КЛАПАННО-СИТЧАТАЯ ТАРЕЛКА

Полезная модель относится к контактным устройствам тарельчатого типа и может быть использована для процессов тепломассообмена в нефтяной, газовой, химической отраслях промышленности.
Известна клапанная тарелка (авторское свидетельство №424574, МПК В01Д, опуб. 25.04.74 г., ОБ №15), содержащая основание с установленными на нем трапециевидными клапанами, обращенными меньшим основанием в сторону сливной перегородки.
Общим признаком известной тарелки с предлагаемой является наличие полотна с установленными на нем клапанами.
Недостатком известного устройства является малоэффективное использование площади полотна клапана, так как при малых нагрузках по газу газ проходит через клапан неравномерным потоком с малой скоростью, из-за чего отсутствует развитая поверхность взаимодействия фаз и не обеспечивается их эффективный контакт.
6
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является ситчато-клапанная тарелка (свидетельство на полезную модель №10591, МПК В01Д 3/22, 3/30, опубл. 16.08.1999, ОБ №8), состоящая из горизонтального перфорированного полотна, над которым установлены перфорированные клапаны с разновеликими ножками, при этом отверстия клапанов смещены относительно отверстий полотна, а диаметр отверстий клапанов меньше диаметра отверстий полотна тарелки.
Общими признаками известного и предлагаемого устройств являются:
- распределительная и переливная планки;
- приемный и сливной карманы;
- горизонтальное перфорированное полотно;
- установленные на полотне перфорированные клапаны с разновеликими ножками;
- свободное сечение клапанов меньше свободного сечения полотна.
Недостатком известного устройства является узкий диапазон эффективной работы тарелки. Этот недостаток известной конструкции обусловлен тем, что клапаны тарелки недостаточно эффективно работают при малых нагрузках по газу, когда по технологическим условиям не требуется высокая производительность по газу. При данных условиях осуществляется перекрестноточный и прямоточный режим взаимодействия фаз на участках контактного полотна, расположенных под клапанами, и на прилегающих к клапанам участках, при этом барботажный слой на тарелке мал, так как не происходит активного вспенивания жидкости потоком газа. В результате, при малых нагрузках по газу известная конструкция тарелки не обеспечивает ее эффективной работы, и, следовательно, тарелка работает эффективно только при умеренных и больших нагрузках по газу (пару).
Техническая задача заключается в расширении диапазона эффективной работы тарелки за счет увеличения ее эффективности при малых нагрузках.
Поставленная задача достигается тем, что в клапанно-ситчатой тарелке тепломассообменного аппарата, содержащей распределительную и переливную планки, приемный и сливной карманы и горизонтальное перфорированное полотно, на котором установлены перфорированные клапаны с разновеликими ножками, при этом свободное сечение клапанов меньше свободного сечения полотна, новым является то, что центр тяжести каждого клапана смещен в сторону длинных ножек.
Кроме того, смещение центра тяжести каждого клапана выполнено за счет соотношения масс длинной и короткой ножек 1,1-5,0.
Выполнение клапанов таким образом, что центр тяжести клапана смещен в сторону длинной ножки, способствует подъему клапанов в сторону противоположную току жидкости на полотне при малых нагрузках по газу (пару), за счет чего организуется тепломассообмен в режиме противотока, возрастает барботажный слой и увеличивается эффективность тарелки.
Выполнение клапанов таким образом, что соотношение масс длинной и короткой ножек составляет от 1,1 до 5,0 при малых нагрузках по газу (пару), способствует смещению центра тяжести клапана в сторону длинной ножки и подъему клапанов в сторону, противоположную току жидкости на полотне. При этом организуется тепломассообмен в режиме противотока и увеличивается эффективность тарелки.
На фиг.1 представлен общий вид клапанно-ситчатой тарелки, установленной в массообменной колонне, при максимальной нагрузке по газу (пару), на фиг.2 - то же, при малых нагрузках по газу (пару).
Клапанно-ситчатая тарелка тепломассообменного аппарата содержит распределительную 1 и переливную 2 планки, приемный 3 и сливной 4 карманы и горизонтальное перфорированное полотно 5. На полотне 5 установлены перфорированные клапаны 6 с разновеликими ножками: длинными ножками 7 и короткими ножками 8. Длинные ножки 7 отличаются по массе от коротких ножек 8. Соотношение их масс составляет от 1,1 до 5,0.
Тарелка работает следующим образом. Жидкость из приемного кармана 3 поступает на полотно 5 тарелки. Газ поступает с нижележащей тарелки, затем проходит через слой жидкости, в результате чего образуется барботажный слой на контактном полотне 5. Затем газ уходит на вышележащую тарелку, а жидкость поступает в сливной карман 4. При этом за счет того, что центр тяжести каждого клапана 6 смещен в сторону длинных ножек 7, при малых нагрузках по газу клапаны 6 поднимаются в сторону распределительной планки 1, за счет чего на участках тарелки, расположенных под клапанами и прилегающих к ним, организуется режим противотока фаз, что приводит к увеличению барботажного слоя на тарелке, а следовательно, к увеличению эффективности тепломассообмена. Соотношение масс длинной 7 и короткой 8 ножек от 1,1 до 5,0 позволяет максимально эффективно реализовать вышеописанный подъем клапана 6 при малых нагрузках по газу в сторону распределительной планки 1.