Клапанна тарілка для масообмінних апаратів

Винахід відноситься до конструкцій контактних пристроїв для ректифікаційних і абсорбційних апаратів і може знайти застосування в нафтопереробній, нафтохімічній, хімічній і газовій промисловості. Відома клапанна тарілка для масообмінних апаратів, що складається з горизонтального полотна з газовими патрубками виконаними у виді сопла Вентурі, над якими в шаховому порядку встановлені дискові клапани, що мають по три нижніх направляючих і споряджених обмежниками підйому (Книга Тютюннікова А.Б. та ін. Контактні елементи масообмінних колон, Київ, 1993p. стор.51). Така конструкція тарілки дозволяє інтенсифікувати процес масообміну за рахунок створення перемінного прохідного перетину для газу, що змінюється зі зміною навантаження колони по газу. Недоліком такої конструкції тарілки є те, що вона не дозволяє створити розвинуту поверхню контакту через вихід газових стр уменів з-під клапанів у виді великих стр уменів і пузирів і високий ступінь провалу рідини. Найбільш близькою до пропонованої тарілки по технічній суті, одержуваному ефектові і прийнятою за прототип є клапанна тарілка для масообмінних апаратів, що містить горизонтальне полотно з газовими патрубками, що мають зубчастий край, виконаними в шаховому порядку, над якими встановлені клапани з обмежниками підйому. Газовий патрубок і клапан тарілки виконані конічної форми з рівними кутами нахилу твірних газового патрубка і клапану (Д. п. України №52173 кл. В01D3/30, 2002). Така конструкція клапанної тарілки дозволяє інтенсифікувати процес масообміну за рахунок дроблення струменів газу на прорізах конічної частини газового патрубка та зменшення провалу рідини при малих навантаженнях газу. Однак недоліком такої конструкції тарілки є нерівномірність роботи, через різну масу клапанів, яка обумовлена складністю виготовлення клапанів разом з обмежниками підйому. У свою чергу це приводить до зменшення поверхні контакту фаз та зменшує ефективність масообміну. В основу винаходу поставлена задача удосконалення клапанної тарілки для масообмінних апаратів шляхом зміни конструкції клапана, патрубка й обмежника підйому клапана, за рахунок більш рівномірного барботажа газу з-під клапана по всьому периметрі і запобігання прориву газових стр уменів з якоїсь однієї сторони забезпечується створення високорозвиненої поверхні контакту фаз, що дозволить інтенсифікувати масообмін. Крім того, спрощується те хнологія виготовлення тарілки. Поставлена задача вирішується тим, що в клапанній тарілці, для масообмінних апаратів, що містить горизонтальне полотно з газовими патрубками, які мають зубчастий край, виконаними в шахо вому порядку, над якими встановлені клапани з обмежниками підйому, згідно винаходу, газовий патрубок і клапан виконані сферичної форми, а обмежник підйому клапану виконаний над клапаном. Крім того над обмежниками підйому клапанів розміщена металева сітка. Клапани виконані з отвором в центрі верхньої частини. Інтенсифікація масообміну відбувається за рахунок більш рівномірного барботажу газу з-під клапанів. Газовий потік, виходячи з отвору в полотні тарілки, попадає під клапан, де перерозподіляється за рахунок сферичної форми патрубку і клапану, у результаті чого клапан здобуває вертикальний поступальний рух і барботування газу відбувається по всьому периметрі клапану і у такий спосіб запобігається прорив газових струменів з однієї сторони клапану. За рахунок того, що обмежник підйому клапану виконаний зверху над ним, відбувається більш рівномірний барботаж газу на тарілці та спрощується технологія виготовлення клапану, що відбивається на більш точному виготовленні клапану по вазі і геометричних розмірах, а це у свою чергу, дозволить більш рівномірно вступати в роботу всім клапанам. Завдяки розміщенню сітки зверху обмежників клапанів відбувається повторне дроблення газових пузирів. Через отвір у вер хній частині клапану відбувається барботування газу при невеликих навантаженнях і таким чином розширюється діапазон усталеної роботи тарілки. Таким чином, за рахунок більш рівномірного барботажа газу з-під клапанів, запобігання прориву газових струменів з-під клапанів, рівномірному вступу в роботу всі х клапанів забезпечується створення високорозвиненої, що безупинно обновляється поверхні контакту фаз, розширюється діапазон усталеної роботи тарілки, що підвищує інтенсифікацію процесу масообміну. На фіг.1 показана тарілка, вид з боку; на фіг.2 - аксонометричне зображення перетину клапану, 3 аксонометричне зображення клапану з отвором в центрі верхньої частини клапану та металевою сіткою над обмежниками підйому клапанів. Конструкція пропонованої тарілки включає полотно 1 з газовими патрубками 2, виконаними в ша ховому порядку, над якими встановлені клапани 3. Газові патрубки 2 і клапани 3 виконані сферичної форми. Верхня частина клапану 3 має отвір 4. Край 5 газового патрубка 2, виконаний зубчастим. Обмежник підйому 6 розташований над клапаном 3. Тарілка споряджена переливним пристроєм 7. Над обмежниками підйому 6 клапанів 3 встановлена металева сітка 8. Тарілка працює наступним чином. Рідина надходить на тарілку з прийомної кишені і рухається по полотну 1 тарілки до переливного пристрою 6. Газ, що піднімається з тарілки, що розташована нижче, проходить через газові патрубки 2 і барботує у рідину через клапани 3. При невеликих навантаженнях газу клапан 3 знаходиться в крайнім нижнім положенні. При збільшенні навантаження по газу, його тиск перерозподіляється за рахунок сферичної форми клапана, у поступальний рух клапана вгору, тим самим, відкриваються отвори для проходу газу між зубцями краю 5 газового патрубка 2. Потік газу, ви ходячи через прорізи між зубцями, диспергує і захоплює за собою рідину. У результаті цього відбувається інтенсивна взаємодія газу і рідини по всьому периметрі клапану 3, тобто створюються сприятливі умови для безперервного утворення і відновлення поверхні контакту фаз. При подальшому збільшенні навантаження газу клапан 3 ще більше піднімається над полотном тарілки, відкриваючи цілком прорізи між зубцями краю 5 газового патрубка 2. При невеликих навантаженнях по газу він барботує через отвір 4 в верхній частині клапану 3. При збільшенні навантаження клапан піднімається вгору і отвір 4 закривається обмежником підйому 6. Конструкція обмежника підйому 6 клапана 3 виконана таким чином, що клапан 3 знаходиться строго над газовим патрубком 2, що перешкоджає перекосові і проривові газових стр уменів з-під клапана 3 на поверхню рідини. Завдяки розміщенню металевої сітки 8 над обмежниками підйому 6 клапанів 3, пузирі газу, які виходять з-під клапанів повторно дробляться на ній. За рахунок цього збільшується поверхня масообміну. Таким чином, за рахунок створення високорозвиненої поверхні контакту фаз, що утворюється в результаті більш рівномірного барботажу газу з-під клапанів, і рівномірного вступ у клапанів у роботу, розширення діапазону усталеної роботи тарілки, повторного дроблення пузирів газу на металевій сітці відбувається інтенсифікація масообміну.