SU810252A1 - Plate-packing column - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к колоннам дл  проведени  ректификации, абсорбции и других скрубберных процессов.The invention relates to columns for rectification, absorption and other scrubber processes.

Известен массообменный аппарат, в котором противоточный контакт жидкости с газом или паром осуществл ют на элементах регул рной насадки, заключенной в межтарельчатое пространство колонны, тарелки в нем предназначены дл  перераспределени  потоков жидкости и газа по поперечному сечению колонны и фактически не участвуют в массообменном процессе 1.A mass transfer apparatus is known in which the countercurrent contact of a liquid with a gas or vapor is carried out on the elements of a regular packing enclosed in the inter-tray space of the column, the plates in it are designed to redistribute the flow of liquid and gas over the cross section of the column and do not actually participate in the mass transfer process 1.

Из известных массообменных колонн такого типа наиболее близкой по технической сущности  вл етс  колонна, включающа  в себ  перераспределительные провальные щелевые тарелки с отбортованными щел ми , которые (тарелки) посредством пружин соединены с листами плоскопараллельной насадки. Верхние и нижние витки соединительных пружин, наход щиес  в зацеплении с тарелкой и листом плоскопараллельной насадки соответственно, выполнены в виде крючков, расположенных в вертикальной плоскости. Верхние крючки соединительных пружин вход т в вертикальные прорези, выполненные в направленных вверх отбортовках щелей провальной тарелки, а нижние - в отверсти , располол енные в верхней части листов плоскопараллельной насадки. Таким образом, кажда  пружина касаетс  в одной точке тарелки и в одной - элемента насадки.Of the known mass transfer columns of this type, the closest to the technical essence is a column including redistributive dip slotted plates with flanged slits, which (the plates) are connected by means of springs to the sheets of a plane-parallel packing. The upper and lower coils of the connecting springs, which are engaged with the plate and the sheet of the plane-parallel nozzle, respectively, are made in the form of hooks located in a vertical plane. The upper hooks of the connecting springs are included in the vertical slots made in the upward flanging of the slots of the failing plate, and the lower hooks are in the holes arranged in the upper part of the sheets of the plane-parallel nozzle. Thus, each spring is in contact at one point of the plate and at one point of the nozzle element.

Листы плоскопараллельной насадки расположены в межтарельчатом пространстве так, что нижн   кромка каждого листа насадки находитс  в пространстве между отбортованными щел ми, причем эти кромки не касаютс  поверхности нижележащей тарелки.The sheets of the plane-parallel nozzle are located in the inter-tray space so that the lower edge of each sheet of the nozzle is in the space between the flanged gaps, and these edges do not touch the surface of the underlying plate.

Така  конструкци  не обеспечивает достаточной равномерности распределени This design does not provide a sufficiently uniform distribution.

жидкости по элементам плоскопараллельной насадки и полноты их смачивани , поскольку соединение тарелки с элементами осуществл етс  в отдельных точках. Данна  конструкци  предъ вл ет такжеliquids along the elements of the plane-parallel nozzle and their full wetting, since the connection of the plate with the elements is carried out at separate points. This design also provides

повыщенные требовани  к изготовлению тарелок, насадки и монтажу колонны: рассто ние между листами насадки должны точно соответствовать рассто нию между щел ми тарелки. Трудности изготовлени Increased requirements for the manufacture of plates, nozzles and installation of the column: the distance between the sheets of the nozzles must exactly correspond to the distance between the slots of the plates. Manufacturing difficulties

и монтажа значительно возрастают при увеличении диаметра колонны, поскольку в этом случае дл  обеспечени  необходимого взаимного расположени  щелей и листов насадки необходимо использованиеand installation increases significantly with increasing diameter of the column, since in this case the use of

специальных дистанционных устройств, которые в известном  понском патенте не решены.special remote devices that are not solved in the well-known Japanese patent.

Известна  насадка не дает возможности переоборудовать уже действующие колонны с обычными провальными тарелками дл  увеличени  эффективности последних.Known nozzle makes it impossible to retrofit existing columns with conventional failing plates to increase the efficiency of the latter.

Цель изобретени  - повышение равномерности распределени  жидкости по элементам регул рной насадки и снижение требований к точности изготовлени  и сложности монтажа колонны. Кроме того, предлагаемое изобретение дает возможность сравнительно легко переоборудовать уже действующие колонны с провальными тарелками дл  увеличени  эффективности последних.The purpose of the invention is to improve the uniformity of the distribution of the liquid among the elements of the regular packing and reduce the requirements for precision manufacturing and installation complexity of the column. In addition, the invention makes it possible to relatively easily retool existing columns with failed plates to increase the efficiency of the latter.

