SU1088737A1 - Mass-exchange plate - Google Patents

Abstract

МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛЮ дл  осуществлени  непрерывного контак ; та между паром (газом) и жидкостью, содержаща  основание, снабженное контактными элементами, приемный и сливной карманы и приемную и сливную перегородки, отличающа с  тем, что, с целью интенсификации массообмена путем устранени  зон полного перемешивани  жидкости около приемной и сливной перегородок и устранени  поперечной неравномерности скоррсти движени  жидкостного потока на тарелке, приемна  и сливi на  перегородки имеют форму ломакой линии, причем углы между соседними (Л участками ломаной линии и углы, образованные биссектрисами этими углов и продольной осью тарелки, возрастают от центра тарелки к периферии .MASS-EXCHANGE PACKAGE for continuous contact; The one between the vapor (gas) and the liquid contains a base equipped with contact elements, receiving and drain pockets and receiving and drain partitions, in order to intensify mass transfer by eliminating complete mixing of the liquid near the receiving and drain partitions and eliminating transverse the irregularity of the movement of the liquid flow on the plate, the receiving and discharging onto the partitions have the shape of a broken line, with the angles between adjacent (L sections of the broken line and the angles formed by the bisector Isami these angles and the longitudinal axis of the plate, increases from the center to the periphery of plates.

Description

Изобретение относитс  к аппаратуному оформлению массообменйых процессов в системах пар (газ) - жидкость , а более конкретно к барботажным тарельчатым колоннам, примен ющимс  дл  проведени  процессов ректификации, дистилл ции, абсорбци и др.The invention relates to the instrumentation of mass transfer processes in vapor (gas) - liquid systems, and more specifically to bubbled column towers used for carrying out the processes of distillation, distillation, absorption, etc.

Известна массообменна . тарелка различных типов с сегментными переливными устройствами 1J.Mass transfer is known. plate of various types with segment 1J overflow devices.

Недостатком тарелки  вл етс  неравномерность скорости движени  жидкости в поперечном направлении. jB центральной части тарелки скорост движени  жикдости в сторону сливного кармана как правило заметно превьшает скорость ее движени  в Пристенных област х тарелки. При этом локальный расход жидкой фазы в центре тарелки выше, чем у стенок колонны Это  вление приводит к образовйниго обратньк потоков жидкости вблизи стенок колонны и порождает вредные циркул ционные контуры и застойные зоны, способствует каналообразованию . Кроме того, около приемной и сливной перегородок образуютс  зоны полного перемешивани  жидкости. Все это сущест1венно снижает эффективность разделени  отдельной тарелки и колонны в целом что особенно резко про вл етс  в аппаратах большого диаметра.The disadvantage of the tray is the uneven speed of the fluid in the transverse direction. The jB of the central part of the plate, the speed of movement of the liquidity towards the drain pocket, as a rule, markedly exceeds the speed of its movement in the wall areas of the plate. At the same time, the local flow rate of the liquid phase in the center of the plate is higher than that of the walls of the column. This phenomenon leads to the formation of reverse fluid flows near the walls of the column and generates harmful circulation circuits and stagnant zones, which contributes to channeling. In addition, zones of complete mixing of the liquid are formed near the receiving and drain partitions. All this significantly reduces the separation efficiency of the individual plate and the column as a whole, which is particularly dramatic in large-diameter apparatus.

Известны тарелки с направленным вводом газа, в которых достигаетс  частичное выравнивание профил  скорости движени  жидкости в поперечном направлении 2.Trays with directional gas inlet are known in which partial alignment of the velocity profile of the fluid in the transverse direction 2 is achieved.

Однако при этом не удаетс  устранить зоны полного перемешивани  жидкости около приемной и сливной перегородок. Кроме того, наличие отверстий щелевого типа, ориентированных под различными углами в плоскости тарелки, существенно усложн ет ее изготовление.However, it is not possible to eliminate the zones of complete mixing of the fluid near the inlet and drain partitions. In addition, the presence of slotted holes, oriented at different angles in the plane of the plate, significantly complicates its manufacture.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой  вл етс  конструкци  тарелки, содержаща  основание, снабженное контактными элементами, приемный и сливной карманы , а также приемную и сливную перегородки, у которой перегородка приемного кармана снабжена направл ющими пластинами, предназначенными дл  устранени  градиента скорости движени  жидкости Р поперечном The closest in technical essence to the present invention is a plate design comprising a base equipped with contact elements, receiving and drain pockets, as well as receiving and drain partitions, in which the partition of the receiving pocket is equipped with guide plates designed to eliminate the velocity gradient of the liquid P transverse

направлении за счет организации направленного движени  жидкости на тарелке 3.direction by organizing the directional movement of the liquid on the plate 3.

