Устройство подачи сырья в массообменный аппарат (варианты)
Владельцы патента RU 2773283:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" (RU)
Группа изобретений относится к конструкциям узлов ввода сырья в массообменные аппараты и может применяться, например, в химической, нефтеперерабатывающей отраслях промышленности. Устройство подачи сырья содержит патрубок для ввода сырья, соединенный с распределительным устройством, которое имеет общую часть и два направляющих канала. При этом направляющие лопатки расположены с боковых сторон общей части распределительного устройства и с длинной стороны каждого направляющего канала. В другом варианте устройства подачи сырья в массообменный аппарат направляющие лопатки расположены с боковых сторон общей части распределительного устройства и с обеих сторон каждого направляющего канала. Технический результат заключается в снижении кинетической составляющей потока сырья за счет увеличения сечения, что приведет к улучшению сепарации паровой и жидкой фаз сырья и более равномерному распределению сырья по поперечному сечению массообменного аппарата, вследствие чего повысится эффективность его работы, увеличится отбор дистиллятных продуктов при одновременном повышении степени разделения сырья на фракции. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к химической, нефтеперерабатывающей и другим отраслям промышленности и может быть использована в массообменных аппаратах при осуществлении процессов ректификации, абсорбции и очистки газов.
Из предшествующего уровня техники известны разнообразные конструкции узлов ввода сырья в массообменные аппараты. Применение этих узлов обусловлено необходимостью разделения парожидкостного сырья в зоне ввода сырья на паровую и жидкостную фазу, а также равномерного распределения паровой фазы сырья по поперечному сечению аппарата для обеспечения нормальной работы внутренних устройств массообменного аппарата.
Например, устройство подачи (А.С. СССР №147379, кл. В01D 3/28, 1978 г.) содержит пароэжектор и форсунки, посредством которых сырье распределяется по поперечному сечению аппарата. Однако узлы такой конструкции сложны в изготовлении и при работе характеризуются высоким гидравлическим сопротивлением.
Известно также устройство подачи сырья (И.Б. Идельчик «Справочник по гидравлическим сопротивлениям», Госэнергиздат. М., 1960 г., с. 388), представляющее собой приточный насадок конструкции Батурина в виде патрубка, у которого на выходе, срезанном под углом 45°, установлены профилированные направляющие лопатки, Недостаткам прототипа является неравномерность распределения вводимого сырья по поперечному сечению аппарата.
За прототип принято устройство подачи сырья (патент РФ на полезную модель №10599, кл. 6В01 D53/18, 1999 г.), представляющее собой распределительное устройство с установленными в нем на расстоянии друг от направляющими профилированными лопатками с входными и выходными участками, при этом направляющие профилированные лопатки установлены по всей длине распределительного устройства, длина которого равна длине хорд внутренней окружности, расположенной в плоскости поперечного сечения колонны на уровне установки корпуса распределительного устройства, и образованных проекциями его краев на упомянутую плоскость, а отношение смещения каждой предыдущей направляющей профилированной лопатки вдоль поперечной оси распределительного устройства к смещению предыдущей лопатки по направлению от вводного патрубка прямо пропорционально отношению площадей сегментов, образованных хордами, проходящими через проекции концов выходных участков соответствующих направляющих лопаток на поперечное сечение колонны, расположенного на уровне оси вводного патрубка.
