Устройство для распределения "пар-жидкость"
Изобретение относится к устройству для распределения «пар-жидкость». Техническим результатом является равномерное распределение пара по всему поперечному сечению реактора через ограничительные отверстия на распределительных устройствах. Технический результат достигается устройством для распределения «газ-жидкость», которое содержит трубчатый корпус, цилиндрический вертикальный трубопровод, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие и прикрепленный к нижнему проему трубчатого корпуса. Причем выпускное отверстие цилиндрического вертикального трубопровода расположено в пространстве для газа. К внутренней стороне трубчатого корпуса прикреплена распределительная пластина. К нижней стороне распределительной пластины прикреплено множество труб, причем каждая труба имеет первый горизонтальный проем и второй горизонтальный проем. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.
Право приоритета
Настоящая заявка испрашивает приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/526,219, поданной 28 июня 2017 г., содержание которой полностью включено в настоящий документ путем ссылки.
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к устройству для распределения «пар-жидкость». В частности, настоящее изобретение относится к устройству для распределения «пар-жидкость», которое может быть использовано в ионно-жидкостном реакторе с параллельным восходящим потоком пара и жидкости, выполненном с возможностью равномерного распределения пара по поперечному сечению реактора через ограничительные отверстия на распределительных устройствах, расположенных поперек распределительной тарелки.
Предпосылки создания изобретения
В реакторе с параллельным восходящим потоком пара и жидкости эта жидкость представляет собой непрерывную фазу и фазу, диспергированную в паре. Крайне важно равномерно распределять пар по всему поперечному сечению реактора, что достигается за счет создания паровой камеры под распределительной тарелкой таким образом, чтобы пар можно было распределять через ограничительные отверстия на распределительных устройствах, расположенных по всей распределительной тарелке. Для хорошей производительности тарелки требуется наличие стабильной поверхности раздела «газ-жидкость» под тарелкой. Когда питающий поток «газ-жидкость» вводят в нижнюю часть реактора, пузырьки газа перемещаются вверх и разрушают поверхность раздела «газ-жидкость», что отрицательно влияет на распределение газа в тарелке.
Изложение сущности изобретения
Настоящее изобретение представляет собой распределительную тарелку «пар-жидкость», которая может быть использована в ионно-жидкостном реакторе с параллельным восходящим потоком пара и жидкости, выполненном с возможностью равномерного распределения пара по всему поперечному сечению реактора через ограничительные отверстия на распределительных устройствах, расположенных поперек распределительной тарелки.
Первый вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для распределения «пар-жидкость», содержащее трубчатый корпус; цилиндрический вертикальный трубопровод, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие и прикрепленный к нижнему проему трубчатого корпуса; распределительную пластину, прикрепленную к внутренней стороне трубчатого корпуса; множество труб для жидкости, прикрепленных к нижней стороне распределительной пластины, причем каждая труба для жидкости имеет первый горизонтальный проем и второй горизонтальный проем.
Второй вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для распределения «пар-жидкость», содержащее: трубчатый корпус; цилиндрический вертикальный трубопровод с одним впускным отверстием и одним выпускным отверстием, который прикреплен к нижнему проему трубчатого корпуса; распределительную пластину, прикрепленную к внутренней стороне трубчатого корпуса; по меньшей мере 36 труб для жидкости, прикрепленных к нижней стороне распределительной пластины и равномерно распределенных по ней, причем каждая труба для жидкости имеет первый горизонтальный проем и второй горизонтальный проем.
Третий вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для распределения «пар-жидкость», содержащее: трубчатый корпус, расположенный в ионно-жидкостном реакторе с параллельным восходящим потоком пара и жидкости, выполненном с возможностью равномерного распределения пара по всему поперечному сечению реактора, причем трубчатый корпус содержит пространство для пара и пространство для жидкости, причем пространство для пара расположено над пространством для жидкости; цилиндрический вертикальный трубопровод с одним впускным отверстием и одним выпускным отверстием, который прикреплен к нижнему проему трубчатого корпуса; распределительную пластину, прикрепленную к внутренней стороне трубчатого корпуса; множество труб для жидкости, прикрепленных к нижней стороне распределительной пластины и равномерно распределенных по ней, причем каждая труба для жидкости имеет первый круглый горизонтальный проем и второй горизонтальный проем в виде прорези, причем первый круглый горизонтальный проем для жидкости расположен в пространстве для пара, а второй горизонтальный проем в виде прорези расположен в пространстве для жидкости, причем 50% каждой из труб для жидкости расположены в пространстве для пара, а другие 50% каждой из труб для жидкости расположены в пространстве для жидкости.
