Массообменная тарелка
MASS-EXCHANGE PLATE

Изобретение относится к конструкции массообменных устройств для систем «газ - жидкость», «жидкость - жидкость», «пар - жидкость» и может быть использовано в газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности.
Известна клапанная тарелка, содержащая перфорированное основание с клапанами в виде пластин, снабженных боковыми стенками с ограничителями подъема, выполненными в виде вырезанных из боковых стенок клапанов лепестков, при этом лепестки ограничителей подъема отогнуты наружу клапанов, а верхние части лепестков загнуты внутрь клапанов с образованием горизонтальных участков (патент на изобретение RU 2200610 С2, МПК B01D 3/30, B01D 3/22, заявлен 16.05.2001 г., опубл. 20.03.2003 г.). Главным недостатком изобретения является единая конструкция тарелки и массообменной колонны, усложняющая изготовление аппарата и ремонт тарелок.
Известна тарелка со сливными стаканами для массообменной колонны, содержащая зону массообмена и множество сливных стаканов для сбора и слива текучей среды из зоны массообмена, выполненной в виде канала, ограниченного парой боковых стенок и торцевой стенкой, прикрепленной к по меньшей мере одному продольно проходящему надставочному элементу, при этом сливной стакан и надставочный элемент имеют общую ось, представляющую собой отрезок хорды поперечного сечения колонны, и каждый надставочный элемент прикреплен к торцевой стенке соответствующего одного из сливных стаканов, образуя единую опорную структуру (патент на изобретение RU 2495700 С2, МПК B01D 3/20, заявлен 10.04.2009 г., опубл. 20.10.2013 г.). Недостатками данного изобретения являются:
- сложность монтажа устройства из-за большой массы для колонн большого диаметра;
- отсутствие жесткости конструкции;
- образование поперечной деформации, приводящей к снижению эффективности массообменой колонны.
Известна также массообменная тарелка для использования в массообменной колонне, содержащая поперечно-точные тарелки, снабженные опорной системой, соединяющей переливом верхнюю и нижнюю поперечно-точные тарелки, причем опорная система содержит множество горизонтально отстоящих распорок, соединенных с и продолжающихся между стенками центрального перелива, опорную балку, соединенную с нижней поверхностью верхнего полотна, и множество вытянутых подпирающих элементов, соединенных с и продолжающихся между опорной балкой и каждой из распорок (патент на изобретение RU 2602149 С2, МПК B01D 3/26, B01D 3/32, заявл. 08.03.2013 г., опубл. 10.11.2016 г.). Недостатками данного изобретения являются:
- сложность монтажа устройства из-за большой массы для колонн большого диаметра;
- трудность стыковки составных элементов массообменной тарелки по всей ее длине с прорезями опорной балки особенно для колонн большого диаметра.
При создании изобретения была поставлена задача облегчения монтажа и демонтажа массообменной тарелки в массообменной колонне.
Поставленная задача решается за счет того, что массообменная тарелка включает массообменные панели, укрепленные торцевыми частями на продольных опорных балках, причем каждую массообменную панель собирают из однотипных горизонтальных прямоугольных массообменных элементов, сопряженных между собой передней и задней кромками, причем передняя кромка имеет последовательно наклонную отбортовку с прямоугольными отверстиями, горизонтальную отбортовку и вертикальную отбортовку, задняя кромка имеет выступающие язычки, состоящие из наклонной и горизонтальной отбортовок, для стыковки с прямоугольными отверстиями в наклонной отбортовке передней кромки последующего горизонтального прямоугольного массообменного элемента. Размеры прямоугольных отверстий в наклонной отбортовке передней кромки последующего массообменного элемента обеспечивают свободный вход расположенных напротив язычков задней кромки предыдущего массообменного элемента с конструктивным зазором. При этом часть прямоугольного отверстия может быть расположена в горизонтальной отбортовке.
Целесообразно горизонтальный прямоугольный массообменный элемент изготавливать из стального листа толщиной b от 2 мм до 4 мм с размещенным на нем массообменным контактным устройством, минимизируя материалоемкость массообменной тарелки и требуемую прочность для выдерживания слоя жидкой фазы в процессе эксплуатации массообменной колонны, а также обслуживающего персонала и вспомогательного оборудования во время ремонтных работ.
Для обеспечения прочности соединения смежных массообменных элементов и горизонтальности формируемой массообменной панели массообменной тарелки желательно, чтобы отбортовки передней и задней кромок массообменного элемента имели радиус кривизны R=(1,0÷1,2)∙b, а расстояние между нижней плоскостью горизонтального прямоугольного массообменного элемента и верхней плоскостью горизонтальной отбортовки передней кромки не превышало 1,4∙b.
Целесообразно высоту вертикальной отбортовки передней кромки горизонтального прямоугольного массообменного элемента обеспечивать не менее 10,0*b для формирования ребра жесткости, препятствующего прогибу массообменного элемента под давлением слоя жидкой фазы и при выполнении ремонтных работ.
Полезно также, чтобы язычки задней кромки горизонтального прямоугольного массообменного элемента имели скругленный край для облегчения входа язычков предыдущего массообменного элемента в расположенные напротив прямоугольные отверстия вертикальной отбортовки передней кромки последующего массообменного элемента. Кроме того, полезно, чтобы язычки задней кромки горизонтального прямоугольного массообменного элемента были подпружинены вверх для повышения механической прочности соединения двух массообменных элементов.
Целесообразно торцевые части массообменных панелей фиксировать на продольных опорных балках и опорных кольцах при помощи струбцин, обеспечивая механическую прочность массообменной панели.
Заявляемая массообменная тарелка иллюстрируется фигурами 1 - 2:
– фиг. 1 – поперечное сечение корпуса массообменной колонны с расположенной в нем массообменной тарелкой;
– фиг. 2 – крепление двух горизонтальных прямоугольных массообменных элементов в разрезе;
с использованием следующих обозначений:
1 – корпус массообменной колонны;
2 – массообменная панель;
3 – сливная перегородка;
4 – горизонтальный прямоугольный массообменный элемент;
5 – продольная опорная балка;
6 – передняя кромка;
7,13 – наклонная отбортовка;
8, 9 – горизонтальная отбортовка;
10 – вертикальная отбортовка;
11 – задняя кромка;
12 – выступающий язычок.
Массообменная тарелка включает массообменную панель 2, укрепленную торцевыми частями на продольных опорных балках 5 в корпусе массообменной колонны 1. Каждую массообменную панель 2 собирают из однотипных горизонтальных прямоугольных массообменных элементов 4, с одной стороны которых крепят сливную перегородку 3. Однотипные горизонтальные прямоугольные массообменные элементы 4 соединяются между собой с помощью передней 6 и задней 11 кромок последующего и предыдущего горизонтальных прямоугольных массообменных элементов, соответственно. Передняя кромка 6 последующего массообменного элемента имеет последовательно наклонную отбортовку 7, горизонтальную отбортовку 8 и вертикальную отбортовку 10. Прямоугольные отверстия расположены в наклонной 7 и горизонтальной 8 отбортовках передней кромки 6. Задняя кромка 11 предыдущего массобменного элемента имеет выступающие язычки 12, состоящие из наклонной 13 и горизонтальной 9 отбортовок, для стыковки с прямоугольными отверстиями в наклонной отбортовке 7 передней кромки 6 последующего горизонтального прямоугольного массообменного элемента 4.
Таким образом, заявляемое изобретение облегчает монтаж и демонтаж массообменной тарелки в массообменной колонне за счет крепления между собой горизонтальных прямоугольных массообменных элементов.