Недостатком данной конструкции является неизменяющееся сечение для прохода парожидкостного потока, в результате чего, в случае высокой скорости подачи сырья, возможны явления разбрызгивания, удара потока о стенку колонны, что приводит к неполноте отделения пара от жидкости, и, как следствие, снижение отбора дистиллятных продуктов.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение кинетической составляющей вводимого потока сырья за счет увеличения сечения для его прохода, засчет чего обеспечивается улучшение сепарации паровой и жидкой фаз сырья и более равномерное распределение сырья по поперечному сечению массообменного аппарата, что приведет к повышению эффективности его работы, увеличению отбора дистиллятных продуктов при одновременном повышении степени разделения сырья на фракции.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что предлагается устройство подачи сырья в массообменный аппарат, включающее патрубок для ввода сырья, соединенный с распределительным устройством с установленными с поперечным смещением направляющими лопатками, согласно изобретению имеющий общую часть, которая дальше по ходу потока разделяется на два направляющих канала, что обеспечивает снижение кинетической составляющей вводимого потока сырья за счет увеличения сечения для его прохода, что приведет к повышению эффективности его работы, увеличению отбора дистиллятных продуктов при одновременном повышении степени разделения сырья на фракции. В варианте исполнения в направляющих каналах имеется горизонтальное нижнее днище, в общей части устройства ввода днище имеет переливное устройство для подачи жидкости на нижележащую тарелку, боковые стенки, наклон 1-20° от горизонтали вниз. Направляющие лопатки могут быть установлены с постоянным поперечным смещением и продольным шагом или переменным поперечным смещением и продольным шагом. Направляющие лопатки расположены с боковых сторон общей части распределительного устройства и с длинной стороны каждого направляющего канала, либо с боковых сторон общей части распределительного устройства и с обеих сторон каждого направляющего канала.
Во всех вариантах выполнения, направляющие лопатки ориентированы навстречу потоку сырья; параллельны между собой; угол поворота лопатки относительно кромки распределительного устройства составляет 20°-70°; расстояние между лопатками, установленных с какой-либо стороны распределительного устройства, составляет от 100 до 500 мм.
За счет этого достигается высокая степень снижения скорости, по меньшей мере, паровой части сырьевого потока, путем увеличения сечения его прохождения, и, соответственно, высокая степень разделения парожидкостного сырья, поступающего в массообменный аппарат.
Изобретение поясняется рисунками, где на фиг. 1 показан общий вид устройства подачи сырья; на фиг. 2, 3 показан общий вид устройства подачи сырья в варианте с нижним днищем; на фиг. 4 показан общий вид устройства подачи сырья в варианте с расположением направляющих лопаток с обеих сторон направляющего канала; на фиг. 5, 6 показан общий вид устройства подачи сырья в варианте с расположением направляющих лопаток с обеих сторон направляющего канала и с нижним днищем.
Устройство подачи сырья содержит патрубок 1 для ввода сырья, подсоединенный к общей части 2 распределительного устройства, которая разделяется на два направляющих канала 3. Распределительное устройство снабжено направляющими лопатками 4. Корпус массообменного аппарата указан цифрой 5.
В вариантах выполнения устройство содержит нижнее днище, состоящее из горизонтального днища 6 в распределительных каналах и наклонного днища 7 в общей части распределительного устройства с боковыми стенками 8, имеющего переливную планку 9.
В варианте выполнения (фиг. 1, 2) направляющие лопатки расположены с длинной стороны каждого направляющего канала, а также с боковых сторон общей части распределительного устройства. Нижнее днище выполнено наклонным под углом 1-20° к горизонту в общей части распределительного устройства, горизонтальным в направляющих каналах, оборудовано переливным устройством 6 и боковыми стенками (на рисунках не показано).
В другом варианте выполнения (фиг. 3) направляющие лопатки расположены с длинной стороны каждого направляющего канала, а также с боковых сторон общей части распределительного устройства. Нижнее днище отсутствует.
В другом варианте выполнения (фиг. 4, 5) направляющие лопатки расположены с обеих сторон каждого направляющего канала, а также с боковых сторон общей части распределительного устройства. Нижнее днище выполнено наклонным под углом 1-20° к горизонту в общей части распределительного устройства, горизонтальным в направляющих каналах, оборудовано переливным устройством 6 и боковыми стенками (на рисунках не показано).
В другом варианте выполнения (фиг. 6) направляющие лопатки расположены с обеих сторон каждого направляющего канала, а также с боковых сторон общей части распределительного устройства. Нижнее днище отсутствует.
Во всех вариантах выполнения, направляющие лопатки ориентированы навстречу движения потока сырья; параллельны между собой; угол поворота лопатки относительно кромки распределительного устройства составляет 20°-70°; расстояние между лопатками составляет от 100 до 500 мм.
