СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА

Полезная модель относится к конструкциям массообменных колонн для взаимодействия систем газ (пар) - жидкость, предназначенных для процессов абсорбции, ректификации, промывки газов и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой и в других смежных отраслях промышленности.
Известна тарелка для массообменных аппаратов, содержащая основание с отверстиями, выполненными трапециевидной формы, при этом со стороны набегания жидкости отверстия прикрыты изогнутыми пластинами трапециевидной формы, являющимися частью основания (см. патент РФ на полезную модель №74573, B01D 3/30, опубл. 10.07.2008, бюл. №19).
Общими признаками известной и предлагаемой тарелки являются:
- основание с отверстиями,
- отверстия прикрыты изогнутыми пластинами,
- пластины являются частью основания.
К недостаткам известной конструкции относятся возможность провала жидкости через отверстия в полотне. Это связано с тем, что площадь для выхода газа неравномерна по периметру изогнутой пластины, а часть площади отверстия в полотне не прикрыта сверху изогнутой пластиной. В совокупности эти две конструктивные особенности и приводят к провалу жидкости на малых и средних расходах газа (пара). Кроме того, закручивание и возврат части жидкости, проваливающейся через образованные щели, проходит малоинтенсивно вследствие выхода основного потока газа через боковые щели, где на пути газа нет изогнутого профиля.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является тарелка с фиксированными клапанами по патенту №DE 2352177 (B01D 3/22, опубл. 24.04.1975), содержащая основание с просечными элементами, часть из которых выполнена в виде изогнутых участков полотна между двумя прорезями, а другая часть выполнена в виде отогнутых вверх в направлении движения жидкости пластин, образованных за счет прорезей в полотне.
Общим признаком известной и предлагаемой тарелки являются:
- полотно с просечными элементами, выполненными в виде изогнутых участков полотна между двумя прорезями
- приемный и сливной карманы, распределительная и переливная планки.
Недостатками известной тарелки с фиксированными клапанами являются сложность изготовления (штамповки) полотна с двумя видами просечных элементов и локальный характер направленности потока газа на полотне. Поток газа принимает направление движения жидкости в сторону переливной планки только на малых участках полотна, на которых расположены просечные элементы в виде отогнутых вверх в направлении движения жидкости пластин. Таким образом, ускорение жидкости в сторону переливной планки происходит неравномерно по площади контактного полотна, в результате чего образуются застойные зоны, в которых жидкость не контактирует с газом и, кроме того, возникает неравномерность контакта газа и жидкости по площади полотна.
Техническая задача заключается в повышении эффективности работы тарелки во всей области нагрузок по газу и жидкости за счет обеспечения эффективного перекрестно-прямоточного режима взаимодействия фаз при исключении образования застойных зон на полотне.
Техническая задача полезной модели достигается тем, что в предлагаемой струйной тарелке, содержащей полотно с просечными элементами, выполненными в виде изогнутых участков полотна между двумя прорезями, приемный и сливной карманы с распределительной и переливной планкой соответственно, новым является то, что просечные элементы имеют отверстия.
Кроме того, просечной элемент имеет профиль в виде треугольника или арки.
Кроме того, в просечном элементе отверстия выполнены со стороны сливного кармана.
Кроме того, в просечном элементе, имеющем профиль арки, отверстия выполнены в его верхней части.
Кроме того, отверстия, выполненные в просечном элементе, могут быть снабжены козырьками.
Отверстия, выполненные со стороны сливного кармана, а также все представленные варианты исполнения отверстий с козырьком способствуют равномерному движению части потока газа в направлении движения жидкости на полотне.
Совокупность признаков предлагаемой полезной модели обеспечивает перекрестно-прямоточный режим взаимодействия фаз с высоким временем контакта и равномерно распределенной по площади контактного полотна высотой пены на тарелке.
На фигуре 1 представлен общий вид струйной тарелки, на фигуре 2 фрагмент струйной тарелки в аксонометрии. На фигуре 3 представлены варианты исполнения профиля просечного элемента: а, в) - треугольный и арочный профили с отверстием, выполненным со стороны сливного кармана; б, г) - треугольный и арочный профили с отверстием и козырьком, выполненными со стороны сливного кармана; д) - арочный профиль с отверстием и козырьком, выполненными в верхней части просечного элемента.
Струйная тарелка содержит горизонтальное полотно 1 распределительную планку 2 и переливную планку 3, приемный карман 4 и сливной карман 5. Полотно 1 имеет просечные элементы 6, расположенные в шахматном порядке. Каждый просечный элемент 6 выполнен в виде изогнутой части полотна 1 между двумя прорезями 7 и может иметь профиль в виде треугольника (поз.а, б на фиг.3) или арки (поз.в, г, д на фиг.3). Просечные элементы 6 имеют отверстия 8, при этом отверстия 8 могут быть выполнены в просечном элементе 6 следующим образом:
- со стороны сливного кармана могут иметь отверстие 8 просечные элементы 6 любого профиля (а-г фиг.3),
- в верхней части просечного элемента 6 - с профилем в виде арки (д фиг.3).
Отверстия 8 могут быть снабжены козырьками 9 (б, г, д на фиг.3).
Изменением площади и формы прорезей 7, количества просечных элементов 6, соотношения площадей прорезей 7 и отверстий 8 обеспечивают необходимую эффективность при заданных нагрузках по газу и жидкости.
Исполнение заявляемой струйной тарелки по любому из указанных вариантов позволяет реализовывать заявляемую конструкцию тарелки в процессах массообмена в широком диапазоне изменения эффективности и гидравлического сопротивления.
Предлагаемая конструкция тарелки проста в изготовлении: может быть изготовлена методом штамповки, а, следовательно, имеет низкую стоимость.
Струйная тарелка работает следующим образом. Жидкую фазу подают на полотно 1 из приемного кармана 4 через распределительную планку 2. Газ поступает через прорези 7, при этом он направлен перпендикулярно потоку жидкости и через отверстия 8 просечного элемента 6, при этом он ориентирован в прямотоке с потоком жидкости в сторону переливной планки. При движении газа из отверстий 8 с козырьком 9 обеспечивается более направленная подача газа непосредственно в слой жидкости на полотне тарелки 1. Таким образом, на полотне 1 осуществляется перекрестно-прямоточный контакт фаз, за счет чего обеспечивается турбулентность газового потока и высокий уровень пены на полотне 1. При этом практически отсутствует капельный унос, так как поток газа на полотно 1 подается из прорези 7 практически в горизонтальном направлении, распределяясь в потоке жидкости. За счет прохода части потока газа через отверстия 8 с козырьком 9 равномерно по всему полотну 1 ускоряется течение жидкости в сторону переливной планки 3 и далее в сливной карман 5, за счет чего увеличивается максимальная нагрузка по жидкости и исключается возможность образования застойных зон.