Ситчато-клапанная тарелка Советский патент 1979 года по МПК B01D3/30 B01D3/22 

1

Изобретение относится к устройствам для контактирования газа (пара) с жидкостью и может быть использовано в массообменных аппаратах нефтегазоперерабатывающей, химической, газоперерабатывающей и других отраслей народного хозяйства.

Известна тарелка, основание которой представляет собой ситчатый горизонтальный лист с жестко закрепленными на нем перфорированными патрубками, внутри которых помещен плавающий дисковый клапан ,Наличие клапанов на такой тарелке позволяет расширить диапазон работы и обеспечить саморегулирование тарелки: при изменении нагрузки по газу (пару). Одним из недостатков такой тарелки является трудность ее изготовления и монтажа в колонне, так как во избежание заклинивания плавающих клапанов в перфорированных стенках требуется выполнение минимальных допусков на вертикальность установки са-

мих патрубков и горизонтальность основания тарелки.

Другим недостатком этой тарелки является задержка жидкости на ее рабочей части из-за противоположного направления потоков газа из перфорированных патрубков и жидкостного потока. Это приводит к образованию застойных зон в газожидкостном потоке на тарелке и к снижению ее эффективности.

Известна тарелка, которая более проста по конструкции и устраняет образование зон. Основание этой тарелки представляет собой горизонтальный лист с отверстиями в виде сита. На основании ее расположены в шахматном порядке плоские клапаны, перекрывающие часть отверстий. Плоский клапан, например прямоугольной формы, устанавливается на основании тарелки с зазором за счет отогнутых в сторону основания тарелки углов клапана и имеет два закрепленных на нем стержня, пропущенных через отверстия тарелки. Стержни фиксируют поло-

жение штапана на основании тарелки и не дают ему смещаться в горизонтальной ;л.ос .кости. Рабочая смесь стержней изогнута но paaitycy, а ннйсние конны их загнуты в виде крюка и являются ограничи теляМ1г хода клапана. Стер/кии установлены в отверстиях основа1шя тарелки с зазором и смещены к одному из краев плоского кланана, противоналожному нереливному устройству. Благодаря такой конструкции стержней и снособу их установки клапан имеет плавающий характер работы и может поворачиваться нод действием газовой (наровой) струи на определенный угол к плоскости основания тарелки,

Однако недостатком работы такой тарелки является возможность обратного перемешивания жидкости из-за барботирования газа (пара) но боковым сторонам клапана. .Это приводит к поперечной неравномерности распределения жидкости на тарелке и снижает .эффективность ее работы.

Известна тарелка, устраняющая указанный недостаток. На ситчатом основании такой тарелки выполнены в определенном порядке прямоугольные отверстия для клапанов. Над этими отверстиями установлены прямоточные клапаны с боковыми стенками. Наличие боковых стенок предотвращает боковой барботаж, что исютючает обратное перемещение жидкости на тарелке и тем- самым повышает эффективность ее работы. Но при малых нагрузках по газу (пару), когда клапаны закрыты, над их поверхностью газ (пар) не барботирует через слой жидкоети. Поэтому над клапанами снижается степень перемешивания газа (пара) с жидкостью по сравнению о остальной поверхностью основания тарелки. Это приводит к неравномерному распределению пузырьков газа (пара) в жидкости на всей рабочей площади тарелки, а следовательно, к снижению ее эффективности.

Наиболее близка к изобретению известная тарелка, которая обеспечивает равномерное распределение пузырьков газа (пара) через слой жидкости по всей рабочей площади тарелки при малых и умеренных нагрузках по газу (пару). Она содержит ситчатое основание, на котором выполнены отверстия .с отбортовкой, причем сечение одного такого отверстия намного больще, чем сечение отверстия сита. Над отверстиями с отбортовкой

расположены прямоточные клапаны, выполненные в виде перфорированной пластипы с ограничителями в виде части по- цилиндра. Ма поверхности клапана вьптолнены отверстия с той же разбивкой и того же диаметра, что и на самом основании тарелки.

Благодаря этому при малых и умереннь х .{агрузках по газовой (паровой) фазе на тарелке обеспечивается равномерный барботаяшый слой, а начальное открытие клапанов происходит при меньшей затрате энергии газа (пара).

Но при увеличении нагрузки по газу (пару), когда клапаны открыты, поток газа (пара), выходящий через отверстия на поверхности клапана, направлен в сторону, противоположную потоку жидкости. Это способствует задержке жидкости на тарелке, что необходимо при небольших жидкостных нагрузках. С повышением нагрузки по жидкости противоток обменивающихся фаз на переливной тарелке приводит к задержке жидкости, увеличению барботажного слоя и брызго- уноса. Это отрицательно влияет на эффективность работы тарелки. При большой нагрузке по газу (пару), когда клапан открыт, выходящий из-под клапана газ (пар) проходит через канал большего сечения, чем сечение отверстия сита. Вследствие этого происходит неравномерное диспергирование жидкости газом (паром) на всей рабочей площади тарелки, что также отрицательно влияет на ее эффективность.

