SU1487916A1 - Массообменная тарелка - Google Patents

Description

Изобретение относится к контактным устройствам для проведения процессов массообмена между газом (паром) и жидкостью а именно абсорбции, ректификации, охлаждения и увлажнения газов. Цель изобретения — интенсификация масообмена тарелки за счет предупреждения образования застойных зон в периферийных боковых зонах

Изобретение относится к контактным устройствам для осуществления процессов массообмена между газовой (паровой) и жидкой фазами, а более конкретно к барботажным, тарельчатым колоннам для проведения процессов ректификации, адсорбции, промывки газов.

Цель изобретения — интенсификация процесса масообмена между газом (паром) и жидкостью за счет предупреждения образования застойных зон в периферийных боковых зонах тарелки и исключения градиента скорости жидкостного потока в поперечном направлении.

2

тарелки и исключения градиента скорости жидкостного потока в поперечном направлении. С этой целью в массообменной тарелке, содержащей плиту с приемным и сливным карманами, расположенную у приемного кармана входную перегородку и у сливного — выходную перегородку с отверстиями в нижней части, увеличивающимся от центра к периферии, для распределения жидкости к боковой периферийной части, выходная и входная перегородки имеют симметрично криволинейную форму выпуклостью в сторону сливного и приемного карманов с отверстиями в нижней части в виде вертикальных прямоугольных окон с увеличающимся отношением ширины окон к ширине простенков между окнами в направлении от периферии к центру тарелки, и наоборот, у входной перегородки высота окон входной и выходной перегородок больше высоты газожидкостного слоя на тарелке, что обеспечивает равномерное распределение жидкости по сечению тарелки и высокую эффективность массообмена между газом (паром) и жидкостью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

На фиг. 1 схематически изображена массообме.нная тарелка в вертикальном цилиндрическом корпусе, продольный разрез; на фиг. 2 ·— разрез А—А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б—Б на фиг. 2; на фиг. 4 — разрез В—В на фиг. 2.

Массообменная тарелка (фиг. 1—4) устанавливается в вертикальном цилиндрическом корпусе 1 и представляет собой горизонтальную плиту 2 с перфорациями 3 или клапанами 4 для прохода газа (пара) и содержит приемный карман 5 с переливной планкой 6, сливной карман 7 с переливной планкой 8, входную перегородку 9 у

1487916

1487916

приемного кармана 5, симметрично изогнутую с выпуклостью в сторону приемного кармана 5, с вертикальными окнами 10 прямоугольного сечения в нижней части и простенками 11, выходную перегородку 12 у сливного кармана 7, симметрично изогнутую с выпуклостью в сторону сливного кармана 7 с боковыми краями, касающимися боковых стенок колонны в поперечном сечении тарелки, равном диаметру, с вертикальными окнами 13 в нижней части и простенками 14, причем отношение ширины окон 10 к ширине простенков 11 для входной перегородки 9 симметрично увеличивается от центра к периферии, отношение ширины окон 13 к ширине простенков 14 для выходной перегородки 12 симметрично увеличивается от периферии к центру, а высоты окон 10 перегородки 9 и окон 13 перегородки 12 выше высоты газожидкостного слоя на тарелке.

Массообменная тарелка работает следующим образом.

Жидкость поступает в приемный карман 5 (фиг. 1—4) на плиту 2 тарелки со сливного кармана 7 вышележащей тарелки, переливается через верхние кромки переливной планки 6 на плиту 2 тарелки с перфорациями 3 или клапанами, через которые проходит газ (пар), барботирует через слой жидкости, в результате чего происходит тесный контакт и массообмен между газом (паром) и жидкостью. Для равномерного распределения жидкости по всему сечению плиты 2 тарелки при изменении ширины фронта на пути движения жидкости от приемного кармана. 5 до сливного кармана 7, которая сначала увеличивается от длины переливной планки 6 до длины диаметра тарелки, а затем уменьшается от длины диаметра тарелки до длины сливной планки 8, служит входная перегородка 9 с вертикальными прямоугольными окнами 10 и простенками 11 у приемного кармана 5 и выходная перегородка 12 с вертикальными прямоугольными окнами 13 и перегородками 14. В связи с тем, что отношение ширины окон 10 к ширине простенков входной перегородки 9 больше в периферийной части, чем в центральной, и перегородка 9 имеет изогнутую форму выпуклостью в сторону приемного кармана, откуда движется жидкость, последняя отражается от простенков 11 входной перегородки 9 в направлении к периферии и проходит через большее сечение окон 10 к периферийной части тарелок при увеличивающемся фронте потока жидкости, чем обеспечивается равномерное распределение жидкости по всему сечению тарелки, исключение застойных зон в периферийных частях тарелки и каналообразование в центральной части, что способствует повышению .эффективности массообмена между газом (паром) и жидкостью.

