МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА Российский патент 2024 года по МПК B01D3/20 

Изобретение относится к оборудованию для ректификации и абсорбции и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности.

Известны массообменные тарелки, содержащие полотно тарелки, снабженное барботажными устройствами, и переливное устройство. (Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/ Рабинович Г.Г., Рябых П.М., Хохряков П.А. и др.; Под ред. Е.Н. Судакова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1979. - 586 с, ил.).

Наиболее близким аналогом (прототипом) является массообменная тарелка, содержащая полотно тарелки, снабженное барботажными устройствами, и переливное устройство, включающее сливную перегородку, дно сливного устройства и гидрозатвор. Для регулировки уровня жидкости на полотне тарелки в верхней части сливной перегородки может быть установлена переливная планка. Гидрозатвор обеспечивается за счет погружения нижнего края сливной перегородки в слой жидкости, и гидрозатвор может включать подпорную планку. (Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник/ Рабинович Г.Г., Рябых П.М., Хохряков П.А. и др.; Под ред. Е. Н. Судакова. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Химия, 1979. - 586 с, ил.).

Недостатком массообменных тарелок, рассматриваемых в качестве аналога и прототипа, является сравнительно небольшое количество жидкости на тарелке и, соответственно, малое время пребывания жидкости.

Процессы ректификации и абсорбции в колонных аппаратах управляются с помощью автоматической системы регулирования, которая учитывает давление, температуры на тарелках и другие параметры. Система регулирования имеет запаздывание, поэтому важно, чтобы время пребывания жидкости на тарелках было достаточно большим. Время пребывания зависит от расхода жидкости и объема жидкости на тарелке. Расход жидкости определяется требованиями технологии. Объем жидкости на полотне тарелки увеличить сложно, так как увеличение толщины слоя жидкости приведет к увеличению гидравлического сопротивления, а также уменьшится величина сепарационного пространства, увеличится брызгоунос и потребуется увеличить расстояние между тарелками. Некоторое количество жидкости находится в переливном устройстве. Высота столба жидкости в переливном устройстве является переменной величиной и зависит от гидравлических сопротивлений тарелки и гидрозатвора. Гидравлическое сопротивление гидрозатвора зависит от расхода жидкости и площади сечения щелей в гидрозатворе. На многих видах тарелок толщина слоя жидкости не велика, а пузырьки или струи пара возникают на уровне полотна тарелки. Чтобы обеспечить работу гидрозатвора и предотвратить попадание пара в переливное устройство, нижний край сливной перегородки должен быть расположен близко к полотну тарелки. Узкая щель создает высокое гидравлическое сопротивление, и жидкость поступает на полотно тарелки с большой горизонтальной скоростью.

Установка подпорной планки, которая является частью гидрозатвора, позволяет увеличить размер щели и предотвратить попадание пара в переливное устройство. Переменная высота столба жидкости в переливном устройстве приводит к следующему эффекту. Если, например, происходит увеличение расхода пара, то растет гидравлическое сопротивление всех тарелок, начинается рост уровня жидкости в переливных устройствах. Колонна начинает накапливать жидкость и на нижних тарелках происходит кратковременное снижение расхода жидкости. При снижении расхода пара, наоборот, колонна начинает отдавать жидкость и происходит кратковременный рост расхода жидкости. При большом размере сечения переливного устройства колебания расхода жидкости могут быть большими, что отрицательно влияет на эффективность колонны и усложняет ее регулирование.

Технической проблемой изобретения является создание нового устройства - массообменной тарелки с достижением следующего технического результата: улучшение качества регулирования ректификационных и абсорбционных колонн за счет увеличения объема жидкости в переливных устройствах массообменных тарелок.

Технический результат достигается тем, что в известной массообменной тарелке, содержащей полотно тарелки, снабженное барботажными устройствами, и переливное устройство, включающее сливную перегородку, дно переливного устройства и гидрозатвор, согласно изобретению, на дно переливного устройства установлена открытая сверху емкость, снабженная ножками, при этом верхний край емкости соприкасается со сливной перегородкой.

