5;

Фиг. 11 представляет собой вид снизу в горизонтальной проекции клапанной крышки, показанной на Фиг. 5;

Фиг. 12 представляет собой фрагментарный вид в перспективе с частичным пространственным разделением компонентов другого варианта осуществления одной из контактных тарелок, содержащей подвижные клапаны, с одной из клапанной крышек, удаленной для демонстрации деталей конструкции;

Фиг. 13 представляет собой фрагментарный вид в вертикальной проекции контактной тарелки, показанной на Фиг. 12, на котором показаны два из подвижных клапанов на вертикальном разрезе по показанной на Фиг. 12 линии 13-13 в направлении стрелок;

Фиг. 14 представляет собой фрагментарный вид сбоку в вертикальной проекции одной из контактных тарелок, на котором показаны два из подвижных клапанов на вертикальном разрезе по показанной на Фиг. 3 линии 4-4 в направлении стрелок;

Фиг. 15 представляет собой вид сверху в перспективе одной из клапанных крышек для подвижного клапана;

Фиг. 16 представляет собой вид снизу в перспективе клапанной крышки, показанной на Фиг. 15;

Фиг. 17 представляет собой вид с торца в вертикальной проекции клапанной крышки, показанной на Фиг. 15, в направлении от второго торца к первому торцу клапанной крышки;

Фиг. 18 представляет собой вид сбоку в вертикальной проекции клапанной крышки, показанной на Фиг. 15;

Фиг. 19 представляет собой вид с торца в вертикальной проекции клапанной крышки, на котором показан торец, противоположный показанному на Фиг. 17;

Фиг. 20 представляет собой вид сверху в горизонтальной проекции клапанной крышки, показанной на Фиг. 15; и

Фиг. 21 представляет собой график, демонстрирующий сравнение эксплуатационных характеристик контактной тарелки с неподвижными клапанами в соответствии с настоящим изобретением и контактной тарелки с неподвижными клапанами, не обладающей признаками изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Как более подробно показано на чертежах, начиная с Фиг. 1, массообменная колонна, подходящая для применения в массообменном или теплообменном процессах, обозначена по существу под номером 10. Колонна 10 может включать в себя вертикальную наружную царгу 12, которая может иметь по существу цилиндрическую конфигурацию, хотя возможны и другие конфигурации, которые не выходят за рамки объема настоящего изобретения, в том числе многоугольную. Царга 12 может иметь любые подходящие диаметр и высоту и может быть сконструирована из одного или более жестких материалов, которые желательно являются инертными по отношению к текучим средам и условиям при работе колонны 10 или каким-либо иным образом совместимы с ними.

Колонна 10 может относиться к типу, применяемому для обработки потоков текучих сред, обычно потоков жидкости или пара, для получения продуктов фракционирования или для осуществления массообмена или теплообмена между потоками текучих сред иным образом. Например, колонна 10 может являться колонной, в которой протекают такие процессы, как атмосферная перегонка, вакуумная перегонка масляного профиля, вакуумная перегонка, фракционирование продуктов флюидизированного или термического крекинга, коксования или висбрекинга, газовая закалка, дезодорирование пищевых масел, отмывка и очистка от загрязнений, или другие процессы.

Царга 12 колонны 10 задает открытую внутреннюю область 14, в которой происходит требуемый массообмен или теплообмен между потоками текучих сред. В одном варианте реализации потоки текучих сред могут содержать один или более восходящих потоков пара и один или более нисходящих потоков жидкости. В других вариантах осуществления потоки текучих сред могут содержать по существу любую комбинацию восходящих или нисходящих потоков жидкости или восходящих или нисходящих потоков пара.

