Распределительная тарелка для тепломассообменных аппаратов

Предлагаемое техническое решение относится к насадкам, применяемых в колонных аппаратах, прежде всего для проведения тепло- и массообменных процессов ректификации и может найти применение в химической, нефтехимической, энергетической, металлургической, пищевой, фармакологической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах разделения нефтешламов, отработанных растворов углеводородов, растворителей и других веществ для их разделения и очистки на молекулярном уровне.
Известна колпачковая тарелка, содержащая колпачки с боковыми прорезями и цилиндрические кольца для циркуляции жидкости, при этом нижний конец цилиндрических колец расположен ниже нижней кромки боковых прорезей (а.с. SU №971385, B01D 3/20, опубл. 07.11.1982).
К недостаткам данного устройства относится то, что при произвольном расположении прорезей в колпачке, например радиальном, в цилиндрическом кольце невозможна реализация вращательного движения жидкости с газом для лучшего диспергирования газа, имеется возможность выхода газа через открытую нижнюю кольцевую плоскость колпачка, имеющую меньшее гидравлическое сопротивление, чем прорези, а также отсутствует возможность получения направленной струи газожидкостной смеси для диспергироания газа ввиду свободного выхода газа через цилиндрическое кольцо, из-за чего будет происходить массоперенос не по всей свободной поверхности, что приведет к уменьшению производительности.
Известна распределительная тарелка массообменного аппарата для мокрой очистки газа, содержащая основание с газоподводящими патрубками, над которыми расположены колпаки с прорезями, и патрубки для подвода и удаления поглотительной жидкости, прорези в колпаках расположены тангенциально, а вокруг колпаков установлены расширяющиеся к выходу каналы, охватывающие зоны прорезей, при этом выходы каналов соседних колпаков направлены навстречу друг другу (Описание полезной модели к патенту РФ №2303479, B01D 3/20, 2006 г.).
Недостатком данной конструкции распределительной тарелки является наличие застойных слоев на поверхности, образуемой над основанием с газоподводящими патрубками, из-за чего расположенные колпаки с прорезями будет находиться под жидкостью, из-за чего будет происходить снижение  производительности.
Известна тепломассообменная тарелка, содержащая перфорированное основание, переливное устройство и установленное на основании тарелки барботажное контактное устройство, представляющее собой лопатки, соединенные с осью вращения, причем нижняя часть переливного устройства отогнута в сторону контактного устройства, установленного на вертикальной оси, а на свободном конце каждой лопатки сверху установлен пластинчатый упор(Описание полезной модели к патенту РФ №171763, B01D3/30, B01D3/18, B01D3/20, 2017 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная поверхность контакта фаз стекающей вниз жидкости и поднимающегося вверх газа (пара), массоперенос происходить только на поверхности самих лопаток, при этом большая часть потоков газа будет не задействована в самом процесса, а будет выступать байпасным потоком, что будет приводить к снижению производительности.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является распределяющая тарелка для тепломассообменных аппаратов, включающая перфорированное основание с газопроводящими патрубками и переливные устройства для жидкости, при этом с целью обеспечения равномерного распределения газа (пара) и жидкости и уменьшения гидравлического сопротивления, она снабжена расположенными под газопроводящими патрубками стаканами  с перфорированными донышками, переливные устройства прикреплены нижними частями к стаканам, а верхними – к основанию газопроводящими патрубками (а.с. SU №709143, B01D 3/20, B01D 53/18 опубл. 15.01.1980).
К недостаткам этой конструкции относится недостаточное орошение жидкостью низлежащих тарелок в массообменной колонне, а также образование застойных зон жидкости на перфорированном основании с газопроводящими патрубками и переливными устройствами, что снижает производительность по этому компоненту и всей конструкции в целом.
Техническим результатом предлагаемой конструкции распределяющая тарелка для тепломассообменных аппаратов является увеличение производительности.
Технический результат достигается тем, что распределяющая тарелка для тепломассообменных аппаратов, включающая перфорированное основание с газопроводящими патрубками, под которыми расположены стаканы с перфорированными донышками, и переливные устройства для жидкости, прикрепленные нижними частями к стаканам, а верхними – к основанию и газопроводящим патрубкам, причем перфорированное основание прикреплено к подшипнику, закрепленному на вертикально установленной по центру аппарата неподвижной оси.
Закрепление перфорированного основания тарелки на подшипнике, закрепленном на вертикально установленной по центру аппарата неподвижной оси, позволяет основанию тарелки вращаться относительно вертикально установленной по центру аппарата неподвижной оси, что в свою очередь позволяет под действием центробежной силы отбрасывать верхние слои жидкости на стенки аппарата, что приведет к более интенсивному перемешиванию верхних слоев жидкости и позволит дополнительно захватывать газ, увеличивая поверхность контакта фаз, повышая тем самым производительность.
На фиг. 1 изображена распределительная тарелка в разрезе, на фиг.2 изображена часть тарелки с газопроводящим патрубком и стаканом в увеличенном размере.
Распределяющая тарелка для тепломассообменных аппаратов содержит перфорированное основание 1, на котором равномерно установлены вихревые газопроводящие патрубки 2. Под патрубками 2 расположены стаканы 3 с перфорированными донышками 4, соединенные с основанием переливными устройствами для жидкости, выполненными в виде труб 5, прикрепленных нижними частями к стаканам 3, а верхними – к основанию 1 и газопроводящим патрубкам 2. Основание 1 прикрепляется к подшипнику 6, закрепленному на вертикально установленной по центру аппарата неподвижной оси 7, обеспечивая возможность вращения основания 1 относительно оси 7.
Распределяющая тарелка для тепломассообменных аппаратов работает следующим образом.
Поступающая с верхнего сечения аппарата жидкость распределяется по перфорированному основанию 1 тарелки, и, истекая через перфорацию, орошает нижележащую насадку. Часть жидкости через переливные устройства, выполненные в виде труб 5, поступает в стаканы 3, а затем на орошение через их перфорированные донышки 4. Под действием стекающей вниз жидкости и ее ударов о вихревые газопроводящие патрубки 2, основание тарелки 1 начинает вращаться вокруг вертикально установленной по центру аппарата неподвижной оси 7 с помощью подшипника 6.
Таким образом, тарелка создает равномерное сплошное орошение жидкостью по сечению аппарата. Поступающий снизу газ (пар) проходит через вихревые газопроводящие патрубки 2 тарелки и равномерно распределяется по сечению аппарата, в то время как стекающая вниз жидкость будет попадать на вихревые газопроводящие патрубки 2, заставляя вращаться основание тарелки 1 относительно вертикально установленной по центру аппарата неподвижной оси 7 с помощью подшипника 6, из-за чего жидкость под действием центробежной силы будет отбрасываться к стенкам аппарата, обеспечивая дополнительное перешивание верхних слоев жидкости, что позволит дополнительно захватывать газ, увеличивая поверхность контакта фаз, что приводит к повышению производительности.