Распределительное устройство для тонкого распределения жидкости
Изобретение относится к распределительному устройству, а также к колонне с упорядоченной насадкой и с распределительным устройством для тонкого распределения жидкостей. Распределительное устройство содержит первичную ступень распределения, которая имеет большое число выходных отверстий, вторичную ступень распределения, которая расположена под первичной ступенью распределения и включает распределительные желоба, направляющие, выполненные в виде плоскостей, которые ведут от первичной к вторичной ступени распределения. Каждой направляющей соответствует, по меньшей мере, одно выходное отверстие, а также распределительный желоб, так что жидкость может направляться из выходного отверстия вдоль направляющей в распределительный желоб. Каждый распределительный желоб выполнен в виде накопительного пространства, в котором осуществляется распределение жидкости при применении дросселирующего средства и за счет гидродинамического выравнивания. Каждая направляющая проходит от первичной ступени распределения к соответствующему распределительному желобу, а также проходит сквозь него, и под распределительным желобом образует кромку для капельного стекания подаваемой жидкости. Каждая направляющая обладает, по меньшей мере, частично объемным структурированием, а также равномерной перфорацией. Колонна содержит насадку, имеющую вертикальные слои, и распределительные желоба распределительного устройства расположены поперек, т.е. перпендикулярно или под углом, не равным 90°, относительно этих слоев. Технический результат направлен на осуществление равномерного распределения самых малых количеств жидкости. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к распределительному устройству для тонкого распределения жидкости, а также к колонне с таким распределителем. С помощью распределительного устройства тонкого распределения небольшие количества жидкости могут равномерно распределяться по насадке колонны.
Известно большое количество распределительных устройств для жидкостей, которые позволяют осуществлять равномерное орошение насадки малыми количествами жидкости. Из Европейской заявки EP-A-0512277 известно такое распределительное устройство, в котором жидкость внизу по распределительным желобам направляется в чаши и из них равномерно направляется дальше к пальцевидным направляющим элементам. Жидкость из отверстий чаш по проволочным элементам подается к направляющим элементам, а по ним направляется дальше к остриям для капельного стекания. Направляющие элементы у каждой чаши выгнуты в радиальном направлении наружу таким образом, что все острия для капельного стекания распределителя жидкости располагаются над насадкой с равномерным распределением.
Задачей изобретения является создать другое распределительное устройство для тонкого распределения жидкости, которое при применении более простых средств позволяет осуществлять равномерное распределение самых малых количеств жидкости. Эта задача решается с помощью распределительного устройства, охарактеризованного в п.1 формулы изобретения.
Распределительное устройство для тонкого распределения жидкости включает первичную ступень распределения, которая имеет большое количество выходных отверстий, и вторичную, расположенную под первичной ступенью распределения ступень распределения, содержащую распределительные желоба. Выполненные в виде плоскостей направляющие ведут от первичной к вторичной ступени распределения. Каждой направляющей придано одно выходное отверстие или группа выходных отверстий, а также распределительный желоб. Каждая направляющая, с помощью которой жидкость из, по меньшей мере, одного приданного ей выходного отверстия может подаваться к вторичной ступени распределения, проходит от первичной ступени распределения к соответствующему распределительному желобу, а также проходит сквозь него, и образует под распределительным желобом кромку для капельного стекания подведенной жидкости. Каждая направляющая обладает, по меньшей мере, частично объемным структурированием, а также равномерной перфорацией. Каждый распределительный желоб выполнен в виде накопительного пространства, в котором распределение жидкости осуществляется при применении дросселирующего средства и на основе гидродинамического выравнивания.
Зависимые пункты 2-8 формулы изобретения касаются предпочтительных форм выполнения распределительного устройства для тонкого распределения. Колонна с распределительным устройством для тонкого распределения является предметом пунктов 9-10 формулы изобретения.
Далее изобретение поясняется на основе чертежей. Показывают:
фиг.1 - представленный схематически вид сверху распределительного устройства для жидкости, которое расположено в колонне над структурированной насадкой,
фиг.2 - элемент распределительного устройства для тонкого распределения распределительного устройства для тонкого распределения согласно изобретению, который может иметь применение в колонне,
фиг.3 - поперечное сечение второго варианта выполнения элемента распределительного устройства для тонкого распределения согласно изобретению и
фиг.4, 5 - два других варианта выполнения распределительного устройства для тонкого распределения согласно изобретению.