Один или более потоков текучей среды могут направляться в колонну 10 по любому числу питающих линий 16, таких как нижние питающие линии 16а или верхние питающие линии 16b, расположенные в соответствующих местоположениях вдоль высоты колонны 10. В одном варианте реализации потоки пара могут генерироваться внутри колонны 10, а не вводиться в колонну 10 по питающим линиям 16а, 16b. Один или более потоков текучих сред могут направляться из колонны 10 по любому числу отводных линий 18, таких как нижняя отводная линия 18а и верхняя отводная линия 18b. В одном варианте реализации жидкость может вводиться через верхнюю питающую линию 16b, опускаться через колонну 10 и отводиться через нижнюю отводную линию 18а, а пар может вводиться через нижнюю питающую линию 16а, подниматься через колонну 10 и отводиться через верхнюю отводную линию 18b.

Другие компоненты колонны, которые обычно присутствуют, такие как линии потока флегмы, ребойлеры, конденсаторы, паровые горны, распределители жидкости и т. п., не проиллюстрированы на фигурах, так как они являются обычными по своей сути, и мы считаем, что иллюстрация этих компонентов не обязательна для понимания настоящего изобретения.

В соответствии с настоящим изобретением множество пар контактных тарелок 20 и 22 с неподвижными клапанами расположены внутри открытой внутренней области 14 колонны 10 для обеспечения взаимодействия текучих сред, протекающих внутри открытой внутренней области 14. Тарелки 20 и 22 проходят по существу горизонтально по всему поперечному сечению колонны 10 и размещены в перемежающемся порядке, так что каждая тарелка 20 перекрывает одну из тарелок 22 и является соседней с ней по вертикали. Конкретная конструкция каждой тарелки 20 и 22 может варьироваться, оставаясь в рамках объема настоящего изобретения.

В проиллюстрированном на Фиг. 1-2 варианте осуществления тарелки 20 и 22 сконструированы так, что они образуют компоновку с одним проходом потока текучей среды, в которой нисходящая текучая среда протекает от конца до конца в противоположных направлениях потока на каждой тарелке 20 и 22. Каждая тарелка 20 имеет боковой сливной стакан 24, расположенный на одном конце полотна 26 тарелки колонны, которое обычно образовано из взаимно соединенных панелей полотна тарелки. Боковой сливной стакан 24 принимает и удаляет нисходящую текучую среду с полотна 26 тарелки колонны и подает ее на один конец полотна 28 тарелки колонны парной нижележащей тарелки 22. Затем текучая среда пересекает полотно 28 тарелки колонны в противоположном направлении к боковому сливному стакану 30, расположенному на противоположном конце полотна 28 тарелки колонны. Текучая среда затекает в боковой сливной стакан 30 и подается на полотно 26 тарелки колонны следующей нижележащей тарелки 20. Такая схема потоков повторяется на каждой из нижних пар тарелок 20 и 22. Хотя проиллюстрировано, что тарелки 20 и 22 сконструированы для однопроходного потока текучей среды, изобретение также охватывает тарелки, сконструированные для многопроходного потока.

Неподвижные клапаны 32 расположены по заданной схеме на некоторых участках полотен 26 и 28 тарелок 20 и 22 колонны, чтобы пар или другая текучая среда могла восходить через полотна 26 и 28 тарелки ни взаимодействовать с текучей средой, протекающей поперек верхней поверхности полотен 26 и 28 тарелки колонны. Площадь полотен 26 и 28 тарелки колонны, содержащая эти неподвижные клапаны 32, обычно называют активной площадью тарелок 20 и 22.

Площадь полотна 28 тарелки колонны, лежащая под боковым сливным стаканом 24 вышележащей тарелки 20, содержит приемную панель 34 и обычно не перфорирована или имеет экранированные протоки, препятствующие или не допускающие того, чтобы нисходящая текучая среда проходила через приемную панель 34. Аналогичным образом площадь полотна 26 тарелки колонны под боковым сливным стаканом 30 вышележащей тарелки 22 содержит приемную панель 36, которая не перфорирована или имеет экранированные протоки.

