Прямоточная контактная тарелка Советский патент 1981 года по МПК B01D3/26 

(54) ПРЯМОТОЧНАЯ КОНТАКТНАЯ ТАРЕЛКА

Изобретение относится к устройствам общего назначения для осуществления различных физических и химических процеосов, а именно к контактным тарепкам для взаимодействия газа (пара) с жидкостью, в которых контактирование фаз осуществляется в режиме прямотока и саморегулирования живого сечения. Известна контактная тарепкас прямоточными контактными устройствами фо|1шы, обеспечивающими высокоскоросй«ш движение фаз в зоне контакта 11 ч Недостатком известной конструкции является большое количество контактных устройств, определяющее сложность изготовления и монтажа тарелок, Указанный недостаток в значительной мере устраняется в тарелках с контактными, устройствами прямоугольнрй формы, сокращение числа которых достигается за счет увеличения их линейной протяженности. Недостаток известных конструкций та- релок состотгг в их чувствительности к изменениям нагрузки по пару (газу)) и жидкости, что приводит кнепостоянству. эффективной работы тарелок и отрицательно сказывается на качестве получаемой продукции. Наиболее близкой к- предлагаемой по техничесжой сущности и достигаемому разультату является прямоточная контактная тарелка, которая содержит горизон- тальную перегородку с сопловыми отверотиями, сливную перегородку и контактные элементы, образованные парой вертикальных плоско-параллельных пластин,одна из котррых плотно примыкает к горизонтальной перегородке, а другая расположена на некотором расстоянии от горизонтальной перегородки и своей верхней частью образует отбойник дугового профиля 2}, В данной конструкции тарелки упрощение .изготовления и монтажа достигается за счет сокращения числа контактнь х устройств посредством увеличения их тл нейной протяженности. Однако данная конструкшш;не решает задачи саморегулирования живого сечения как по газовой, так и по жидкой фазам ввиду жесткости свягзей элементов устройства. Указанный недостаток приводит к непостоянству гидравлических характеристик и эффективности работы тарелок, что отрицательно сказыва ется на качестве получаемой продукции. Цель изобретения - стабилизация скоростей газа (пара) и жидкоЬти в зоне кондакта при изменении их расхода и упро щение монтаЛа. Поставленная цель достигается тем, что в известной конструкции прямоточной контактной тарелки пластины с отбойником в нижней части снабжены клапанам№-понтонами и жестко соединены между собой торцовыми перегородками. При этом нижняя часть клапанов-понтонов имеет щю.филь отбортовки соплового отверстия горизонтальной перегородки, а каждый из крайних клапанов-понтонов снабжен упругим элементом, преимущественно пружиной, соединяющей его с неподвижной частью горизонтальной перегородки. На фиг. 1 изображена часть аппарата с предлагаемой прямоточной контактной тарелкой; на фиг. 2 - тарелка, вид сверху. Тарелка состоит из горизонтальной пе регородки 1 с сопловыми отверстиями, сливной перопорода:и 2 и контактных элементов,-образованных парой вертикальных плоско-параллельных пластин 3 и 4 кяапаном-понтоном 5, торцовыми перегородкамх 6. Кроме того, имеются пластийыограничители 7 и упругий элемент 8. Ниж няя кромка пластины 3 закреплена на кла пане-понтоне 5 произвольной , но повторяющейся в нижней его части профил отбортовки .сопла горсзонтальной перегородки 1, а верхняя отогнутая часть образует отбойник дуговога профиля. Нижняя кромка пластины 4 примыкает к горизонтальной перегородке 1. Клапаиынгюнтоны 5 с пластинами 3 и торцовыми перегородками 6 свободно пла вают в жидкости на горизонтальной перегородке и имеют возможность перемещаться в горизонтальном (по ходу жидко сти) и вертикальном (по ходу газа) направлениях. Крайний по ходу жидкости клапан-понтон соединен с неподвижной ч стью тарелки посредством упругого элемента, например пружины 8. Тарелка работает следующим образом Поднимающийся с нижележащей тарелки аз (пар) проходит .через сопло горизональной перегородки 1 и увлекает с собой жидкость, поступающую в зону контакта по зазору, образованному отбортовкой сопла и соответствующей ее профилю нижней частью клапана-понтона 5. В контактном зазоре, образованном пластинами 3 и 4, в. восходящем двухфазном потоке ввиду высокой относительной скорости фаз осуществляется интенсивный массообмен. На выходе из контактного элемента движущийся поток претерпевает поворот на 180°, обусловленный отбойником, вследствие чего поток разделяется: газ . (пар) подымается и поступает на выщележащую тарелку, а жидкость отбрасывается вниз и поступает в следующий контакт ный элемент. Описанное относится к установивщемуся режиму работы тарелки, когда клаnat noBTOH под действием равновесия сил (давление газа (пара) на пластину 3, н тяжение пружины 8, уровень жидкости на тарелке) занимает вполне определенное положение. Рассмотрим три возможных в практике случая изменения нагрузок. 