Контактный элемент массообменной тарелки Советский патент 1982 года по МПК B01D3/30 

Изобретение относится к устройству для контактирования газа (пара) с жидкостью и может быть использовано в тепломассообменных, абсорбционных и ректификационнырс аппаратах, в частностив процессах десорбции брома из бромсодержащих растворов, требующих высоких плотностей орошения, абсорбции брома, иода, хлора из газовых фаз.

Известен контси тный элемент, содержащий полый усеченный конус, установленный меньшим основанием под полотном тарелки с образующей, снабженной направленно-просечньми элементами, ориентированный отбортованным большим основанием вверх, и подвижный элемент, при этом подвижный элемент выполнен в виде тора и установлен между отбортованные большим основанием конуса и полотном тарелки 1 .

Недостатками контактного элемента является низкая пропускная способность по Жидкости, об у слов .пенная образованием застойных зон над клапанным элементом, сложность изготовления подвижного клапана в виде тора и полого усеченного конуса, снабженного направленно-просечными элементами, выполняющего роль переливного патрубка.

Известен контактный элемент мас- соЪбменной тарелки,включающий полотно тарелки с отверстием,в котором установлен переливной патрубок, выполненный с расширенной перфорированной верхней частью, и с отбойником в нижней части, клапан, ограничите10ли подъема клапана 2.

Недостатком указанной конструкции является также невысокая пропускная способность по газу и Жидкости и сложность изготовления.

15

Цель изобретения - интенсификация процесса, упрощение конструкции и снижение металлоемкости путемрасширения диапазона устойчивой работы по жидкости и газу.

20

Указанная це.пь достигается тем, что в контактном элементе массообменной тарелки, включающий полотно тарелки с отверстием, в котором установлен переливной патрубок, вы25полненный с расширенной перфорированной верхней частью, и с отбойником в нижней части, клапан, ограничители подъема клапана, клапан выполнен в форме рассеченного гори}0зонтальной плоскостью полого тора

с прорезями по всему периметру, при этом в полотне тарелки выполнены кольцевые отверстия для прохода газа, в которых размещены ограничители подъема клапана.

Клапан выполнен с диаметром внешней окружности большим, а внутренний - меньшим соответствующих диаметров окружностей отверстий для прохода газа в полотне тарелки.

Элемент снабжен дополнительным отбойником, установленным в верхней части переливного патрубка.

Диаметр переливногопатрубка составляет 0,25-0,5 диаметра клапана.

Важным в контактном элементе является прежде всего форма выполнения кольцевого клапана. Он вьтолнен в виде рассеченного горизонтальной плоскостью полого тора, который снабжен прорезями по всему периметру торцовых кромок, как по внешней, так .и по внутренней окружности клапана. Во-вторых, кольцевой клапан при помощи нг правлянвдих устанавливается в кольцевых отверстиях в полотне тарелки и перемещается в них параллельно переливному патрубку, причем диаметр переливного патрубка составляет 0,25-0,5 диаметра внутренней окружности кольцевого клапана. Тем самым конструкция предполагает две зоны контакта фаз: внешнюю в межклапанном пространству и внутеннюю - во внутГЧкольцевом простанстве.

Наличие прорезей на торцовых кромах кольцевого клапана по всему ериметру окружностей создает услоия для интенсивного дробления газоых (паровых) струй при вхсде в жидкость, находящейся на тарелке. Раиальная направленность газо-жидкостных потоков во внутрикольцевом пространстве, их соударение повыпает эффективность массообмена. Оптимальные условия пропуска жидкости и газа, обесйечивающие высокую эффективность массообмена, достигаются при отно- . шении диаметра-переливного патрубка и диаметра, внутренней окружности кольцевого клапана, равном 0,25-0,5. При отношении диаметров больше 0,5 уменьшается производит.ельность контактного элемента при отношении меньшем 0,25 ухудшается эффективность.

jf

Щ едлагаемый контактный элемент

может работать -в стационарном режиме в условиях строго постоянного соотношения газ (пар) - жидкость. Стационарное положение кольцевого клапана достигается его закреплением к полотну тарелки (наприлер, сваркой на прихватках). В этсм случае исключается надобность в направляющих - ограничителях подъема клапна.

На чертеже показан контактный элемент массообменной тарелки с кольцевым клапаном, общий вид.

