Масообмінний контактний пристрій

1. Масообмінний контактний пристрій, що містить полотно тарілки з контактним елементом, додаткове полотно тарілки, обичайку, яка має по периметру отвори, встановлений в обичайці 3 клапана в період подачі пари. Цим порушуються оптимальні умови роботи апарату для циклічного режиму. Збільшивши витрату пари ми погіршуємо умови перетоку рідини з перехідної ємкості на нижчурозташовану тарілку, аж до повного запирання колони. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомого пристрою, а саме: забезпечення оптимальних умов роботи апарату при циклічному режимі ведення масообмінних прцесів, розширення робочого діапазону навантажень по рідині та парі, зменшення впливу запізнення імпульсу тиску газового (парового) потоку по висоті колони за рахунок автономної роботи кожного контактного пристрою при роздільному русі фаз і, тим самим, підвищення продуктивності, збільшення надійності та довговічності роботи конструкції. Поставлена задача вирішується тим, що масообмінний контактний пристрій містить полотно тарілки з контактним елементом, обичайку, рухомий двосторонній клапан. обмежувачі підйому і опускання, по периметру обичайка має отвори, а рухомий двосторонній клапан виконаний у вигляді встановлених одна над іншою суцільних пластин, при цьому пристрій обладнано додатковим полотном тарілки. Обмежувачем підйому двостороннього клапану є контактний елемент, а опускання - нижній край обичайки. Нижні кромки отворів обичайки виконані на рівні додаткового (нижнього) полотна тарілки. Крім того контактний елемент виконаний у вигляді внутрішнього ковпачка з відігнутими по дотичній пластинами барботажного вузла, висота вертикальних отворів по периметру обичайки дорівнює висоті двостороннього клапану, а в крайніх положеннях двостороннього клапану одна з пластин клапану забезпечує розділ вільного проходу вертикальних отворів обичайки на рівні сектори, згідно з винаходом зовнішній простір контактного елементу з'єднаний кожухом через верхній ряд отворів в обичайці з внутрішнім простором обечайки. Причинно наслідковий зв'язок між запропонованими ознаками та технічним результатом полягає в наступному: 1. Збільшується підйомна сила на двохсторонній клапан під час його руху вгору, за рахунок максимально можливого перепаду тиску на верхній пластині двохстороннього клапана, так як газ (пар) не проходить до простору над верхньою пластиною. 2. При проходженні газу (пари) до контактного елементу під верхньою пластиною клапана через верхній ряд отворів в обичайці та кожух, використовується динамічний натиск пари, як додаткова сила, для підтримання клапана в верхньому положенні. 3. При зменшенні чи коливанні витрати газу (пари) для фіксованого (наприклад 10%), на контактному елементі, "вільного проходу" газу (пари), (а значить і зменшенні перепаду тиску на тарілці), клапан опускається вниз до рівня верхнього ряду отворів обечайки, утворюючи таким чином ситуативний "вільний прохід" для газу 81700 4 (пари) уже з меншими значеннями, (наприклад 2%), але достатніми для підтримання клапана в верхньому положенні за рахунок стабілізації перепаду тиску на тарілці. 4. При плановому закритті пари клапан, рухаючись вниз, зменшує швидкість свого руху на рівні верхнього ряду отворів обечайки, та плавно, без удару, сідає на обмежувач опускання, збільшуючи таким чином довговічність конструкції. На фіг.1 показаний пристрій в положенні, що відповідає початковому моменту подачі газу (пари). На фіг.2 - в положенні, що відповідає зміні прикладання підйомної сили з нижньої на верхню пластину двостороннього клапану. На фіг.3 - в положенні, що відповідає всім наступним моментам подачі газу (пари). На фіг.4 - в положенні, що утворює ситуативний "вільний прохід" газу (пари). Фіг.5 - вид зверху. Контактний пристрій складається з полотна тарілки 1, на якому закріплений контактний елемент 2 з відігнутими по