Однако известна  конструкци  не может обеспечить равномерное движение жидкости по всему полотну тарелки , поскольку направл ющие пластны недостаточно интенсифицируют ее движение в пристенных област х. При этом полностью сохран ютс  зоны полного перемешивани  -жидкой фазы, около перегородок приемрюго и сливного карманов.However, the known structure cannot provide uniform fluid movement throughout the web of the tray, since guide plates do not sufficiently intensify its movement in near-wall areas. At the same time, the zones of complete mixing of the liquid phase are completely preserved, near the partitions of the outer and drain pockets.

Цель изобретени  - интенсификаци процесса массообмена путем ликвидации зон полного перемешивани  жидкости около приемной и сливной перегородок и .устранени  поперечной неравномерности скорости движени  жидкостного потока на тарелке.The purpose of the invention is to intensify the process of mass transfer by eliminating areas of complete mixing of the liquid near the inlet and drain partitions and eliminating transverse unevenness of the speed of movement of the liquid flow on the plate.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в массообменной тарелке, содержащей основание, снабженное контактными элементами, приемный и сливной карман, а также приемную и сли1зную перегородки, приемна  и сливна  перегородки имеют форму ломаной линии , причем углы между соседними участками ломаной линии и углы-, образованные биссектрисами этих углов и продольной осью тарелки, возрастают от центра тарелки к периферии .- ,This goal is achieved by the fact that in a mass transfer plate containing a base equipped with contact elements, a receiving and a drain pocket, as well as receiving and sliding partitions, the receiving and drain partitions have the shape of a broken line, with angles between adjacent sections of the broken line and angles formed the bisectors of these angles and the longitudinal axis of the plate, increase from the center of the plate to the periphery .-,