В полотне тарелки 1 жестко и без зазора закреплен переливной патрубок 2, выполненный с рашир.енной перфорированной верхней частью (фазоразделителем) 3, и расположенной под тарелкой нижней частью, снабженной отбойником 4. Над фазоразделителем 3 закреплен отбойник 5. В полотне тарелки выполнено кольцевое отверстие 6 для прохода газа (пара) Над кольцевым отверстием расположен кольцевой клапан 7, выполненный в форме рассеченного горизонтгшьной плоскостью полого тора, снабженный прорезями 8 по всему периметру торцовых кромок клапана. К клгтану прикреплены направляющие - ограничители подъема клапана 9, уста,новленные в кольцевых отверстиях полотна тарелки, при помощи которых клапан свободно перемещается параллельно переливному патрубку 2. Наличие ограничителей, расположенных под полотном тарелки, фиксируют положение клапана при его максимально подъеме.

Контактный элемент работает следующим образом.

Газ (пар), проходя через отверстия 6 в полотне тарелки 1, приподнимает кольцевой клапан 7 на высоту пропорциональную его расходу. Максимальная высота подъема клапана фиксируется ограничителями 9. При выходе из клапана газ (пар) дробится, проходя через прорези 8 и барботирует в слой жидкости, находящейся на тарелке, контактируя при этом с ней. Контактирование газа (пара) с жидкостью протекает как в наружном (межклапанном) пространстве, так и во внутрикольцевом. Газо-жидкостные струи, образованные диспергированным в слой жидкости газом (паром), соударяются в межклапанном и .внутрикольцевом пространсвах, благодаря их радиальной направленности, дробятся и усиливают массообмен.

Газо-жидкостная смесь с двух зон контакта фаз поступает в перфорированный фазоразделитель 3, через кольцевой зазор, образованный окружностью фазоразделителя 3 и верхним отбойником 5, поступает.в газовое (паровое) пространство. Сепарированная жидкость по переливному патрубку 2 поступает к нижнему отбойному элементу 4, откуда сливаетс в виде зонта, обеспечивая повышение эффективности массообмена за счет дополнительного контактирования жидКОСТИ с газовой (паровой) фазой в межтарельчатом пространстве над барботажньш слоем жидкости.

Предлагаемый контактный элемент устраняет один из существенных недостатков известных конструкций контактных устройств - образование застойных зон над клапаном. Это позволяет без усложнения конструкции контактного элемента существенно увеличить диапазон работы предлагаемого контактного элемента по газу и жидкости при обеспечении его высокой массообменной эффективности т.е. увеличить диаметр клапана и соответственно пропускную способность единичного элемента по жидкости и газу до 120-150 м . Даный контактный элемент прост в изготовлении, поскольку все детали элемента - кольцевой клапан с прорезями, направлякщие - ограничители подъема клапана и кольцевые отверстия в полотне тарелки могут быть изготовлены штамповкой.

Простота конструкции, удобства в изготовлении деталей контактного элемента (с минимальным расходом металла на отходы) в сочетании с е,го высокой производительностью по жидкости и газу обуславливает уменьшение удельного расхода дефицитного материала (титана) на изготовление колонного аппарата. На основании выполненных расчетов установлено/ что при использовании предложенной конструкции контактного элемента за счет увеличения пропускной способности и упрощения конструкции достигается примерно на 25% экономия титана при изготовлении контактных элементов, что составляет для одного с1ппарата по увеличению брома около 4,5 т дефицитного титана. При этом, как покаЗёши исследования, устойчивая работа элемента возможна на удельных расходах жидкости 120-150 м MV4.

Формула изобретения

1.Контактный элемент массообменной тарелки, включающий полотно тарелки с отверстием, в котором

установлен переливной патрубок, выполненный с расширенной перфорированной верхней частью,и с отбойником в нижней части, клапан, ограничители подъема клапана, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса, упрощения конструкции и снижения металлоемкости путем расширения диапазона устойчивой работы по жидкости и гаЗУ, клапан выполнен в форме рассеченного горизонтальной плоскостью полого тора с прорезями по всему перимеру, при этом в полотне тарелки выполнены кольцевые отверстия для

прохода газа, в которых размещены ограничители подъема клапана.

2.Элемент по п. 1, отличающийся тем, что клапаш выполйен с ди€1метром внешней окружности большим, а внутренний - меньшим срответствуквдих диаметров окружностей отверстий для прохода газа в полотне таоелки.

3.Элемент по шт. 1и2, отличающийся тем, что он снабжен -дополнительным отбойником, установленным в верхней частц переливного патрубка.

4.Элемент попп. 1-3, отличающийся тем, что диаметр переливного патрубка составляет 0,25-0,5 диаметра клапана.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 611634, кл. В 01 D 3/30, 1976. 2. Авторское свидетельство СССР

592420, кл. В 01 D 3/30, 1975.