Спосіб забезпечення перетікання рідини по тарілках колонного апарата

Реферат: Винахід належить до процесів проведення масообміну у колонних апаратах і може бути використаний в харчовій, хімічній, нафтохімічній, нафтопереробній та інших галузях промисловості. Спосіб забезпечення перетікання рідини по тарілках колонного апарата, які працюють в циклічному режимі при роздільному русі пари та рідини по колоні, при якому рідина перетікає за рахунок почергової подачі та перекриття подачі пари в колону, тарілки якої складаються з барботажного та нижнього полотна і обмеженої ними шлюзової камери та розташованих між полотнами масообмінних контактних пристроїв з рухомими двосторонніми клапанами. Подача пари в колону та перекриття подачі пари в колону здійснюють в два етапи з різними витратами пари для кожного етапу. При цьому при подачі пари на першому етапі витрату пари змінюють від нульової до мінімальної, при якій двосторонні клапани контактних пристроїв займають верхнє положення, забезпечуючи перетікання рідини з шлюзової камери тарілки, розташованої вище, на барботажне полотно тарілки, розташованої нижче, а на другому етапі - витрату пари збільшують від мінімальної до розрахункової витрати пари для заданого технологічного процесу, перекриття подачі пари проводять поетапно у зворотному порядку. Винахід забезпечує підвищення ефективності розділення компонентів за рахунок зменшення часу перетікання рідини з барботажного полотна тарілки в шлюзову камеру, та з шлюзової камери на барботажне полотно тарілки, що розташована нижче, та збільшення продуктивності колони по рідині та парі. UA 103950 C2 (12) UA 103950 C2 UA 103950 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується ефективності роботи масообмінних контактних пристроїв, а саме належить до пристроїв для проведення процесів масообміну в системі газ (пар) - рідина в умовах циклічного режиму (при роздільному русі фаз по колоні), та може бути використаний в харчовій, хімічній, нафтохімічній, нафтопереробній та в інших галузях промисловості. Відомий спосіб забезпечення перетікання рідини з тарілки на тарілку, для тарілок, які працюють в циклічному режимі (в режимі з роздільним рухом фаз) та мають шлюзову камеру (UA 81700, UA 81192). Спосіб реалізується наступним чином. Під час подачі пари рідина знаходиться на барботажному полотні тарілки, двосторонні клапани масообмінних контактних елементів займають верхнє положення, а шлюзова камера, що знаходиться під барботажним полотном тарілки, залишається відкритою. При перекритті пари, двосторонні клапани масообмінних контактних елементів опускаються в нижнє положення, закриваючи шлюзову камеру, а рідина перетікає з барботажного полотна в шлюзову камеру. При подачі пари клапани масообмінних контактних елементів піднімаються в фіксоване верхнє положення, відкриваючи шлюзову камеру, та даючи змогу перетекти рідині з шлюзової камери на барботажне полотно тарілки, розташованої нижче. Недоліком цього способу є зменшення ефективності розділення компонентів з причини затримки перетікання рідини з барботажного полотна тарілки в шлюзову камеру, та з шлюзової камери на барботажне полотно тарілки, що розташована нижче, та зменшення продуктивності колони по рідині та парі. В основу винаходу поставлено задачу підвищення ефективності розділення компонентів за рахунок зменшення часу перетікання рідини з барботажного полотна тарілки в шлюзову камеру, та з шлюзової камери на барботажне полотно тарілки, що розташована нижче, та збільшення продуктивності колони по рідині та парі. Поставлена задача вирішується тим, що подача пари в колону та перекриття подачі пари в колону здійснюється в два етапи з різними витратами пари для кожного етапу. Причинно-наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та очікуваним технічним результатом полягає в наступному. В період подачі пари на барботажному полотні кожної тарілки утворюється перепад тиску пари, який підтримує двосторонній клапан у верхньому положенні. При закритті пари, тиск по обидві сторони тарілки, буде врівноважуватись, паровий потік рухатиметься знизу тарілки вверх, створюючи перешкоду рухові потоку рідини вниз, з барботажного полотна в шлюзову камеру. Чим менший перепад тиску на барботажному полотні, тим менший опір та час перетоку рідини в шлюзову камеру. Враховуючи конструкцію тарілки, повне закриття подачі пари в колону повинне відбуватися з мінімально допустимої витрати пари, яка підтримує двосторонні клапани в верхньому робочому положенні. Таким чином, закриваючи паровий потік в колону в два етапи - до мінімально допустимого, а потім до нульового, мінімізується час перетікання рідини з барботажного полотна в шлюзову камеру, тим самим збільшується продуктивність колони по рідині. При подачі пари в колону двосторонні клапани масообмінних контактних елементів піднімаються в верхнє положення, відкриваючи шлюзову камеру. Рідина з шлюзової камери перетікає на тарілку, розташовану нижче. В цьому випадку також утворюються умови гальмування перетікання рідини за рахунок руху пари, що піднімається догори. Очевидно, що перетікання рідини з мінімальним часом, має відбуватися при мінімальній витраті пари, яка забезпечує верхнє положення всіх двосторонніх клапанів масообмінних контактних елементів. Після повного перетікання рідини масообмін на тарілці між паром та рідиною проходить для всієї кількості рідини, а витрата пари може бути збільшена до необхідної номінальної кількості. Таким чином, відкриваючи паровий потік в колону в два етапи від мінімально допустимого, а потім до номінального, мінімізується час перетікання рідини з шлюзової камери на тарілку, розташовану нижче, збільшується ефективність розділення компонентів, та навантаження колони по парі. Проілюструємо роботу способу на прикладі. Для забезпечення роботи колони по даному способу в колоні монтують два кип'ятильники (випарники). Сумарна площа кип'ятильників розрахована на номінальну витрату пари, а площа кожного з них може знаходитись у співвідношенні 30/70 %, 40/60 %, або 50/50 %. Період подачі пари починається з відкриття першого кип'ятильника, а після перетікання рідини з шлюзової камери на тарілку, розташовану нижче, включається в роботу другий кип'ятильник. Закриття подачі пари проводять у зворотному порядку. Технічний результат запропонованого способу полягає в тому, що його використання дає можливість підвищити ефективність розділення компонентів за рахунок зменшення часу перетікання рідини з барботажного полотна тарілки в шлюзову камеру, та з шлюзової камери на барботажне полотно тарілки, що розташована нижче, та збільшити продуктивність колони по рідині та парі. 1 UA 103950 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 1. Спосіб забезпечення перетікання рідини по тарілках колонного апарата, які працюють в циклічному режимі при роздільному русі пари та рідини по колоні, при якому рідина перетікає за рахунок почергової подачі та перекриття подачі пари в колону, тарілки якої складаються з барботажного та нижнього полотна і обмеженої ними шлюзової камери та розташованих між полотнами масообмінних контактних пристроїв з рухомими двосторонніми клапанами, який відрізняється тим, що подача пари в колону та перекриття подачі пари в колону здійснюють в два етапи з різними витратами пари для кожного етапу, при цьому при подачі пари на першому етапі витрату пари змінюють від нульової до мінімальної, при якій двосторонні клапани контактних пристроїв займають верхнє положення, забезпечуючи перетікання рідини з шлюзової камери тарілки, розташованої вище, на барботажне полотно тарілки, розташованої нижче, а на другому етапі - витрату пари збільшують від мінімальної до розрахункової витрати пари для заданого технологічного процесу, перекриття подачі пари проводять поетапно у зворотному порядку. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що поетапність подачі та перекриття пари в колону здійснюють за допомогою двох кип'ятильників (випарників). Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2