Массообменная тарелка Советский патент 1987 года по МПК B01D3/22 

Изобретение относится к аппаратурному оформлению массообменных процессов в системе пар/газ-жидкость, а именно к барботажным тарельчатым колоннам, широко применяющимся для процессов ректификации и абсорбции в химической и нефтехимической промышленности.

Целью изобретения является увеличение производительности и расширение диапазона нагрузок по паровой (газовой) и жидкой фазами за счет увеличения движу- щей силы процесса массообмена и расширения эффективной площади тарелки.

На фиг. 1 изображена тарелка, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - то же, аксо- нометрическая проекция.

Массообменная тарелка состоит из основания 1 с контактными элементами 2, выполненными в виде просечек, отогнутых под углом к основанию тарелки, которое установлено в обечайку 3. Основание снаб- жено приемной планкой 4, переливной планкой 5 с высотой h и направляющими перегородками 6 с высотой Н (1,5-2,8) h с вертикальными прорезями 7, равномерно распределенными по дли.не перегородок в нижних их частях. Перегородки установлены на границах сплошных и перфорированных участков и делят основание на транспортные дорожки 8, ширина которых S(0,6- 0,9)h и которые представляют собой неперфорированные (сплошные) участки осно- вания, и рабочие зоны 9, в которых на основании тарелки выполнены просечные контактные элементы. Причем просечки в соседних рядах направлены навстречу друг другу и перпендикулярно основному направлению движения жидкости от прием- кого кармана к сливному, за исключением первого и последнего ряда, просечки которых направлены параллельно движению жидкости от приемного кармана к сливному.

Массообменная тарелка работает следующим образом.

Жидкость с начальной концентрацией легколетучего компонента, переливаясь через приемную планку 4, поступает из приемного кармана на основание 1, запитывает транспортные дорожки 8 и рабочие зоны 9 и движется по ним в направлении переливной планки 5. При этом жидкость, попадающая на рабочие зоны, практически мгновенно перемешивается с жидкостью, взаимодействующей с паром (газом), поступающим на тарелку через просечные контактные элементы 2, и ее концентрация падает до некоторого значения, незначительно превыщающего конечную концентрацию жидкости, покидающей тарелку.

Другая часть жидкости, двигаясь по транспортным дорожкам, ограниченным

направляющими перегородками 6, на всем пути от приемного кармана к сливному сохраняет концентрацию, близкую к начальной. За счет того, что в рабочих зонах просечные элементы в соседних рядах направлены навстречу друг другу и перпендикулярно направляющим перегородкам (за исключением первого и последнего рядов, в которых просечные элементы направлены от приемного кармана к сливному для интенсификации общего движения жидкости), жидкость, взаимодействуя с паром (газом) и имея общее поступательное движение от приемного кармана к сливному, соверщает сложное зигзагообразное движение, ограниченное перегородкап/1и. При этом у перегородок со стороны рабочих зон создаются интенсивные устойчивые контуры циркуляции жидкости, прореагировавшей с паром (газом).

Особенностью циркуляционных контуров является то, что они находятся в горизонтальной плоскости, параллельной основанию тарелки и в непосредственной близости от нее, в отличие от значительно менее интенсивных неустойчивых вертикальных контуров циркуляции, которые охватывают всю высоту жидкостного слоя на тарелке и образуются за счет непосредственного всплытия парового (газового) пузыря). Так как скорость движения жидкости в горизонтальных контурах циркуляции в несколько раз больше (примерно в 4-6 раз при свободном сечении тарелки 10-12%) скорости движения жидкости по транспортной дорожке, по закону Бернулли статическое давление в горизонтальном циркуляционном потоке значительно .меньше, чем статическое давление в жидкостном потоке, движущемся по транспортной дорожке. Это приводит к тому, что жидкость с транспортных дорожек ,с концентрацией, близкой к начальной, через отверстия 7 в направляющих перегородках интенсивно втягивается в контуры циркуляции на рабочих зонах, повышая тем самым среднюю концентрацию жидкости, взаимодействующей с паром (газом) на всем пути ее движения от приемного кармана к сливному. Повыщение средней концентрации жидкости на тарелке приводит к увеличению средней движущей силы процесса массопереноса легколетучего компонента из жидкой фазы в паровую фазу (для случая ректификации). Для случая абсорбции (в условиях которого проводятся лабораторные испытания) подпитка рабочих зон жидкостью с меньшей концентрацией абсорбируемого компонента приводит к уменьшению средней концентрации абсорбируемого компонента по тарелке. А это, в свою очередь, вызывает увеличение средней движущей силы процесса абсорбции поглощаемого компонента.