Если не указано иное, в приведенном выше описании все температуры представлены в градусах по шкале Цельсия, а все доли и процентные значения даны по массе. Другие объекты, преимущества и варианты применения настоящего изобретения станут очевидны специалистам в данной области из нижеследующего подробного описания и чертежа. Дополнительные объекты, преимущества и новые признаки согласно примерам будут частично изложены в приведенном ниже описании и частично станут очевидными для специалистов в данной области после изучения представленного ниже описания и прилагаемого чертежа или могут быть изучены при изготовлении или эксплуатации примеров. Указанные объекты и преимущества согласно концепции могут быть реализованы и обеспечены с помощью способов, средств и комбинаций, в частности, указанных в прилагаемой формуле изобретения.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 представлено устройство для распределения «пар-жидкость», которое может быть использовано в ионно-жидкостном реакторе с параллельным восходящим потоком пара и жидкости.
Подробное описание
Представленное ниже подробное описание носит лишь иллюстративный характер и не предназначено для ограничения настоящей заявки и применения описанных вариантов осуществления. Более того, авторы не имеют намерения ограничиваться какой-либо теорией, представленной выше в разделе о предпосылках создания изобретения или ниже при подробном описании изобретения.
Описание устройства согласно настоящему изобретению представлено со ссылкой на прилагаемую фиг. 1. На фиг. 1 представлена упрощенная схема предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, которая не предназначена для излишнего ограничения в целом широкого объема описания, представленного в данном документе, и прилагаемой формулы изобретения. Некоторое оборудование, такое как клапаны, насосы, компрессоры, теплообменники, контрольно-измерительные устройства и элементы управления, было опущено как несущественное для ясного понимания настоящего изобретения. Применение указанного оборудования хорошо известно специалистам в данной области.
Различные варианты осуществления, описанные в данном документе, относятся к распределительной тарелке «пар-жидкость». Как показано на фиг. 1, устройство 10 состоит из трубчатого корпуса 12, содержащего вертикальный трубопровод 26 и распределительную пластину 14. Внутри корпуса имеется пространство 34 для пара и пространство 36 для жидкости. Вертикальный трубопровод входит в нижнюю часть трубчатого корпуса 12 и проходит вверх к распределительной пластине 14. Вертикальный трубопровод может иметь цилиндрическую форму и может иметь нижний проем 28 и верхний проем 30. Через вертикальный трубопровод 26 подают смесь пара и жидкости в пространство 34 для пара. В примере, показанном на фиг. 1, вертикальный трубопровод 26 имеет один нижний проем 28 и один верхний проем 30. Однако предполагается, что в других вариантах осуществления может быть применено множество верхних проемов 30. Например, может быть использовано 2 или более верхних проемов 30, которые могут рассеивать распределяемые пар и жидкость в пространстве 34 для пара.
Распределительная пластина 14 представляет собой горизонтальную пластину, прикрепленную к внутренней стороне корпуса 12, на которой имеется множество труб 20 для жидкости, соединенных с распределительной пластиной 14 и размещенных в различных местоположениях вокруг нижней стороны распределительной пластины 14. Трубы 20 для жидкости соединены с нижней стороной распределительной пластины 14 и проходят вниз в пространство 36 для жидкости. В примере, показанном на фиг. 1, верхняя половина труб 20 для жидкости находится в пространстве 34 для пара, а нижняя половина труб для жидкости находится в пространстве 36 для жидкости. Однако предполагается, что в других вариантах осуществления трубы 20 для жидкости могут быть установлены с другим пропорциональным положением. Например, 30% каждой из труб 20 для жидкости могут быть размещены в пространстве 34 для пара, а остальные 70% каждой из труб 20 для жидкости могут быть размещены в пространстве 36 для жидкости.
В примере, показанном на фиг. 1, к нижней стороне распределительной пластины 14 прикреплено 36 труб 20 для жидкости. Однако предполагается, что к нижней стороне распределительной пластины 14 может быть прикреплено любое количество труб 20 для жидкости. Например, вокруг распределительной пластины 14 всегда будет размещено по меньшей мере 2 трубы для жидкости.
