Контактное устройство для тепломассообменных аппаратов для систем пар(газ) - жидкость

 

Изобретение относится к массовым устройствам тепломассообменных аппаратов для систем пар (газ)-жидкость и может быть использовано в нефтехимической , химической и других отраслях промышленности. Контактное устройство для тепломассообменных аппаратов для систем пар (газ)-жидкость включает основание в виде листа с фигурными просечными отверстиями, перекрытыми контактными поверхностями пластин клапанов, каждый из которых снабжен с противоположных (передней и задней) сторон соответственно частично открытой и глухой направляющими с ограничителями подъема клапана. По кромке каждого просечного отверстия основания выполнен вертикальный отгиб, расположенный по всей ширине отверстия с задней стороны клапана, при этом высота упомянутого отгиба составляет не менее максимальной высоты подъема клапана, кроме того, в верхней части каждый отгиб может быть дополнительно снабжен горизонтальным участком, направленным в сторону перекрывающей пластины клапана. 1 з. п. ф-лы. 4 ил.

Изобретение относится к массообменным устройствам колонных аппаратов для систем пар (газ) жидкость и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности.

Известна конструкция контактного устройства в виде ситчатой тарелки с отбойными элементами на основе перфорированного (просечно-сжатого) листа [1] Недостатком известной конструкции является узкий диапазон эффективной и устойчивой работы контактного устройства. Этот недостаток обусловлен тем, что просечно-вытяжной лист основания тарелки имеет значительное свободное сечение, что приводит к необходимости для исключения провала жидкой фазы или предотвращения ее уноса, жестко выдерживать технологические параметры процесса.

Известны также контактные устройства, включающие основание с отверстиями для прохода жидкой фазы (пара, газа) и переливы для жидкости. Над отверстиями основания расположены пластинчатые клапаны с отогнутыми вниз лапками, которые размещены в отверстиях основания и выполняют роль направляющих и ограничителей подъема клапанов [2] Недостатком этих устройств является сравнительно малоэффективное использование площади основания контактного устройства (тарелки), которое заключается в неравномерном распределении зоны ухода газовой фазы (пара/газа) между клапанами, в результате чего уменьшается свободное сечение тарелки и возрастает неравномерность по пару (газу) в зоне ухода, и, как следствие, возрастают гидравлическое сопротивление и межтарельчатый унос жидкости паром (газом).

Недостатком прототипа является то, что при малой производительности аппарата по пару (газу) наблюдается провал жидкой фазы со стороны глухих направляющих клапанов, обусловленный тем, что при встрече с глухими направляющими клапанов скорость жидкой фазы гасится, и в этих областях возникают буруны, т. е. локально повышается уровень жидкой фазы. В результате создаются благоприятные условия для ухода жидкой фазы в зазоры между глухими направляющими кромками отверстий в основании, т.к. давления паровой (газовой) фазы недостаточно для предотвращения провала жидкой фазы.

Целью изобретения является повышение производительности, эффективности и расширение диапазона эффективной и устойчивой работы при одновременном снижении гидравлического сопротивления и материалоемкости.

Это обеспечивается тем, что в контактном устройстве для тепломассообменных аппаратов для систем пар (газ)-жидкость, включающем основание в виде листа с фигуpными просечными отверстиями, перекрытыми контактными поверхностями пластин клапанов, каждый из которых снабжен с противоположных (передней и задней) сторон, соответственно, частично открытой и глухой направляющими с ограничителями подъема клапана, при этом кромки просечных отверстий основания выполнены с вертикальными отгибами, расположенными по всей ширине отверстий с задней стороны клапанов. Высота отгибов не менее максимальной высоты подъема клапанов. Кроме того, отгибы в верхней части могут быть снабжены горизонтальными участками, направленными в сторону перекрывающих пластин клапанов.

Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения заключается в том, что увеличивается эффективность массообмена и существенно снижается материалоемкость при изготовлении контактного устройства.

На фиг. 1 и 2 представлены клапаны (варианты), общий вид; на фиг. 3 фрагмент продольного разреза общего вида контактного устройства; на фиг. 4 то же, вид сверху.

Контактное устройство для массообменных аппаратов для систем пар (газ)-жидкость содержит основание 1 в виде листа с фигурными просечными отверстиями 2, перекрытыми контактными пластинами 3 клапанов, снабженных направляющими 4 с ограничителями подъема 5 и ограничителями опускания 6. Контактная поверхность пластин 3 клапана выполнена конгруэнтной (т.е. равной) фигурному просечному отверстию 2 основания 1. Одна из направляющих клапана со стороны набегания жидкой фазы выполнена глухой, а с противоположной стороны, т. е. со стороны слива жидкой фазы, направляющая клапана снабжена окном 7.

Кромки просечных отверстий 2 основания 1 с задней стороны клапанов (со стороны глухих направляющих) снабжены вертикальными отгибами 8, которые при необходимости могут быть снабжены горизонтальными участками 9. Высота отгибов составляет не менее максимальной высоты подъема клапанов.

Работает устройство следующим образом.

Жидкая фаза поступает на контактное устройство и движется по основанию 1 от переливов к сливам (на черт. условно не показаны), одновременно снизу поступает газовая фаза, которая, проходя через зазоры между контактными поверхностями 3 и полотном основания 1 тарелки, а также в зазоры между поверхностью клапана и выполненными на его поверхности просечными вытяжками (на черт. условно не показаны), вступает в контакт с жидкой фазой.

По мере увеличения расхода пара (газа) начинается подъем клапанов вплоть до упора ограничителей подъема 5 в полотно основания 1, при этом открываются окна 7 направляющей 4. Таким образом контактное устройство работает в слабо прямоточном и перекрестном режимах. За счет наличия вертикальных отгибов 8 у кромок отверстий 2 исключается провал жидкой фазы при малой производительности по пару (газу), поскольку жидкая фаза в случае перелива через вертикальные отгибы 8 подается непосредственно на поверхности пластин 3 клапанов. Наличие горизонтальных участков 9 на вертикальных отгибах 8 позволяет дополнительно снизить провал жидкой фазы за счет организованного слива жидкой фазы на поверхности клапанов и, кроме того, организовать прямоток жидкой и паровой (газовой) фаз на их поверхности.

Реализация устройства обеспечит расширение диапазона эффективной и устойчивой работы тепломассообменных аппаратов.

Формула изобретения

1. КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ СИСТЕМ ПАР(ГАЗ) - ЖИДКОСТЬ, включающее основание в виде листа с фигурными просечными отверстиями, перекрытыми контактными поверхностями пластин клапанов, каждый из которых снабжен с противоположных (передней и задней) сторон соответственно частично открытой и глухой направляющими с ограничителями подъема клапана, отличающееся тем, что просечные отверстия основания выполнены с вертикальными отгибами, расположенными по всей ширине отверстий с задней стороны клапанов, при этом высота отгибов не менее максимальной высоты подъема клапанов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отгибы в верхней части снабжены горизонтальными участками, направленными в сторону перекрывающих пластин клапанов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4