Тарелка для массообменных аппаратов Советский патент 1981 года по МПК B01D3/30 B01D3/22 

(54)ТАРЕЛКА ДЛЯ МАССООБМЕНННХ АППАРАТОВ

Изобретение относится к конструкциям массообменных аппаратов для , взанмодейгтаия пара( газа) с жидкостью в закрученном парожидкостном потоке и может быть применено в про цессах ректификации и абсорбции в пищевой, фармацевтической и химической проь&шшенности. Известна контактная тарелка, включающая в себя полотно, выполненное в виде усеченного конуса, центрального окна, над которым установлены обтекатель с многолопаточной решеткой (зави хрителем)f1 Известна также конструкция тарелки с центральными окнами, над которыми установлен конический обтекатель с многолопаточным эавихрнтелем, .причем тарелки снабжены трубчатыми переливюл ш и сепарационн||В4и системами . Однако в. известной тарелке жидкост стекает по периметру обтекателя неравномерно, так как любые неточности в горизонтальной установке обтекателя приводят к стенанию жидкости с одной стороны обтекателя, при этом паровой поток движется с другой стороны. Это ухудшает контакт фаз, распыление и приводит к возникникновению байпасов как по жидкости, так и по пару. Кроме того, мало время контакта фаз и не создаются условия задержки жидкости на тарелке. Цель изобретения - создание такой конструкции тарелки, которая позволит обеспечить равномерное распределение жидкости по периметру обтекателя и устойчивый, ее распьш без подвода механической энергии. Эта цель достигается тем, что в тарелке для массообменных аппаратов обтекатель выполнен с просечш 1ми элементами, расположенными по концентрическим окружностям, при этом просечные элементы центрального ряда направлены к периферии тарелки по направле-. нию движения газового потока, а про8сечные элементы периферийного ряда направлены к центру тарелки, При этом многолопаточный завихритель установлен в центральной части обтекателя и снабжен прикрепленным к нему плоским .циркуляционным кольцом, установленным над полотном тарелки. При этом сепарационная система выполнена из установленных одно над другим плоских колец, диаметры которых увеличиваются снизу вверх. Кроме того, переливная система снабжена заборными патрубками, направ ленными по касательной и циркуляционному кольцу против направления лопаток завихрителя, На фиг. 1 схематично показан аппарат с тарелкой, вертикальный разрез; на фиг.. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - обтекатель; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 4. Тарелка для массообмпнных аппаратов состоит из корпуса 1,плоского по лотна тарелки 2 с центральным окном 3 (с отбортованным краем), над которым установлены конический обтекатель 4 с многолопаточным завихрителем 5 и сепараторное устройство 6, Плоское полотно 2 снабжено переливной, системой 7, обеспечивакяцей подачу жидкост в центр обтекателя. Над обтекателем 4 установлен направляющий конус 8, образующий с ним кольцевой проход для жидкости. В обт кателе 4 под направляющим конусом между лопатками завихрителя 5 вьшолн |НЫ просечные элементы 9 и 10 типа чешуек. Многолопаточный завихритель 5 прикреплен к плоскому циркуляционному кольцу 11, установленному над тарелкой, охватывающему центральное окно тарелки и образукицему с его отбортованным краем циркуляционный зазор 12 и 13, Переливная система 7 снабжена заборными патрубками 14,направленными против направления враще ния жидкости. Аппарат работает следующим образо Жидкость поступает через переливную систему 7 и стекает в центральну часть обтекателя 4. Под действием си тяжести она сливается в кольцевой проход между обтекателем 4 и направляющим конусом 8. Газовый поток поступает снизу чер центральное окно 3, проходит многолопаточный завихритель 5 и приобретает вращательное движение. Чере 4 росечные элементы 9 часть газового отока направляется в кольцевой проод между обтекателем 4 и направляюим конусом 8. Эта часть газового поока создает в выходном срезе кольевого прохода равномерное направленое движение жидкости и первоначальое ее распыление. Часть жидкости инжекционно засасывается через просечные элементы 10 в пространство многолопаточного завихрителя 5. Газ, направленный лопастями по окружности, захватывает жидкость и распыляет ее. При этом образуется газожидкостный поток. Выходящий из многолопаточного завихрителя 5 газожидкостный поток подхватывает частично распыленную жидкость, вытекающую из кольцевого прохода между обтекателе - 4 и направляющим конусом 8, и распыляет жидкость в радиальном направлении. Поскольку газовый поток вращается, то и жидкость приобретает вращательное движение. Возникают центробежные силы, которые усиливают радиальное движение капель жидкости. Последние тангенциально ударяются о стенку корпуса I и образуют вращающееся