КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА, СОДЕРЖАЩАЯ ПЕРЕГОРАЖИВАЮЩИЕ БАРЬЕРЫ ДЛЯ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ, И СПОСОБ ЕЕ ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2020 года по МПК B01D3/16 B01D3/22 B01D3/32 

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится по существу к колоннам, в которых происходят массообмен и теплообмен, и в частности к контактным тарелкам для применения в таких колоннах для улучшения взаимодействия между потоками текучих сред, протекающими внутри колонн, и к способу использования контрактных тарелок для массообмена и/или теплообмена.

[0002] Массообменные колонны выполнены с возможностью обеспечения контакта по меньшей мере двух входящих потоков текучих сред с целью создания потоков продукта определенной композиции и/или температуры. Используемый в настоящем документе термин «массообменная колонна» относится к колоннам, приоритетной задачей функционирования которых является массообмен и/или теплообмен. Некоторые массообменные колонны, например применяемые в многокомпонентных дистилляционных и абсорбционных установках, обеспечивают контакт газофазного потока с жидкофазным потоком, а другие, например экстракционные колонны, могут быть выполнены с возможностью улучшения контакта между двумя жидкими фазами различной плотности. Часто массообменные колонны выполнены с возможностью обеспечения контакта восходящего потока пара или жидкости с нисходящим потоком жидкости, как правило, вдоль множества тарелок или других массообменных поверхностей, расположенных внутри колонны.

[0003] Как правило, в массообменных колоннах для обеспечения требуемого контакта и массообмена между восходящими и протекающими вниз потоками текучих сред используют тарелки различных типов. Каждая тарелка обычно проходит горизонтально по существу по всему поперечному сечению колонны и по своей окружности поддерживается опорным кольцом, приваренным к внутренней поверхности цилиндрической 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. В альтернативном варианте осуществления тарелки могут занимать по существу все пространство по высоте колонны.

[0004] Тарелки вышеописанного типа содержат один или более сливных стаканов, которые расположены на выпускных проемах в полотне тарелки колонны для обеспечения каналов 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 отверстия, предусмотренные в определенных местах полотна тарелки колонны, а затем перетекает через выпускной порог в выпускной проем на полотне тарелки колонны. Эти зоны полотна тарелки колонны, содержащие отверстия для пара, обычно называют «активными» зонами, поскольку над этими зонами тарелки происходит смешивание пара с жидкостью и пенообразование.

[0005] При низких значениях расхода жидкости, например значениях, которые обеспечивают жидкостную нагрузку на выпускном пороге менее 25 американских галлонов в минуту на горизонтальный фут выпускного порога (25 гал/мин/фут), значительные части жидкости, протекающей через активную зону тарелки, могут быть унесены в виде капель в восходящем паре и перенесены с паром в вышележащую тарелку. Более мелкие унесенные капли могут быть перенесены с паром через отверстия для пара в вышележащем полотне тарелки колонны, а более крупные капли могут ударяться и образовывать пленку на нижней поверхности вышележащего полотна тарелки колонны. Затем части этой пленки могут быть перенесены паром через отверстия для пара в вышележащей тарелке. Поскольку эта унесенная жидкость переносится паром через отверстия для пара, она ограничивает площадь поперечного сечения, доступную для протекания пара, и увеличивает перепад давления на тарелке. Также не происходит желаемого взаимодействия унесенной жидкости с паром на расположенной ниже тарелке, и это приводит к снижению эффективности при эксплуатации.

Применяемый в настоящее время подход в попытке уменьшить унос жидкости и таким образом улучшить паропропускную способность тарелки при низких значениях расхода жидкости предполагает использование того, что общеизвестно как перегораживающий выпускной порог. Перегораживающий выпускной порог содержит множество вертикальных пластин, которые расположены на расстоянии друг от друга с образованием проемов в промежутках между соседними пластинами. Пластины препятствуют протеканию жидкости в выпускной проем на полотне тарелки колонны и, как считается, увеличивают жидкостную нагрузку на полотно тарелки колонны и паропропускную способность тарелки.

ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Тем не менее авторы настоящего изобретения обнаружили, что перегораживающий выпускной порог при многих технологических условиях лишь увеличивает жидкостную нагрузку на часть полотна тарелки колонны выше по течению относительно перегораживающего выпускного порога и тем самым обеспечивает значительное снижение влияния на паропропускную способность тарелки по сравнению с традиционно предполагаемым.

[0007] Таким образом, возникла потребность в разработке улучшенной тарелки, которая обеспечивает повышение паропропускной способности тарелки при низких значениях расхода жидкости.

[0008] В одном аспекте настоящее изобретение относится к тарелке для использования в массообменной колонне для улучшения взаимодействия между текучими средами, когда они протекают внутри массообменной колонны. Тарелка содержит полотно тарелки колонны, имеющее верхнюю поверхность, зону впуска на полотне тарелки колонны для приема жидкости, стекающей вниз на верхнюю поверхность полотна тарелки колонны, множество отверстий, распределенных по площади полотна тарелки колонны и проходящих через полотно тарелки колонны с целью обеспечения прохождения текучей среды вверх через полотно тарелки колонны для взаимодействия с жидкостью после того, как она покидает зону впуска и протекает через зону и над зоной полотна тарелки колонны, где распределены отверстия, выпускное отверстие, расположенное на расстоянии от зоны впуска на полотне тарелки колонны, для обеспечения отвода жидкости с верхней поверхности после того, как она протечет от зоны впуска и вступит во взаимодействие с текучей средой, проходящей вверх через отверстия в указанной зоне, сливной стакан, проходящий вниз от выпускного отверстия, для приема жидкости, когда она поступает в выпускное отверстие, а затем передачи ее вниз, и множество барьеров, расположенных между зоной впуска и выпускным отверстием и проходящих вверх от верхней поверхности полотна тарелки колонны и через путь течения жидкости, когда она протекает от зоны впуска к выпускному отверстию. Каждый из барьеров содержит пластины для создания препятствия течению жидкости, по мере того как она протекает от зоны впуска к выпускному отверстию. Любые соседние пластины расположены на расстоянии друг от друга с образованием проемов в промежутках между любыми соседними пластинами для обеспечения последовательного прохождения жидкости через барьеры, по мере того как она протекает от зоны впуска к выпускному отверстию. Один из барьеров может быть расположен рядом с выпускным отверстием и выполнять функцию выпускного порога.

[0009] В другом аспекте настоящее изобретение относится к массообменной колонне, содержащей царгу, открытую внутреннюю область внутри царги и множество вышеописанных тарелок, расположенных по вертикали на расстоянии друг от друга внутри нее и проходящих через поперечное сечение открытой внутренней области колонны.

[00010] В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к способу взаимодействия текучих сред на и над верхней поверхностью полотна вышеописанных тарелок колонны, когда они расположены по вертикали на расстоянии друг от друга внутри массообменной колонны и проходят через поперечное сечение открытой внутренней области, образованной царгой массообменной колонны. Способ включает этапы подачи жидкости в зону впуска каждой из тарелок и обеспечения ее протекания вдоль и над верхней поверхностью полотна тарелки колонны вдоль пути течения от зоны впуска, через проемы в промежутках между любыми соседними пластинами, а затем в выпускное отверстие, причем пластины препятствуют указанному течению жидкости и увеличивают жидкостную нагрузку на полотно тарелки колонны выше по течению относительно пластин, обеспечения поднятия пара через отверстия в полотне тарелки колонны для взаимодействия с жидкостью, по мере того как она протекает вдоль пути течения, выпускания жидкости из полотна тарелки колонны в конце пути ее течения посредством ее направления через выпускное отверстие в сливной стакан; а затем отведения жидкости из сливного стакана на зону впуска одной из соседних нижележащих тарелок. В одном варианте осуществления способа жидкость протекает при некотором значении расхода для обеспечения нагрузки на выпускной порог менее 25 гал/мин/фут.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[00011] На сопроводительных чертежах, которые являются частью описания и на которых одинаковые компоненты на разных видах указаны под одинаковыми номерами позиций, представлено следующее:

[00012] 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 настоящего изобретения;

[00013] Фиг. 2 представляет собой увеличенный фрагментарный вид части колонны, показанной на Фиг. 1, взятый в перспективе с правого конца;

[00014] Фиг. 3 представляет собой увеличенный фрагментарный вид, аналогичный представленному на Фиг. 2, но взятый в перспективе с левого конца;

[00015] Фиг. 4 представляет собой увеличенный фрагментарный вид, аналогичный представленным на Фиг. 2 и 3, но взятый в перспективе с конца; и

[00016] Фиг. 5 представляет собой вид сверху в горизонтальной проекции колонны, изображающий одну из тарелок, показанных на Фиг. 1-4.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[00017] 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 включает в себя вертикальную наружную царгу 12, которая может иметь по существу цилиндрическую конфигурацию, хотя другие конфигурации, включая многоугольную, возможны и входят в объем настоящего изобретения. Царга 12 может иметь любые подходящие диаметр и высоту и может быть сконструирована из одного или более жестких материалов, которые желательно инертны по отношению к текучим средам и условиям, существующим при работе колонны 10, или каким-либо иным образом совместимы с ними.

[00018] Колонна 10 относится к типу, применяемому для обработки потоков текучих сред, обычно потоков жидкости или пара, для получения продуктов фракционирования либо 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, вакуумное фракционирование сырья, фракционирование продуктов флюидизированного или термического крекинга, коксования или висбрекинга, очистка кокса, очистка отходящего из реактора газа, закалка в потоке газа, дезодорирование пищевых масел, очистка для борьбы с загрязнениями, или другие процессы.

[00019] Царга 12 колонны 10 задает открытую внутреннюю область 14, в которой происходит требуемый массообмен или теплообмен между потоками текучих сред. В одном варианте осуществления 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 либо восходящих или нисходящих потоков пара.

[00020] Один или более потоков текучих сред могут быть направлены в колонну 10 по любому числу питающих линий 16, таких как нижние питающие линии 16a или верхние питающие линии 16b, расположенные в соответствующих местах вдоль высоты колонны 10. В одном варианте осуществления потоки пара могут быть сгенерированы внутри колонны 10, а не введены в колонну 10 по питающим линиям 16a, 16b. Один или более потоков текучих сред могут быть направлены из колонны 10 по любому числу отводных линий 18, таких как нижняя отводная линия 18a и верхняя отводная линия 18b. В одном варианте осуществления жидкость может быть введена через верхнюю питающую линию 16b, передана вниз по колонне 10 и выпущена через нижнюю отводную линию 18a, а пар может быть введен через нижнюю питающую линию 16a, передан вверх по колонне 10 и отведен через верхнюю отводную линию 18b.

[00021] Другие обычно присутствующие компоненты колонны, 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 не считаем, что иллюстрация этих компонентов обязательна для понимания настоящего изобретения.

[00022] Кроме того, как показано на Фиг. 2-5, множество контактных тарелок 20 расположены по вертикали на расстоянии друг от друга в пределах открытой внутренней области 14 колонны 10 для облегчения взаимодействия текучих сред, протекающих внутри открытой внутренней области 14. Тарелки 20 по существу имеют одинаковую или аналогичную конструкцию и проходят по существу горизонтально по всему поперечному сечению колонны 10. Соседние тарелки 20 в проиллюстрированном варианте осуществления повернуты на 180 градусов относительно друг друга вокруг центральной вертикальной оси.