Боковой сливной стакан 24 каждой тарелки 20 содержит стенку 38, проходящую хордально по открытой внутренней области 14 колонны 10. Верхний участок стенки 38, или отдельный элемент, прикрепленный к стенке 38, проходит вверх над полотном 26 тарелки колонки, формируя впускной порог 40, который заставляет жидкость скапливаться на полотне 26 тарелки колонны перед тем, как перелиться через порог 40 и поступить в боковой сливной стакан 24. Нижний участок стенки 38 расположен на расстоянии над нижележащим полотном 28 тарелки колонны или содержит проточные проемы (не показаны), чтобы текучая среда могла покидать боковой сливной стакан 24 и протекать вдоль верхней поверхности полотна 28 тарелки колонны перед поступлением в боковой сливной стакан 30 на противоположном конце полотна 26 тарелки колонны.

Аналогичным образом боковой сливной стакан 30 на каждой тарелке 22 содержит хордальную стенку 42, имеющую нижний участок, расположенный на расстоянии над нижележащим полотном 26 тарелки колонны, или имеет проточные проемы (не показаны), чтобы текучая среда могла покидать боковой сливной стакан 30 и протекать вдоль верхней поверхности полотна 26 тарелки колонны. Верхний участок стенки 42, или отдельный элемент, прикрепленный к стенке 42, проходит вверх над полотном 28 тарелки колонны, формируя впускной порог 44. Хотя каждая из стенок 38 и 42 проиллюстрирована плоской и проходящей вертикально, ступенчатые, наклонные или мультихордальные стенки или другие конструкции входят в объем изобретения.

Как показано на Фиг. 3-11, каждый из неподвижных клапанов 32 на полотне 26 тарелки колонны содержит проем 46, проходящий через полотно 26 тарелки колонны, чтобы текучая среда могла проходить через полотно 26 тарелки колонны, и порог 48, проходящий вверх от полотна 26 тарелки колонны на заданное расстояние по всей окружности проема 46. Каждый неподвижный клапан 32 также включает в себя клапанную крышку 50, поддерживаемую первой и второй опорными ножками 52 и 54 в фиксированном заданном местоположении над проемом 46. Несмотря на то что для поддержания клапанной крышки 48 в проиллюстрированном варианте осуществления применяются две опорные ножки 52 и 54, при необходимости могут применяться дополнительные опорные ножки.

Опорные ножки 52 и 54 в проиллюстрированном варианте осуществления проходят вверх от полотна 26 тарелки колонны и расположены на противоположных торцах клапанной крышки 50. Опорные ножки 52 и 54 показаны проходящими по существу перпендикулярно полотну 26 тарелки колонны, но в других вариантах осуществления они могут быть наклонены друг к другу или отклонены друг от друга. Каждая из опорных ножек 52 и 54 имеет верхний конец, прикрепленный к краю клапанной крышки 50 и выполненный зацело с ним.

Опорные ножки 52 и 54 надлежащим образом прикреплены к полотну 26 тарелки колонны. В проиллюстрированном варианте осуществления опорные ножки 52 и 54 проходят вниз через параллельные щели 56 и 58 (Фиг. 3) соответственно, расположенные на противоположных сторонах проема 46 в полотне 26 тарелки колонны. Каждая из опорных ножек 52 и 54 включает в себя пару уступов 60 и 62 соответственно, входящих в зацепление с верхней поверхностью полотна 26 тарелки колонны, а также стопорный язычок 64, имеющий верхнюю поверхность, расположенную на заданном расстоянии под уступами 60 и 62. Стопорный язычок 64 входит в зацепление с нижней поверхностью указанного полотна 26 тарелки колонны. Расстояние от уступов 60 и 62 до верхней поверхности язычка 64 выбирают таким, чтобы предотвратить вертикальное перемещение опорных ножек 60 и 62 и поддерживаемой ими клапанной крышки 50, когда уступы 60 и 62 опорных ножек 52 и 54 входят в зацепление с верхней поверхностью полотна 26 тарелки колонны, а верхние поверхности указанных стопорных язычков 64 входят в зацепление с нижней поверхностью полотна 26 тарелки колонны. При необходимости расстояние от уступов 60 и 62 до верхней поверхности стопорного язычка 64 можно увеличить, чтобы опорные ножки 52 и 54 и клапанная крышка 50 могли перемещаться на некоторое расстояние по вертикали в ответ на изменения направленного вверх давления, прилагаемого к нижней поверхности клапанной крышки 50 текучей средой, восходящей через проемы 46 в полотне 26 тарелки колонны.

