Противоточная колонна с динамически управляемым распределителем жидкости
Владельцы патента RU 2631701:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) (RU)
Изобретение относится к противоточной колонне с распределителем жидкости. Противоточная колонна содержит динамически управляемый распределитель жидкости, включающий в себя трубу для подачи жидкости и множество распределительных органов, которые расположены в колонне над набивкой с возможностью образования в протекающем вверх газе на высоте распределительных органов нескольких частичных потоков, причем между набивкой и распределительными органами имеются зоны подпора, при этом распределительные органы представляют собой накопительные объемы жидкости 3, расположенные на опорной плите, каждый из которых включает множество отверстий в днище для прохождения жидкости, соосных с множеством отверстий в опорной плите, уровнемер 11, трубу для подачи жидкости 9, содержащую насос 16, расходомер, состоящий из первичного преобразователя расходомера 12 и вычислителя расходомера 13, входной клапан 4, причем накопительные объемы жидкости разделены между собой окнами в опорной плите для протекающего вверх газа. Технический результат изобретения заключается в равномерном распределении жидкости по поверхности всего объема набивки даже при сильном газовом потоке и значительных отклонениях геометрических размеров текстурированной поверхности набивки от заданных параметров. 3 ил.
Изобретение относится к противоточной колонне с распределителем жидкости.
Известно устройство для равномерного распределения жидкости (патент ЕР №0282753, 1988 г., B01D 3/00; B01D 53/18; F28D 3/00; F28D 3/04; F28F 25/02; F28F 25/04), содержащее основной канал с множеством вторичных каналов, имеющих отводной канал с отверстием для жидкости.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является противоточная колонна с распределителем жидкости (патент РФ №2176148, 1999 г., B01D 3/00, B01D 53/18), включающим в себя множество трубчатых или желобообразных распределительных органов. Эти распределительные органы расположены в колонне над набивкой с возможностью образования в протекающем вверх газе на высоте распределительных органов нескольких частичных потоков. Между набивкой и распределительными органами имеются зоны подпора. За счет дополнительных, не требуемых сами по себе для выдачи жидкости средств на зоны подпора и/или потока распределяемой жидкости оказывают такое воздействие, что после выхода из распределительных органов и перед входом в набивку жидкость в свободном падении пересекает зоны подпора и при необходимости также другие области, где газовый поток, в основном, свободен от горизонтальных составляющих скорости. На газовый поток может быть оказано воздействие также за счет подходящей формы распределительных органов.
Эффективность этих решений зависит от равномерности распределения потока жидкости по всей текстурированной поверхности набивки рабочего объема противоточной колонны. Локальное смачивание только части поверхности образуется от отрицательного воздействия встречного газового потока, разности в толщине листа текстурированной поверхности набивки колонны с гофрами, под действием кариолесовых и гравитационных сил, которые влияют на равномерное покрытие поверхности набивки жидкостью.
Задачей изобретения является создание противоточной колонны с динамически управляемым распределителем жидкости, в которой даже при сильном газовом потоке и значительных отклонениях геометрических размеров текстурированной поверхности набивки от заданных параметров распределение жидкости в набивке происходит равномерно по сечению и высоте.
Поставленная задача решается тем, что противоточная колонна с динамически управляемым распределителем жидкости, включающим в себя трубу для подачи жидкости, множество распределительных органов, которые расположены в колонне над набивкой с возможностью образования в протекающем вверх газе на высоте распределительных органов нескольких частичных потоков, причем между набивкой и распределительными органами имеются зоны подпора, согласно изобретению, распределительные органы представляют собой накопительные объемы жидкости, расположенные на опорной плите, каждый из которых включает множество отверстий в днище для прохождения жидкости, соосных с множеством отверстий в опорной плите, уровнемер, трубу для подачи жидкости, содержащую насос, расходомер, состоящий из первичного преобразователя расходомера и вычислителя расходомера, входной клапан, при этом накопительные объемы жидкости разделены между собой окнами в опорной плите для протекающего вверх газа.
Распределение жидкости в набивке происходит равномерно за счет регулярного изменения места локального смачивания верхней набивки, что в свою очередь происходит за счет наличия множества накопительных объемов жидкости с множеством отверстий в днище и с входными клапанами для управления подачей жидкости в заданный объем.
