Спосіб переливу рідини по тарілках колонного апарата у процесі масообміну між парою та рідиною

Спосіб переливу рідини по тарілках колонного апарата у процесі масообміну між парою та рідиною, що включає періодичний перелив рідини з тарілки на тарілку без її перемішування на тарілках колонного апарата, що містить тарілки, принаймні один пристрій для переливу рідини з тарілки на тарілку та рухомі елементи, який відрізняється тим, що вказані рухомі елементи зв'язані з привідним механізмом, який періодично 3 Прикладом такого пристрою для переливу рідини з тарілки на тарілку є масообмінний контактний пристрій для колонних масообмінних апаратів із тарілками (SU 1212451, B01D 3/30), що містить клапан, який розташовується у отворах в тарілці та який виконано у вигляді циліндру із отворами у бічній стінці і дисками на торцях циліндру. У тарілці навколо отвору, в якому розташований циліндр клапана, виконано ще декілька отворів, які закриваються дисками клапана, коли клапан знаходиться у верхньому чи у нижньому положенні, а на тарілці розташований напрямний циліндр для нижнього диску клапану. Така конструкція пристрою дозволяє йому виконувати одночасно як функцію контактного пристрою для забезпечення масообміну між паровою фазою і рідиною, так і функцію пристрою для переливу рідини з тарілки на тарілку. Пристрій працює наступним чином: при відсутності потоку пари клапан знаходиться у нижньому положенні і нижній диск клапана перекриває всі отвори у тарілці. При поданні пари у колонний апарат підвищується спочатку тиск пари в об'ємі колонного апарату нижче тарілки, пара тисне на нижній диск клапана і підіймає клапан у верхнє положення, в якому верхній диск клапана закриває отвори у тарілці, а отвори у циліндрі клапана розташовані на рівні шару рідини на тарілці. Пара проходить через отвори у циліндрі клапана і барботірує через шар рідини на тарілці. В цей момент здійснюється масообмін між парою та рідиною. Після припинення подання пари клапан опускається у нижнє положення і в момент, коли клапан рухається, рідина через отвори у тарілці та отвори у циліндрі клапана переливається на іншу тарілку. Недоліками способу переливу рідини з тарілки на тарілку при імпульсному режимі подання пари у процесі масообміну і при застосуванні у колонному апараті пристроїв для переливу рідини з тарілки на тарілку, що працюють при зміні тиску пари, є: можливість роботи колонного апарату тільки у імпульсному режимі подання потоку пари в колонний апарат; обмеженість робочих параметрів потоків пари та рідини у колонному апараті, так як існує залежність роботи пристроїв для переливу рідини з тарілки на тарілку і взагалі всього колонного апарату від тиску парової фази та температури рідини на зрошення - при поданні пари у колонний апарат із тиском менш за необхідний колонний апарат не буде працювати, так як не будуть працювати пристрої для переливу рідини з тарілку на тарілку, подання рідини на зрошування із температурою нижче за необхідну може привести до значної конденсації пари на верхніх тарілках та падіння тиску пари у верхній частині колонного апарату нижче мінімальної величини тиску переходу клапана у верхнє положення; при зміні тиску пари існує ефект запізнення імпульсу тиску парового потоку по висоті колонного апарату - між моментом спрацювання пристрою для переливу рідини з тарілки на тарілку, розташованому на самій нижній тарілці, і моментом спрацювання пристрою для переливу рідини з тарілки на тарілку, розташованому на самій верхній тарілці, існує певний інтервал у часі, що обмежує можливості або робить неможливим 26598 4 регулювання об'ємної швидкості переливу рідини з тарілки на тарілку шляхом регулювання періоду подання пару у колонний апарат та, як наслідок, в момент переливу рідини з тарілки на тарілку, масообмін між рідиною та парою відсутній. Задачею корисної моделі є створення більш ефективного способу масообміну у колонних апаратах із тарілками шляхом періодичного, одночасного по всій висоті колони, переливу рідини з тарілки на тарілку, без перемішування, що не залежить від тиску потоку пари. Задача вирішується запропонованим способом переливу рідини по тарілках колонного апарату у процесі масообміну між парою та рідиною, що включає періодичний перелив рідини з тарілки на тарілку без її перемішування на тарілках колонного апарату, що містить тарілки, принаймні один пристрій для переливу рідини з тарілки на тарілку та рухомі елементи, який містить вказані рухомі елементи зв'язані з приводним механізмом, який періодично приводить їх у дію, при цьому, перелив рідини здійснюють у два послідовних етапи, які повторюються періодично у часі почергово, а саме: - на першому етапі за допомогою пристрою для переливу рідини з тарілки на тарілку здійснюють одночасно перелив рідини тільки з кожної непарної за порядком розташування тарілки на кожну наступну парну за порядком розташування тарілку по всій висоті колони; - на другому етапі за допомогою пристрою для переливу рідини з тарілки на тарілку здійснюють одночасно перелив рідини тільки з