После прохождения середины пути движения жидкости, когда ширина фронта равна диаметру тарелки, ширина фронта уменьшается и для равномерного распределения жидкости служит выходная перегородка 12, изогнутая выпуклостью в сторону сливного кармана 7 и примыкающая к стенкам колонны в местах наибольшей ширины фронта движения жидкости, равной диаметру тарелки. Жидкость отражается от простенков 14 изогнутой поверхности перегородки 12 к центру и проходит через большее сечение окон 13 в центральной части, в результате чего происходит перераспределение жидкости от периферии к центру, чем обеспечивается равномерное распределение жидкости по всему сечению тарелки на половине пути движения жцдкости с уменьшающейся шириной фронта, исключение застойных зон и байпассирования жидкости и высокая эффективность массообмена между газом (паром) и жидкостью.

За счет входной 9 и выходной 12 перегородок осуществляется выравнивание профиля скорости жидкости в поперечном направлении в зависимости от изменения ширины фронта жидкостного потока, которая на первой половине длины пути движения жидкости от приемного кармана 5 к сливному карману 7 сначала увеличивается, а потом на второй половине пути уменьшается.

Массообменная тарелка обеспечивает равномерное распределение жидкости не только на первой половине пути движения жидкости при увеличении ширины фронта жидкостного потока на тарелке, но и на второй половине пути движения жидкости при уменьшении ширины фронта движения жидкости, в результате чего обеспечивается равномерное распределение жидкости по всему сечению тарелки и повышение эффективности массообмена по меньшей мере в среднем на 5%.

Технические преимущества заключаются в обеспечении равномерного распределения жидкости на половине площади тарелки, где ширина фронта жидкостного потока уменьшается от величины, равной диаметру тарелки, до величины, равной длине сливной планки, что обеспечивает исключение застойных и байпассных зон и дополнительное повышение эффективности по меньшей мере на 5°/₀Преимущество заключается также в повышении разделяющей способности абсорбционных и ректификационных колонн с предлагаемыми массообменными тарелками, в повышении чистоты продуктов разделения, уменьшении флегмового числа для получения заданной четкости разделения смесей методом ректификации, в уменьшении удельного расхода тепла (греющего пара) на разделение, что в конечном итоге приводит к

5

1487916

6

уменьшению удельных затрат на разделение, повышению качества продуктов разделения и снижению себестоимости готовых продуктов.

5

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Массообменная тарелка для осуществления контакта между газом (паром) и жидкостью, включающая основание, приемный карман с переливной планкой, сливной карман со сливной планкой, входную и выходную вертикальные перегородки, установленные поперек потока у приемного и сливного карманов со средствами для перераспределения потока жидкости на полотне, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена между газом (паром) и жидкостью за счет предупреждения образования застойных зон в периферийных боковых зонах тарелки и исключения градиента скорости жидкостного потока в поперечном направлении, входная и выходная перегородки имеют симметрично криволинейную форму с выпуклостями, направленными в сторону приемного и сливного карманов, при этом боковые края выходной перегородки расположены по поперечному диаметру тарелки.
2. 2. Тарелка по π. 1, отличающаяся тем, что средства для перераспределения потока жидкости на полотне тарелки выполнены в виде отверстий прямоугольной формы так, что отношение ширины отверстий к ширине простенков увеличивается симметрично от периферии к центру на выходной перегородке, и от центра к периферии — на входной, а высота отверстий входной и выходной перегородок больше высоты газожидкостного слоя на тарелке.

   8

   9

   5

   Фи г.1

   4-Л

   Фие. 2

   1487916

   Б-Б

   Фиг.З

   8-3

   ФигЛ