Предлагаемое изобретение упроидает констрзкцию колонны, улучшает распределение жидкости с тарелки на элементы регул рной насадки. Это достигаетс  тем, что верхний виток каждой пружины выполнен с горизонтальным плоским торцом с возможностью перемещени  относительно нижней поверхности тарелки, а нижний конец жестко соединен с элементом регул рной насадки, длина нижнего конца пружины составл ет 0,5-1,0 периметра верхней кромки регул рной насадки. Нижний конец каждой пружины по форме соответствует конфигурации верхней кромки регул рной насадки, и его диаметр не превышает диаметра насадки, диаметр верхнего витка каждой пружины больше ширины щели вышележащей тарелки. Насадка выполнена в виде труб и в виде плоскопараллельных пластин.The present invention simplifies the construction of the column, improves the distribution of the liquid from the tray to the elements of the regular packing. This is achieved by the fact that the upper coil of each spring is made with a horizontal flat end that can be moved relative to the bottom surface of the plate, and the lower end is rigidly connected to the element of the regular nozzle, the length of the lower end of the spring is 0.5-1.0 perimeter of the upper edge of the spring Pry nozzles. The lower end of each spring corresponds in shape to the configuration of the upper edge of the regular nozzle, and its diameter does not exceed the diameter of the nozzle, the diameter of the upper turn of each spring is greater than the width of the slot of the overlying plate. The nozzle is made in the form of pipes and in the form of plane-parallel plates.

Предложенное устройство легко монтировать , так как элементы регул рной насадки и листы или трубы, расположенные тесным пучком, не должны об зательно находитьс  каждый под соответствующей щелью или отверстием. Кроме того, оно может быть использовано дл  переоборудовани  уже действующих колонн с провальными тарелками путем помещени  в межтарельчатое пространство слоев регул рной насадки с уже приваренными к ее верхним кромкам пружинами.The proposed device is easy to install, since the elements of the regular nozzle and sheets or pipes located in a tight bundle do not necessarily have to be each under a corresponding slot or hole. In addition, it can be used to retrofit existing columns with failed plates by placing layers of a regular packing with springs already welded to its upper edges in the inter-tray space.

На фиг. 1 показан продольный разрез участка тарельчато-насадочной колонны с вариантом контактного устройства, представл ющего собой чередующиес  по высоте колонны провальные тарелки и пружины , соединенные с элементами регул рной трубчатой насадки; на фиг. 2 показан продольный разрез участка тарельчато-насадочной колонны с вариантом контактного устройства, представл ющего собой чередующиес  по высоте колонны провальные тарелки и пружины, соединенные с листами плоскопараллельной насадки; на фиг. 3 изображен узел жесткого соединени  сваркой нижнего витка пружины с элементом регул рной трубчатой насадки и касани  верхнего витка пружины, выполненного с горизонтальным торцом, нижней поверхности выщерасположенной провальной тарелки; на фиг. 4 изображен узел л есткого соединени  сваркой нижнего конда пружины, выполненного в виде плоского горизонтального стержн , с листом регул рной плосконараллельной насадки и касани  верхнего витка пружины, выполненного с горизонтальным торцом, нижнейFIG. 1 shows a longitudinal section of a portion of a plate-packed column with a variant of a contact device, which is a collapsing plate and springs alternating in height of the column, connected to elements of a regular tubular nozzle; in fig. Figure 2 shows a longitudinal section of a portion of a plate-packed column with a variant of a contact device, which is a dip plate and springs alternating in height of a column, connected to sheets of a plane-parallel nozzle; in fig. 3 shows a rigid joint assembly by welding the lower coil of a spring with an element of a regular tubular nozzle and touching the upper coil of a spring, made with a horizontal end, to the lower surface of a flip flop; in fig. 4 shows a solid joint assembly by welding the lower end of a spring, made in the form of a flat horizontal rod, with a sheet of a regular flat-parallel nozzle and touching the upper turn of the spring, made with a horizontal end, the bottom

поверхности выщерасположенной провальной тарелки; на фиг. 5 - то же, пружины смещены; на фиг. 6 показан разрез А-А на фиг. 4; на фиг. 7 - разрез Б-Б на фиг. 5.the surfaces of a lame flop; in fig. 5 - the same, the springs are displaced; in fig. 6 shows section A-A in FIG. four; in fig. 7 is a section BB in FIG. five.