Установленная на дно переливного устройства открытая сверху емкость, снабженная ножками, при этом верхний край емкости соприкасается со сливной перегородкой, позволяет собирать в емкость жидкость, которая затем переливается в переливное устройство. Ножки обеспечивают свободное движение жидкости вдоль дна переливного устройства к гидрозатвору. Емкость уменьшает площадь свободного сечения переливного устройства, поэтому изменение объема жидкости в переливном устройстве при колебаниях уровня жидкости будет меньше. Достоинством этого варианта является то, что емкости можно устанавливать в существующих колоннах без изменения их конструкции.

Увеличение объема жидкости в переливном устройстве увеличивает время пребывания жидкости на тарелке и улучшает качество регулирования колонны. Улучшение качества регулирования позволяет обеспечить высокое качество продуктов, снизить затраты энергии и улучшить другие показатели.

На фигуре приведена массообменная тарелка с емкостью, установленной в переливном устройстве.

Массообменная тарелка установлена в корпусе 1 колонного аппарата. Массообменная тарелка содержит полотно 2 тарелки, переливную планку 3, сливную перегородку 4, дно 5 переливного устройства и гидрозатвор с подпорной планкой 6. Полотно 2 тарелки снабжено барботажными устройствами. Поскольку могут использоваться практически любые виды барботажных устройств, они не прорисованы, и для полотна 2 тарелки использовано условное обозначение ситчатой тарелки. Гидрозатвор образуется за счет того, что нижний край сливной перегородки 4 расположен ниже уровня жидкости на полотне нижележащей тарелки. Подпорная планка 6 обеспечивает нормальную работу гидрозатвора при низком уровне жидкости на полотне нижележащей тарелки, и на фиг.1 и фиг.3 не являются обязательными элементом. Переливная планка 3 служит для регулирования уровня жидкости на полотне 2 тарелки и также не является обязательным элементом.

На дно 5 переливного устройства установлена открытая сверху емкость 7, снабженная ножками 8, при этом верхний край емкости 7 соприкасается со сливной перегородкой 4.

Устройство работает следующим образом. Жидкость движется по полотну 2 массообменной тарелки, далее через переливную планку 3 перетекает в переливное устройство, протекает под нижним краем сливной перегородки 4 и через подпорную планку 6 перетекает на полотно нижележащей тарелки. В варианте с установкой емкости 7, верхний край емкости 7 соприкасается со сливной перегородкой 4, поэтому часть жидкости со сливной перегородки 4 попадает в емкость 7, затем перетекает в переливное устройство, протекает под емкостью 7, между ножками 8, и далее через гидрозатвор с подпорной планкой 6 перетекает на полотно нижележащей тарелки.

Объем переливного устройства используется для накопления жидкости. При этом уменьшается величина свободного поперечного сечения переливного устройства, что снижает изменение объема жидкости при колебаниях уровня жидкости в переливном устройстве. Увеличение объема жидкости в переливном устройстве увеличивает время пребывания жидкости на тарелке и улучшает условия работы автоматической системы управления. Улучшение качества регулирования позволяет обеспечить высокое качество продуктов, снизить затраты энергии и улучшить другие показатели.

Изобретение относится к оборудованию для ректификации и абсорбции и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности. Изобретение касается массообменной тарелки, содержащей полотно тарелки, снабженное барботажными устройствами, и переливное устройство, включающее сливную перегородку, дно сливного устройства и гидрозатвор. На дно сливного устройства установлена открытая сверху емкость, снабженная ножками, при этом верхний край емкости соприкасается со сливной перегородкой. Технический результат - улучшение качества регулирования ректификационных и абсорбционных колонн за счет увеличения времени пребывания жидкости на массообменных тарелках. 1 ил.

Массообменная тарелка, содержащая полотно тарелки, снабженное барботажными устройствами, и переливное устройство, включающее сливную перегородку, дно сливного устройства и гидрозатвор, отличающаяся тем, что на дно сливного устройства установлена открытая сверху емкость, снабженная ножками, при этом верхний край емкости соприкасается со сливной перегородкой.