В примере, показанном на фиг. 1, трубы для жидкости имеют цилиндрическую форму и являются полыми внутри. Это позволяет пару, расположенному в пространстве 34 для пара и пространстве 36 для жидкости, поступать в трубы 20 для жидкости и подниматься в пространство над распределительной тарелкой 14. Каждая труба 20 для жидкости имеет по меньшей мере 2 проема. В примере, показанном на фиг. 1, на каждой трубе 20 для жидкости имеется первый проем 22 и второй проем 24. Первый проем 22 открыт в пространство 34 для пара, а второй проем 24 открыт в пространство 36 для жидкости. Первый проем 22 может быть круглым, тогда он имеет форму отверстия, или он может быть выполнен в виде прорези или треугольника. Второй проем 24 может быть круглым, тогда он имеет форму отверстия, или он может быть выполнен в виде прорези или треугольника. Кроме того, предполагается, что второй проем 24 может быть расположен на самом дне трубы 20 для жидкости таким образом, что он прорезан от дна трубы 20 для жидкости вверх, для облегчения протекания пара в трубу 20 для жидкости. Как описано выше, в примере, показанном на фиг. 1, на каждой трубе для жидкости имеется по 2 проема. Однако предполагается, что каждая труба для жидкости может иметь более 2 отверстий. Например, каждая труба для жидкости может иметь по 5 отверстий, и каждое отверстие может иметь отличную форму. Например, если на трубе для жидкости имеется 5 отверстий, 2 отверстия могут представлять собой круглые проемы, а другие 3 отверстия могут представлять собой вертикальные прорези. Кроме того, предполагается, что каждая отдельная труба для жидкости может иметь свою уникальную комбинацию проемов и форм проемов.
Пространство над распределительной пластиной 14 представляет собой свободное пространство 16 для жидкости, которое находится между распределительной пластиной 14 и поддерживающей решеткой 18. Секция 32 над поддерживающей решеткой 18 представляет собой секцию 32, которая включает пористый керамический материал, который захватывает твердые частицы и другие загрязняющие вещества, а также может способствовать распределению газа.
Хотя настоящем изобретении описаны варианты осуществления, которые в настоящее время считаются предпочтительными, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, а охватывает различные изменения и эквивалентные конструкции, включенные в объем прилагаемой формулы изобретения.
Конкретные варианты осуществления
Хотя приведенное ниже описание относится к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что настоящее описание предназначено для иллюстрации, а не ограничения объема предшествующего описания и прилагаемой формулы изобретения.
Первый вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для распределения «пар-жидкость», содержащее трубчатый корпус; цилиндрический вертикальный трубопровод, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие и прикрепленный к нижнему проему трубчатого корпуса; распределительную пластину, прикрепленную к внутренней стороне трубчатого корпуса; множество труб для жидкости, прикрепленных к нижней стороне распределительной пластины, причем каждая труба для жидкости имеет первый горизонтальный проем и второй горизонтальный проем. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых применяют от 2 до 100 труб для жидкости, прикрепленных к нижней стороне распределительной пластины. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых применяют 36 труб для жидкости, прикрепленных к нижней стороне распределительной пластины. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых трубчатый корпус содержит пространство для пара и пространство для жидкости, причем пространство для пара расположено над пространством для жидкости. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых первый горизонтальный проем для жидкости расположен в пространстве для пара, а второй горизонтальный проем расположен в пространстве для жидкости. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых 50% каждой из труб для жидкости расположены в пространстве для пара, а другие 50% каждой из труб для жидкости расположены в пространстве для жидкости. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых горизонтальные проемы труб для жидкости имеют круглую форму. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых горизонтальные проемы труб для жидкости выполнены в виде прорезей. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых первые горизонтальные проемы труб для жидкости имеют круглую форму, а вторые горизонтальные проемы труб для жидкости выполнены в виде прорезей. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до первого варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно содержащие второе выпускное отверстие на цилиндрическом вертикальном трубопроводе.