Тарельчато-насадочна  колонна состоит из обечайки 1, в которой размещены провальные тарелки 2 любой конструкции. В межтарельчатом пространстве расположены элементы регул рной насадки с пружннами 3. Насадки выполнены, например, в виде трубок 4 (см. фиг. 1, 3) или листов плоскопараллельной насадки 5 (см. фиг. 2, 4 и 5). Верхние витки пружин выполнены с горизонтальным торцом 6 (см. фиг. 3-5),The disk-nozzle column consists of a shell 1, in which are placed the failed plates 2 of any design. Elements of a regular nozzle with springs 3 are located in the interlopel space. The nozzles are made, for example, in the form of tubes 4 (see Fig. 1, 3) or sheets of a plane-parallel nozzle 5 (see Fig. 2, 4 and 5). The upper coils of the springs are made with a horizontal end 6 (see Fig. 3-5),

который касаетс  нижней поверхности выщерасположенной тарелки 2. Другой конец 7 пружины жестко соединен с элементом регул рной насадки и выполнен, например, посредством сварки с верхним торцом элемента насадки в виде труб 4 (см. фиг. 1,3), или в виде плоского горизонтального стержн  8, соединенного с верхним торцо.м листа нлоскопараллельной насадки 5 (см. фиг. 2, 4-7). На фиг. 4, 6 и 5, 7 изображены два варианта расположени  пружин и листов плоскопараллельной насадки; расположение , показанное на фиг. 4, 6, обеспечивает лучщий контакт пружин с листами плоскопараллельной насадки (обща which touches the bottom surface of the lamellae 2. The other end 7 of the spring is rigidly connected to the element of the regular nozzle and made, for example, by welding with the upper end of the nozzle element in the form of pipes 4 (see. Fig. 1.3), or in the form of a flat horizontal a rod 8 connected to the upper face of a sheet of a nlostop parallel nozzle 5 (see FIGS. 2, 4-7). FIG. 4, 6 and 5, 7 depict two options for the arrangement of springs and sheets of a plane-parallel nozzle; The arrangement shown in FIG. 4, 6, provides a better contact of the springs with the sheets of a plane-parallel nozzle (common

длина участков соединени  равна периметру верхней кромки насадки), а расположение , показанное на фиг. 5, 7, при несколько худшем контакте (длина участков соединени  равна 0,5 периметра верхней кромкиthe length of the joint sections is equal to the perimeter of the top edge of the nozzle), and the location shown in FIG. 5, 7, with a somewhat worse contact (the length of the joint sections is 0.5 perimeter of the upper edge

насадки) дает возможность сблизить листы плоскопараллельной насадки, увеличив, тем самым, эффектив}гасть колонны вследствие уменьшени  эквивалентного диаметра каналов насадки. Нижний конец кажДой пружины но форме соответствует конфигурации верхней кромки регул рной насадки , а по размеру не превышает диаметра пружины, диаметр верхнего витка каждой пружины превышает диаметр отверсти  или ширину щели вышележашей тарелки.nozzles) makes it possible to bring together the sheets of a plane-parallel nozzle, thereby increasing the effective weight of the column due to a decrease in the equivalent diameter of the nozzle channels. The lower end of each spring corresponds to the configuration of the upper edge of the regular nozzle, and does not exceed the diameter of the spring in size, the diameter of the upper turn of each spring exceeds the diameter of the hole or the width of the slot above the plate.

Тарельчато-насадочна  колонна работает следующим образом. Жидкость из барботажного сло  на тарелке 2 проходит противотоком газу (пару) сквозь отверсти  этой тарелки и, вследствие капилл рного эффекта, попадает на верхние витки пружины 3, которые равномерно касаютс  нижних поверхностей выщележащих тарелок. С пружин жидкостьTray-packed column operates as follows. The liquid from the bubbling layer on the plate 2 passes countercurrent gas (a couple) through the holes of this plate and, due to the capillary effect, falls on the upper coils of the spring 3, which evenly touch the lower surfaces of the lining plates. With springs fluid