К тому же уменьшение ширины S транспортных дорожек до (0,6-0,9)h увеличивает до 20% полезную (эффективную) площадь тарелки. Это вызывает увеличение нагрузки как по паровой (газовой) фазе, так и по жидкой, так как увеличивается ширина рабочих зон для прохода жидкости. Высота направляющих перегородок Н (1,5-2,8)h выбрана из условия необходимости полного исключения переброса части жидкости из одной рабочей зоны в другую, обеспечения наиболее полной сепаройства, увеличить его производительность, расширить диапазон нагрузок по паровой (газовой) и жидкой фазам и наиболее полно производить извлечение разделяемых компонентов.

Формула изобретения

Массообменная тарелка для ректификационных и абсорбционных колонн, вклюраци и жидкости от пара (газа), а также для Ю чающая основание с чередующимися пер- предотвращения радиального перераспре- форированными и сплошными участками, деления пара (газа) в межтарельчатом пространстве. Так как это в совокупности может снижать эффективность работы массо- обменной тарелки.J5

Живое сечение прорезей, равномерно распределенных по длине перегородок в нижних их частях, составляет 35-50% и выбрано из условия, с одной стороны, создания на тарелке максимальной движущей силы, а с другой - предотвращения попа- 20 форированными направляющими перегород- дания жидкости из рабочих зон на тран- ками, установленными на границе сплошных и перфорированных участков, при этом перегородки выполнены с высотой, равной 1,5-2,8 высоты переливной планки, ширина сплошных участков равна 0,6-0,9 высоты переливной планки, а живое сечение прорезей в перегородках составляет 35-50%.

расположенными параллельно движению жидкости от приемного кармана к сливному, и переливную планку, отличающаяся тем, что, с целью увеличения производительности и расширения диапазона нагрузок по паровой (газовой) и жидкой фазам за счет увеличения движущей силы процесса масообмена и расширения эффективной площади тарелки, она снабжена перспортные дорожки, так как это может снизить эффективность массопереноса.

Такое конструктивное исполнение мас- сообменной тарелки позволяет значительно повышать эффективность контактного уст25

ройства, увеличить его производительность, расширить диапазон нагрузок по паровой (газовой) и жидкой фазам и наиболее полно производить извлечение разделяемых компонентов.

Формула изобретения

чающая основание с чередующимися пер- форированными и сплошными участками,

форированными направляющими перегород- ками, установленными на границе сплошных и перфорированных участков, при этом перегородки выполнены с высотой, равной 1,5-2,8 высоты переливной планки, ширина сплошных участков равна 0,6-0,9 высоты переливной планки, а живое сечение прорезей в перегородках составляет 35-50%.

расположенными параллельно движению жидкости от приемного кармана к сливному, и переливную планку, отличающаяся тем, что, с целью увеличения производительности и расширения диапазона нагрузок по паровой (газовой) и жидкой фазам за счет увеличения движущей силы процесса масообмена и расширения эффективной площади тарелки, она снабжена пер20

25

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов ректификации и абсорбции. Целью изобретения является повышение эффективности тарелки и увеличение производительности. Тарелка содержит основание со сплошными 8 и перфорированными 9 участками, на границе которых установлены перегородки 6, высота Н которых равна (1,5-2,8) h высоты переливной планки 5, с прорезями 7, живое сечение которых равно 35-50°/о. Пар, проходя через контактные элементы 2 и взаимодействуя с перегородками, создает контуры циркуляции жидкости с низким статическим давлением. В силу этого жидкость с начальной концентрацией со сплошных участков через отверстия в перегородках интенсивно втягивается на перфорированные участки, 3 ил. со (Л со 1C 00 Фиг.З

.2

Составитель С. Баранова

Техред И. ВересКорректор М. Самборская

Тираж 657Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по де.па.м изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор А. Петров Заказ 923/5