кожної парної за порядком розташування тарілки на кожну наступну непарну за порядком розташування тарілку по всій висоті колони; - перелив рідини з останньої, необов'язково непарної, за порядком розташування тарілки здійснюють в об'єм колонного апарату. На наведенних нижче схемах продемонстровано запропонований спосіб у оптимальному варіанті його втілення. Схема 1 - фрагмент колонного тарілчастого апарату у розрізі у період перед першим етапом переливу рідини з тарілки на тарілку. Схема 2 - перший етап здійснення способу переливу рідини з непарних тарілок на парні тарілки одночасно по всій висоті колони. Схема 3 - другий етап здійснення способу переливу рідини з парних тарілок на непарні одночасно по всій висоті колони. Колонний апарат містить корпус (1) (схема 1), тарілки (2) і (3) - парні за порядком розташування тарілки (2) та непарні за порядком розташування тарілки (3). Відрахування порядку розташування тарілок ведеться від самої верхньої тарілки, на яку подається рідина. Тарілки оснащені барботажними елементами (10), які забезпечують постійний масообмін між потоком пари та рідиною. В якості барботажних елементів можуть бути застосовані, наприклад, ковпачки, клапани або контактні пристрої будь-якої відомої конструкції. Колонний апарат оснащено пристроями для переливу рідини з тарілки на тарілку (4) і (5), основними елементами яких є рухомі елементи (6) і (7). Рухомі елементи 5 (6) і (7) пристроїв для переливу рідини (4) і (5) зв'язані відповідно з приводними механізмами (8) і (9), які періодично приводять їх у рух. Пристрої для переливу рідини з тарілки на тарілку мають таку конструкцію, завдяки якій відбувається перелив рідини одночасно по всій висоті колони тільки з усіх непарних або тільки з усіх парних тарілок на нижче розташовані тарілки. Спосіб переливу рідини у колонному апараті здійснюється наступним чином. Рідина постійно подається на саму верхню тарілку. Пара подається у нижню частину колонного апарату. Рухомі елементи (6) і (7) переливних пристроїв (4) і (5) находяться у положенні, при якому перелив рідини відсутній (схема 1). На першому етапі переливу рідини з тарілки на тарілку за допомогою приводного механізму (8) рухомі елементи (6) займають положення, при якому здійснюють перелив рідини тільки з кожної непарної тарілки (3) на кожну наступну парну тарілку (2) одночасно по всій висоті колонного апарату (схема 2). Через певний період часу приводний механізм (8) повертає рухомі елементи (6) у початкове положення. На другому етапі за допомогою приводного механізму (9) рухомі елементи (7) займають положення, при якому здійснюють перелив рідини тільки з кожної парної тарілки (2) на кожну наступну непарну тарілку (3) одночасно по всій висоті колонного апарату (схема 3). При цьому рідина з останньої тарілки, що розташована самою нижньою у колонному апараті, виливається в об'єм колонного апарату. Через певний період часу приводний механізм (9) повертає рухомі елементи (7) у початкове положення. Далі наведені етапи повторюють почергово в залежності від технологічних потреб до зупинки апарату. Даний приклад лише ілюструє корисну модель, але не обмежує її. 26598 6 Наявність приводного механізму, що приводить рухомі елементи пристрою для переливу рідини з тарілки на тарілку у періодичний рух, дозволяє легко регулювати період часу переливу рідини. Примусовий привод рухомих елементів пристрою для переливу рідини з тарілки на тарілку у періодичний рух дозволяє забезпечувати перелив рідини та проводити процес масообміну у великому діапазоні значень тиску пари та температури рідини, що подаються у колонний апарат. Пристрої для переливу рідини з тарілки на тарілку можуть бути іншої конструкції. Так можуть бути застосовано будь-які інші відомі пристрої, які використовують для регулювання потоків рідини, наприклад, можуть бути використано шиберні заслінки, конічні клапани тощо. Головне - щоб привод у рух рухомих елементів цих пристроїв, і відповідно перелив рідини з тарілки на тарілку у колонному апараті відбувалось за вказаним алгоритмом. Технічний результат, який досягається корисною моделлю: можливість проведення процесу масообміну в одному колонному апараті як у режимі безперервного подання потоки пари в колонний апарат, так і у режимі імпульсного подання потоки пари в колонний апарат, так як робота пристроїв переливу рідини з тарілки на тарілку здійснюється примусово приводними механізмами і не залежить від режиму подання пари у колонний апарат; можливість проведення процесу масообміну у великому діапазоні значень тиску пари та температури рідини, що подаються у колонний апарат, та можливість регулювання об'ємної швидкості переливу рідини з тарілки на тарілку, без перемішування, під час процесу масообміну шляхом управління роботою приводних механізмів дозволяє підбирати оптимальні умови для постійного масообміну між парою і рідиною і підвищити ефективність процесу масообміну у колонному апараті. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 26598 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601