На фиг. 1 представлен общий вид противоточной колонны с динамически управляемым распределителем жидкости, где:
1 - противоточная колонна;
2 - динамически управляемый распределитель жидкости;
3 - накопительные объемы жидкости;
4 - входной клапан;
5 - набивка;
6 - опорная плита;
7 - зона подпора;
14 - вытяжная труба.
На фиг. 2 представлен динамически управляемый распределитель жидкости, содержащий четыре накопительных объема жидкости, где:
8 - отверстия в днище для прохождения жидкости;
9 - труба для подачи жидкости;
10 - окна в опорной плите для протекающего вверх газа;
11 - уровнемер.
На фиг. 3 показана схема и график управления наполнением накопительных объемов жидкости динамически управляемого распределителя жидкости, где:
12 - первичный преобразователь расходомера;
13 - вычислитель расходомера;
15 - микропроцессорный контроллер;
16 - насос;
g1 - расход первого накопительного объема жидкости;
g2 - расход следующего накопительного объема жидкости;
t1 - начало заполнения первого накопительного объема жидкости;
t3 - конец заполнения первого накопительного объема жидкости;
t2 - начало заполнения следующего накопительного объема жидкости;
t4 - конец заполнения следующего накопительного объема жидкости.
Устройство работает следующим образом. Противоточная колонна 1 содержит динамически управляемый распределитель жидкости 2, который включает в себя множество (два и более) накопительных объемов жидкости 3. Эти накопительные объемы жидкости 3 расположены в противоточной колонне 1 на опорной плите 6 над набивкой 5 и разделены между собой окнами 10 в опорной плите 6 для нескольких частичных потоков газа, которые протекают вверх к вытяжной трубе 14. Жидкость подается по трубе для подачи жидкости 9 в один из накопительных объемов 3 под управлением соответствующего клапана 4. Порядок и режим наполнения накопительных объемов жидкости 3 определяется при тестировании колонны на эффективность. Через время, определяемое параметрами, полученными в режиме тестирования, по программе (порядок заполнения накопительных объемов, расход, высота столба жидкости, время перехода от одного объема к другому), срабатывает входной клапан 4 и под контролем уровнемера 11 и расходомера, состоящего из первичного преобразователя 12 и вычислителя 13, с помощью насоса 16 заполняется один из множества свободных накопительных объемов жидкости 3 под контролем микропроцессорного контроллера 15, который поддерживает заданный расход, а подача жидкости в предыдущий накопительный объем прекращается. Протекающий вверх газ, прошедший через набивку, разделяется в области накопительных объемов 3 на частичные потоки через окна 10 в опорной плите 6. Соответственно в области между верхней набивкой 5 и динамически управляемым распределителем жидкости образуются зоны подпора 7. За счет напора от высоты столба жидкости в заполненном накопительном объеме жидкости 3, через множество отверстий 8 происходит подача жидкости в локальную зону подпора 7, которая затем попадает в заданную зону верхнего слоя набивки. Смена зоны подачи жидкости выполняется циклично по заданной программе, обеспечивающей необходимый усредненный расход жидкости.
Таким образом, создается условие равномерного распределения жидкости по поверхности всего объема набивки. За счет регулярных воздействий на выдачу жидкости из накопительного объема в локальную зону подпора, поток распределяемой жидкости после выхода из динамически управляемого распределителя жидкости оказывается в заданной области входа в набивку и в свободном падении пересекает зоны подпора, где газовый поток, в основном, свободен от горизонтальных составляющих скорости.
Противоточная колонна с динамически управляемым распределителем жидкости, включающим в себя трубу для подачи жидкости, множество распределительных органов, которые расположены в колонне над набивкой с возможностью образования в протекающем вверх газе на высоте распределительных органов нескольких частичных потоков, причем между набивкой и распределительными органами имеются зоны подпора, отличающаяся тем, что распределительные органы представляют собой накопительные объемы жидкости, расположенные на опорной плите, каждый из которых включает множество отверстий в днище для прохождения жидкости, соосных с множеством отверстий в опорной плите, уровнемер, трубу для подачи жидкости, содержащую насос, расходомер, состоящий из первичного преобразователя расходомера и вычислителя расходомера, входной клапан, при этом накопительные объемы жидкости разделены между собой окнами в опорной плите для протекающего вверх газа.