[00023] Каждая тарелка 20 имеет по существу плоское полотно 22 тарелки колонны с верхней поверхностью 24, вдоль которой протекают текучие среды, как более подробно описано ниже. Если царга 12 колонны 10 имеет цилиндрическую форму, полотно 22 тарелки колонны имеет внешний периметр, который проходит вдоль участков круга. Полотно 22 тарелки колонны обычно образовано из соединенных друг с другом панелей полотна тарелки, каждая из которых выполнена по размерам с возможностью установки в люк (не показан) в царге 12. Зона 26 впуска расположена на полотне тарелки колонны для приема жидкости, стекающей вниз на верхнюю поверхность 24 полотна 22 тарелки колонны, например с вышележащей тарелки 20 или с распределителя жидкости (не показан). Множество отверстий 28 (Фиг. 5) распределены по зоне, известной как активная зона, полотна 22 тарелки колонны. Отверстия 28 полностью проходят через полотно 22 тарелки колонны, что позволяет текучей среде проходить вверх через полотно 22 тарелки колонны для взаимодействия с жидкостью после того, как она покидает зону 26 впуска и протекает через активную зону полотна 22 тарелки колонны, на которой распределены отверстия 28, и над ней. Отверстия 28 могут представлять собой простые ситовые ячейки либо они могут быть частью неподвижного или подвижного клапана. В проиллюстрированном варианте осуществления отверстия 28 образуют часть клапана 30, имеющего крышку 32 неподвижного клапана. В другом варианте осуществления клапанная крышка выполнена с возможностью перемещения вверх и вниз в ответ на усилие, прилагаемое направленным вверх течением текучей среды, такой как пар, через отверстия 28. На Фиг. 5 одна из клапанных крышек 32 снята, чтобы показать отверстие 28, которое связано с одним из клапанов 30.

[00024] Каждая тарелка 20 дополнительно включает в себя выпускное отверстие 34, расположенное на полотне 22 тарелки колонны на некотором расстоянии от зоны 26 впуска для обеспечения отвода жидкости с верхней поверхности 24 полотна 22 тарелки колонны после ее вытекания из зоны 26 впуска и взаимодействия с текучей средой, проходящей вверх через отверстия 28 в активной зоне полотна 22 тарелки колонны. Взаимодействие между паром, поднимающимся через отверстия 28, и жидкостью, протекающей вдоль верхней поверхности 24 полотна 22 тарелки колонны, обычно обеспечивает вспенивание или распыление над полотном 22 тарелки колонны.

[00025] Каждая тарелка 20 также включает в себя сливной стакан 36, который проходит вниз от выпускного отверстия 34, для приема жидкости, когда она поступает в выпускное отверстие 34. Затем сливной стакан 36 передает жидкость вниз для отведения в зону 26 впуска соседней нижележащей тарелки 20 либо, в случае самой нижней тарелки 20, в коллектор для жидкости (не показан) или другое внутреннее устройство. Сливной стакан 36 в проиллюстрированном варианте осуществления представляет собой боковой сливной стакан, расположенный на конце полотна 22 тарелки колонны на одной из тарелок 20 и на противоположном конце полотен 22 тарелок колонны на любых соседних тарелках 20 для создания «однопроходного» пути течения, в котором жидкость протекает в только одном направлении по каждой тарелке 20 и в противоположных направлениях по любым соседним тарелкам 20. Сливной стакан 36 включает в себя стенку 38 сливного стакана, которая проходит хордально относительно противоположных сторон полотна 22 тарелки колонны и царги 12. Стенка 38 сливного стакана может быть прямой, как проиллюстрировано, либо наклонной и/или ступенчатой для обеспечения суженного нижнего отводного отверстия. Могут быть использованы другие конструкции стенки 38 сливного стакана, например многохордальная или стреловидная. Стенка 38 сливного стакана может включать в себя многохордальную юбку 40, наклоненную к царге 12 для обеспечения суженного отводного отверстия 42 сливного стакана. Рядом с отводным отверстием 42 может быть обеспечен впускной порог 43. Хотя это не проиллюстрировано, каждая тарелка 20 может включать в себя любые дополнительные сливные стаканы 36 и любые дополнительные зоны 26 впуска и выпускные отверстия 34 для создания многопроходных путей течения, в которых жидкость протекает в более чем одном направлении по каждой тарелке 20. Например, некоторые из дополнительных сливных стаканов 36 могут представлять собой отцентрированные или неотцентрированные хордальные сливные стаканы, каждый из которых имеет две стенки 38 сливного стакана, которые проходят хордально или иным образом от противоположных сторон полотна 22 тарелки колонны и царги 12.