Стопорный язычок 64 может иметь разнообразные подходящие формы, позволяющие вставлять опорные ножки 52 и 54 вниз через щели 56 и 58 до вхождения верхней поверхности стопорного язычка 64 в зацепление с нижней поверхностью полотна 26 тарелки колонны. Например, после того как будут установлены опорные ножки 52 и 54, стопорный язычок 64 можно просто отогнуть вручную, чтобы ввести его верхнюю поверхность в зацепление с нижней поверхностью полотна 26 тарелки колонны. В проиллюстрированном варианте осуществления стопорный язычок 64 образован в соответствующей опорной ножке 52 или 54 путем его вырезания по двум сторонам и верхнему краю стопорного язычка 64, оставляя нижний край стопорного язычка 64 прикрепленным к опорной ножке 52 или 54. Затем стопорный язычок 64 отгибают по прикрепленному нижнему краю, чтобы остальная часть стопорного язычка 64 вышла из плоскости соответствующей опорной ножки 52 или 54. Когда опорную ножку 52 или 54 вставляют вниз через соответствующую щель 56 или 58, участки полотна 26 тарелки колонны, окружающие щель 56 или 58, заставляют стопорный язычок 64 вращаться в направлении плоскости опорной ножки 52 или 54. После прохождения стопорным язычком 64 щели 56 или 58 стопорный язычок 64 отпружинивает наружу.

Опорная ножка 52 имеет ширину, превышающую наибольшую соответствующую ширину проема 46 в полотне 26 тарелки колонны, чтобы экранировать проем 46 от нежелательного просачивания текучей среды вниз через проем 46. Ориентация неподвижного клапана 32 на полотне 26 тарелки колонны такова, что опорные ножки 52 и 54 выровнены в общем направлении потока текучей среды вдоль верхней поверхности полотна 26 тарелки колонны, причем опорная ножка 52 расположена на верхней по потоку стороне неподвижного клапана 32. Расположенная выше по потоку опорная ножка 52 в одном варианте осуществления крупнее опорной ножки 54 для обеспечения более плавного обтекания текучей средой проема 46.

Клапанная крышка 50 в одном варианте осуществления имеет форму равнобедренной трапеции с опорными ножками 52 и 54, соединенными с противоположными параллельными первым и вторым торцами клапанной крышки 50. Альтернативно клапанная крышка 50 может быть образована с другими формами. Размеры клапанной крышки 50 таковы, что она полностью проходит наружу за окружность проема 46 в полотне 26 тарелки колонны для более эффективного экранирования проема 46 от имеющего негативные последствия просачивания текучей среды вниз через проем 46 и имеет проходящую вниз наружную периметральную область 66. Клапанная крышка 50 (за исключением периметральной области 66) лежит в плоскости, параллельной плоскости полотна 26 тарелки колонны. В других вариантах осуществления клапанная крышка 50 может иметь уклон, например, в направлении вверх, в общем направлении потока текучей среды на верхней поверхности полотна 26 тарелки колонны.

Расположенная ниже по потоку в каждом неподвижном клапане 32 опорная ножка 54 содержит жалюзийное вентиляционное отверстие 68, направленное вниз по потоку текучей среды от расположенной выше по потоку опорной ножки 52. Вентиляционное отверстие 68 позволяет восходящей через проем 46 в неподвижном клапане 32 текучей среде проходить через опорную ножку 54 для обеспечения ее смешивания с текучей средой, протекающей вдоль верхней поверхности полотна 26 тарелки колонны, и для сообщения направленного толчка протекающей текучей среде. Каждый из неподвижных клапанов 32 на полотне 28 тарелки колонны имеет ту же конструкцию, что и вышеописанные клапаны на полотне 26 тарелки колонны.

