Массообменная тарелка Советский патент 1992 года по МПК B01D3/22 B01D3/20 

Фиг 1

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов ректификации, предназначено для разделения вязких многокомпонентных жидкостей с различными температурами кипения и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Известна конструкция массообменной тарелки, состоящей из горизонтального полотна, барботажных элементов и переливного порога.

Недостатком такой конструкции переливного порога является поддержание постоянного уровня жидкости на тарелке, а значит и ее объема, что приводит к нарушению очень важного технологического параметра, определяющего эффективность массообмена,- времени пребывания жидкости на тарелке при колебаниях ее расхода.

Известно, что , где Vx - объем жидкости на тарелке, q - расход жидкости. Действительно, при поддержании постоянного Уж переливным порогом этой конструкции изменяется при изменении q.

Известна конструкция стальной цельной ректификационной тарелки типа ТСК-1 по МН 5393-64 и ОН26-01-3-64.

В указанной типовой конструкции жидкость с вышележащей тарелки поступает через ее переливной порог в приемный карман нижележащей тарелки и равномерно распределяется по ее поверхности, Газ поднимается с нижележащей тарелки, бар- ботирует жидкость и уходит вверх.

Недостатком этой конструкции является дестабилизация работы колонны при колебаниях расхода жидкости, так как не обеспечивается постоянная величина времени ее пребывания в тарелке, в результате чего снижается эффективность массообмена. Кроме того, подача пара по всему объему колонны не обеспечивает его рационального использования (много потерь) и требует больших его расходов,

Известна массообменная тарелка, в которой расширение диапазона устойчивой работы тарелки обеспечивается за счет регулирования объема жидкой фазы в переливном устройстве. Недостатком конструкции переливного порога является сложность кинематической схемы, а также невозможность обеспечения стабильного параметра при колебании расхода жидкости, что снижает эффективность работы.

Известна массообменная тарелка, содержащая перфорированное полотно с переливным порогом и расположенный на полотне теплообменник из труб. Однако такая тарелка неэффективна при работе с вязкими жидкостными системами. Установка на поверхности перфорированного полотна тарелки плоского теплообменника,трубы которого снабжены отверстиями с ниппелями, позволяет рационально использовать греющий пар, подавая его непосредственно на тарелку под разделяемую жидкость, создавая в каждом случае строго определенную необходимую температуру и

0 обеспечивая тем самым высокое качество разделения, кроме того, пар имеет возможность выхода через отверстия в трубах теплообменника непосредственно в объем разделяемой жидкости (ниппель установлен

5 для предотвращения попадания жидкости в трубы теплообменника) и при подъеме вверх его пузырьки захватывают и ускоряют транспорт к поверхности пузырьков низкокипящей жидкости, самостоятельный подъ0 ем которых к поверхности в вязких жидкостях требует значительного времени. Таким образом, в тарелке указанной конструкции значительно повышается эффективность процесса разделения вязких

5 жидкостей.

Цель изобретения - интенсификация для разделения вязкой жидкости.

На фиг, 1 изображена колонна, в которой расположены по высоте массообмен0 ные тарелки; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - переливной порог.

Тарелка состоит из перфорированного полотна 1, на котором установлены направляющие 2 для плавающего переливного по5 рога 3, состоящего из вертикальной перегородки, снабженной в верхней части полым элементом, обеспечивающим его плавучесть, а также плоский теплообменник 4, трубы которого снабжены отверстиями с

0 ниппелями 5. Возможность вертикального перемещения плавающего переливного порога 3 вместе с уровнем жидкости на тарелке в направляющих 2 позволяет увеличивать (или уменьшать) объем жидкости на тарелке

5 при увеличении (уменьшении) ее расхода, чем обеспечивается стабильность необходимого времени пребывания г.

Отверстия с ниппелями 5 в трубах теплообменника позволяют получить пузырьки

0 горячего пара в объеме разделяемой вязкой жидкости, которые ускоряют транспорт к поверхности пузырьков низкокипящего компонента, интенсифицируя тем самым процесс разделения, а наличие теплообмен5 ника непосредственно на поверхности тарелки позволяет повысить качество разделения за счет поддержания строго необходимой температуры на каждой конкретной тарелке и позволяет экономно расходовать пар.

Массообменная тарелка работает следующим образом.

Жидкая фаза поступаете вышележащей тарелки на нижележащую, движется равномерным фронтом к переливному порогу и, переливаясь через него, стекает на следующую тарелку. При колебаниях ее расхода q, например увеличении, уровень жидкости на тарелке повышается и вместе с ним поднимается на плаву переливной порог 3, так что объем жидкости на тарелке Уж увеличивается. Благодаря этому величина необходимого времени пребывания т не изменяется. В противном случае, если при увеличении расхода переливной порог не изменяет своей высоты, объем жидкости на тарелке остается постоянным, т.е. не увеличивается, следовательно, время пребывания жидкости на тарелке г, необходимое для осуществления качественного массообмена, не выдержива- ется, оно уменьшается по сравнению с необходимым, так как гМ/ж/q.

Подогрев вязкой жидкости на тарелке для осуществления разделения ее на компо- ненты осуществляется горячим паром, поступающим в теплообменник 4 на каждую тарелку индивидуально, что обеспечивает значительную его экономию. Проходя по трубам теплообменника, часть пара под давлением выходит через отверстия с ниппелями 5 и, поднимаясь в виде пузырьков, захватывает и выносит на поверхность пузырьки низкокипящей жидкости, которые достаточно медленно поднимаются в вяз-

кой жидкости. В результате, благодаря флотации одних пузырьков другими, процесс разделения вязкой многокомпонентной жидкости значительно интенсифицируется. Ниппели в отверстиях препятствуют проникновению в трубы теплообменника разделяемой жидкости.

Таким образом, выполнение переливного порога плавающим обеспечивает стабильную работу колонны по параметру т- необходимому времени пребывания жидкости на тарелке, установка теплообменника на поверхности перфорированного полотна каждой тарелки ректификационной колонны позволяет рационально и, следовательно, экономно расходовать греющий пар, а благодаря отверстиям с ниппелями, которыми снабжены трубы теплообменника, обеспечивается поток пузырьков пара, являющийся дополнительной подъемной силой для выхода на поверхность низкокипящей жидкости, в результате чего интенсифицируется процесс разделения вязкой жидкости.

Формула изобретения

1.Массообменная тарелка, включающая перфорированное полотно с переливным порогом и расположенный на полотне теплообменник из труб, отличающая- с я тем, что, с целью интенсификации разделения вязкой жидкости, трубы имеют отверстия с ниппелями.

2.Тарелка по п. 1, отличающаяся тем, что переливной порог выполнен плавающим.

Изобретение относится к конструкции массообменной тарелки, которая может найти применение в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности. Сущность изобретения состоит в том, что массообменная тарелка, состоящая из горизонтального перфорированного полотна 1, снабжена направляющими 2 для плавающего переливного порога 3, а также плоским теплообменником, трубы которого имеют отверстия с ниппелями, что позволяет регулированием уровня жидкости на тарелке стабилизировать время ее пребывания на тарелке при колебаниях расхода и интенсифицировать процесс разделения вязкой жидкости, что в совокупности способствует повышению эффективности работы тарелки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2

3

Фие.З

50