Целью изобретения является увеличение эффективности ситчато-клапанной тарелки при повышенных нагрузках по газовой (паровой) и жидкой фазам.

Указанная цель достигается тем, что один конец пластины закреплен в основании тарелки, а другой снабжен перфорированной стенкой, изогнутой по радяусу, причем перфорация стенки выполне- на в виде, прорезей, направленных под острым углом к основанию тарелки.

Перфорация пластины вынолнена в виде прорезей, направленных в сторону переливного устройства.,

При предложенной конструкции клапана струи газа (пара) равномерно распределяются в барботажном слое при любом положении клапанов, что дает воз- можность достичь равномерного диспергирования жидкости газом (паром.) на всей рабочей площади тарелки в широком диапазоне рабочих нагрузок, и следова-

тельно, повысить эффективность работы тарелки.

На фиг. 1 схематически изображена снтчато-клапанная тарелка, вид в плане на фиг. 2 тарелка с клапаном в разрезе; на фиг. 3 - тарелка с клапаном при максимальных нагрузках по газу (пару).

Ситчато-клапанная тарелка состоит из основания, которое выполнено в виде ситчато-горизонтального листа 1 с отверстиями 2 сита и прямоугольными отверстиями 3 для клапанов 4, расположенных на тарелке в шахматном поряд ке. Клапан 4 расположен на оси 5 и состоит из перфорированной пластины 6 с прорезями 7, двух боковых стенок 8 и перфорированной стенки 9, изогнутой по радиусу так, что выпуклая сторона ее направлена в сторону переливного устройства 10. Прорези 7 также направлены в сторону переливного устройства 10. В стенке 9 выполнены отверстия в виде прорезей-11, направленных под острым углом к основанию тарелки 1. Клапан 4 снабжен ограничителями поворота 12.

Для более равномерного распределения струй газа (пара) в барботажном слое на тарелке при любом положении клапанов 4 прорези 7 и 11 выполнены с той же разбивкой, что и отверстия 2 сита и сечение каждой прорези 7 н 11 равно сечению отверстия 2.

Тарелка работает следующим образом.

При малых нагрузках по газу (пару) клапан 4 закрыт и газ (пар) проходит через отверстия 2 сита перекрестным потоком и через прорези 7 прямотоком, Выходящий из прорезей 7 поток газа (пара) увлекает за собой жидкость в направлении переливного устройства 10, что увеличивает скорость движения жидкости на тарелке и, следовательно, позволяет работать с повышенными нагрузками по жидкости.

С увеличением нагрузки по г-азу (пару) клапан 4 открывается и поток газа (пара) проходит также через прорези 11, выполненные в стенке 9. Этот поток направлен под острым углом к основанию тарелки, что также увеличивает скорость цвижеиия жидкости на тарелке. Наличие перфорированной стенки 9 дает возмохшость равномерно распределить струи газа (пара) в барботаишом слое на тарелке при повышенных нагрузках по газу (пару), когда клапан 4 открыт, а выполнение в стенке 9 отверстий в виде прорезей 11, направленных под острым углом к основанию тарелки 1, не- обходимо для того, чтобы поток газа (пара) из этих прорезей не был направлен на поток газа (пара) из отверстий 2 сита. Это предотвращает местную (локальную) переконцентрацию пузырьков газа (пара) в жидкости и устраняет колебания в барботажном слое на тарелке. Направление в перфорированной пластине клапана в сторону переливного устройства позволяет повысить нагрузку по жидкости в области эффективной работы .тарелки.

Благодаря равномерному распопоженшо и выбору одинакового сечения всех отверстий для прохода газа (пара) на тарелке при любом положении клапанов струн газа (пара) распределяются равномерно в барботажном слое н таким образом эффективность тарелки увеличивается на 1О- 15% в широком диапазоне рабочих нагрузок.

Формула изобретения

1. Ситчато-клапанная тарелка, содержащая основание с отверстиями, в которых установлены прямоточные клапаны п виде перфорированной пластины с ограничитель-

-ными элементами, отличающая - с я тем, что, с целью увеличения эффективности работы тарелки при повышенных нагрузках по газовой (паровой) и жидкой фазам, один конец пластинв: закреплен в

основании тарелки, а другой снабжен перфорированной стенкой, изогнутой по радиусу, причем перфорация стенки выполнена виде прорезей, направленных под острымуглом к основанию тарелк и .

2. Тарелка по п. 1 о тл и ч а ю щ а я с я тем, что перфорация пластины выпйЩ1ена в виде прорезей, направленных в сторону переливного устройства.

5 6

n

(puz-l

Фиг.З