Приемна  и сливна  перегородки, выполненные в виде ломаной линии, обеспечивают устранение зон полного перемешивани  на входе и выходе тарелки , разруша  циркул ционные контуры , образующиес  на этих участках . Положительный эффект достигаетс  за счет развитой поверхности приемной и сливной перегородокj что снижает нагрузки по жидкости на единицу их длины и способствует более интенсивному транспорту жидкой фазы из этих зон. Углы сС между соседними участками линии выполн ютс  различными и увеличиваютс  от центра тарелки к периферии, причем углы f , образованные биссектсами углов сС и продольной осью тарелки, также возрастают от центра тарелки к периферии. Это св зано ,с необходимостью перераспределени  жидкой фазы по полотну тарелки таким образом, чтобы профиль скорости жидкости в поперечных сечени х тарелки имел линейным хлрлктср, что имеет место при одинаковых локальных расходах жидкости в каждой точке жидкостного фронта. Учитыва , что в обычных услови х локальный расход жидкости возрастает по мере приближени  к продольной оси тарелки, дл  устранени  поперечной неравномерности необходимо увеличить приток жидкости в области, примыкающей к стенкам колонны. Увеличение углов оС между соседними участками ломаной линии от центра тарелки и периф рии способствует увеличению расхода ркидкости через перегородки в этом же направлении, а возрастание углов сС между биссектрисами углов р и продольной осью тарелки позвол ет равномерно распределить поток жидкос ти по полотну тарелки. Таким образом удаетс  устранить зоны полного перемешивани  около приемной и сливной перегородок и градиент скорости движени  жидкости в поперечном направлении , что позвол ет существенно повысить эффективность разделени  отдельной тарелки и колонного аппарата в целом. При этом предлагаема  конструкци  массообмеиной тарелки не ведет к увеличений металлоемкости и практически не вли ет на стоимость изготовлени  тарелок. Кроме того, предлагаема  массообменна  тарелка «может эффективно использоватьс  при работе в услови х повышенных нагрузок по жидкой фазе. В этом случае перегородка сливного кармана устанавливаетс  таким образом, что она перекрывает не только рабочую часть тарелки, но и частично зону . сливного кармана. Значительна  длина линии слива в совокупности с деаэрационным эффектом, которым обладает перегородка, выполненна  в виде ломаной линии, позвол ет повышать предельные нагрузки по жидкости на 10-20%. На фиг. 1 представлена тарелка, общий вид; на фиг. 2 - то же, продол ный разрез; -на фиг. 3 - сливной кармай тарелки дл  случа  ее работы в у . лови х повышенной нагрузки по жидкой фазе, вид в Ш1ане, (стрелкой указано направление движени  жидкой фазы). Тарелка содержит основание 1, снабженное контактными элементами 2, приемный 3 и сливной А карманы, а также приемную 5 и сливную 6 перегородки . Углы оС между соседними участками ломаной линии и углы , образованные биссектрисами углов сС и продольной осью тарелки, возрастают от центра тарелки к периТарелка работает следующим образом . Жидкость поступает в приемный карман 3 и, пройд  через приемную перегородку 5, попадает на основание 1 тарелки, снабженное контактными элементами 2.Приемна  перегородка,представл юща  собой совокупность.-, . ..., Элементов ломаной линии, образующи.х р д углов оС , растворы которых уве.личиваютс  от центра тарелки к периферии , обеспечивает более интенсивный приток жидкости в пристенные области тарелки, а увеличение от центра к периферии углов , образованных биссектрисами углов еС и продольной осью тарелки, позвол ет обеспечить плавное выравнивание локальных расходов жидкости по фронту ее движени  и следовательно, профил  скоростей в поперечных сечени х тарелки. Газ (пар), поступающий на тарелку через отверсти  в ней, инте сивно взаимодействует с жидкостью , наход щейс  на тарелке. Проконтактировавша  жидкость, пройд  через сливную перегородку 6, сбрасываетс  в сливной карман 4, а паровой (газовый) поток устренп етс  на вьш1ележащую тарелку. . Перегородка сливного кармана, выполненна  в виде ломаной линии с углами между отдельными ее элементами, возрастающими от центра тарелки к периферии, обеспечивает разрушение циркул ционного контура и жидкости на выходе тарелки и, следовательно, зоны полного перемешивани  около сливной перегородки, а также способствует устойчивости безградиеитного течени  жидкости в поперечных сечени х тарелки. Улучшение структуры жидкостного потока на тарелке, св занное с устранением зон полного перемешивани  жидкости около.приемной и сливной перегородок и .гтиквидацией неравномерности скорости движени  жидкости в поперечном направлении , обеспечивает работу тарелки в режиме, приближающемс  к полному вытеснению по жидкости, что повьш1ает эффективность разделени  отдельной тарелки на 10-25%.The receiving and drain partitions, made in the form of a broken line, ensure the elimination of complete mixing zones at the inlet and outlet of the tray, destroying the circulation contours formed in these areas. A positive effect is achieved due to the developed surface of the receiving and drain partitions, which reduces the load on the fluid per unit length and contributes to more intensive transport of the liquid phase from these zones. The angles cc between adjacent sections of the line are different and increase from the center of the dish to the periphery, and the angles f formed by the bisects of the angles cc and the longitudinal axis of the dish also increase from the center of the dish to the periphery. This is due to the need to redistribute the liquid phase along the web of the tray so that the velocity profile of the fluid in the cross sections of the tray has a linear hl, which is the case for the same local fluid flow at each point of the fluid front. Considering that, under normal conditions, the local flow rate of a liquid increases as it approaches the longitudinal axis of the tray, in order to eliminate transverse unevenness, it is necessary to increase the flow of fluid in the region adjacent to the walls of the column. An increase in the oC angles between adjacent sections of the polyline from the center of the plate and periphery increases the flow rate through partitions in the same direction, and the increase in the angles cc between the bisectors of the angles p and the longitudinal axis of the plate makes it possible to evenly distribute the liquid flow over the plate web. In this way, it is possible to eliminate complete mixing zones near the receiving and drain partitions and the gradient of the velocity of the fluid moving in the transverse direction, which makes it possible to significantly increase the separation efficiency of the individual plate and the column apparatus as a whole. At the same time, the proposed design of the mass plate of the plate does not lead to an increase in the metal intensity and has practically no effect on the cost of manufacturing the plates. In addition, the proposed mass transfer plate can be effectively used when operating under conditions of increased loads in the liquid phase. In this case, the partition of the drain pocket is installed in such a way that it covers not only the working part of the plate, but also partially the area. drain pocket. The considerable length of the drain line, together with the deaeration effect that the partition has, made in the form of a broken line, allows to increase the maximum loads on the liquid by 10-20%. FIG. 1 shows a plate, a general view; in fig. 2 - the same, prolonged section; in FIG. 3 - drain karma plates for her work in y. catches of increased load on the liquid phase, view in Step, (the arrow indicates the direction of movement of the liquid phase). The plate contains a base 1, equipped with contact elements 2, receiving 3 and drain And pockets, as well as receiving 5 and drain 6 partitions. The angles of оС between the adjacent sections of the polyline and the angles formed by the bisectors of the angles сС and the longitudinal axis of the plate, increase from the center of the plate to the peri-plate and work as follows. The liquid enters the receiving pocket 3 and, after passing through the receiving partition 5, falls on the base 1 of the dish, equipped with contact elements 2. The receiving partition, which is a combination of the .-,. ..., Elements of the broken line that form. X r angles of ° C, solutions of which increase. From the center of the plate to the periphery, provide a more intense flow of fluid into the near-wall regions of the plate, and an increase from the center to the periphery of the angles formed by the bisectors of the angles of the EC and the longitudinal axis of the plate allows for a smooth alignment of the local flow rates of the fluid along the front of its movement and, therefore, the velocity profile in the cross sections of the plate. The gas (vapor) entering the plate through the holes in it interacts interactively with the liquid on the plate. The contacted liquid, having passed through the overflow septum 6, is discharged into the drain pocket 4, and the steam (gas) flow is fixed to the outgoing plate. . The partition of the drain pocket, made in the form of a broken line with angles between its individual elements, increasing from the center of the plate to the periphery, ensures the destruction of the circulation circuit and the fluid at the outlet of the plate and, consequently, the zone of complete mixing near the drain partition, and also contributes to the stability of unbounded flow fluids in the cross sections of the plate. Improving the structure of the liquid flow on the plate, associated with the elimination of complete mixing of the liquid around the receiving and drain partitions and the unevenness of the velocity of the liquid in the transverse direction, ensures the operation of the plate in the mode approaching complete liquid displacement, which increases the separation efficiency of the individual plates at 10-25%.