На фиг.1 можно видеть представленное схематически, показанное частично поперечное сечение колонны 12 и распределительного устройства 1 тонкого распределения на виде сверху. Это распределительное устройство 1 для распределения жидкости представляет собой распределительное устройство для тонкого распределения, с помощью которого может осуществляться тонкое распределение жидкости. Распределительное устройство 1 для тонкого распределения расположено над структурированной насадкой 13, структура которой образована вертикальными слоями 14. Оно содержит большое число элементов 11 распределительного устройства для тонкого распределения, которые расположены под главным каналом 10 и направлены поперек (перпендикулярно или под углом, не равным 90°) относительно слоев 14. Расположенные вверху части элементов 11 распределительного устройства для тонкого распределения образуют первичную ступень распределения, расположенные внизу части - вторичную ступень распределения.
Детали для элемента 11 распределительного устройства для тонкого распределения представлены на фиг.2. Элемент 11 распределительного устройства для тонкого распределения включает канал 3, который представляет часть первичной ступени распределения. Канал 3 имеет в вертикальной стенке 31, которая также может быть наклонной, выходные отверстия 32. Толщина стенки 31 в обычном случае меньше диаметра самого малого выходного отверстия 32. Распределяется жидкость 20. Над выходным отверстием 32, расположенным внизу, может быть предусмотрено дополнительное выходное отверстие (не показано) или также несколько отверстий. Вместо открытого в направлении вверх канала можно использовать также трубу, в которой на уровне оси трубы или вблизи этого уровня расположены боковые выходные отверстия.
На уровне, расположенном ниже, под каналом 3 расположен распределительный желоб 5, который является частью вторичной ступени распределения. Он придан каналу 3 и проходит, по меньшей мере, приблизительно параллельно ему. Выполненная в виде плоскости направляющая 4 для жидкости 20, выходящей из канала 3 в виде струй 23, проходит от канала 3 к соответствующему распределительному желобу 5 и сквозь него к кромке 45 для капельного стекания. Направляющая 4 обладает объемным структурированием, а также равномерной перфорацией: она состоит, например, из металлической ткани или из вытяжной сетки с мелкими ячейками, по которой возникающие струи 23 жидкости предварительно распределяются благодаря поперечному растеканию 24.
Распределительный желоб включает две листовых боковины 51, 52, которые образуют сужающуюся в направлении вниз, переходящую в щель область. Выполненная в виде плоскости и структурированная направляющая 4 находится в щели вдоль всего распределительного желоба в равномерном контакте с внутренними поверхностями обеих листовых боковин 51, 52 и действует, таким образом, как дросселирующее средство 25, которое оказывает сопротивление потоку стекающей жидкости 20. Листовые полосы 6 у двух концов распределительного желоба 5, из которых показана лишь одна, препятствуют жидкости 20 вытекать в боковом направлении. С помощью обеих листовых полос 6 можно прикрепить распределительный желоб к каналу 3. Направляющая 4 иначе, чем представлено, имеет ширину, доходящую до обеих листовых полос 6. Таким образом, распределительный желоб 5 выполнен в виде накопительного пространства, в котором может осуществляться дальнейшее распределение жидкости с помощью гидродинамического уравнивания.
Кромка 45 для капельного стекания предпочтительно распределена на узкие сегменты, которые отделены друг от друга вырезами 47 в форме арок. При идеальном выполнении элемента 11 распределительного устройства для тонкого распределения с горизонтальной ориентацией у нижних краев всех сегментов 46 собирается жидкость 26, которая отделяется от них в виде капель 27 вдоль всей кромки 45 для капельного стекания. Могут быть также предусмотрены выполненные в виде вырезов выемки 54 в верхней кромке листовой боковины 52. Если в распределительном желобе накапливается слишком много жидкости, то такие выемки действуют в качестве мест перелива, с помощью которых становится возможным достаточно равномерное распределение избыточной жидкости.
Действие служащего для гидродинамического выравнивания дросселирующего средства 25 зависит от вязкости жидкости 20 и структурирования направляющей 4. Структурирование направляющей 4 выполнено в соответствии с вязкостью жидкости, подлежащей распределению. Для распределения жидкости 20 с низкой вязкостью направляющая имеет предпочтительно единообразное и тонкое структурирование. Для распределения вязкой жидкости 20, которая имеет высокую вязкость, грубое структурирование, к примеру образование бороздок, может накладываться на тонкое структурирование. Благодаря грубому структурированию получаются относительно широкие проемы между направляющей 4 и листовыми боковинами 51, а также 52. Вязкая жидкость 20 стекает в основном через эти проемы.
