Массообменная тарелка Советский патент 1982 года по МПК B01D3/26 

(54) МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов массообмена для использования в химической, пищевой и других родственных отраслях промышленности, в частности для проведения процессов абсорбции и ректификации , работакицих по принципу прямоточного взаимодействия фаз в зоне контакта.

Известно контактное устройство для проведения процессов массообмена представляющее собой патрубок с отбойньм устройством вверху. В нижней части патрубка установлен тангенциальный завихритель, образующий распылительную камеру, устройство для подачи жидкости с тарелки в нижнюю часть камеры в одну или несколько щелей при помощи трубок (И.

Однако данное устройство не обладает достаточно высокой эффективностью массообмена.

Известно контактное устройство для проведения процессов массообмена, Содержащее полотно, на котором жестко закреплены контактно-сепарационные патрубки с отбойным устройством в верхней части, многолопастным завихрителем и распылительной камерой в нижней части. Распылительная камера выполнена из установленных радиально и образующих коническую поверхность полых V-образных лопас- . тей 2.

К недостаткам известного устройства следует отнести невысокую интенсивность массообмена вследствие малой турбулизации газожидкостного потока и незначительного времени кон10такта фаз в условиях высокоразвитой поверхности контакта.

Известное устройство обладает также узким диапазоном эффективной работы по газовой фазе, поскольку

15 при увеличении скорости газа диспергирование жидкости осуществляется с верхней части V-образных лопастей, что снижает время контакта фаз, а при низкой скорости газа жидкость

20 частично протекает по лопастям и стекается на нижележащую тарелку без контакта. Кроме того, наличие диафрагмирующего колпачка увеличивает гидравлическое сопротивление элемента

Целью изобретения является интен25сификация процесса массообмена за счет увеличения времени и поверхности контакта фаз и расширение диапазона устойчивой работы конт&ктного эле30мента.

Указанная цель достигается тем,-что в тарелке, на полотне которой жестко закреплены контактно-сепарационные патрубки с отбойным з стройством в верхней части, многрлопаст- ным завихрителем и распылитейьной 5 камерой, контактно-сепарационный патрубок выполнен в средней части со щелью с отбортовкой навужу и снабжен расположенным внутри него дополнительным завихрителем,а многоло- Q пастной завихритель установлен в нижней части камеры, полые лопасти которой имеют щель для выхода жидкости выше завихрителя.

При этом отбойник контактно-сепарационного патрубка вьиолнен в виде усеченного конуса, сужающегося,;; вниз, жестко скрепленного с обоймой и установленного на расстоянии от контактнр -сепарационногр патрубка. .

Кроме того, обечайка отбойного .2 устройства выполнена одного диаме,тра, с обечайкой .к,онтактно-сепарацйонного .элемента,

Причем контактно-сепарационный элемент снабжен в верхней части от- . 25 бортовкой, выполненной наружу/.

На фиг. 1 изображена предлагаемая арелка, общий вид; на фиг. 2 - разрез(Д-А на фиг. 1; на фиг. 3 - полая лопатка; на фиг. 4 - вид Б на фиг.1.

Массообменная тарелка содержит полотно 1, на котором жестко закреплены контактно-сепарационные патрубки 2 с отбойным устройством 3, выполненным, в виде сужающегося вниз ;35 усеченного конуса 4, жестко скрепленного с кольцом 5 и обечайкой б. Отбойное устройство установлено с зазорами 7 и 8 по отношению к контактно сепарационному патрубку. Кон- 40 тактно-сепарационный патрубок имеет вверху отбортовку Э,выполненную нару жу,в средней части щель 10.с отбрртовкой 11, выполненной также наружу, и внутри завихритель 12, а в нижней jj части распылительную камеру 13, выполненную в форме усеченного конуса с турбулизатором 14 в узкой ее части. Распылительную камеру образуют полые у-образные лопасти 15, установленные „. радиально, заглушённые в нижнейди в передней части заглушками 16 и 17. В передней части лопасть выше турбулцзатора щлеет щель 18 для прохода жидкости. Внутренняя полость 19 посредством Ь верстий 20 сооб- 55 ивае.тся с объемом жидкости на тарелке.

Обечайка отбойника выполнена одного диаметра Д с обечайкой контактно-сепарационного патрубка.

Предлагаемое устройство работает 60 следующим образом.

Жидкость с полотна тарелки через отверстия 20 поступает в объем 19 полой лопатки 15 и вытекает через, щель ,18 на турбулизатор 14.65

Газ, поднимаясь вверх по колонне, разделяется. Часть его проходит турбулйзатрр 14, турбулизируется, приобретает закрутку и, мелко диспергируя жидкую фазу, поднимает ее вверх.

