Клапанная тарелка Советский патент 1975 года по МПК B01D3/30 

1

Изобретение относится к клапанным массообменным тарелкам и может быть использовано для вакуумной ректификации и других процессов разделения в системах газ (пар) - жидкость.

Известны секционированные вдоль потока жидкости прямыми вертикальными перегородками массообменные тарелки с однонаправленными, расположенными перпендикулярно потоку жидкости и открывающимися в противоположные стороны в соседних рядах клапанами, имеющими прорези. Эти тарелки обладают повышенной пропускной способностью по газу (пару) и жидкости и показывают высокую эффективность разделения в колоннах, работающих при атмосферном или повышенном давлениях, т. е. в тех условиях, когда тарелки работают при значительных запасах жидкости на них. При проведении процессов под вакуумом указанные тарелки применять нецелесообразно.

Рациональная конструкция массообменной тарелки, предназначенной для вакуумных процессов, должна удовлетворять следующим требованиям:

гидравлическое сопротивление ступени контакта должно быть незначительным, т. е. тарелка должна иметь развитую площадь свободного сечения и эффективно работать на небольших слоях жидкости;

для повышения эффективности разделения необходимо стремиться к максимальному увеличению длины пути жидкости на тарелке.

Целью изобретения является увеличение времени контакта фаз и равномерное распределение жидкости на поверхности тарелки, а также создание направленного движения жидкости по тарелке и снижение гидравлического сопротивления. Это достигается тем, что вертикальные перегородки выполнены в виде отрезков ломаной линии, образующих между собой переточные каналы. Кроме того, клапаны сделаны разнонаправленными и в тарелке между клапанами имеются отверстия.

За счет энергии газовых струй, выходящих из клапанов, и наличия профилированных вертикальных перегородок, позволяющих осуществлять поворот жидкостного потока, на тарелке происходит направленное движение жидкости. В результате существенно увеличивается длина пути жидкости.

При работе тарелок с небольшим запасом жидкости на них (например вакуумная ректификация) высота подъема клапана должна быть незначительной. Следовательно, трудно создать развитую площадь свободного сечения тарелок только при помощи одних клапанов. Поскольку гидравлическое сопротивление тарелок снижается с увеличением их свободного сечения, на предлагаемой клапанной

тарелке кроме клапанов имеются участки с отверстиями (или щелями).

Наличие дополнительной ситчатой перфорации позволяет не только развивать свободное сечение тарелок, но и повысить интенсивность массообмена, поскольку в сопоставимых условиях ситчатые тарелки обладают большей локальной эффективностью разделения.

На предлагаемых тарелках отверстия располагаются между клапанами и в непосредственной близости к ним. Это приводит к тому, что выходящие из клапанов под углом к горизонтали мощные газовые струи перекрывают участки, на которых имеются отверстия, вследствие чего унос жидкости на указанных тарелках существенно ниже по сравнению, например, с ситчатыми тарелками.

В отличие от большинства тарелок, снабженных сплошными отбойными перегородками, имеющими прорези или окна для перетока жидкости, на описываемых тарелках профилированные вертикальные перегородки отделены одна от другой каналами, что позволяет осуществлять равномерное распределение жидкости по всей тарелке и исключить трудоемкую операцию изготовления прорезей и окон в перегородках.

На чертеже показана предлагаемая клапанная тарелка с сечениями по А-А и Б--Б.

Тарелка состоит из основания 1, снабженного клапанами 2, отверстиями 3 и профилированными вертикальными перегородками 4, а также приемного и переливного карманов 5 и 6.

Тарелка работает следующим образом.

При небольщих нагрузках колонн по пару (газу) через клапаны пар практически не проходит, а поступает на контактирование с жидкостью только через отверстия (или щели).

При этом тарелка работает, как обычная ситчатая. С ростом нагрузки в работу начинают вступать клапаны. Выходящие из клапанов струи пара (газа) подхватывают жидкостной поток, и он начинает двигаться почти параллельно переливному порогу. Достигая профилированных перегородок, поток жидкости плавно меняет свое направление на противоположное н подается к следующим перегородкам. Газовые (паровые) струи и создаваемые ими потоки жидкости интенсивно взаимодействуют между собой. Этому способствует вихреобразование не только между соседними рядами клапанов, в которых последние открываются в разные стороны, но и по высоте газожидкостного слоя на участках тарелки, снабженных ситчатой перфорацией. После взаимодействия газовый поток поступает на следующую тарелку, а жидкость стекает в переливной карман.

Предмет изобретения

1.Клапанная тарелка, содержащая клапавыи вертикальные направляющие перегородки, отличающаяся тем, что, с целью увеличения времени контакта фаз и равномерного распределения жидкости по поверхности тарелки, вертикальные перегородки выполнены

в виде отрезков ломаной линии, образующих между собой переточные каналы.

2.Тарелка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью создания направленного движения жидкости по тарелке, клапаны выполнены

разнонаправленными.

3.Тарелка по пи. 1 и 2, отличающаяся тем, что, с целью снижения гидравлического сопротивления, в тарелке, между клапанами имеются отверстия.

Ц