RU182047U1 - CAP PLATE - Google Patents

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к конструкциям колпачковых тарелок массообменных аппаратов и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой, пищевой, фармацевтической, энергетической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах разделения растворов и газов в процессах ректификации, абсорбции, экстракции и промывки газов.Технический результат достигается тем, что на колпачковой тарелке, образованной плитой с расположенными на ней паровыми патрубками, и колпачками, и переливными трубами, переливные трубы равномерно распределены на плите тарелки между паровыми патрубками и снабжены в нижней части распылителями жидкости, при этом длина переливных патрубков связана с расстоянием между тарелками выражением:где- длина переливного патрубка, м;Н- расстояние между тарелками, м.The proposed solution relates to the design of the cap plates of mass transfer apparatus and can find application in the chemical, petrochemical, gas, food, pharmaceutical, energy and other industries, as well as in the environmental processes of separation of solutions and gases in the process of rectification, absorption, extraction and washing of gases . The technical result is achieved by the fact that on a cap plate formed by a stove with steam pipes located on it, and caps, and overflow pipes and, overflow pipes are evenly distributed on the plate of the plate between the steam nozzles and are equipped with liquid sprayers at the bottom, while the length of the overflow nozzles is related to the distance between the plates by the expression: where is the length of the overflow nozzle, m; H is the distance between the plates, m.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к конструкциям колпачковых тарелок массообменных аппаратов и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой, пищевой, фармацевтической, энергетической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах разделения растворов и газов в процессах ректификации, абсорбции, экстракции и промывки газов.The proposed solution relates to the design of the cap plates of mass transfer apparatus and can find application in the chemical, petrochemical, gas, food, pharmaceutical, energy and other industries, as well as in the environmental processes of separation of solutions and gases in the process of rectification, absorption, extraction and washing of gases .

Известна колпачковая тарелка, состоящая из основания в форме диска, барботажных колпачков, выполненных в виде цилиндрических или конических стаканов с прорезями в их нижней части, переливных труб и гидрозатвора, на колпачках выполнены расположенные в горизонтальной плоскости пластинчатые ребра, причем ребра соседних колпачков перекрывают друг друга и расположены в различных плоскостях, образуя, при взаимном перекрытии лабиринтные ходы для обрабатываемого в аппарате продукта, а ребра соседних колпачков на касаются поверхностей других колпачков (Патент РФ №2602113, В01D 3/00, 2015 г.).Known cap plate, consisting of a base in the form of a disk, bubbled caps made in the form of cylindrical or conical glasses with slots in their lower part, overflow pipes and a water seal, plate ribs located in the horizontal plane are made on the caps, and the edges of adjacent caps overlap each other and are located in different planes, forming, with mutual overlap, labyrinth passages for the product being processed in the apparatus, and the edges of adjacent caps do not touch the surfaces of other caps (RF Patent No. 2602113, B01D 3/00, 2015).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится незначительная поверхность контакта фаз из-за отсутствия дисперсной фазы между тарелками, что ухудшает протекание тепло - и массообменных процессов, увеличивает необходимое время этих процессов и снижает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include an insignificant phase contact surface due to the absence of a dispersed phase between the plates, which worsens the flow of heat and mass transfer processes, increases the required time of these processes and reduces productivity.

Известна ректификационная колонная с колпачковыми тарелками, включающая корпус с технологическими штуцерами, тарелки с паровыми патрубками и переливными устройствами, а также колпачки с вертикальными прорезями, а горизонтальные кромки прорезей колпачков снабжены лопатками, расположенными с наружной стороны колпачков радиально и в горизонтальной плоскости. (Патент РФ №2500452, В01D 3/16; 2009 г.).Known distillation column with cap plates, including a housing with technological fittings, plates with steam nozzles and overflow devices, as well as caps with vertical slots, and the horizontal edges of the slots of the caps are equipped with blades located on the outside of the caps radially and in a horizontal plane. (RF patent No. 2500452, B01D 3/16; 2009).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится отсутствие капель жидкости между тарелками, что снижает интенсивность тепло- массообменных процессов и уменьшает производительность колонны.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the absence of liquid droplets between the plates, which reduces the intensity of heat and mass transfer processes and reduces the performance of the column.

Известен полый распылительный абсорбер, представляет собой колонну, в верхней части, корпуса которой имеются форсунки для распыливания жидкости (главным образом механические) (Процессы и аппараты химической технологии. Общий курс в 2 кн. / В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носов [и др.]; Под ред. В.Г. Айнштейна. - 5-е изд. - М: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. - 920-921 с.)Known hollow spray absorber is a column in the upper part of the body of which there are nozzles for spraying liquids (mainly mechanical) (Processes and apparatuses of chemical technology. General course in 2 books / VG Ainstein, MK Zakharov , G.A. Nosov [et al.]; Edited by V.G. Einstein. - 5th ed. - M: BINOM. Laboratory of Knowledge, 2014. - 920-921 p.)

