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 таріл C2 1 3 лив рідини з тарілки на тарілку теж здійснюють періодично - у момент припинення подання пари у колонний апарат. Періодичність переливу рідини з тарілки на тарілку при імпульсному режимі подання пари у процесі масообміну звичайно забезпечують пристрої для переливу рідини з тарілки на тарілку, що працюють автоматично при зміні тиску пари. Такі пристрої для переливу рідини з тарілки на тарілку містять рухомі елементи, які чутливі до тиску пари у колонному апараті. 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 в якості пристрою для переливу рідини клапан, який містить напрямний циліндр і рухомий елемент, виконаний у вигляді циліндру із отворами у бічній стінці і дисками на торцях циліндру. У тарілці навколо отвору, в якому розташований циліндр рухомого елементу, виконано ще декілька отворів, які закриваються дисками рухомого елементу, коли рухомий елемент знаходиться у верхньому чи у нижньому положенні, а на тарілці розташований напрямний циліндр для нижнього диску рухомого елементу. Така конструкція клапану 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 рухомий елемент клапану знаходиться у нижньому положенні і нижній диск рухомого елементу 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 рухомого елементу і підіймає рухомий елемент у верхнє положення, в якому верхній диск рухомого елементу закриває отвори у тарілці, а отвори у циліндрі рухомого елементу розташовані на рівні шару рідини на тарілці. Пара проходить через отвори у циліндрі рухомого елементу і барботує через шар рідини на тарілці. В цей момент здійснюється масообмін між парою та рідиною. Після припинення подання пари рухомий елемент опускається у нижнє положення і в момент, коли рухомий елемент рухається униз, 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 тарілки на тарілку, 89874 4 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 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 винаходу 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 та принаймні один пристрій для переливу рідини з тарілки на тарілку, який містить принаймні один рухомий елемент, причому колонний апарат містить додатково принаймні один приводний механізм, який зв'язаний із рухомим елементом і який періодично приводить рухомий елемент у рух, при цьому перелив рідини з тарілки на тарілку 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. На наведених нижче фігурах на прикладі роботи колонного апарату продемонстровано один із можливих варіантів виконання запропонованого способу. Фігура 1 - фрагмент колонного тарілчастого апарату у розрізі у період перед першим етапом переливу рідини з тарілки на тарілку. Фігура 2 - фрагмент колонного тарілчастого апарату у розрізі на першому етапі здійснення способу переливу рідини з непарних тарілок на парні тарілки одночасно по всій висоті колони. Фігура 3 - фрагмент колонного тарілчастого апарату у розрізі на другому етапі здійснення спо 5 собу переливу рідини з парних тарілок на непарні одночасно по всій висоті колони. Колонний апарат містить корпус (1) (фігура 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 (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 і таке розташування рухомих елементів, завдяки якому 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 здійснюють наступним чином. Рідину постійно подають на тарілку живлення колонного апарату. Пару подають у нижню частину колонного апарату. Рухомі елементи (6) і (7) переливних пристроїв (4) і (5) находяться у початковому положенні, при якому перелив рідини відсутній (фігура 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 (фігура 2). Через певний період часу приводний механізм (8) повертає рухомі елементи (6) у початкове положення і перелив рідини з тарілку на тарілку припиняється. 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 (фігура 3). Через певний період часу приводний механізм (9) повертає рухомі елементи (7) у початкове положення. Далі наведені 89874 6 етапи повторюють почергово в залежності від технологічних потреб до зупинки апарату. Зрозуміло, що рідина з останньої тарілки, яка розташована самою нижньою у колонному апараті, буде виливатись в об'єм колонного апарату на першому або на другому етапі переливу рідини з тарілки на тарілку в залежності від того, парною чи непарною є остання тарілка. Даний приклад лише ілюструє винахід, але не обмежує її. 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 винаходом: 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 89874 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