Колпачковая тарелка

Предлагаемое техническое решение относится к конструкциям колпачковых тарелок массообменных аппаратов и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой, пищевой, фармацевтической, энергетической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах разделения растворов и газов в процессах ректификации, абсорбции, экстракции и промывки газов.
Известна колпачковая тарелка, состоящая из основания в форме диска, барботажных колпачков, выполненных в виде цилиндрических или конических стаканов с прорезями в их нижней части, переливных труб и гидрозатвора, на колпачках выполнены расположенные в горизонтальной плоскости пластинчатые ребра, причем ребра соседних колпачков перекрывают друг друга и расположены  в различных плоскостях, образуя, при взаимном перекрытии лабиринтные ходы для обрабатываемого в аппарате продукта, а ребра соседних колпачков на касаются поверхностей других колпачков (Патент РФ №2602113, B 01D 3/00, 2015 г.).
К причинам, препятствующим  достижению заданного технического результата, относится незначительная поверхность контакта фаз из-за отсутствия дисперсной фазы между тарелками, что ухудшает протекание тепло - и массообменных процессов, увеличивает необходимое время этих процессов и снижает производительность.
Известна ректификационная колонная с колпачковыми тарелками, включающая корпус с технологическими штуцерами, тарелки с паровыми патрубками и переливными устройствами, а также колпачки с вертикальными прорезями, а горизонтальные кромки прорезей колпачков снабжены лопатками, расположенными с наружной стороны колпачков радиально и в горизонтальной плоскости (Патент РФ №2500452, B 01D 3/16; 2009 г.).
К причинам, препятствующим  достижению заданного технического результата, относится отсутствие капель жидкости между тарелками, что снижает интенсивность тепло- массообменных процессов и уменьшает производительность колонны.
Известен полый распылительный абсорбер, представляет собой колонну, в верхней части, корпуса  которой имеются форсунки  для распыливания жидкости (главным образом механические) (Процессы и аппараты химической технологии. Общий курс в 2 кн. / В. Г. Айнштейн, М. К. Захаров, Г. А. Носов [и др.] ; Под ред. В. Г. Айнштейна. — 5-е изд. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.  - 920-921 с.)
К причинам, препятствующим  достижению заданного технического результата, относится не интенсивное продольное перемешивание в обеих фазах, создаваемое форсунками, что приводит к уменьшению движущей силы процесса, а также способствует увеличению уноса газом капель жидкости, кроме того отсутствие дисперсной паровой или газовой фазы, что снижает производительность.
Известна тарелка с  диаметрально расположенными приемными и переливными карманами, снабженными сливными и переливными трубами, паровыми патрубками и колпачками, расположенными на плите тарелки (Касаткин А.Г., Основные процессы и аппараты химической технологии. – М. :  Химия, 1971. – 477 с.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится создание дисперсной фазы только по пузырькам газа и отсутствие дисперсной фазы по каплям жидкости между паровыми патрубками и колпачками на тарелках, что приводит к снижению поверхности контакта фаз и производительности.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является колпачковая тарелка, образованная плитой с расположенными на ней паровыми патрубками и колпачками и переливными трубами, переливные трубы равномерно распределены на плите тарелки между паровыми патрубками и снабжены в нижней части распылителями жидкости, при этом длина переливных патрубков связана с расстоянием между тарелками выражением:
где  l -  длина переливного патрубка, м;
H – расстояние между тарелками, м. (Патент РФ №182047, B 01D 3/20, B 01D 3/32; 2018 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность изготовления в плите отверстий под  паровые патрубки и переливные трубы по всей поверхности. А так же  из-за большого количества отверстий, патрубки и трубы начинают забиваться отложениями, из-за чего необходимо делать остановки на ремонт и прочищать каждое отверстие в плите, что приводит к снижению производительности.
Техническим результатом предлагаемой конструкции колпачковой  тарелки является увеличение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что на колпачковой тарелке, состоящей из плиты с расположенными на ней паровыми патрубками, колпачками, переливными трубами, которые равномерно распределены на плите тарелки и снабжены в нижней части распылителями жидкости, причем переливные трубы осесимметрично расположены в паровых патрубках и крепятся непосредственно к самому колпачку.
Осесимметричное расположение переливных труб в паровых патрубках, которые крепятся непосредственно к самому колпачку, позволяют уменьшить количество отверстий в самой плите тарелки при ее изготовлении. В процессе проведения массообменного процесса будут образовываться зарастания отверстий, поэтому выполнение переливных труб  непосредственно в самих паровых патрубках, упростит процесс очистки и регенерации  и также способствует росту производительности.
Кроме того, осесимметричное расположение  переливных труб внутри  паровых патрубков позволяет увеличить число самих колпачков с переливными трубами на плите, что также способствует росту производительности.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемой конструкции тарелки в разрезе, на фиг. 2 – вид сверху.
Тарелка состоит из плиты 1 с расположенными на ней паровыми патрубками 2 и колпачками 3 над этими патрубками, переливными трубами 4, которые находятся внутри паровых патрубков 2. Каждая переливная труба 4 снабжена в нижней части распылителем жидкости 5.
Колпачковая тарелка работает следующим образом. С выше лежащей тарелки по переливным трубам 4 стекает жидкость и в виде капель, образующихся на выходе из распылителя жидкости 5, попадает на нижележащую плиту 1 тарелки, образуя на ней слой жидкости.
Пар, поднимаясь снизу вверх, проходит по паровым патрубкам 2 с образованием в колпачках 3 пузырьки пара, которые, барботируя через слой жидкости на плите 1, поднимаются вверх к вышележащей тарелке.
Капли жидкости, образующиеся на выходе из распределителя 5, подаются сверху вниз навстречу сплошной паровой фазе, при этом идет интенсивный тепло- и массообмен между тарелками.
Таким образом, расположение переливных труб в самих паровых патрубках, позволяет увеличить число самих колпачков на плите, что будет способствовать увеличению поверхности контакта фаз  и приведет к росту массообменного процесса. А так же в процессе проведения массообменного процесса будут образовываться зарастания отверстий, из-за чего выполнение переливных труб  непосредственно в паровых патрубках, намного упростит процесс очистки и регенерации, что интенсифицирует массообменные процессы и повысит производительность.