-v-v

пP

ЛгLg

Claims (3)

МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА для осуществления непрерывного контакт та между паром (газом) и жидкостью, содержащая основание, снабженное контактными элементами, приемный и сливной карманы и приемную и сливную перегородки, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации массообмена путем устранения зон полного перемешивания жидкости около приемной и сливной перегородок и устранения поперечной неравномер- (53) 66.048.375(088.8) (56) 1. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты.MASS-EXCHANGE PLATE for continuous contact between steam (gas) and liquid, containing a base equipped with contact elements, receiving and drain pockets and a receiving and drain partition, characterized in that, in order to intensify mass transfer by eliminating zones of complete mixing of liquid near the receiving and drain partitions and elimination of transverse unevenness- (53) 66.048.375 (088.8) (56) 1. Alexandrov I.A. Rectification and absorption apparatus. М., Химия, 1978, с. 20.M., Chemistry, 1978, p. 20. 2. Патент Англии № 1348921, кл. В 01 D. 3/16, 1974.2. England Patent No. 1348921, cl. In 01 D. 3/16, 1974. 3. Патент Англии № 1432944, кл. В 01 D 3/16, 1974.3. England patent No. 1432944, CL B 01 D 3/16, 1974. ности скорости движения жидкостного потока на тарелке, приемная и сливная перегородки имеют форму ломаной линии, причем углы между соседними участками ломаной линии и углы, образованные биссектрисами этими углов и продольной осью тарелки, возрастают от центра тарелки к периферии.According to the velocity of the liquid flow on the plate, the receiving and drain partitions have the shape of a broken line, and the angles between adjacent sections of the broken line and the angles formed by the bisectors of these angles and the longitudinal axis of the plate increase from the center of the plate to the periphery. Фил/ ф X X <1 мFil / f X X <1 m