Массообменный аппарат Советский патент 1981 года по МПК B01D3/22 B01D3/28 

(54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

1

Изобретение относится к массообменным аппаратам колонного типа, используемым в нефтяной, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности.

Известен массообменный аппарат с провальными трубчато-решетчатыми тарелками, которы Представляют собой ряд горизонтальных трубок, набранных в одной плоскости и образующих между собой шели. Трубчато-решетчатые тарелки обладают сравнительно большой производительностью как по жидкой, так и по газовой фазам. В связи с тем, что слив жидкости с тарелки происходит в те же щели, через которые проходит газ (пар), имеет место неорганизованный слнв жидкости с поверхности тарелки 1.

Недостатками такого массообменного аппарата являются узкий диапазон устойчивой и эффективной работы и сравнительно низкая эффективность разделения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является массообменный аппарат, оборудованный трубчато-решетчатыми гарелками с переливами. Эти тарелки составлены из трубок так, что между трубками остаются щели, через которые движется газ, барботнрующкй мтем через слой жидкости на тарелке. жидкости на тарелке подде| живается переливным устройством. При нормальных нагрузках по газу жидкость через щелн не протекает, так как она поддерживается снизу давлением газа. При низких нагрузках по газу давление газа не может удержать слой жидкости, соответствующий высоте перелива. При зтом уровень жидкости устанавливается ниже перелива, и жидкость проходит чер«а те же шели, через которые движется газ, т. е. тарелка работает в провальном режиме аналогично тарелкам провального типа. В случае еще более низких нагрузок по газу на тарелке отсутствует слой жидкости и она выключается из работы. Массообменные аппараты, снабженные трубчато-решетчатымн тарелками с переливом обладают большим диапазоном устойчивой работы, чем Массообменные аппараты с провальными трубчато-решетчатыми тарелками 2.

Возникновение градиента уровня жидкости приводит к байпаснрованию потоков, т. е. неравномерному распределению газожидкостных потоков в поперечном сечении аппарата: большая часть газа движется через часть тарелки, прилегающую к переливному порогу, где уровень жидкости ниже, провал жидкости, в первую очередь, осуществляется у приемного кармана. Все это приводит к снижению эффбктивности разделения Из-за наличия замкнутой схемы слива жидкости с тарелки на тарелку образуется одна зона контакта взаимодействую щих фаз только на поверхности тарелки, что также снижает зффективность разделения. Производительность тарелок по жидкости ограничена площадью переливного устройства. Цель изобретения - повышение зффективности разделения за счет равномерного распределения потоков и образования второй зоны контакта фаз, увеличение производительности по жидкой фазе и расширение диапазона устойчивой работы. Указанная цель достигается тем, что торцы трубок тарелки выполнены открытыми и соединены с приемным карманом, при зтом нижняя часть трубок тарелки имеет отверстия для жидкости. Трубки тарелки закреплены в нижней части сливных планок . Равномерное распределение потоков взаимодействующих фаз в поперечном сечении аппа.рата, т. е. отсутствие градиента слоя жидкости на тарелке, достигается за счет того, что жидкость, поступающая с вышележащей тарелки на нижележащую, подается через перфорации .трубок вышележащей тарелки равномерно на всю рабочую поверхность нижележащей тарелк Вторая зона контакта фаз достигается за счет свободного слива жидкости с вышележащ тарелки на нижележащую и находится в верхн сепарационнои части межтарельчатого расстояни На фиг. 1 представлен аппарат, обцщй вид; ва фиг. 2 - то же, вид сверху. Массообиюнный аппарат состоит из корпуса 1 с расположенными внутри него трубчато-решетчатыми тарелкалда 2, трубки которых имею офверстня 3 для равномер ного слява жидкости ш иажележащую тарелку с образобанием второй зоьш 4 контакта фаз. Трубки тарелки 2 е(1азу1от между собой 1цели 5 и закреплены своими открытылет торцами в нижней части перел зяых 6 приемных карманов 7, служацдах переливными устройствами. Ашкфат работает следующим образом. С вахней части аппарата равномерно на всю поверхность трубчато-решетчатой тарелки поступает жидкость. Жидкость на поверхности тарелки контактирует с газом (паром), поступающим с нижней части аппарата через щели 5 на тарелках, и образует на поверхности тарелки, хазожидкостный слой. Вспененная жидкость с поверхности тарелки 2 переливается через переливную планку 6 в приемные карманы 7 и далее во внутритрубное пространство трубок тарелки 2, откуда через отверстия 3 в трубках сливается на нижележащую тарелку, где процесс повторяется. Так, тарелка работает при нормальных нагрузках по газу и жидкости. При низких нагрузках по газу, т. е. котда уровень жидкости устанавливается ниже переливных планок, тарелка работает в провальном режиме. Равномерное распределение потоков взаимодействующих фаз в поперечном сечении аппарата, а также образование второй зоны контакта взаимодействующих фаз, дает возможность увеличить зффективность разделения до 20%. Испсшьзование приемного кармана в качестве дополнительного переливного устройства увеличивает производительность тарелок по жидкой фазе в 2 раза, а по газу (пару) в 1,5 раза. Диапазон устойчивой работы тарелки увеличивается в 2 раза. Формула изобретения 1. Массообменный аппарат, включающий корпус с расположенными внутри него трубчато-решетчаты ми тарелками, снабженными переливными планками и приемными карманами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разделения за счет равномерного распределения потоков и образования втсцгай зоны контакта, увеличения производительности по жидкой фазе и расширения диапазона устойчивой работы тарелки, торцы трубок тарелки вьшолнены открытыми и соедине ш с Г приемным карманом, при этом нижняя часть т рубок тарелки имеет отверстия для жидкости. 2. Аппарат поп. 1,отличающийс я тем, что трубки тарелки закреплены в нижней части сливных планок. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР И 361557, кл. В О D 3/22, 1970. 2.Минуллин Н. Исследование усовершенствованньк конструкций тарелок ректификационных колонн. Канд. дисс. М., ТИАП, 1975.

г.

ШШ

Ч

ffES

лЛ

в о

t-t.-):M.

.fe

jT

1 т Г t t Tf

Фиг.}