Тарілка з двома зонами контакту фаз

Реферат: Винахід належить до контактних пристроїв хімічної промисловості і може бути використаний у складі тарілчастих колонних абсорберів переважно для очищення газів методом фізичної абсорбції при підвищеному спінюванні абсорбенту. Тарілка з двома зонами контакту фаз містить перфороване полотно з переливними пристроями, які включають зливні патрубки у вигляді зрізаних конусів із циліндричними переливними поріжками у своїй верхній частині й обладнані відбивними дисками у своїй нижній частині. Переливні пристрої тарілки обладнані вертикальними перегородками, встановлюваними співвісно з переливними поріжками з кільцевим зазором з боку перфорованого полотна. Винахід забезпечує збільшення діапазону стійкої роботи тарілки і зменшення її діаметральних і висотних розмірів. UA 100802 C2 (12) UA 100802 C2 UA 100802 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до контактних пристроїв хімічної промисловості і може бути використаний у складі тарілчастих колонних абсорберів переважно для очищення газів методом фізичної абсорбції при підвищеному спінюванні абсорбенту. Відома тарілка з двома зонами контакту фаз / Рамм В.М. Абсорбция газов. - М.: Химия, 1976. рис. 5.17а, стр. 435/. Тарілка містить перфороване полотно з установленим у центрі на ньому переливним пристроєм, що включає зливний патрубок конічної форми із циліндричним переливним поріжком у своїй верхній частині, й обладнаний відбивним диском у своїй нижній частині, причому для забезпечення запасу рідини на тарілці переливний пристрій установлений з виступом переливного поріжка над перфорованим полотном тарілки. До недоліків відомої тарілки можна віднести наступне: незабезпечення повною мірою діапазону стійкої роботи, порівняно великі діаметральні й висотні габаритні розміри. Така тарілка не забезпечує рівномірного розподілення газу (пари) й рідини на барботажному полотні тарілки, ще спричиняє зниження ефективності її роботи та утруднює її моделювання. Найбільш близькою до винаходу, що заявляється, за технічною суттю й ефектом, що досягається, є тарілка з двома зонами контакту фаз [А.С. 194764 СССР, B01D, Тарелка для контактирования жидкостей и газов/ П.А. Белозеров, О.С. Чехов, П.Г. Боярчук, Д.В. Иванюков (СССР) - № 876009/23-26, заявл. 13.01.1964; опубл. 12.04.1967; бюл. № 9]. Така тарілка містить перфороване полотно, вертикальні замкнуті перегородки, установлені із зазорами, рівномірно розподілені по перфорованому полотні переливні пристрої з циліндричними переливними поріжками, зливними патрубками й відбивними дисками. До недоліків відомої тарілки можна віднести наступне: незабезпечення повною мірою діапазону стійкої роботи, порівняно великі діаметральні й висотні габаритні розміри. Надамо пояснення причин наявності зазначених недоліків відомої тарілки. Використання у відомій тарілці переливних пристроїв з відкритими циліндричними поріжками обумовлює попадання газорідинної емульсії в переливні пристрої. За таких умов дегазація цієї емульсії відбувається безпосередньо в зливних патрубках, що знижує їх перепускну здатність і спонукає до збільшення їх діаметральних і висотних розмірів, а, значить, і розмірів тарілок. У кінцевому стані зростають габарити колонних апаратів з такими тарілками. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення відомої конструкції тарілки шляхом удосконалення конструкції переливних пристроїв. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій конструкції тарілки з двома зонами контакту фаз, що включає перфороване полотно, вертикальні замкнуті перегородки, установлені із зазорами, рівномірно розподілені по перфорованому полотну переливні пристрої з переливними поріжками, зливними патрубками й відбивними дисками, відповідно з винаходом, вертикальні замкнуті перегородки установлені співвісно з переливними поріжками із зовнішнім їх охопленням, при цьому вертикальні замкнуті перегородки виконано у вигляді відкритих порожнистих циліндрів, установлених з можливістю регулювання зазорів за допомогою фіксації їх положення стопорними гвинтами на зовнішній поверхні переливних поріжків; при цьому величини зазорів не повинні перекривати висоту переливних поріжків. Відмінності від прототипу, що є, підтверджують новизну запропонованого технічного рішення. Суть цих відомостей підтверджується наступним. На відміну від прототипу заявлена конструкція тарілки в сукупності з ознаками, викладеними у формулі винаходу, забезпечує збільшення діапазону стійкої роботи тарілки і зменшення її діаметральних і висотних габаритнихрозмірів. Саме обладнання переливних пристроїв вертикальними замкнутими перегородками у формі відкритих порожнистих циліндрів, установлених співвісно з переливними поріжками із зовнішнім їх охопленням із зазором і висотою, що перевищує висоту газорідинного шару на барботажному полотні, створює висотний бар'єр для прямого попадання газорідинної емульсії зверху у переливні пристрої. Саме установлення вертикальних замкнутих перегородок у формі відкритих порожнистих циліндрів на переливних