равномерно распредел етс  по поверхности элементов регул рной насадки: трубчатой, плоскопараллельной или любой другой (на фигурах непоказанной). Равномерность распределени  жидкости по элементам регул рной насадки повышаетс  из-за того, что пружины 3 касаютс  нижней поверхности вышележащей провальной тарелки 2 поверхностью плоского горизонтального торца 6 верхнего витка, а длина участков соединени  нижних концов пружин с элементами регул рной насадки, например, посредством сварки, составл ет 0,5-1,0 периметра верхней кромки регул рной насадки , причем конфигураци  нижнего конца пружины по форме соответствует верхней кромки регул рной насадки.evenly distributed over the surface of the elements of a regular nozzle: tubular, plane-parallel or any other (not shown in the figures). The uniform distribution of the liquid over the elements of the regular nozzle increases because the springs 3 touch the lower surface of the overlying failing plate 2 with the surface of the flat horizontal end 6 of the upper coil, and the length of the joints between the lower ends of the springs and the elements of the regular nozzle, for example, by welding, makes up 0.5-1.0 perimeters of the upper edge of the regular nozzle, and the configuration of the lower end of the spring corresponds in shape to the upper edge of the regular nozzle.

Пример. Гидродинамические испытани  известного и предложенного устройств провод т на колонне диаметром 70 мм с стекл нными стенками, снабженной одной провальной тарелкой, изготовленной из органического стекла, толщиной 2 мм; в тарелке выполнено 5 щелей; ш:ирина каждой щели 5 мм. Кажда  щель снабжена вертикальными отбортовками из органического стекла толщиной 2 мм, высота каждой отбортовки 5 мм. В отбортовке выполнено 7 вертикальных прорезей глубиной 2 мм. Лист плоскопараллельной насадки шириной 68 и толщиной 1,0 мм изготовлен из стали 12-18Н10Т. Высота листа 380 мм. В верхней кромке листа выполнены 7 отверстий под крючки пружин. Пружины наружным диаметром 10 мм выполнены из стальной проволоки 12-18П10Т толщиной 1,0 мм. Лист подвешивает точно под щелью на пружинах, нижние крючки которых вход т в отверсти  листа, а верхние попеременно зацепл ютс  за прорези в отбортовках по обе стороны щели. Опыты проведены на противоточной системе вода - воздух. Равномерность распределени  орощени  оцениваетс  визуально.Example. The hydrodynamic tests of the known and proposed devices are carried out on a column with a diameter of 70 mm with glass walls, equipped with one failing plate made of organic glass, 2 mm thick; 5 slots in the plate; W: Irina each slot 5 mm. Each slot is provided with vertical flanging of plexiglass 2 mm thick, the height of each flanging 5 mm. The flanging made 7 vertical slots with a depth of 2 mm. The sheet of a plane-parallel nozzle 68 mm wide and 1.0 mm thick is made of steel 12-18H10T. Sheet height 380 mm. In the upper edge of the sheet there are 7 holes for the spring hooks. The springs with an outer diameter of 10 mm are made of steel wire 12-18P10T with a thickness of 1.0 mm. The sheet is suspended just below the slit on the springs, the lower hooks of which enter the holes in the sheet, while the upper hooks alternately engage the slots in the flanges on both sides of the slit. The experiments were conducted on a countercurrent system water - air. The uniform distribution of irrigation is assessed visually.

Во втором варианте семь описанных выще пружин приварены к верхней кромке листа своими нижними концами, выполненными в виде плоского горизонтального стержн , длина которого равна наружному диаметру (см. фиг. 4-7). Верхний виток каждой пружины выполнен с горизонтальным плоским торцом и касаетс  нижней поверхности провальной тарелки. В опытах используютс  как круглодырчата , так и щелева  провальные тарелки. Вертикально расположенный лист насадки устанавливаетс  в опытах как непосредственно под самой длинной щелью, так и под любым углом к ней перпендикул рно к плоскости тарелки. Равномерность распределени  орощени  по листу регул рной насадки также как и в первом варианте конструкции (по  понскому патенту - прототипу ) оцениваетс  визуально. Нагрузки по воде и воздуху измен ютс  в следующих пределах: вода 20-300 л/час, воздух 0-40 мз/ч.In the second variant, the seven springs described above are welded to the upper edge of the sheet with their lower ends, made in the form of a flat horizontal rod, the length of which is equal to the outer diameter (see Fig. 4-7). The upper coil of each spring is made with a horizontal flat end and touches the bottom surface of the failed plate. In experiments, both round-horned and slit hollow plates are used. A vertical sheet of the nozzle is installed in the experiments both directly under the longest slit and at any angle to it perpendicular to the plane of the plate. The uniformity of distribution of irrigation over the sheet of the regular packing, as well as in the first design variant (according to the Japanese patent, prototype) is evaluated visually. Water and air loads vary within the following limits: water 20-300 l / h, air 0-40 m3 / h.