Сравнительными испытаниями было установлено, что неподвижные клапаны 32 уменьшают унос жидкости паром, восходящим через неподвижные клапаны 32, а также уменьшают просачивание жидкости вниз через неподвижные клапаны 32 по сравнению с обычными неподвижными клапанами PROVALVE™, имеющими аналогичную конструкцию, но не имеющими завернутой вниз периметральной области 66 клапанной крышки 50, окружающего проем 46 порога 48 и вентиляционного отверстия 68, образованного в расположенной ниже по потоку опорной ножке 54. Результаты сравнительных испытаний представлены на Фиг. 21.

На Фиг. 12-20 в полотне 126 тарелки колонны проиллюстрированы подвижные клапаны 132, имеющие многие из тех же структурных признаков, что и неподвижные клапаны 32. В целях упрощения ссылки к номерам позиций компонентов подвижных клапанов 132, по существу соответствующих компонентам неподвижных клапанов 32, добавлен префикс «1». Каждый из подвижных клапанов 132 содержит проем 146, проходящий через полотно 126 тарелки колонны, и порог 148, проходящий вверх от полотна 126 тарелки колонны на заданное расстояние по всей окружности проема 146.

В каждом подвижном клапане 132 клапанная крышка 150 прикреплена к первой и второй опорным ножкам 152 и 154. Хотя в проиллюстрированном варианте осуществления используются две опорные ножки 152 и 154, при необходимости могут использоваться дополнительные опорные ножки.

Опорные ножки 152 и 154 расположены на противоположных торцах клапанной крышки 150 и проходят перпендикулярно полотну 126 тарелки колонны. Каждая из опорных ножек 152 и 154 имеет верхний конец, прикрепленный к краю клапанной крышки 150 и выполненный зацело с ним. Опорные ножки 152 и 154 проходят вниз через параллельные щели 156 и 158 (Фиг. 12) соответственно, расположенные на противоположных сторонах проема 146 в полотне 126 тарелки колонны. Каждая из опорных ножек 152 и 154 включает в себя стопорный язычок 164, имеющий верхнюю поверхность, расположенную на заданном расстоянии под клапанной крышкой 150. Стопорный язычок 164 входит в зацепление с нижней поверхностью указанного полотна 126 тарелки колонны для задания верхнего предела перемещения клапанной крышки 150 вверх. Вхождение в зацепление нижней поверхности клапанной крышки 150 с верхним краем порога 48 задает нижний предел перемещения клапанной крышки 150 вниз. Альтернативно для задания нижнего предела перемещения вниз могут применяться уступы 160 и 162, такие как уступы 60 и 62, используемым с вышеописанными опорными ножками 52 и 54. Расстояние от стопорного язычка 164 до нижней поверхности клапанной крышки 150 выбирают таким образом, чтобы задать диапазон вертикального перемещения опорных ножек 160 и 162 и поддерживаемой ими клапанной крышки 150 в ответ на изменения направленного вверх давления, прилагаемого к нижней поверхности клапанной крышки 150 текучей средой, восходящей через проемы 146 в полотне 126 тарелки колонны. Для целей иллюстрации находящийся справа подвижный клапан 132 на Фиг. 13 показан в своем полностью открытом положении, а находящийся слева подвижный клапан 132 на этой фигуре показан в своем закрытом положении.

Стопорный язычок 164 может иметь различные подходящие формы, позволяющие вставлять опорные ножки 152 и 154 вниз через щели 156 и 158 так, как описано выше в отношении стопорного язычка 64.

Опорная ножка 152 имеет ширину, превышающую наибольшую соответствующую ширину проема 146 в полотне 126 тарелки колонны, чтобы экранировать проем от нежелательного просачивания текучей среды вниз через проем 146. Ориентация подвижных клапанов 132 на полотне 126 тарелки колонны такова, что опорные ножки 152 и 154 выровнены в общем направлении потока текучей среды вдоль верхней поверхности полотна 126 тарелки колонны, причем опорная ножка 152 расположена на верхней по потоку стороне подвижного клапана 132. Расположенная выше по потоку опорная ножка 152 в одном варианте осуществления крупнее опорной ножки 154 для обеспечения более плавного обтекания текучей средой проема 146.