1.Изменя(этся нагрузка по газу при постоянной нагрузке по жидкости. Увел чение нагрузки по газу при неизменном расходе жидкости приводит к увеличению силового воздействия на пластину 3, под действием чего клапан-понтон смешается лишь в ,сторону, противоположную от пластины 4, увеличивая тем самым живое сечение для прохода газа и стабилизируя его скорость -в контактном зазоре, а следовательно, гидравлическое сопротивление и эффективность массообмена (КПД тарелки). Перемещение клапано& понтонов .в направлении, перпендикулярном направлению движения жидкости на тарелке, ограничивается пластинами 7, которые, предотвращая перемешивание жидкости на тарелке, способствуют повышению КПД. 2.Изменяется нагрузка по жидкости при постоянной нагрузке по газу. Увел чение нагрузки по жидкости при неизменном расходе газа приводит к увеличению уровня жидкости на тарелке. Это вызывает при постоянной плавучести клапанапонтона лишь его подъем над полотном тарелки, что и обеспечивает увеличение сечения зазора для прохода жидкости, стабилизируя ее скорость при входе в зону контакта, а следовательно, гиаравлическов согфотивление и эффективность та релки. При этом живое сечение для прохода газа остается неизменным. 3. Одновременно изменяются нагруэки как по газу (пару), так и по ясидкооти. Увеличение расходов газа (пара) и жидкости приводит по причинам, указанным в ПП.1 и 2, к одновременному перемещению клапана-понтона соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях, что и обусловливает одновременно увеличение ящвого сечения для щрохода /газа и зазора для прохода жидкости. Так достигается постоянство скоростей фаз в момент образования двухфазного потока,, а следовательно, стабилизации гидравличесжого сопротивления и эффективности та релки при одновременном увеличении нагрузки по газу (пару) и жидкости. При автономном или одновременном уменьшении нагрузки по газу (пару) и жидкости соответственно уменьшение живого сечения для прохода газа и жидкостното зазора осуществляется автомат .чески под воздействием усилт:я пружины и силы т$жести клапана-понтона. Предлагаемая конструкция обеспечивает также значительное упрощение мон тажных работ, поскольку клапаны-понтоны устанавливаются на полотне тарелки свободно и имеют связь с ней или с корпусом аппарата лишь посредством пр гк&ны. Использование предлагаемой конструкции в процессах абсорбции, ректи4вкации в десорбшш по сравнению с известной дает возможность проводить процесс с вы сокой эффективностью при значительных изменениях нагрузок по пару и жидкости Испытания предлагаемой конструкции показали, что при скоростях газа в аппарате от 0,5 до 2,5 м/с за счет стабильных характеристик тарелки степень насыщения жидкости Ср остается практически неизменной и превышает степе(ь насьпцения для известной конструкции в среднем в 1,5 раза. Формула изобретения 1. Прямоточная контактная тарелка, содержащая горизонтальную перегородку с сопловыми отверстиями, сливную перегородку и контактные устройства, образованные парой вертикальных плоско-пара; лельных пластин, одна из которых плотно примыкает к горизонтальной перегородке, а другая расположена на расстоянии от горизонтальной перегородки и. снабжена в верхней части отбойником дугового профиля, отличающаяся тем, что, с целью стабилизации сжоростей газа (пара) и жидкости в зоне контакта при изменении их расхода и упрощения монтажа, пластины с отбойником в нижней части снабжены клапанами-понтонами и жестко соединены между собой торцовыми: перегородками. 2. Тарелка поп. 1, отлича ющ а я с я тем, что- нижняя, часть клапанов-понтонов имеет профиль отбортовки соплового отверстия горизонтальной перегородки. 3. Тйрелка по п. 1, отлича ю- щ а я с я тем, что каждый из крайних клапанов-понтонов снабжен упругим элементом, преимущественно пружиной, соединяющей его с неподвижной частью горизонтальной перегородки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 129181, кл. В ObD 3/26, 1959. 2.Авторское свидетельство СССР 161688, кл. В OlD 3/26, 1962 прототип).

-8