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится интенсивное продольное перемешивание в обеих фазах вследствие чего приводит к уменьшению движущей силы процесса, а также способствует увеличению уноса газом капель жидкости, кроме того отсутствие дисперсной паровой или газовой фазы, что снижает производителность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include intensive longitudinal mixing in both phases, which leads to a decrease in the driving force of the process and also increases the entrainment of liquid droplets by the gas, in addition, the absence of a dispersed vapor or gas phase, which reduces productivity.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является тарелка с диаметрально расположенными приемными и переливными карманами, снабженными сливными и переливными трубами, паровыми патрубками и колпачками, расположенными на плите тарелки (Касаткин А.Г., Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971. - 477 с.).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted for the prototype is a plate with diametrically located receiving and overflow pockets equipped with drain and overflow pipes, steam pipes and caps located on the plate of the plate (Kasatkin A.G., Main processes and devices chemical technology. - M.: Chemistry, 1971. - 477 p.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится создание дисперсной фазы только по пузырькам газа и отсутствие дисперсной фазы по каплям жидкости между тарелками, что приводит к снижению поверхности контакта фаз и производительности.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the creation of a dispersed phase only by gas bubbles and the absence of a dispersed phase by drops of liquid between the plates, which leads to a decrease in the contact surface of the phases and productivity.

Техническим результатом предлагаемой конструкции тарелки является увеличение производительности.The technical result of the proposed design of the plate is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что на колпачковой тарелке, образованной плитой с расположенными на ней паровыми патрубками, и колпачками, и переливными трубами, переливные трубы равномерно распределены на плите тарелки между паровыми патрубками и снабжены в нижней части распылителями жидкости, при этом длина переливных патрубков связана с расстоянием между тарелками выражением:The technical result is achieved by the fact that on the cap plate formed by the stove with the steam pipes located on it, and the caps, and the overflow pipes, the overflow pipes are evenly distributed on the plate of the plate between the steam pipes and are equipped with liquid nozzles at the bottom, while the length of the overflow pipes connected with the distance between the plates by the expression:

где

- длина переливного патрубка, м;Where

- length of overflow pipe, m;

Н - расстояние между тарелками, м.H is the distance between the plates, m

Равномерное распределение переливных патрубков на плите тарелки между паровыми патрубками позволяет сохранять одинаковый по толщине слой жидкости на плите тарелки, что приводит к стабильной работе колпачков на паровых патрубках с образованием одинакового числа и размеров пузырьков газа без струйного течения газа на одних колпачках, где уровень жидкости низкий и прекращения образования пузырьков газа на колпачках, где уровень жидкости высокий. Это увеличивает поверхность пузырьков пара, интенсифицирует тепло- массообменные процессы между фазами и как следствие приводит к увеличению производительности. Кроме того, при предлагаемом расположении переливных патрубков на плите тарелки равномерно между паровыми патрубками нет необходимости в отдельном расположении на периферии плиты тарелки приемных и переливных карманов, что увеличивает рабочую поверхность плиты тарелки, на которой можно расположить патрубки с колпачками и переливные трубы, и также способствует росту производительности.The even distribution of overflow nozzles on the plate of the plate between the steam nozzles allows maintaining the same thickness of the liquid layer on the plate of the plate, which leads to stable operation of the caps on the steam nozzles with the formation of the same number and size of gas bubbles without jet gas flow on the same caps, where the liquid level is low and stopping the formation of gas bubbles on the caps where the liquid level is high. This increases the surface of vapor bubbles, intensifies heat and mass transfer processes between phases and, as a result, leads to an increase in productivity. In addition, with the proposed arrangement of overflow nozzles on the plate of the plate evenly between the steam nozzles, there is no need for a separate location on the periphery of the plate of the plate of the receiving and overflow pockets, which increases the working surface of the plate of the plate on which it is possible to arrange nozzles with caps and overflow pipes, and also contributes to productivity growth.

Снабжение переливных труб в нижней части распылителями жидкости позволяет создавать капли жидкости между тарелками, которые падают вниз навстречу сплошной паровой фазе, что приводит к дополнительной тепло- и массопередачи между фазами и способствует росту производительности.The supply of overflow pipes in the lower part with liquid spray allows you to create drops of liquid between the plates, which fall down towards the continuous vapor phase, which leads to additional heat and mass transfer between the phases and contributes to an increase in productivity.

Уменьшение длины переливного патрубка по сравнению с заявляемой относительной величиной l/H=0,4 в выражении (1) приводит к уносу образующихся капель в паровые трубы вместе с паром, что может привести к снижению тепло- и массопереноса между сплошной паровой и дисперсной жидкой фазами и снизить производительность.The decrease in the length of the overflow pipe in comparison with the claimed relative value l / H = 0.4 in the expression (1) leads to the entrainment of the droplets formed in the steam pipes together with the steam, which can lead to a decrease in heat and mass transfer between the continuous vapor and dispersed liquid phases and reduce performance.