Основная масса газа проходит через щели, образованные полыми лопастями, и струями пересекает турбулизированный газожидкостный поток, производя дополнительное диспергирование жидкости, которая под действием центробежных сил после турбулизатора двжется навстречу основному газовому п|току. Oбpaзs oщиecя при этом завихре ния способствуют созданию сильно,|турбулизированного потока с йепрерыв но с бновляющейся поверхностью контакта фаз, что значительно интенсифицирует процесс массообмена.

Предлагаемое конструктивнЪё решение позволяет значительно расширить 1диапазон работы устройства, посколь|ко вне зависимости от скорости газа жидкость поступает нд трубулизатор, ..кртРрый производит ее распределение вЪ встречный поток газа и соответственно по всему объему распылительной камеры 13.

После распылительной камеры турбу лизированный газожидкостный поток поступает в контактно-сепарационный патрубок 2 и движется вверх, чем увеличивается время контакта фаз в условиях высокоразвитой поверхности контакта.

Проходя завихритель 12, газожид костный поток приобретает вращательное движение и эжектирует через щель 10 жидкость, находящуюся между койтактно-сепарационным патрубком и отбортовкой 11, и транспортируется ее пленкой вверх. Под действием центробежных сил частицы жидкости, движущиеся после завихрителя, отбрасываются на пленку, обновляя поверхность контакта фаз в ,лленочном режиме взаимодействия фаз, что позволяет также интенсифицировать процесс массопере,дачи.

Движущаяся пленка жидкости за сче отбортовки 9 конТактно-сепарационного устройства в верхней части срезается и поступает под отбойное устройство 3, где скорость ее резко падает за счет расширения объема, и жикость по стенке патрубка стекает на отбортовку щели 10, откуда она частично возвращается на циркуляцию, а частично сливается на полотно 1 тарблки, чем образуется два контура циркуляции.

Многократная циркуляция жидкости через.элементы для газожидкостных систем, где диффузионное сопротивление массопередачи сосредоточено в жидкой фазе, позволяет уменьшить число тарелок по высоте аппарата, что повышает КПД ступени и снижает металлоемкость аппарата. Выполнение контактно-сепарационного патрубка с отбортовкой в верхней части позволяет надежно разделя фазы после контакта и выполнить диIаметр обечайки Д отбойника, равным . ;|Диаметру. контактного элемента. Это I дает возможность отказаться от диI афрагмического колпачка, что значи- I тельно снижает гидравлическое сопро тивление элемента, ( После взаимодействия газ поступает на вышележащую тарелку, а жидкость через переливы (не показаны) i перетекает на нижележащую ступень. Таким образом,предлагаемая конструкция по сравнению с;йзвестной}позволяет увеличить эффективность массо обмена, диапазон устойчивой работы и время контакта жидкой фазы с газовой, что значительно повышает КПД ступени при контакте фаз, в особенности для систем, где диффузионное сопротивление массопёредачи сосредоточено в жидкой фазе. Формула изобретения -1. Массообменная тарелка для взаимодействия газа (пара) с жидкостью содержащая полотно, на котором жестко закреплены контактно-сепарационные патрубки с отбойным устройством в верхней части, многолопастным завихрителем и распылительной камерой в нижней части, выполненной из установленных радиально и образ5 щих коническую поверхность полых К-образных лопастей, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет увеличения времени и поверхности контакта фаз и расширения диапазона устойчивой работы, контактно-сеп арационный патрубок выполнен в средней части со щелью с отбортовкой наружу и снабжен расположенным внутри него дополнителр ным завихрителемг а многолоастной завихритель установлен в нйжней части камера. Полые лопасти которой иметот щель для выхода жидкости выше завихрителя.: 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что отбойник выполнен в виде усеченного конуса, сужанедегося вниз, жестко скрепленного с обечайкой и установленного на расстояний от контактно-сепарационного патрубка. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что обечайка отбойника вьтолнена одного диаметра с обечайкой контактно-сепарационного элемента. 4.Устройство по пп. 1-3. о т л ич а ю щ е е с я тем, что контактносепарационный элемент снабжен в верхней части отбортовкой, выполненной наружу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 226551, кл. В 01 D 3/26, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР 552983, кл. В 01 D 3/26, 1975 (прототип) .

А-А

/5

ff

Pw.J

BuSB

го

Фиг.