[00026] Как лучше всего видно на Фиг. 5, в проиллюстрированном варианте осуществления однопроходной тарелки 20 зона 26 впуска и выпускное отверстие 34 расположены на противоположных концах полотна 22 тарелки колонны. На любых соседних тарелках 20 положения зоны 26 впуска и выпускного отверстия 34 реверсированы таким образом, что жидкость, вытекающая из отводного отверстия 42 сливного стакана 38, протекает вниз в зону 26 впуска следующей нижней тарелки 20. В вариантах осуществления многопроходного течения зоны 26 впуска аналогичным образом расположены с возможностью приема жидкости, отводимой из сливных стаканов 38, связанных с вышележащей тарелкой 20. Каждое из зоны 26 впуска и выпускного отверстия 34 выполнено с возможностью обеспечения требуемого значения объемного расхода жидкости на тарелках 20.

[00027] Кроме того, как показано на Фиг. 1-4, в соответствии с настоящим изобретением между каждой из зон 26 впуска и соответствующим выпускным отверстием 34 расположено множество барьеров 44, которые принимают жидкость из зоны 26 впуска. Барьеры 44 проходят вертикально вверх от верхней поверхности 24 полотна 22 тарелки колонны и могут быть прикреплены к ней с помощью болтов, сварки или с применением других подходящих способов. В одном варианте осуществления барьеры 44 имеют высоту, которая составляет по меньшей мере половину от вертикального расстояния между любыми соседними полотнами 22 тарелок колонны. В другом варианте осуществления барьеры 44 составляют по меньшей мере три четверти от указанного вертикального расстояния.

[00028] Барьеры 44 обычно расположены параллельно друг другу и поперечно по отношению к пути течения жидкости, поступающей из зоны (зон) 26 впуска к выпускному(-ым) отверстию(-ям) 34. Один из барьеров 44 может быть расположен рядом с выпускным отверстием 34 и вдоль его края выше по течению для выполнения функции выпускного порога 45. Барьер 44, выполняющий функцию выпускного порога 45, в одном варианте осуществления может быть образован в виде вертикального выступа стенки 38 сливного стакана. Барьеры 44, как правило, могут быть образованы из листового материала, например из различных металлов или сплавов. Каждый барьер 44 может быть плоским и проходить в виде хорды от противоположных сторон полотна 22 тарелки колонны. В альтернативном варианте осуществления барьеры 44 могут быть многохордальными, изогнутыми или иметь другие конфигурации.

[00029] Каждый из барьеров 44 включает в себя пластины 46 для создания препятствия течению жидкости, по мере того как она протекает от зоны 26 впуска к соответствующему выпускному отверстию 34. Любые соседние пластины 46 расположены на расстоянии друг от друга вдоль некоторой части или всей их высоты с образованием проемов 48 в промежутках между любыми соседними пластинами 46. Эти проемы 48 позволяют жидкости проходить через барьеры 44, по мере того как она протекает от зоны 26 впуска к выпускному отверстию 34. Пластины 46 могут быть квадратными, прямолинейнными или других форм, полностью или частично, и иметь одинаковый размер. Проемы 48 могут иметь аналогичную форму и одинаковый размер. Как для пластин 46, так и для проемов 48 возможны другие конструкции. Пластины 46 и проемы 48 соответственно занимают заданные участки продольной длины каждого барьера 44. Например, пластины 46 могут занимать 30-70% или 40-60% продольной длины каждого барьера 44.

