ЧЕШУЙЧАТО-КЛАПАННАЯ ТАРЕЛКА
LAMELLAR VALVE TRAY

Изобретение относится к устройствам для осуществления контакта пара (газа) и жидкости в процессах ректификации или абсорбции и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, реализующих эти процессы разделения смесей.
Известна клапанная тарелка для осуществления контакта пара (газа) и жидкости, включающая карман для приема жидкости, сливную перегородку и основание тарелки с отверстиями и установленными в них пластинчатыми клапанами, ширина крышки которых сужается в направлении к сливной перегородке [Авт. свидетельство № 424574, М. кл. B01D 3/30, B01D 3/18, B01D 53/18]. Сужающаяся в направлении к сливной перегородки (трапециевидная) форма клапанов обеспечивает выход парового потока под углом к общему направлению потока жидкости, чем достигается частичная гидравлическая компенсация прямоточной составляющей скорости парового потока. Вследствие этого при низких и умеренных нагрузках по пару эффективность тарелки существенно выше, чем на прямоточных конструкциях. Недостатком данной конструкции является существенное снижение эффективности контакта фаз при высоких паровых нагрузках, вследствие возрастания скорости пара (газа).
Кроме того, конструкция клапанов имеет плоскую крышку и при работе со средами, склонными к образованию осадка, на основании тарелки образуются отложения, уменьшающие сечение для выхода пара между крышкой клапана и основанием тарелки вплоть до «залипания» клапана и его полного «отглушения».
Помимо этого, при высоких паровых нагрузках, вследствие возрастания скорости пара (газа), с известной клапанной тарелки может происходить унос жидкости на вышележащую тарелку.
Цель изобретения - повышение эффективности контакта фаз при повышенных паровых нагрузках, увеличением проходного сечения за счет прорезей в виде чешуек, открытая часть которых направлена в сторону движения жидкости.
Поставленная цель достигается тем, что между клапанами трапециевидной формы, расположенными в шахматном порядке, на уровне узких частей клапанов, располагаются прорези в виде чешуек, открытая часть которых направлена в сторону направления движения жидкости. Проходное сечение чешуек выполнено в виде кругового сегмента или трапециевидной формы, или в виде язычков. Таким образом, задействованы глухие зоны полотна тарелки, следовательно, увеличивается проходное сечение для пара (газа), что способствует снижению скорости пара, а также более равномерному распределению по всей площади тарелки. Отличительные признаки предлагаемой конструкции способствуют повышению эффективности контакта фаз при повышенных паровых нагрузках.
С целью предотвращения “залипания” и последующего выключения клапана из работы за счет возможного отложения осадков на основании тарелки, на крышке клапана могут быть выполнены отгибы по направлению к полотну тарелки. В этом случае даже при выпадении осадка на основание тарелки, обеспечивается свободный выход паров из-под клапана, что препятствует «залипанию» и «отглушению» клапана.
С целью предотвращения уноса жидкости паром (газом) на вышележащую тарелку, а так же для повышения эффективности контакта фаз, за счет создания дополнительной поверхности контакта, на полотне тарелки могут быть установлены депарогазаторы из жалюзийного полотна прямоугольной или трапециевидной формы, с углом наклона в сторону, противоположную направлению движения жидкости. Депарогазаторы представляют собой отбойники, изготовленные из жалюзийного полотна, установленные на тарелке под углом от 30 до 60° к основанию.
На фиг.1 приведен общий вид описываемой чешуйчато-клапанной тарелки, на фиг.2 - аксонометрическая проекция выполнения плоского клапана, фиг.3 - аксонометрическая проекция выполнения клапана с отгибами, на фиг.4 - аксонометрическая проекция клапана с прорезью в виде чешуйки с проходным сечением в виде кругового сегмента, на фиг.5 - аксонометрическая проекция клапана с прорезью в виде чешуйки с проходным сечением трапециевидной формы, на фиг.6 - аксонометрическая проекция клапана с прорезью в виде язычка, на фиг.7 - тарелка с депарогазаторами в разрезе, на фиг.8 - депарогазатор прямоугольной формы, на фиг.9 - депарогазатор трапециевидной формы.
Предлагаемая чешуйчато-клапанная тарелка (фиг.1) включает карман для приема жидкости 1, сливную перегородку 2 и основание 3 с отверстиями 4 и установленными в них плоскими клапанами 5, между которыми располагаются прорези в виде чешуек для пара (газа) 6. Клапаны 5, трапециевидной формы, сужающиеся от приемного кармана 1 в сторону сливной перегородки 2, располагаются в шахматном порядке. На уровне узких частей клапанов располагаются прорези в виде чешуек 6, открытая часть которых направлена в сторону движения жидкости.
На фиг.2 приведена аксонометрическая проекция плоского клапана 5, фрагмент основания тарелки 3 с отверстием под клапан 4.
На фиг.3 приведена аксонометрическая проекция клапана с отгибами 7, фрагмент основания тарелки 3 с отверстием под клапан 4.
На фиг.4 приведена аксонометрическая проекция расположения клапана 5 с прорезью в виде чешуйки с проходным сечением в виде кругового сегмента 6.
На фиг.5 приведена аксонометрическая проекция расположения клапана 5 с прорезью в виде чешуйки с проходным сечением трапециевидной формы 9.
На фиг.6 приведена аксонометрическая проекция расположения клапана 5 с прорезью в виде язычка 8.
На фиг.7 изображена тарелка с депарогазаторами 10 в разрезе.
На фиг.8 приведен общий вид депарогазаторов прямоугольной формы 11.
На фиг.9 приведен общий вид депарогазаторов трапециевидной формы 12.
Тарелка работает следующим образом. Жидкость из приемного кармана 1 поступает на основание тарелки 3 и движется по направлению к сливной перегородке 2. Поток пара поступает через прорези в виде чешуек 6 и отверстия 4 в основании тарелки 3 под клапана 5 и, приподнимая их над основанием 3, поступает в слой жидкости, движущейся по основанию тарелки к сливной перегородке 2. Струи пара, выходящие из прорезей в виде чешуек 6 и клапанов 5, направлены перпендикулярно к кромкам чешуек, боковым сторонам клапанов и движению потока жидкости. Таким образом, увеличение проходного сечения для пара (газа) способствует более равномерному распределению потока, что обеспечивает более эффективный контакт фаз при повышенной паровой нагрузке.
Выполнение клапана с отгибами приводит к тому, что даже при отложении слоя осадка на основании тарелки между крышкой клапана и основанием тарелки остается сечение для прохода пара (газа), и выходящие из-под клапана струи пара (газа) препятствуют полному «отглушению» клапана и выключению его из работы.
Установка депарогазаторов из жалюзийного полотна на основании тарелки позволяет предотвратить унос жидкости паром (газом) на вышележащую тарелку, а также повысить эффективность контакта фаз за счет создания дополнительной поверхности контакта.
Список использованной литературы
1. Авт. свидетельство №424574, М. кл. B01D 3/30, B01D 3/18, B01D 53/18.