Устройство для распределения фаз Советский патент 1982 года по МПК B01D53/18 B01D3/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗ

1

Изобретение относится к распределительным устройствам для распределения легких продуктов (жидкости или газа) в аппаратах колонного типа, которые заполнены более тяжелым продуктом (жидкостью) и может использоваться, в частности, в качестве газораспределительного устройства для абсорберов со сплошным барботажным слое.м.

Известно устройство для распределения фаз, состоящее из пластин, установленных под углом друг к другу и образующих прямые и перевернутые желоба со щелью в вершинах. Желоба эти служат для накопления и распределения соответственно тяжелой и легкой фазы и установлены поэтапно по высоте колонны 1.

Известно также устройство для распределения фаз в колонных аппаратах, включающее пластины, установленные под углом друг к другу и образующие прямые и перевернутые желоба, жестко прикрепленные к Г-образному элементу с прорезями в нижней части 2.

Недостатками этого устройства являются неудовлетворительная его работа при изменении нагрузок (особенно по газовой фазе) в широком диапазоне. Это объясняется

тем, что при резком увеличении расхода газа возрастает динамическое сопротивление отверстий в вершинах перевернутых желобов вследствие чего под распределительным устройством образуется слой газовой фазы, что приводит к проходу ее через переливные цели в прямые желоба. Это вызывает нарушение организации потоков фаз и приводит к неравномерному распределению их по сечению колонны. Кроме того, мало свободное сечение тарелки (3-5/о), что повышает гидравлическое сопротивление и приводит к увеличению диаметра аппарата и, следовательно, к его металлоемкости. При больших диаметрах аппарата наблюдается увеличение распределения легкой фазы по центру колонны и недостаточное - на периферии. Это объясняется тем, что в силу инерционности системы желоб - кольцевой Г-образный элемент - желоб при больщих диаметрах аппарата в центральной части желобов образуется градиент легкой фазы, что вызывает неравномерность распределения ее по сечению аппарата.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства при изменении нагрузок по легкой фазе в широком диапазоне за счет снижения гидравлического сопротивления.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для распределения фаз в колонных аппаратах, включающее пластины, установленные под углом друг к другу и образующие прямые и перевернутые желоба, жестко прикрепленные к Г-образному элементу с прорезями в нижней части, снабжено переточными желобами, установленными между перевернутыми желобами, перпендикулярно им, при этом вершины перевернутых желобов выполнены в виде перфорированных гофр.

Нижние верщины гофр расположены на уровне прорезей Г-образного элемента.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид сврху на фиг. 1; на фиг. 3 - конструкция желобов; на фиг. 4 узел I на фиг. 1.

Распределительное устройство состоит из перевернутых желобов 1, верщины которых выполнены в виде перфорированных гофр 2 с нижними 3 и верхними 4 отверстиями. Перевернутые желоба установлены с зазором 5 друг относительно друга, образуя прямые желоба 6 и жестко крепятся к Г-образному элементу 7, имеющему прорези 8. Г-образный элемент также жестко крепится к стенке колонны 9, образуя с ней кольцевой канал 10. (пендикулярно перевернутым желобам в зазоре между ними установлены переточные желоба II, имеющие в месте крепления с перевернутыми желобами прорези 12.

Распределительные устройства размещены поэтапно по высоте колонны, причем каждое последующее устройство повернуто относительно предыдущего на 90°.

Устройство работает следующим образом.

Газ, поднимаясь по затопленной колонне, накапливается в полостях перевернутых желобов 1, образуя газовый слой. Высота этого слоя будет неравномерной, больще она в центральных и меньше в периферийных перевернутых желобах. Под воздействием столба жидкости, находящейся над распределительным устройством, на слой легкой фазы действует сила давления, которая определяет уровень этого слоя в перевернутых желобах и стремится к выравниванию их (уровней легкой фазы) по всем перевернутым желобам. Выравнивание уровней производится за счет наличия кольцевого канала 10 и переточных желобов 11. Неравномерность уровней легкой фазы в периферийной части желобов устраняется путем перераспределения ее через прорези 8 и кольцевой канал 10.

Поскольку основная часть легкой фазы скапливается в центральной части обратных желобов 1, то ее быстрое перераспределение осуществляется посредством переточных желобов 11 через прорези 12. Такое конструктивное решение позволяет значительно уменьшить время перераспределения легкой

фазы по обратным желобам, в особенности при значительных диаметрах аппарата, где в большой мере оказыватеся инерционность системы желоб - кольцевой канал - желоб. Все это позволяет обеспечить дальнейшее равномерное распределение легкой фазы по всему сечению аппарата и соответственно повысить эффективность работы устройства.

Одновременно с указанным процессом идет распределение легкой фазы через отверстия 4 в объем тяжелой фазы, расположенной над распределительным устройством в виде тонких струек, которые сразу не диспергируются, чем обеспечивается эффективный контакт фаз. Далее легкая фаза барботирует через слой жидкости и поступает на следующее распределительное устройство, где процесс повторяется.

Благодаря выполнению вершин обратных желобов в виде перфорированных гофр 2 значительно увеличивается живое сечение устройства, что дает возможность увеличить его производительность по легкой фазе, а выполнение нижних вершин гофр на уровне прорезей 8 Г-образного элемента позволяет осуществить оперативное перераспределение легкой фазы среды гофр 2 обратного желоба, при резком увеличении уровня последней.

Расширение диапазона эффективной работы устройства по легкой фазе осуществляется посредством отверстий 3 в нижней вершине гофр 2. При малой нагрузке эти отверстия работают как переливы для жидкости, а при увеличении нагрузки по легкой фазе уровень ее вследствие динамического сопротивления отверстий 4 резко возрастает и она начинает также барботировать в выщерасположенную фазу через отверстия 3. Это позволяет автоматически резко увеличить живое сечение устройства и эффективность контакта фаз при незначительном увеличении гидравлического контакта фаз, при незначительном увеличении гидрав.тического сопротивления, что предотвращает оголение распределительного устройства и сохраняет организацию потоков фаз.

Проконтактировав с легкой фазой, жидкость скапливается в полостях прямых желобов 6 и через зазоры 5 в их верщине равномерно распределяется по всему сечению аппарата в объем над нижележащим распределительным устройством.

Для более равномерного перераспределения фаз по сечению аппарата и увеличения эффекта контактирования между ними каждое последующее распределительное устройство развернуто на 90° по отнощению к предыдущему.

Таким образом, предлагаемая конструкция распределительного устройства позволяет по сравнению с известной значительно расщирить диапазон эффективной работы устройства по легкой фазе, увеличить его производительность и эффективность. Все это дает возможность применять данное устройство в колоннах, подверженны.х резким колебаниям нагрузок по легкой фазе или же при изменении их в широком диапазоне в процессе работы.

Исследование эффективности работы предлагаемого усройства проводилось на модельной системе раствор сульфата натрия - воздух в присутствии катализатора, и показало, что по сравнению с известным эффективность ступени увеличилась в среднем на 131° в .диапазоне изменения нагрузки по легкой фазе и производительность его возросла на 40-55%.

Формула изобретения

и образующие прямые и перевернутые желоба, жестко прикрепленные к Г-образному элементу с прорезями в нижней части, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства при изменении нагрузок по легкой фазе в широком диапазоне за счет снижения гидравлического сопротивления, оно снабжено переточными желобами, установленными между перевернутыми желобами, перпендикулярно им, при этом вершины перевернутых желобов

выполнены в виде перфорированных гофр. 2. Устройство по п. I, отличающееся тем, что нижние вершины гофр расположены на уровне прорезей Г-образного элемента.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

г./