[00030] В проиллюстрированном варианте осуществления пластины 46 соединены друг с другом в их верхней и нижней областях таким образом, что каждый барьер 44 образован в виде непрерывной полосы материала. Верхний край каждого барьера 44 может быть изогнут с образованием упрочняющего фланца 50. В другом варианте осуществления, подходящем для сфер применения, где имеет значение засорение барьеров 44, пластины 46 соединены друг с другом вдоль их верхних областей, но не вдоль их нижних областей, так что проемы 48 проходят вниз к верхней поверхности 24 полотна 22 тарелки колонны.

[00031] Пластины 46 в любых соседних барьерах 44 могут быть расположены ступенчато или смещены относительно друг от друга таким образом, что жидкость не может протекать по прямому пути течения от зоны 26 впуска к выпускному отверстию 34, а вместо этого должна огибать пластины 46 по мере протекания через проемы 48 в последовательно расположенных барьерах 44.

[00032] Количество барьеров 44, расстояние между любыми соседними барьерами 44 и процент длины каждого барьера 44, занимаемый пластинами 46, выбирают на основании предполагаемых рабочих условий для тарелок 20. В целом расстояние между соседними барьерами 44 может составлять от 6 до 14 дюймов или от 8 до 12 дюймов.

[00033] В случае применения множества любых барьеров 44, расположенных на расстоянии друг от друга, как описано выше, значимое увеличение паропропускной способности тарелки 20 может быть достигнуто, когда значение расхода жидкости вдоль полотна 22 тарелки колонны составляет менее 25 американских галлонов в минуту на горизонтальный фут (гал/мин/фут) выпускного порога 45. В одном варианте осуществления применение множества барьеров 44 со значениями нагрузки выпускного порога менее 10 гал/мин/фут приводит к еще более значительному процентному увеличению паропропускной способности тарелок 20.

[00034] Настоящее изобретение также относится к способу взаимодействия текучих сред на и над верхней поверхностью 24 полотна 22 тарелок 20 колонны, когда они расположены по вертикали на расстоянии друг от друга внутри массообменной колонны 10 и проходят через поперечное сечение открытой внутренней области 14, образованной царгой 12 массообменной колонны 10. Этот способ включает этапы подачи жидкости в зону 26 впуска каждой из тарелок 20 и обеспечения ее протекания вдоль и над верхней поверхностью 24 полотна 22 тарелки колонны вдоль пути течения от зоны 26 впуска через проемы 48 в промежутках между любыми соседними пластинами 46 в барьерах 44, а затем в выпускное отверстие 34. Пластины 46 выполняют функцию создания препятствия для течения жидкости и увеличения жидкостной нагрузки на полотно 22 тарелки колонны выше по течению относительно пластин 46. По мере того как жидкость протекает вдоль полотна 22 тарелки колонны, текучая среда, которая обычно представляет собой пар, поднимается вверх через отверстия 28 или клапаны 30 в полотне 22 тарелки колонны для взаимодействия с жидкостью, по мере того как она протекает вдоль пути течения. Поскольку пластины 46 увеличивают жидкостную нагрузку на полотно 22 тарелки колонны, взаимодействие пара с жидкостью с большей вероятностью обеспечит вспенивание, чем распыление. Выпускание жидкости из полотна 22 тарелки колонны происходит в конце пути ее течения за счет направления через выпускное отверстие 34 и в сливной стакан 36. Затем жидкость выходит из сливного стакана 36 в зону 26 впуска одной из соседних нижележащих тарелок 20. Значительные снижения уноса жидкости и повышения паропропускной способности тарелок 20 могут быть результатом применения множества барьеров 44 при низких значениях расхода жидкости, например значениях расхода жидкости, создающих нагрузки выпускного порога менее 25 гал/мин/фут длины выпускного порога 45, и в частности менее 10 гал/мин/фут.

[00035] Из вышесказанного следует, 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 структуре.