Клапанная крышка 150 в одном варианте осуществления имеет форму равнобедренной трапеции с опорными ножками 152 и 154, соединенными с противоположными параллельными первым и вторым торцами клапанной крышки 150. Альтернативно клапанная крышка 150 может быть образована с другими формами. Размеры клапанной крышки 150 таковы, что она полностью проходит наружу за окружность проема 146 в полотне 126 тарелки колонны для более эффективного экранирования проема 146 от имеющего негативные последствия просачивания текучей среды вниз через проем 146 и имеет проходящую вниз наружную периметральную область 166. Клапанная крышка 150 (за исключением периметральной области 166) лежит в плоскости, параллельной плоскости полотна 126 тарелки колонны. В других вариантах осуществления клапанная крышка 150 может иметь уклон, например, в направлении вверх, в общем направлении потока текучей среды на верхней поверхности полотна 126 тарелки колонны.

Расположенная ниже по потоку опорная ножка 154 в каждом подвижном клапане 132 может отличаться от расположенной ниже по потоку опорной ножки 54 в неподвижном клапане 32 тем, что в ней будет отсутствовать жалюзийное вентиляционное отверстие 68 или что жалюзийное вентиляционное отверстие 68 будет заменено простым проемом вместо него. Альтернативно жалюзийное вентиляционное отверстие 68 может присутствовать, например, в варианте осуществления, в котором вышеописанные уступы используются для задания нижнего предела перемещения клапанной крышки 150 вниз. В таком варианте осуществления жалюзийное вентиляционное отверстие будет расположено над уступами таким образом, чтобы не препятствовать перемещению опорной ножки 154 вниз в своей соответствующей щели 158.

Из представленного выше текста будет видно, что настоящее изобретение является единственным хорошо приспособленным для решения всех задач и достижения целей, указанных выше в настоящем документе, а также обладает другими преимуществами, присущими по структуре.

Следует понимать, что некоторые признаки и подкомбинации являются полезными и могут использоваться без ссылки на другие признаки и подкомбинации. Это предполагается объемом изобретения и входит в него.

Так как в рамках объема изобретения могут быть выполнены многочисленные возможные варианты осуществления, следует понимать, что все объекты, описанные в настоящем документе или показанные на сопроводительных чертежах, следует понимать как приведенные для иллюстрации, а не как имеющие ограничительный смысл.

Изобретение относится к колоннам, в которых происходят массообмен и теплообмен. Контактная тарелка для применения в массообменной колонне содержит: плоское полотно тарелки колонны; и множество клапанов, распределенных по полотну тарелки колонны, причем каждый из указанных клапанов содержит проем, проходящий через полотно тарелки колонны, чтобы текучая среда могла проходить через полотно тарелки колонны, порог, проходящий вверх от полотна тарелки колонны по окружности проема, и клапанную крышку, поддерживаемую опорными ножками над указанным проемом и указанным порогом, при этом указанная клапанная крышка полностью проходит наружу за окружность указанного проема и имеет проходящую вниз периметральную область; при этом указанные опорные ножки расположены на противоположных торцах указанной клапанной крышки. Технический результат - улучшение взаимодействия между потоками текучей среды, протекающими внутри колонн. 3 н. и 16 з.п. ф-лы., 21 ил.

1. Контактная тарелка для применения в массообменной колонне, содержащая:

по существу плоское полотно тарелки колонны; и

множество клапанов, распределенных по полотну тарелки колонны, причем каждый из указанных клапанов содержит проем, проходящий через полотно тарелки колонны, чтобы текучая среда могла проходить через полотно тарелки колонны, порог, проходящий вверх от полотна тарелки колонны по окружности проема, и клапанную крышку, поддерживаемую опорными ножками над указанным проемом и указанным порогом,

при этом указанная клапанная крышка полностью проходит наружу за окружность указанного проема и имеет проходящую вниз периметральную область;

при этом указанные опорные ножки расположены на противоположных торцах указанной клапанной крышки.