Второй вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для распределения «пар-жидкость», содержащее: трубчатый корпус; цилиндрический вертикальный трубопровод с одним впускным отверстием и одним выпускным отверстием, который прикреплен к нижнему проему трубчатого корпуса; распределительную пластину, прикрепленную к внутренней стороне трубчатого корпуса; по меньшей мере 36 труб для жидкости, прикрепленных к нижней стороне распределительной пластины и равномерно распределенных по ней, причем каждая труба для жидкости имеет первый горизонтальный проем и второй горизонтальный проем. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых трубчатый корпус содержит пространство для пара и пространство для жидкости, причем пространство для пара расположено над пространством для жидкости. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых первый горизонтальный проем для жидкости расположен в пространстве для пара, а второй горизонтальный проем расположен в пространстве для жидкости. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых 50% каждой из труб для жидкости расположены в пространстве для пара, а другие 50% каждой из труб для жидкости расположены в пространстве для жидкости. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых горизонтальные проемы труб для жидкости имеют круглую форму. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых горизонтальные проемы труб для жидкости выполнены в виде прорезей. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, в которых первые горизонтальные проемы труб для жидкости имеют круглую форму, а вторые горизонтальные проемы труб для жидкости выполнены в виде прорезей. Один вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой один, любой или все из предшествующих вариантов осуществления, представленных в данном разделе, вплоть до второго варианта осуществления, представленного в данном разделе, дополнительно содержащие второе выпускное отверстие на цилиндрическом вертикальном трубопроводе.
Третий вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой устройство для распределения «пар-жидкость», содержащее: трубчатый корпус, расположенный в ионно-жидкостном реакторе с параллельным восходящим потоком пара и жидкости, выполненном с возможностью равномерного распределения пара по всему поперечному сечению реактора, причем трубчатый корпус содержит пространство для пара и пространство для жидкости, причем пространство для пара расположено над пространством для жидкости; цилиндрический вертикальный трубопровод с одним впускным отверстием и одним выпускным отверстием, который прикреплен к нижнему проему трубчатого корпуса; распределительную пластину, прикрепленную к внутренней стороне трубчатого корпуса; множество труб для жидкости, прикрепленных к нижней стороне распределительной пластины и равномерно распределенных по ней, причем каждая труба для жидкости имеет первый круглый горизонтальный проем и второй горизонтальный проем в виде прорези, причем первый круглый горизонтальный проем для жидкости расположен в пространстве для пара, а второй горизонтальный проем в виде прорези расположен в пространстве для жидкости, причем 50% каждой из труб для жидкости расположены в пространстве для пара, а другие 50% каждой из труб для жидкости расположены в пространстве для жидкости.
Без дополнительной проработки считается, что с использованием предшествующего описания специалист в данной области может в полной мере использовать настоящее изобретение и легко устанавливать основные характеристики настоящего изобретения, чтобы без отступления от его сущности и объема вносить в изобретение различные изменения и модификации и адаптировать его к различным вариантам применения и условиям. Таким образом, предшествующие предпочтительные конкретные варианты осуществления следует рассматривать как исключительно иллюстративные, не накладывающие каких-либо ограничений на остальную часть описания и охватывающие различные модификации и эквивалентные конструкции, входящие в объем прилагаемой формулы изобретения. Если не указано иное, в приведенном выше описании все температуры представлены в градусах по шкале Цельсия, а все доли и процентные значения даны по массе.
1. Устройство для распределения «газ-жидкость», содержащее:
трубчатый корпус;
цилиндрический вертикальный трубопровод, имеющий впускное отверстие и выпускное отверстие и прикрепленный к нижнему проему трубчатого корпуса, причем выпускное отверстие цилиндрического вертикального трубопровода расположено в пространстве для газа;
распределительную пластину, прикрепленную к внутренней стороне трубчатого корпуса; и
множество труб, прикрепленных к нижней стороне распределительной пластины, причем каждая труба имеет первый горизонтальный проем и второй горизонтальный проем.
2. Устройство по п. 1, в котором к нижней стороне распределительной пластины прикреплены от 4 до 500 труб.
3. Устройство по п. 1, в котором к нижней стороне распределительной пластины прикреплены 36 труб.
4. Устройство по п. 1, в котором трубчатый корпус включает пространство для газа и пространство для жидкости, причем пространство для газа расположено над пространством для жидкости.
5. Устройство по п. 1, в котором первый горизонтальный проем трубы расположен в пространстве для газа, а второй горизонтальный проем расположен в пространстве для жидкости.
6 Устройство по п. 1, в котором как первый, так и второй горизонтальные проемы трубы расположены в пространстве для газа.
7. Устройство по п. 1, в котором верхние 30% каждой из труб расположены в пространстве для газа, а остальная часть каждой из труб расположена в пространстве для жидкости.
8. Устройство по п. 1, в котором верхние 70% каждой из труб расположены в пространстве для газа, а остальная часть расположена в пространстве для жидкости.
9. Устройство по п. 1, в котором первые горизонтальные проемы в трубах имеют круглую форму, а вторые горизонтальные проемы в трубах выполнены в виде прорезей.