[00036] Следует понимать, что некоторые признаки и подкомбинации являются полезными и могут быть использованы без ссылки на другие признаки и подкомбинации. Это предполагается объемом изобретения и входит в него.

[00037] Поскольку 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, надлежит воспринимать как приведенные для иллюстрации, а не как имеющие ограничительный смысл.

Изобретение относится по существу к колоннам, в которых происходят массообмен и теплообмен, и в частности к контактным тарелкам для применения в таких колоннах для улучшения взаимодействия между потоками текучих сред, протекающими внутри колонн, и к способу использования контактных тарелок для массообмена и/или теплообмена. Контактная тарелка для использования в колонне для массообмена или теплообмена содержит полотно тарелки колонны с зоной впуска и расположенным на расстоянии выпускным отверстием для соответственно приема жидкости на полотне тарелки колонны, а затем выпускания жидкости, после того как она протечет через полотно тарелки колонны и вступит во взаимодействие с другой текучей средой на полотне тарелки колонны и над ним. Между зоной впуска и выпускным отверстием расположено множество барьеров. Каждый из этих барьеров имеет расположенные на расстоянии друг от друга пластины и проемы в промежутках между любыми соседними пластинами. Пластины препятствуют протеканию жидкости и увеличивают жидкостную нагрузку на полотно тарелки колонны выше по течению, по мере того как жидкость протекает от зоны впуска, через проемы, а затем в выпускное отверстие. Изобретение обеспечивает повышение паропропускной способности тарелки при низких значениях расхода жидкости. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Тарелка (20) для использования в массообменной колонне (10) для улучшения взаимодействия между текучими средами, когда они протекают внутри массообменной колонны, причем указанная тарелка (20) содержит:

полотно (22) тарелки колонны, имеющее верхнюю поверхность (24);

зону (26) впуска на полотне (22) тарелки колонны для приема жидкости, стекающей вниз на верхнюю поверхность (24) полотна (22) тарелки колонны;

множество отверстий (28), распределенных по площади полотна (22) тарелки колонны и проходящих через полотно (22) тарелки колонны с целью обеспечения прохождения текучей среды вверх через полотно (22) тарелки колонны для взаимодействия с жидкостью после того, как она покидает зону (26) впуска и протекает через зону полотна (22) тарелки колонны, на которой распределены отверстия (28), и над ней;

выпускное отверстие (34), расположенное на расстоянии от зоны (26) впуска на полотне (22) тарелки колонны для обеспечения отвода жидкости с верхней поверхности (24) после того, как она протечет от зоны (26) впуска и вступит во взаимодействие с текучей средой, проходящей вверх через отверстия (28) в указанной зоне;

сливной стакан (36), проходящий вниз от выпускного отверстия (34), для приема жидкости, когда она поступает в выпускное отверстие (34), а затем передачи ее вниз; и

множество барьеров (44), расположенных между зоной (26) впуска и выпускным отверстием (34) и проходящих вверх от верхней поверхности (24) полотна (22) тарелки колонны и через путь течения жидкости, когда она протекает от зоны (26) впуска к выпускному отверстию (34),

причем каждый из указанных барьеров (44) содержит пластины (46) для создания препятствия течению жидкости, по мере того как она протекает от зоны (26) впуска к выпускному отверстию (34),

причем любые соседние пластины (46) расположены на расстоянии друг от друга с образованием проемов (48) в промежутках между любыми соседними пластинами (46) для обеспечения последовательного прохождения жидкости через барьеры (44), по мере того как она протекает от зоны (26) впуска к выпускному отверстию (34),

причем тарелка (20) является однопроходной тарелкой, и зона (26) впуска и выпускное отверстие (34) расположены на противоположных концах полотна (22) тарелки колонны.

2. Тарелка (20) по п. 1, в которой один из указанных барьеров (44) расположен рядом с выпускным отверстием (34) и выполняет функцию выпускного порога (45).