Направляющая 4 представляет собой предпочтительно металлическую ткань, в частности так называемую «пятиремизную ткань» или также простую ткань с полотняным переплетением. Пятиремизная ткань представляет собой атласную ткань, полученную с помощью пятикратного переплетения, которая имеет две поверхности с сильно различающимся структурированием. Одна поверхность особенно пригодна для образования пленки орошения. Поэтому пятиремизную ткань предпочтительно используют для изготовления структурированных насадок. Также эта ткань является предпочтительной для применения в распределительном устройстве 1 для тонкого распределения согласно изобретению.
Фиг.3 показывает поперечное сечение второго примера выполнения элемента 11 распределительного устройства для тонкого распределения согласно изобретению. Здесь вступает в действие вторая, выполненная в виде плоскости направляющая 53, которая соединяет канал 3 с распределительным желобом 5. Также эта вторая направляющая 53 имеет функцию отклонять вниз к первой направляющей 4 распределяемую жидкость, которая выходит из отверстий 32 в виде не показанных (здесь) струй. Эта первая направляющая 4 экранирует свободное пространство между каналом 3 и второй направляющей 53 в направлении вниз. Далее внизу она вместе с направляющей 53 направляет жидкость в распределительный желоб 5, который в основном выполнен так же, как показано на фиг.2.
Вторая направляющая 53 представляет собой формованный лист, который создает механическое соединение между каналом 3 и распределительным желобом 5. Она образует, в частности, боковину распределительного желоба 5. Вторая боковина 52 может соединяться с помощью точечной сварки с первой направляющей 4 и второй направляющей 53. Толщиной первой направляющей 4 определяется ширина щели распределительного желоба 5.
Максимальное расстояние между соседними выходными отверстиями 32 одного канала составляет 1 м, предпочтительно не более 50 см. Диаметр выходного отверстия 32 выбирают таким по величине, чтобы в час через каждое выходное отверстие могли выдаваться 1-30 литров распределяемой жидкости 20.
Насадка 13 имеет вертикальные слои 14, а распределительные желоба 5 распределительного устройства 1 расположены поперек (перпендикулярно или под углом, не равным 90°) относительно этих слоев 14. Слои 14 изготовлены, например, из фольги, которая обладает соответственно объемным структурированием, а также равномерно перфорирована. Первая направляющая 4 распределительного устройства 1 для тонкого распределения изготовлена предпочтительно также из этой фольги или подобного материала.
В варианте выполнения, представленном на фиг.4, распределительное устройство 1 для жидкости содержит основной канал 10 и дополнительные каналы 3 (первичная ступень распределения), которые расположены на том же уровне. Элементы 11 распределительного устройства для тонкого распределения выполнены, в основном, так же, как таковые на фиг.3. Распределительным желобом 5 предпочтительно перекрывается зона под основным каналом 10.
В варианте выполнения согласно фиг.5 струя 23 жидкости внутри имеющего форму трубы направляющего элемента 7 подается из дополнительного канала 3 на вторичную ступень распределения элемента 11 распределительного устройства для тонкого распределения. Здесь распределительный желоб 5 вторичной ступени распределения направлен поперек дополнительного канала 3. Направляющий элемент 7 отклоняет - как это описано в публикации в Европейской заявке EP-A-1153640 - жидкость по винтообразной траектории на направляющую 4. Она имеет в нижней области 4' объемное структурирование, а также равномерную перфорацию. Нижняя область 4' может быть изготовлена из металлической ткани, которая накладывается на гладкую листовую фольгу. Струя 23 жидкости стекает сначала на листовую фольгу в направлении траектории падения, а затем распределяется поперек ткани и распределительного желоба 5, т.е. поперек траектории падения. Одному желобу 5 соответствует в каждом случае лишь один направляющий элемент 7. Второй направляющий элемент 7' представленного дополнительного канала 3 обозначен штрихпунктирной линией. С помощью элемента 11 распределительного устройства для тонкого распределения известное из Европейской заявки EP-A-1153640 распределительное устройство для жидкости усовершенствовано с получением распределительного устройства для тонкого распределения. Благодаря элементам 11 распределительного устройства для тонкого распределения можно выбрать между соседними дополнительными каналами 3 большее расстояние, чем у известного распределительного устройства. Распределительный желоб 5 предпочтительно имеет длину 40-60 см.