параболическое кольцо жидкости, которое занимает всю поверхнность корпуса 1 между полотном тарелки 2 и верхним кольцом сепараторного устройства 6. Нижняя часть вращающегося кольца жидкости находится в рециркуляционном зазоре 13, статическое давление в котором больше, чем давление в зазоре 12, за счет наличия вращающегося кольца жидкости на стенке корпуса 1 . Возникает циркуляция жидкости через зазоры 13 и 12 медду полотном тарелки 2 и плоским кольцом I1. Циркуляционная жидкость, выходящая из зазора 12, формируется газовым потоком в виде вращающейся пленки , движущейся по плоскому кольцу 11 к корпусу 1. При этом она не смешивается с основным распыленным потоком жидкости и, достигнув стенки корпуса 1, увеличивает скорость вращения параболического кольца жидкости. Перетекание жидкой фазы с вышележащей тарелки на нижележащую осуществляется через трубчатую переливную систему 7, снабженную заборными патрубками 14. Последние направлены против вращения параболического кольца жидкости, что позволяет умень шить необходимую высоту переливной системы за счет направления жидкости 8переливную систему 7 с некоторым динамическим давлением. Паровой поток проходит через сепа раторное устройство 6, отделяет от капель жидкости и поступает на вышележащую тарелку, На вышележащей тарелке взаимодействие жидкости и газа повторяется. Везде, где осуществляется контакт жи кости и пара, происходит процесс мас сообмена. При этом выделяют следующие зоны взаимодействия фаз: 1.В пространстве между плоскостями многолопаточного завихрителя 5, Газ контактирует с жидкостью, стекаю щей через просечные элементы 10 и под нимающейся через циркуляционный зазор 12, Высокая скорость газа обусловливает иитенснвное взаимодействие фаз, 2.На выходном срезе кольцевого прохода между обтекателем А и направлякюим конусом 8, Жидкость движется по обтекателю, а газ выходит через просечные элементы 9. Происходит под сос жидкости и её предварительное ра пыление. Так как просечные элементы 9расположены по всему периметру обт кателя 4, то газовый поток производит подсос жидкости по всему периметру, что обеспечивает равномерное движеиие жидкости по периметру зазора между обтекателем 4 и направляющим конусом 8. 3.МеЖг-,у торцами многолопаточного завихрителя 5 и стенкой корпуса. Так как жидкость предварительно распылена то в этой области удается достичь тонкое распыление жидкой фазы, а следовательно, достичь максимальной по верхности контакта и турбулизации фаз. Кроме того, в этой зоне наблюдается удар капель о стенку корпуса } что интенсифицирует процесс массообмена. 4.На плоскостях сепараторного уст ройства 6. Сепарирующаяся жидкость образует пленку, которая также взаимо действует с газом. Таким образом, в предлагаемой тарелке весь объем заполнен зонами интенсивного массообмена, улучшено распределение зкидкости по периметру обте кателя за счет сочетания обтекателя 4 с направляющим концом 8 и снабжеНИН обтекателя 4 просечными элементами 9 и 10, Время и поверхность Хонтакта фаз увеличены за счет рециркуляции и устойчивого распыления жидкости в широком диапазоне нагрузок. Экономический эффект от внедрения предлагаемой тарелки получают за счет увеличения разделяющей способности тарелки, обеспечения устойчивого режима рабрты тарелки в широком диапазоне нагрузок по жидкости 1 пару. Формула изобретения 14 Тарелка для массообменных аппаратов, состоящая из полотна, снабженного кого центральным окном с отбортованньв4 краем, над которым установлен многолопаточный завихритель с обтекателем и направляющим конусом, переливной и сепарационной систем, отличающаяся тем, что, с целью равномерного распределения жидкости по периметру обтекателя и устойчивого ее распыла без подвода механической энергии, обтекатель выполнен с просечными элементами, расположенными по концентрическим окружностям,при этом просечные элементы центрального ряда направлены к периферии тарелки по/ направлений движения газового потока, а просечные элементы периферийного ряда направлены к центру тарелки, 2.Тарелка по п. 1, отлича юа я с я тем, что многолопаточный авихритель установлен в центральной асти обтекателя и снабжен прикрепенным к нему плоским циркуляцион- ым кольцом, установленньвм над полотом тарелки. 3.Тарелка по п. 1, отличаюаяся тем, что сепарационная истема выполнена из установленных руг над другом плоских колец с диаетром, увеличиванзщимся снизу вверх., 4.Тарелка по п.1, отличаюаяся тем, что переливная сисема снабжена заборными патрубками, на аправленными по касательной к циркуяционному кольцу против направления опатой завихрителя. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 415022, кл В 01 D 3/30,. 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 88996, кл, В 01 О 3/26, 1976 прототип).

.2