3. Тарелка (20) по п. 2, в которой указанное полотно (22) тарелки колонны имеет внешний периметр, который проходит вдоль участков круга.

4. Тарелка (20) по п. 3, в которой каждый из указанных барьеров (44) проходит хордально между противоположными сторонами указанного внешнего периметра полотна (22) тарелки колонны.

5. Тарелка (20) по п. 4, в которой указанные барьеры (44) проходят параллельно друг другу.

6. Тарелка (20) по п. 5, в которой указанные пластины (46) в любых соседних барьерах (44) смещены относительно друг друга.

7. Тарелка (20) по п. 5, в которой указанные пластины (46) являются прямолинейными и имеют одинаковый размер.

8. Тарелка (20) по п. 7, в которой указанные проемы (48) являются прямолинейными и имеют одинаковый размер.

9. Тарелка (20) по п. 7, в которой указанное выпускное отверстие (34) расположено таким образом, что сливной стакан (36) представляет собой боковой сливной стакан (36), расположенный на одном конце полотна (22) тарелки колонны и проходящий хордально между указанными противоположными сторонами полотна (22) тарелки колонны.

10. Массообменная колонна (10), содержащая царгу (12), открытую внутреннюю область (14) внутри указанной царги (12) и множество тарелок (20) по п. 1, расположенных по вертикали на расстоянии друг от друга внутри нее и проходящих через поперечное сечение открытой внутренней области (14).

11. Массообменная колонна (10) по п. 10, в которой указанные барьеры (44) проходят хордально между противоположными сторонами внешнего периметра полотна (22) тарелки колонны и параллельно друг другу.

12. Массообменная колонна (10) по п. 11, в которой один из указанных барьеров расположен рядом с выпускным отверстием и выполняет функцию выпускного порога.

13. Массообменная колонна (10) по п. 12, в которой указанные пластины (46) в некоторых из любых соседних барьеров (44) смещены относительно друг друга.

14. Массообменная колонна (10) по п. 13, в которой указанные пластины (46) являются прямолинейными, имеют одинаковый размер и имеют высоту от половины до трех четвертей вертикального расстояния между любыми соседними полотнами (22) тарелок колонны.

15. Массообменная колонна (10) по п. 12, в которой указанное выпускное отверстие (34) расположено таким образом, что сливной стакан (36) представляет собой боковой сливной стакан (36), расположенный на одном конце полотна (22) тарелки колонны и проходящий хордально между указанными противоположными сторонами полотна (22) тарелки колонны.

16. Способ взаимодействия текучих сред на и над верхней поверхностью (24) полотна (22) тарелки колонны тарелок (20) по п. 1, расположенных по вертикали на расстоянии друг от друга внутри массообменной колонны (10) и проходящих через поперечное сечение открытой внутренней области (14), образованной царгой (12) массообменной колонны (10), причем этот способ включает этапы:

подачи жидкости в зону впуска (26) каждой из тарелок (20) и обеспечения ее протекания вдоль и над верхней поверхностью (24) полотна (22) тарелки колонны вдоль пути течения от зоны (26) впуска, через проемы (48) в промежутках между любыми соседними пластинами (46), а затем в выпускное отверстие (34),

причем пластины (46) создают препятствия для указанного течения жидкости и увеличивают жидкостную нагрузку на полотно (22) тарелки колонны выше по течению относительно пластин (46);

обеспечения поднятия пара через отверстия (28) в полотне (22) тарелки колонны для взаимодействия с жидкостью, по мере того как она протекает вдоль пути течения;

выпускания жидкости из полотна (22) тарелки колонны в конце пути ее течения посредством ее направления через выпускное отверстие (34) и в сливной стакан (36); и

затем отведения жидкости из сливного стакана (36) на зону (26) впуска одной из соседних нижележащих тарелок (20).

17. Способ по п. 16, согласно которому указанная жидкость протекает при некотором значении расхода для обеспечения нагрузки на выпускной порог менее 25 гал/мин/фут.