2. Контактная тарелка по п. 1, в которой указанные клапаны являются неподвижными клапанами и указанные опорные ножки поддерживают указанную клапанную крышку в фиксированном местоположении над указанным проемом и указанным порогом.

3. Контактная тарелка по п. 1, в которой каждая из указанных опорных ножек проходит через щель в указанном полотне тарелки колонны и содержит уступ, входящий в зацепление с верхней поверхностью указанного полотна тарелки колонны, и язычок, имеющий верхнюю поверхность, расположенную на заданном расстоянии от указанного уступа, который входит в зацепление с нижней поверхностью указанного полотна тарелки колонны, причем указанное заданное расстояние от указанного уступа до указанной верхней поверхности язычка выбирают так, чтобы предотвратить вертикальное перемещение указанных опорных ножек и клапанной крышки, когда уступы опорных ножек входят в зацепление с верхней поверхностью полотна тарелки колонны, а указанные верхние поверхности указанных язычков входят в зацепление с нижней поверхностью полотна тарелки колонны.

4. Контактная тарелка по п. 1, в которой каждая из указанных опорных ножек проходит через щель в указанном полотне тарелки колонны и выполнена с возможностью вертикального перемещения внутри нее так, чтобы указанная клапанная крышка могла перемещаться между опущенным и поднятым вертикальными положениями, причем каждая из указанных опорных ножек содержит язычок, имеющий верхнюю поверхность, входящую в зацепление с нижней поверхностью указанного полотна тарелки колонны для предотвращения дальнейшего вертикального перемещения опорной ножки при нахождении клапанной крышки в поднятом вертикальном положении.

5. Контактная тарелка по п. 4, в которой нижняя поверхность указанной крышки тарелки контактирует с указанным порогом при нахождении клапанной крышки в опущенном положении.

6. Контактная тарелка по п. 1, в которой указанный проем является круглым, а указанная клапанная крышка имеет форму равнобедренной трапеции с указанными опорными ножками, содержащими первую и вторую опорные ножки, соответственно соединенные с противоположными параллельными первым и вторым торцами указанной клапанной крышки.

7. Контактная тарелка по п. 6, в которой указанная первая опорная ножка шире указанного наибольшего размера проема.

8. Контактная тарелка по п. 1, в которой одна из указанных опорных ножек имеет образованное в ней вентиляционное отверстие.

9. Контактная тарелка для применения в массообменной колонне, содержащая:

по существу плоское полотно тарелки колонны; и

множество клапанов, распределенных по полотну тарелки колонны, причем каждый из указанных клапанов содержит проем, проходящий через полотно тарелки колонны, чтобы текучая среда могла проходить через полотно тарелки колонны, порог, проходящий вверх от полотна тарелки колонны по всей окружности проема, клапанную крышку, поддерживаемую над указанным проемом и указанным порогом первой и второй опорными ножками, расположенными на противоположных торцах указанной клапанной крышки, и вентиляционное отверстие, образованное в одной из указанных опорных ножек,

при этом указанная клапанная крышка полностью проходит наружу за окружность указанного проема и имеет проходящую вниз периметральную область.

10. Контактная тарелка по п. 9, в которой указанные клапаны являются неподвижными клапанами и указанные первая и вторая опорные ножки поддерживают указанную клапанную крышку в фиксированном местоположении над указанным проемом и указанным порогом.

11. Контактная тарелка по п. 10, в которой каждая из указанных опорных ножек проходит через щель в указанном полотне тарелки колонны и содержит уступ, входящий в зацепление с верхней поверхностью указанного полотна тарелки колонны, и язычок, имеющий верхнюю поверхность, расположенную на заданном расстоянии от указанного уступа, который входит в зацепление с нижней поверхностью указанного полотна тарелки колонны, причем указанное заданное расстояние от указанного уступа до указанной верхней поверхности язычка выбирают так, чтобы предотвратить вертикальное перемещение указанных опорных ножек и клапанной крышки, когда уступы опорных ножек входят в зацепление с верхней поверхностью полотна тарелки колонны, а указанные верхние поверхности указанных язычков входят в зацепление с нижней поверхностью полотна тарелки колонны.