1. Распределительное устройство (1) для тонкого распределения жидкости (20), содержащее первичную ступень распределения, которая имеет большое число выходных отверстий (32), вторичную ступень распределения, которая расположена под первичной ступенью распределения и включает распределительные желоба (5), направляющие (4), выполненные в виде плоскостей, которые ведут от первичной к вторичной ступени распределения, причем каждой направляющей (4) соответствует, по меньшей мере, одно выходное отверстие (32), а также распределительный желоб (5), так что жидкость (23) может направляться из выходного отверстия (32) вдоль направляющей (4) в распределительный желоб (5), причем каждый распределительный желоб (5) выполнен в виде накопительного пространства, в котором осуществляется распределение жидкости при применении дросселирующего средства (25) и за счет гидродинамического выравнивания, отличающееся тем, что каждая направляющая проходит от первичной ступени распределения к соответствующему распределительному желобу (5), а также проходит сквозь него, и под распределительным желобом образует кромку (45) для капельного стекания подаваемой жидкости, и каждая направляющая обладает, по меньшей мере, частично, объемным структурированием, а также равномерной перфорацией.
2. Распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что распределительный желоб (5) образован двумя листовыми боковинами (51, 52); сужающаяся вниз область между листовыми боковинами переходит в щель, которая вместе с направляющей (4) образует дросселирующее средство (25), действие которого зависит от вязкости жидкости (20) и структурирования направляющей, и кромка (45) для капельного стекания и/или верхняя кромка одной листовой боковины (52) предпочтительно имеют выполненные в форме арок вырезы (47) или имеющие вид прорезей выемки на равномерном расстоянии друг от друга.
3. Распределительное устройство по п.2, отличающееся тем, что структурирование направляющей (4) выполнено соответственно вязкости распределяемой жидкости (20); для распределения жидкости с низкой вязкостью направляющая имеет единообразное тонкое структурирование, а для распределения жидкости с высокой вязкостью - грубое структурирование, например, нанесение бороздок накладывается на тонкое структурирование.
4. Распределительное устройство по одному из пп.1-3, отличающееся тем, что направляющая (4) представляет собой металлическую ткань, в частности, так называемую «пятиремизную ткань» или простую ткань с полотняным переплетением.
5. Распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что первичная ступень распределения включает большое число каналов (3), и выходные отверстия (32) расположены в боковых стенках (31) каналов; распределительные желоба (5) вторичной ступени распределения приданы соответственно одному из каналов и направлены, по меньшей мере, приблизительно, параллельно соответствующему каналу, и выполненная в виде плоскости направляющая (4) проходит в каждом случае от одного из каналов к соответствующему распределительному желобу и проходит сквозь него, причем каналы могут быть выполнены открытыми в направлении вверх или в виде труб.
6. Распределительное устройство по п.5, отличающееся тем, что упомянутая направляющая (4), выполненная в виде плоскости, является первой направляющей; вторая направляющая (53), выполненная в виде плоскости, соединяет канал с распределительным желобом и эта вторая направляющая установлена для отклонения распределяемой жидкости (20) вниз, к первой направляющей, и в частности, вторая направляющая (53) представляет собой формованный лист, который осуществляет механическое стабильное соединение между каналом (3) и распределительным желобом (5) и при этом может образовывать боковину распределительного желоба.
7. Распределительное устройство по п.5 или 6, отличающееся тем, что для каждого канала (3) максимальное расстояние между соседними выходными отверстиями (32) составляет один метр, предпочтительно не более 50 см, и через каждое выходное отверстие может выдаваться в час количество распределяемой жидкости (20), величина которого составляет 1-30 л.
8. Распределительное устройство по п.1, отличающееся тем, что первичная ступень распределения включает большое количество каналов (3); по бокам каналов (3) расположены выполненные в виде труб направляющие элементы, которые проводят жидкость вертикально вниз к выходным отверстиям (32), и распределительный желоб (5) вторичной ступени распределения может быть направлен поперек каналов первичной ступени распределения.
9. Колонна с упорядоченной насадкой (13) и с распределительным устройством (1) для тонкого распределения жидкостей (20) по одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что насадка имеет вертикальные слои (14) и распределительные желоба (5) распределительного устройства расположены поперек, т.е. перпендикулярно или под углом, не равным 90°, относительно этих слоев.
10. Колонна по п.9, отличающаяся тем, что слои (14) насадки (13) изготовлены из фольги, которая имеет соответствующее объемное структурирование, а также равномерную перфорацию, и первая направляющая (4) распределительного устройства (1) для тонкого распределения изготовлена из такой же фольги или подобного материала.