Устройство подачи сырья работает следующим образом.
Все вышеприведенные варианты выполнения устройства работают аналогичным образом. Сырье в парожидкостной (газожидкостной) фазе подается по патрубку 1 для ввода сырья внутрь массообменного аппарата. Поток сырья, поступая из патрубка 1 для ввода сырья в общую часть 2 распределительного устройства, подвергается однократному испарению. Паровая часть потока разделяется на две части в направляющих каналах 3, и распределяется посредством направляющих лопаток 4, разделяется на струи, расход каждой из которых обусловлен положением направляющих лопаток 4 относительно основного потока сырья.
Работа варианта выполнения, приведенного на фиг. 2, 3, осуществляется для сырья, содержащего большое количество жидкостной фазы, и отличается наличием нижнего днища распределительного устройства. Распределение паровой части сырья аналогично основному варианту устройства. Жидкость стекает по наклонному днищу 7 с боковыми стенками 8 в переливное устройство 9, посредством которого подается на нижнюю тарелку ректификационной колонны.
Работа варианта выполнения, приведенных на фиг. 4, осуществляется аналогично, с той лишь разницей, что паровая часть потока сырья, поступающая в направляющие каналы, распределяется посредством направляющих лопаток 4 с двух сторон канала.
Работа варианта выполнения, приведенного на фиг. 5, 6, осуществляется для сырья, содержащего большое количество жидкостной фазы, и отличается наличием нижнего днища распределительного устройства. Распределение паровой части сырья аналогично основному варианту устройства. Жидкость стекает по наклонному днищу 7 с боковыми стенками 8 в переливное устройство 9, посредством которого подается на нижнюю тарелку ректификационной колонны.
Предложенное устройство подачи позволяет осуществить снижение кинетической составляющей потока сырья за счет увеличения сечения, что приведет к улучшению сепарации паровой и жидкой фаз сырья и более равномерному распределению сырья по поперечному сечению массообменного аппарата, вследствие чего повысится эффективность его работы, увеличится отбор дистиллятных продуктов при одновременном повышении степени разделения сырья на фракции.
1. Устройство подачи сырья в массообменный аппарат, включающее патрубок для ввода сырья, соединенный с распределительным устройством с установленными с поперечным смещением направляющими лопатками, отличающееся тем, что распределительное устройство имеет общую часть и два направляющих канала, при этом направляющие лопатки расположены с боковых сторон общей части распределительного устройства и с длинной стороны каждого направляющего канала.
2. Устройство подачи сырья по п. 1, отличающееся тем, что в направляющих каналах имеется горизонтальное нижнее днище, в общей части устройства ввода днище имеет переливное устройство для подачи жидкости на нижележащую тарелку, боковые стенки, наклон 1-20° от горизонтали вниз.
3. Устройство подачи сырья в массообменный аппарат, включающее патрубок для ввода сырья, соединенный с распределительным устройством с установленными с поперечным смещением направляющими лопатками, отличающееся тем, что распределительное устройство имеет общую часть и два направляющих канала, при этом направляющие лопатки расположены с боковых сторон общей части распределительного устройства и с обеих сторон каждого направляющего канала.
4. Устройство подачи сырья по п. 3, отличающееся тем, что в направляющих каналах имеется горизонтальное нижнее днище, в общей части устройства ввода днище имеет переливное устройство для подачи жидкости на нижележащую тарелку, боковые стенки, наклон 1-20° от горизонтали вниз.
5. Устройство подачи сырья по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что направляющие лопатки ориентированы навстречу движению потока сырья, параллельны между собой, угол поворота лопатки относительно кромки распределительного устройства составляет 20°-70°, расстояние между лопатками составляет от 100 до 500 мм.
6. Устройство подачи сырья по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что направляющие лопатки могут быть установлены с постоянным поперечным смещением и продольным шагом.
7. Устройство подачи сырья по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что направляющие лопатки могут быть установлены с переменным поперечным смещением и продольным шагом.
