Распределитель жидкости для разделительных колонн, сливной элемент распределителя и колонна с распределителем

 

Изобретение относится к распределителю жидкости для массообменных колонн. Распределитель жидкости для колонн содержит, по меньшей мере, одну ваннообразную или трубообразную часть (3) из жесткого материала. Сливные элементы (4) из упругого, в частности эластомерного, материала плотно вставлены в отверстия (30) ваннообразной или трубообразной части. Подлежащая распределению жидкость проходит только через, по меньшей мере, одно отверстие (40) в сливном элементе. Это отверстие имеет точно заданные геометрические размеры. Распределитель может быть использован, в частности, для высококоррозионных жидкостей, при этом в распределителе для сливных отверстий задаются единые и точные геометрические размеры. 3 с. и 8 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к распределителю жидкости для разделительных колонн согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, к сливному элементу такого распределителя, а также к колонне с распределителем.

В массообменных способах с использованием, например, серной кислоты, азотной кислоты, хлоруксусной кислоты или муравьиной кислоты необходимо применять для распределителей жидкости материалы, которые являются устойчивыми по отношению к этим указанным высоко коррозийным веществам. Можно использовать распределители, которые изготовлены из керамического материала или же из литого материала, как, например, железокремниевого чугуна с шаровидным графитом. Однако известные керамические распределители или распределители из литого материала обеспечивают некачественное распределение жидкости из-за неточной и неравномерной геометрии сливных отверстий: отверстия имеют диаметр, который существенно меньше толщины стенок распределителя, так что возникают трудности при впуске жидкости. Диаметры отверстий имеют разброс вокруг среднего значения (около ±3% для керамических материалов). Последующая обработка с помощью шлифования для достижения равных диаметров является сложной и не предусматривается из-за высокой стоимости такой работы.

Однако в колоннах со структурированными (упорядоченными) набивками, а также с насыпными заполнителями для их оптимальной работы существенное значение имеет равномерное распределение жидкости. Поэтому задачей изобретения является создание распределителя, в частности, для высоко коррозийных жидкостей, в котором для сливных отверстий задаются единые и точные геометрические размеры. Эта задача решается с помощью распределителя жидкости, заявленного в пункте 1 формулы изобретения.

Распределитель жидкости для колонн содержит, по меньшей мере, одну ваннообразную или трубообразную часть из жесткого материала. Сливные элементы из упругого, в частности, эластомерного материала плотно посажены в отверстия ваннообразной или трубообразной части. Распределяемая жидкость вытекает через по меньшей мере одно отверстие в сливном элементе. Это отверстие имеет точно заданные геометрические размеры. Благодаря упругости сливных элементов их можно плотно устанавливать в отверстия несмотря на геометрическую неравномерность последних. При этом геометрия выпускных отверстий остается в широких пределах неизменной.

Зависимые пункты 2-8 формулы изобретения относятся к предпочтительным вариантам выполнения распределителя согласно изобретению. Предметом пункта 9 формулы изобретения является сливной элемент. Пункты 10 и 11 формулы изобретения относятся к колонне с распределителем согласно изобретению.

Решение согласно изобретению можно с преимуществом использовать также в колоннах, в которых обычно используют металлические распределители жидкости.

При изменении нагрузки до настоящего времени было необходимо заменять весь распределитель. В распределителе согласно изобретению сливные элементы можно устанавливать в отверстия ваннообразных или трубообразных частей с помощью штекерных разъемов. Штекерный разъем обеспечивает проведение быстрой замены, когда вместо всего распределителя можно заменять только сливные элементы.

Изобретение поясняется ниже с помощью чертежей, где на фиг. 1 показан схематичный вид части колонны в разрезе с распределителем жидкости согласно изобретению; на фиг. 2 - сливной элемент, состоящий из двух частей; на фиг. 3 - отражательная пластина для распределителя согласно изобретению; на фиг. 4 - сливной элемент, состоящий из одной части; на фиг. 5 - другой сливной элемент, состоящий из одной части; на фиг. 6 - поперечное сечение распределителя, выполненного из металлической трубы; на фиг. 7 - поперечное сечение другого сливного элемента для металлического распределителя.