Увеличение длины переливного патрубка по сравнению с заявленной относительной величиной l/H=0,6 в выражении (1) приводит к малому времени осаждения капель между тарелками, что снижает время контакта этих капель с паровой сплошной фазой, уменьшает тепло- и массообмен между ними и снижает производительность.An increase in the length of the overflow pipe in comparison with the stated relative value l / H = 0.6 in expression (1) leads to a short time of precipitation of droplets between the plates, which reduces the contact time of these droplets with the continuous vapor phase, reduces heat and mass transfer between them and reduces performance.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой конструкции тарелки в разрезе, на фиг. 2 - вид сверху.In FIG. 1 is a sectional diagram of a proposed plate design, in FIG. 2 is a plan view.

Тарелка состоит из плиты 1 с расположенными на ней паровыми патрубками 2 и колпачками 3 над этими патрубками, переливными трубами 4, равномерно распределенными между паровыми патрубками 2 на плите 1 тарелки, причем длина

каждой переливной трубы 4 выбирается в соответствие с выражением (1). Каждая переливная труба 4 снабжена в нижней части распылителем жидкости 5.The plate consists of a plate 1 with steam pipes 2 located on it and caps 3 above these pipes, overflow pipes 4 evenly distributed between the steam pipes 2 on the plate 1 of the plate, the length

each overflow pipe 4 is selected in accordance with the expression (1). Each overflow pipe 4 is provided at the bottom with a liquid atomizer 5.

Колпачковая тарелка работает следующим образом. С вышележащей тарелки по переливным трубам 4 стекает жидкость и в виде капель, образующихся на выходе из распылителя жидкости 5, попадает на нижележащую плиту 1 тарелки, образую на ней слой жидкости.The cap plate works as follows. Liquid flows from the overlying plate through overflow pipes 4 and, in the form of droplets formed at the outlet of the liquid atomizer 5, falls onto the underlying plate 1 of the plate, forming a liquid layer on it.

Пар, поднимаясь снизу вверх проходит по паровым патрубкам 2 с образованием в колпачках 3 пузырьки пара, которые, барботируя через слой жидкости на плите 1, поднимаются вверх к вышележащей тарелке.Steam rising from the bottom up passes through the steam pipes 2 with the formation in the caps 3 of steam bubbles, which, sparging through a layer of liquid on the plate 1, rise up to the overlying plate.

Капли жидкости, образующиеся на выходе из распределителя 5 падаются сверху вниз навстречу сплошной паровой фазе, при этом идет интенсивный тепло- и массообмен между тарелками.Drops of liquid formed at the outlet of the distributor 5 fall from top to down towards the continuous vapor phase, while there is intense heat and mass transfer between the plates.

Таким образом, равномерное распределение переливных труб 4 на плите 1 каждой тарелки длиной

связанной с расстоянием между тарелками Н выражением (1), и снабжение каждой переливной трубы 4 в нижней части распылителем жидкости 5 позволяет проводить процессы тепло- массообменна не только между паровыми пузырьками и сплошной фазой жидкости, находящейся на плите 1 тарелки, но дополнительно проводить эти процессы между каплями жидкости, образующимися на выходе из распылителей жидкости 5 и сплошной паровой фазой между тарелками, что интенсифицирует массообменные процессы между фазами и повышает производительность.Thus, the uniform distribution of overflow pipes 4 on the plate 1 of each plate in length

associated with the distance between the trays H by expression (1), and supplying each overflow pipe 4 in the lower part with a liquid atomizer 5 allows heat and mass transfer processes not only between the vapor bubbles and the continuous phase of the liquid located on the plate 1 of the plate, but additionally carry out these processes between the liquid droplets formed at the outlet of the liquid atomizers 5 and the continuous vapor phase between the plates, which intensifies the mass transfer processes between the phases and increases productivity.

Claims (4)

Колпачковая тарелка, состоящая из плиты с расположенными на ней паровыми патрубками, и колпачками, и переливными трубами, отличающаяся тем, что переливные трубы равномерно распределены на плите тарелки между паровыми патрубкам и снабжены в нижней части распылителями жидкости, при этом длина переливных труб связана с расстоянием между тарелками соотношениемA cap plate consisting of a plate with steam pipes located on it, and caps, and overflow pipes, characterized in that the overflow pipes are evenly distributed on the plate plate between the steam pipes and are provided with liquid sprayers at the bottom, while the length of the overflow pipes is related to the distance between plates ratio

где

- длина переливной трубы, м;Where

- length of overflow pipe, m; Н - расстояние между тарелками, м.H is the distance between the plates, m

Images