12. Контактная тарелка по п. 9, в которой каждая из указанных опорных ножек проходит через щель в указанном полотне тарелки колонны и выполнена с возможностью вертикального перемещения внутри нее так, чтобы указанная клапанная крышка могла перемещаться между опущенным и поднятым вертикальными положениями, причем каждая из указанных опорных ножек содержит язычок, имеющий верхнюю поверхность, входящую в зацепление с нижней поверхностью указанного полотна тарелки колонны для предотвращения дальнейшего вертикального перемещения опорной ножки при нахождении клапанной крышки в поднятом вертикальном положении.

13. Контактная тарелка по п. 12, в которой нижняя поверхность указанной крышки тарелки контактирует с указанным порогом при нахождении клапанной крышки в опущенном положении.

14. Контактная тарелка по п. 9, в которой указанный проем является круглым, а указанная клапанная крышка имеет форму равнобедренной трапеции с указанными опорными ножками, содержащими первую и вторую опорные ножки, соответственно соединенные с противоположными параллельными первым и вторым торцами указанной клапанной крышки.

15. Контактная тарелка по п. 14, в которой указанная первая опорная ножка шире указанного наибольшего размера проема.

16. Контактная тарелка для применения в массообменной колонне, содержащая:

по существу плоское полотно тарелки колонны; и

множество клапанов, распределенных по полотну тарелки колонны, причем каждый из указанных клапанов содержит проем, проходящий через полотно тарелки колонны, чтобы текучая среда могла проходить через полотно тарелки колонны, порог, проходящий вверх от полотна тарелки колонны по всей окружности проема, клапанную крышку, поддерживаемую над указанным проемом и указанным порогом первой и второй опорными ножками, расположенными на противоположных торцах указанной клапанной крышки, и вентиляционное отверстие, образованное в одной из указанных опорных ножек,

причем указанный проем является круглым, а указанная клапанная крышка имеет форму равнобедренной трапеции с указанными опорными ножками, содержащими первую и вторую опорные ножки, соответственно соединенные с противоположными параллельными первым и вторым торцами указанной клапанной крышки,

при этом указанная клапанная крышка имеет проходящую вниз периметральную область и полностью проходит наружу за окружность проема,

при этом указанная первая опорная ножка имеет ширину, превышающую наибольшую ширину проема.

17. Контактная тарелка по п. 16, в которой каждая из указанных опорных ножек проходит через щель в указанном полотне тарелки колонны и содержит уступ, входящий в зацепление с верхней поверхностью указанного полотна тарелки колонны, и язычок, имеющий верхнюю поверхность, расположенную на заданном расстоянии от указанного уступа, который входит в зацепление с нижней поверхностью указанного полотна тарелки колонны, причем указанное заданное расстояние от указанного уступа до указанной верхней поверхности язычка выбирают так, чтобы предотвратить вертикальное перемещение указанных опорных ножек и клапанной крышки, когда уступы опорных ножек входят в зацепление с верхней поверхностью полотна тарелки колонны, а указанные верхние поверхности указанных язычков входят в зацепление с нижней поверхностью полотна тарелки колонны.

18. Контактная тарелка по п. 16, в которой каждая из указанных опорных ножек проходит через щель в указанном полотне тарелки колонны и выполнена с возможностью вертикального перемещения внутри нее так, чтобы указанная клапанная крышка могла перемещаться между опущенным и поднятым вертикальными положениями, причем каждая из указанных опорных ножек содержит язычок, имеющий верхнюю поверхность, входящую в зацепление с нижней поверхностью указанного полотна тарелки колонны для предотвращения дальнейшего вертикального перемещения опорной ножки при нахождении клапанной крышки в поднятом вертикальном положении.

19. Контактная тарелка по п. 18, в которой нижняя поверхность указанной крышки тарелки контактирует с указанным порогом при нахождении клапанной крышки в опущенном положении.