пристроях із зазорами з боку перфорованого полотна за висоти зазорів, що не перекривають висоту переливних поріжків, здійсняється ефективна сепарація газорідинної емульсії від газової фази. Цьому сприяє відвід рідкої фази через зазори переважно з боку перфорованого полотна, де вона меншою мірою емульгована газовою фазою. Це пояснюється тим, що поблизу перфорованого полотна рідина знаходиться в режимі її "прострілу" струменями газу, що виривається з отворів перфорованого полотна. Зона відчутного прострілу рідини охоплює приблизно 1/3 висоти газорідинного шару з боку перфорованого полотна. Вище цієї зони знаходиться зона інтенсивного емульгування. У результаті в переливні пристрої надходить рідка фаза, попередньо сепарована від газової 1 UA 100802 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 фази, що забезпечує збільшення діапазону стійкої роботи тарілки і зменшення її діаметральних та висотних габаритних розмірів. Таким чином, у результаті вдосконалення відомої конструкції тарілки з двома зонами контакту фаз шляхом удосконалення конструкції переливних пристроїв забезпечується збільшення діапазону стійкої роботи тарілки і зменшення її діаметральних та висотних габаритних розмірів. Запропоновану тарілку з двома зонами контакту фаз показано на фіг. 1-4. Тарілка з двома зонами контакту фаз містить перфороване полотно 1 з переливними пристроями, які включають зливні патрубки 2 у вигляді зрізаних конусів із циліндричними переливними поріжками 3 у своїй верхній частині, й обладнані відбивними дисками 4 у своїй нижній частині. Для забезпечення запасу рідини на тарілці переливні пристрої установлюють з виступом переливних поріжків 3 над перфорованим полотном 1. Переливні пристрої тарілки обладнані вертикальними перегородками 5, установлюваними співвісно з переливними поріжками 3 з кільцевим зазором 6 з боку перфорованого полотна 1. Вертикальні перегородки фіксуються на переливних поріжках за допомогою стопорних гвинтів 7 з можливістю регулювання величини кільцевого зазору 6. Переливні пристрої кріпляться до перфорованого полотна за допомогою фланців. Запропонована тарілка з двома зонами контакту фаз працює наступним чином. Під час запуску тарілки в роботу спочатку зверху подається на перфороване полотно 1 тарілки рідинний потік. Рідина у відсутність газового висхідного потоку вільно провалюється через перфорацію барботажного полотна і частково через переливний пристрій. Далі включається подача газового потоку під перфороване полотно. У міру зростання витрат газу зростає гідравлічний опір перфорованого полотна і тиск газу під перфорованим полотном. Це призводить у подальшому до припинення провалу рідини через перфорацію полотна й утворення на перфорованому полотні газорідинного шару. З подальшим ростом витрат газу буде зростати запас рідини на перфорованому полотні й рівень газорідинного шару. У цей час частина газового потоку може проскакувати (прориватись) через переливні пристрої. З досягненням необхідного значення запасу рідини й висоти газорідинного шару на перфорованому полотні рідка фаза починає надходити переважно з притарілкової найменш емульгованої зони через кільцеві зазори 6 і переливні поріжки 3 в зливні патрубки 2. Із цього моменту в переливних пристроях формуються необхідні висоти рідинного затвору, і тарілка починає працювати в заданому режимі. У міру проходження газорідинної емульсії через переливні пристрої здійснюється її кінцева дегазація. Дегазовані залишкові гази покидають переливний пристрій через переливні поріжки 3 і вертикальні замкнуті перегородки 5. За необхідності при роботі тарілки регулювання режиму відводу газорідинної емульсії з перфорованого полотна тарілки може бути здійснене шляхом зміни висотного положення вертикальної замкнутої перегородки 5 з використанням стопорних гвинтів 7. Таким чином, розроблена конструкція тарілки з двома зонами контакту фаз забезпечує збільшення діапазону стійкої роботи і зменшення її висотних і діаметральних габаритних розмірів. Українським державним хіміко-технологічним університетом розроблені робочі креслення заявленої тарілки. Впровадження у виробництво цієї розробки заплановане на 2011-2012 роки. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 45 50 1. Тарілка для контактування рідин і газів, що включає перфороване полотно, вертикальні замкнуті перегородки, встановлені відносно нього із зазором, рівномірно розподілені по перфорованому полотну переливні пристрої з переливними поріжками, зливними патрубками й відбивними дисками, яка відрізняється тим, що вертикальні замкнуті перегородки встановлені співвісно з переливними поріжками із зовнішнім їх охопленням. 2. Тарілка за п. 1, яка відрізняється тим, що вертикальні замкнуті перегородки виконано у вигляді відкритих порожнистих циліндрів. 3. Тарілка за п. 1 або 2, яка відрізняється тим, що вертикальні замкнуті перегородки встановлені з можливістю регулювання зазору. 2 UA 100802 C2 3 UA 100802 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 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 4