Показанная на фиг. 1 в частичном разрезе колонна 1 содержит внутри стенки 10 колонны распределитель 2 с ваннообразной частью 3 и сливными элементами 4, который расположен над набивочным участком 5. В колонне 1 проводится массообмен, а также теплообмен между подлежащей распределению жидкостью 6 (направление слива 6') и второй текучей средой, в частности газом. При этом выпускные элементы 4 расположены в равномерном порядке, согласованным со структурой набивки 5. Сливные элементы 4 образуют на фиг. 1 донные отверстия, однако они могут быть также выполнены в виде расположенных по боковой поверхности распределителя 2 выпускных отверстий.

Сливные элементы 4 распределителя 2 согласно изобретению особенно приспособлены для толстостенных керамических ванн 3. Как показано на фиг. 2, они установлены в отверстия 30, поперечное сечение которых сужается в направлении 6' слива или же может оставаться постоянным. В случае сужения упрощается выполнение уплотнения между отверстием и сливным элементом 4. Однако могут быть также предусмотрены уплотнительные кольца в качестве дополнительных компонентов сливных элементов 4.

При высоких рабочих температурах материал сливных элементов 4 становится, как правило, очень податливым. Однако в этом случае жесткий материал ваннообразной части 3 служит очень хорошей опорой, благодаря чему в значительной мере сохраняются геометрические размеры и расположение сливных элементов 4.

Сливной элемент 4 на фиг. 2 состоит из расположенной со стороны входа части 4a и расположенной со стороны выхода части 4b. С верхней стороны 31 ванны 3, т.е. со стороны входа жидкости, часть 4a вставлена в отверстие 30. Часть 4a со стороны входа выполнена с чашеобразным углублением 41, в дне 42 которого расположено сливное отверстие 40. Эта часть 4a изготовлена, предпочтительно, из эластомерной пластмассы, например, PFA (сополимер перфторалкилвинилового эфира), для рабочих температур до около 250^oC, или из другого фторполимера, посредством литья под давлением. Таким образом, сливное отверстие 40 имеет точно заданные геометрические размеры. Если для диаметра сливного отверстия 40 выбирают величину, которая больше толщины дна 42, то можно хорошо воспроизводить условия слива; кроме того, можно точно рассчитать количество проходящей жидкости.

Верхняя область 41 расположенной со стороны входа части 4a, которая простирается до нижней кромки 43, имеет соответствующую отверстию 30 форму, так что вдоль поверхности соприкосновения между областью 41 и поверхностью отверстия 30 практически не может проходить жидкость. Нижняя область 44 расположенной со стороны входа части 4a выполнена в виде цилиндрической трубы, которая не соприкасается с поверхностью отверстия 30.

Фиксирующую часть 4b, которая выполнена, предпочтительно, также из эластомера, можно надвигать на трубу 44 расположенной со стороны входа части 4а (стрелки 46'), причем эластично растягивающееся стопорное кольцо 45 охватывает трубу 44. Мелкие ребра 44a на трубе 44 обеспечивают фиксацию при взаимодействии с нижней кромкой 45a стопорного кольца 45. Фиксирующую часть 4b, которая имеет чашеобразную оболочку 46, надвигают на трубу 44 настолько, что оболочка 46 с напряжением сжатия прилегает своим верхним краем 46a к внешней стороне 32 ванны 3.

Между краем 46a и внешней стороной 32 ванны 3 могут быть зажаты пластинчатые элементы. Такой не показанный элемент может быть частью вспомогательного устройства, например отражательной пластиной, которая может быть расположена перед отверстием трубы 44.

На фиг. 3 показана другая отражательная пластина 7 для сливного элемента 4b с расположенной со стороны выхода трубой 44. Обозначенная штрих-пунктирной линией струя 6 жидкости, которая выходит горизонтально из выпускного отверстия (40 на фиг. 2), попадает на отражательную пластину 7 и стекает по ней вниз в виде пленки 60. Здесь отражательная пластина, как и фиксирующая часть 4b на фиг. 2, закреплена стопорным кольцом 47. Это стопорное кольцо 47 может быть частью крепления сливного элемента, или же оно может быть предусмотрено как дополнительная часть наряду с фиксирующей частью 4b. Отражательная пластина 7 может быть также наклонена в другую сторону относительно вертикали для беспрепятственного прохождения газа вверх.

На фиг. 4 показан состоящий из одной части сливной элемент 4 из эластичного материала, который содержит фиксирующие части 44', с помощью которых сливной элемент 4 удерживается в отверстии 30 без возможности проскальзывания. Такой сливной элемент 4 можно применять только тогда, когда точные геометрические размеры отверстия задаются посредством способа, обеспечивающего его низкую стоимость.