Сравнение результатов испытаний известного и предложенного устройств показывает значительно лучшее распределение орошени  по элементу регул рной насадки в предложенном устройстве по сравнению с известным. В известном устройстве при различных нагрузках по газу и жидкостиComparison of the results of tests of the known and proposed devices shows a significantly better irrigation distribution over the element of the regular packing in the proposed device as compared with the known. In the known device with different loads for gas and liquid

жидкость стекала по листу регул рной насадки преимущественно в виде не сливающихс  друг с другом по высоте листа струй. Сливание струй возникает только при нагрузках по жидкости более 280 л/ч.the liquid flowed along the sheet of the regular nozzle mainly in the form of jets that do not merge with each other along the height of the sheet. The draining of the jets occurs only when the liquid loads more than 280 l / h.

В предложенном тарельчато-насадочном устройстве практически во всем диапазоне нагрузок по жидкости вс  поверхность листа смочена, причем пленка жидкости во всех местах листа имеет виз ально примерно одну же толщину. Лишь при нагрузках по жидкости менее 30 л/ч равномерность орощени  листа несколько ухудшаетс . Отметим также, что при использовании щелевой провальной тарелки в предложенном устройстве равномерность распределени  жидкости по поверхности листа регул рной насадки не зависит от положени  листа относнтельно щели провальной тарелки .In the proposed disc-packed device, practically the entire range of liquid loads, the entire surface of the sheet is wetted, and the liquid film in all places of the sheet has visually about the same thickness. Only with liquid loads of less than 30 l / h, the sheet irrigation uniformity somewhat deteriorates. It should also be noted that when using a slotted failure plate in the proposed device, the uniform distribution of the liquid over the surface of the sheet of the regular nozzle does not depend on the position of the sheet relative to the gap of the failure plate.

Claims (6)

1.Тарельчато-насадочна  колонна, включающа  чередующиес  по высоте провальные тарелки, пружины и соединенные с ними элементы регул рной насадки, расположенные под тарелкой, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  равномерности распределени  жидкости по элементам регул рной насадки и снижени  требоваНИИ к точности изготовлени  и сложности монтажа, верхний виток каждой пружины выполнен с горизонтальным плоским торцом с возможностью перемещени  относительно нижней поверхности тарелки, а нижний конец пружины л естко соединен с элементом регул рной насадки.1. A disk-packed column comprising alternating height collapsing plates, springs and elements of a regular packing connected to them, located under the plate, characterized in that, in order to improve the uniformity of the distribution of liquid across the elements of a regular packing and reduce the requirement for accuracy manufacturing and installation complexity, the upper turn of each spring is made with a horizontal flat end face that can be moved relative to the bottom surface of the plate, and the lower end of the spring is rigidly connected to the element nom a regular nozzle. 2.Колонна по п. 1, отличающа с  тем, что, длина нижнего конца пружины составл ет 0,5-1,0 периметра верхней2. The column according to claim 1, characterized in that the length of the lower end of the spring is 0.5-1.0 of the perimeter of the upper кромки регул рной насадки.edges of a regular nozzle. 3.Колонна по пп. 1 и 2, о т л и ч а юща с  тем, что, нижний конец каждой пружины по форме соответствует конфигурации верхней кромки регул рной насадки3. Column on PP. 1 and 2, that is, the lower end of each spring corresponds in shape to the configuration of the upper edge of the regular nozzle и его диаметр не превышает диаметра насадки.and its diameter does not exceed the diameter of the nozzle. 4.Колонна по п. 1, отличающа с  тем, что, диаметр верхнего витка каждой пружины больше ширины щели вышележ щей тарелки.4. Column according to claim 1, characterized in that the diameter of the upper turn of each spring is greater than the width of the slit of the overlying plate. 5.Колонны по и. 1, отличающа с  тем, что, насадка выполнена в виде труб.5. Columns on and. 1, characterized in that the nozzle is made in the form of pipes. 6.Колонна по п. 1, от л ич а ю щ а   с   тем, что, насадка выполнена в виде плоскопараллельных пластин.6. Column according to claim 1, from lich and y and a so that the nozzle is made in the form of plane-parallel plates. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1. Патент США № 3466151, кл. 261-114, 1969.1. US patent No. 3466151, CL. 261-114, 1969. ipui.Jipui.J Фт.1Ft.1 .. Фиг.- tFig .- t фиг. 7FIG. 7