дотичній пластинами барботажного вузла 3, обичайки 4 з отворами 10 та 12, і 11 під полотном тарілки 1, додаткового (нижнього) полотна тарілки 5, двостороннього клапана, який рухається всередині обичайки 4 та складається з верхньої 6 та нижньої 7 пластин, з'єднаних дистанційною стійкою 8, відігнутий нижній край обичайки 4 виконує функцію обмежувача опускання 9, та кожуху 13, який з'єднує зовнішній простір контактного елементу 2 через верхній ряд отворів 12 в обичайці 4 з внутрішнім простором обичайки. Контактний пристрій працює наступним чином. Газова (парова) фаза під час парового періоду (пар рухається вверх по колоні перетік рідини з тарілки на тарілку відсутній), піднімає двосторонній клапан у фіксоване верхнє положення таким чином, що верхня пластина 6 двостороннього клапану закриває отвір контактного елементу 2. Пар проходячи під верхньою пластиною через верхній ряд отворів 12 в обичайці та кожух 13 поступає в барботажний вузол 3 контактного елементу 2, взаємодіє з шаром рідини, яка знаходиться на тарілці (рідина поступила раніше з вищерозташованої тарілки), барботує через шар. Після закінчення парового періоду закінчується подача газу (пари) і двосторонній клапан під дією своєї ваги і ваги рідини рухаючись вниз, зменшує швидкість свого руху на рівні верхнього ряду отворів 12 обичайки, та плавно, без удару, сідає на обмежувач опускання 9, збільшуючи таким чином довговічність конструкції. Так як рідина, та клапан падають під дією власної ваги, то отвір 10 обичайки 4 буде закрито нижньою пластиною 7 раніше, ніж рідина досягне пластини 7. Рідина із зони барботажу на полотні тарілки 1, проходить через отвори 11 обичайки 4. попадає в об'єм, обмежений обичайкою 4, додатковим (нижнім) полотном тарілки 5, та двостороннім клапаном (перехідний об'єм). Час затримки подачі газу (пари) буде визначатись часом перетікання рідини з полотна 5 тарілки 1 в вищезгаданий об'єм і складатиме десяті долі секунди. В початковий момент подачі газу (пари) на нижню пластину 7 двостороннього клапана буде діяти під"ємна сила, яка зумовлена перепадом тиску. Під дією цієї сили будуть рухатись вверх двосторонній клапан, а з ним також рідина, яка знаходиться в перехідному об'ємі. В момент часу, коли пластини двостороннього клапану порівняються з отворами обичайки 4, прикладання підйомної сили переходить з нижньої 7 на верхню 6 пластину двостороннього клапану. При цьому зберігається максимально можливий перепад тиску, а значить і підйомна сила, на верхній 6 пластині, так як газ (пара) не проходить через кожух 13 до простору над верхньою пластиною. В отвори обичайки 4 проходить газ (пара), барботуючи через рідину. Із збільшенням отвору швидкість пари, яка проходить через отвір, буде падати, та будуть створюватись умови для переходу рідини на нижчерозташовану тарілку. Двосторонній клапан продовжує свій рух вгору до фіксованого верхнього положення. Вага двостороннього клапана та стовпа рідини над ними повинні бути менше сили перепаду тиску, який діє на верхню пластину. Час перетікання рідини з тарілки на тарілку називається рідинним періодом. Таким чином, час одного циклу, який складається з парового та рідинного періодів завершується. Послідуючі цикли проходять аналогічно. Запропонований контактний пристрій дозволяє проводити процес массообміну в системі газ (пар) - рідина в циклічному режимі при однократній зміні рідинної затримки одночасно на всіх тарілках по висоті колони. При цьому кожний контактний пристрій працює автономно, що дозволяє усунути вплив запізнення імпульсу тиску парового потоку в період подачі пари в колону. В момент відкриття перехідного об'єму створюється додаткова зона контакту. Використання запропонованого контактного пристрою усуває перемішування рідини на суміжних ступенях контакту, та дозволяє підняти ефективність масообміну в два - три рази в порівнянні із стаціонарним процесом. 81700 6 7 81700 8