На фиг. 5 показан вариант, в котором фиксирующие части 440 выполнены в виде эластичных "рыболовных крючков". Такой крючок содержит боковую сторону 441 с гибким участком 442, который при вдвигании скользит по поверхности отверстия 30 и затем раскрывается. При этом верхняя кромка 442a зацепляется за внешнюю поверхность 32 ванны 3.

Как показано на фиг. 6, распределитель 1 жидкости согласно изобретению может быть установлен также в металлических распределительных каналах 3', которые выполнены, например, в форме труб и которые содержат ваннообразную нижнюю часть 33, а также съемную крышку 34. Сливной элемент 4, например, показанный на фиг. 4, вставлен в цилиндрический патрубок 30' нижней части 33.

На фиг. 7 показан другой пример выполнения сливного элемента 4, который выполнен с возможностью установки в круглом отверстии в металлической стенке 33 распределителя. Такой сливной элемент 4 можно очень просто и легко заменять. Как указывалось выше, это особенно предпочтительно при изменении нагрузки колонны, поскольку отпадает необходимость в замене всего распределителя.

Формула изобретения

1. Распределитель жидкости для разделительных колонн, содержащий, по меньшей мере, одну ваннообразную или трубообразную часть из жесткого материала, отличающийся тем, что он включает сливные элементы, выполненные из упругого эластомерного материала и вставленные в отверстия ваннообразной или трубообразной части, так что подлежащая распределению жидкость проходит только через, по меньшей мере, одно отверстие в сливном элементе, при этом сливные элементы установлены в отверстия в виде целого элемента или одной части на стороне входа жидкости и выполнены с чашеобразным углублением, а в дне этого углубления расположено сливное отверстие, имеющее точно заданные геометрические размеры.

2. Распределитель жидкости по п.1, отличающийся тем, что отверстия ваннообразной или трубообразной части имеют поперечные сечения, которые в направлении слива сужаются или остаются постоянными.

3. Распределитель жидкости по п.1 или 2, отличающийся тем, что сливное отверстие имеет диаметр, который больше толщины дна.

4. Распределитель жидкости по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что сливные элементы содержат фиксирующие части, с помощью которых обеспечивается свободная от проскальзывания посадка сливного элемента в отверстии.

5. Распределитель жидкости по п.4, отличающийся тем, что сливные элементы выполнены как единое целое, а фиксирующие части интегрированы в них со стороны выхода.

6. Распределитель жидкости по п.4, отличающийся тем, что сливные элементы состоят из расположенной на стороне входа части и расположенной на стороне выхода фиксирующей части, причем фиксирующая часть, по существу, выполнена с возможностью продвижения на расположенную со стороны входа часть.

7. Распределитель жидкости по п. 6, отличающийся тем, что у сливных элементов со стороны выхода на расстоянии расположены отражательные пластины, причем эти отражательные пластины выполнены с возможностью крепления с помощью расположенных со стороны выхода частей и образуют с этими частями взаимосвязанный элемент или выполнены с возможностью крепления на расположенной со стороны входа части в качестве третьей части.

8. Распределитель жидкости по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что ванна выполнена из керамического материала или литого материала, а сливные элементы отлиты под давлением.

9. Сливной элемент, расположенный в распределителе жидкости для разделительных колонн, отличающийся тем, что он выполнен из упругого эластомерного материала и вставлен в отверстие ваннообразной или трубообразной части, так что подлежащая распределению жидкость проходит только через, по меньшей мере, одно отверстие в сливном элементе, при этом сливной элемент установлен в отверстие в виде целого элемента или одной части на стороне входа жидкости и выполнен с чашеобразным углублением, а в дне этого углубления расположено сливное отверстие, имеющее точно заданные геометрические размеры.

10. Разделительная колонна, включающая распределитель жидкости, содержащий, по меньшей мере, одну ваннообразную или трубообразную часть из жесткого материала, отличающаяся тем, что распределитель жидкости выполнен по любому из пп. 1-8, причем в колонне осуществляется массообмен или теплообмен между подлежащей распределению жидкостью и второй текучей средой, в частности газом.

11. Колонна по п. 10, отличающаяся тем, что распределитель жидкости расположен над структурированной набивкой или над насыпными заполнителями, а сливные элементы расположены в равномерном порядке, согласованном с компоновкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7