RU116064U1

RU116064U1 - STRUCTURED CONTACT GAS-LIQUID PLATE

Info

Publication number: RU116064U1
Application number: RU2011151350/05U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Григорьевич Лаптев; Анастасия Николаевна Крылова; Марат Мансурович Фарахов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Инженерно-внедренческий центр "Инжехим" ("Инженерная химия")
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-05-20

Abstract

1. Структурированная контактная газожидкостная тарелка для осуществления контакта газа (пара) и жидкости, содержащая карман для приема жидкости с приемной планкой, сливную планку, основание с отверстиями и установленными над ними фиксированными клапанами, каждый из которых имеет крышку и лапку, при этом передняя часть крышки фиксированного клапана со стороны сливной планки выполнена трапецеидальной формы, сужающейся в направлении к сливной планке, а задняя часть крышки фиксированного клапана со стороны приемной планки выполнена прямоугольной формы, отличающаяся тем, что крышка фиксированного клапана выполнена наклонной и составляет с основанием острый угол наклона, а с лапкой - тупой угол, основание с отверстиями и установленными в них фиксированными клапанами разделено на три секции, при этом каждая секция имеет свое относительное свободное сечение отверстий, уменьшающееся по направлению движения жидкости от приемной планки к сливной планке, и свой угол наклона крышки к основанию, уменьшающийся по направлению движения жидкости от приемной планки к сливной планке, причем передняя часть крышки каждого фиксированного клапана со стороны сливной планки жестко установлена на лапке, ширина которой соответствует меньшей ширине передней части крышки фиксированного клапана. ! 2. Структурированная контактная газожидкостная тарелка по п.1, отличающаяся тем, что отверстия с установленными над ними фиксированными клапанами расположены на основании в шахматном порядке. 1. A structured contact gas-liquid plate for contacting gas (vapor) and liquid, containing a pocket for receiving liquid with a receiving plate, a drain plate, a base with holes and fixed valves installed above them, each of which has a cover and a tab, with the front part the cover of the fixed valve on the side of the drain bar is made of trapezoidal shape, tapering towards the drain bar, and the rear part of the cover of the fixed valve on the side of the receiving bar is rectangular, characterized in that the cover of the fixed valve is inclined and makes an acute angle of inclination with the base, and with a foot - an obtuse angle, the base with holes and fixed valves installed in them is divided into three sections, while each section has its own relative free cross-section of the holes, decreasing in the direction of fluid movement from the receiving bar to the drain bar, and its own angle of inclination of the cover to the base , mind extending in the direction of fluid movement from the receiving bar to the drain bar, and the front part of the cover of each fixed valve from the side of the drain bar is rigidly mounted on the tab, the width of which corresponds to the smaller width of the front part of the fixed valve cover. ! 2. The structured contact gas-liquid tray according to claim 1, characterized in that the holes with fixed valves installed above them are located on the base in a staggered manner.

Description

Полезная модель относится к устройствам для осуществления контакта газа (пара) и жидкости в процессах абсорбции или ректификации и может найти применение в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, реализующих эти процессы разделения смесей.The utility model relates to devices for contacting gas (vapor) and liquid in the processes of absorption or distillation and can be used in chemical, petrochemical, oil refining and other industries that implement these separation processes of mixtures.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является контактная газожидкостная тарелка компании KOCH-GLITSCH (США), включающая основание с отверстиями и установленными в них фиксированными клапанами. Клапаны установлены на основании контактной газожидкостной тарелки на двух лапках, имеющих одинаковую высоту, при этом крышка фиксированного клапана расположена параллельно основанию тарелки. (Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Минеев Н.Г. Основы расчета и модернизация тепломасообменных установок в нефтехимии. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2010. с.115, рис.2.7., г - клапаны VG-10 KOCH-GLITSCH LP).The closest technical solution to the claimed utility model is a contact gas-liquid plate company KOCH-GLITSCH (USA), including a base with holes and fixed valves installed in them. The valves are mounted on the base of the gas-liquid contact plate on two legs having the same height, while the cover of the fixed valve is parallel to the base of the plate. (Laptev A.G., Farakhov M.I., Mineev N.G. Fundamentals of calculation and modernization of heat and oil exchange plants in petrochemicals. - Kazan: Kazan. State. Power Engineering University, 2010. p. 115, Fig. 2.7. , d - valves VG-10 KOCH-GLITSCH LP).

Недостатком известной контактной газожидкостной тарелки является то, что отверстия, расположенные вблизи приемной планки, где столб жидкости выше, работают с наименьшей эффективностью, вследствие образования застойных зон и наличия провала жидкости. Кроме этого, из-за гидравлического градиента уровня жидкости, скорость газа (пара) меньше у приемной планки и выше у сливной планки, что снижает эффективность работы контактной газожидкостной тарелки по всей ее площади.A disadvantage of the known gas-liquid contact plate is that the holes located near the receiving plate, where the liquid column is higher, operate with the least efficiency, due to the formation of stagnant zones and the presence of a liquid dip. In addition, due to the hydraulic gradient of the liquid level, the gas (vapor) velocity is lower at the receiving plate and higher at the drain plate, which reduces the efficiency of the contact gas-liquid plate over its entire area.

Задачей полезной модели является повышение эффективности контакта фаз и интенсификации процессов тепло- и массообмена за счет структурирования потока газа по длине контактной газожидкостной тарелки и выравнивания профиля скорости газа.The objective of the utility model is to increase the efficiency of phase contact and the intensification of heat and mass transfer processes by structuring the gas flow along the length of the gas-liquid contact plate and aligning the gas velocity profile.

Технический результат достигается тем, что в структурированной контактной газожидкостной тарелке для осуществлении контакта газа (пара) и жидкости, содержащей карман для приема жидкости с приемной планкой, сливную планку, основание с отверстиями и установленными над ними фиксированными клапанами, каждый из которых имеет крышку и лапку, при этом передняя часть крышки фиксированного клапана со стороны сливной планки выполнена трапецеидальной формы, сужающейся в направлении к сливной планке, а задняя часть крышки фиксированного клапана со стороны приемной планки выполнена прямоугольной формы, согласно предлагаемой полезной модели, крышка фиксированного клапана выполнена наклонной и составляет с основанием острый угол наклона, а с лапкой - тупой угол, основание с отверстиями и установленными над ними фиксированными клапанами разделено на три секции, при этом каждая секция имеет свое относительное свободное сечение отверстий, уменьшающееся по направлению движения жидкости от приемной планки к сливной планке, и свой угол наклона крышки к основанию, уменьшающийся по направлению движения жидкости от приемной планки к сливной планке, причем передняя часть крышки каждого фиксированного клапана со стороны сливной планки, жестко установлена на лапке, ширина которой соответствует меньшей ширине передней части крышки фиксированного клапана, а отверстия с установленными над ними фиксированными клапанами расположены на основании в шахматном порядке.The technical result is achieved by the fact that in a structured contact gas-liquid plate for contacting gas (steam) and liquid containing a pocket for receiving liquid with a receiving bar, a drain bar, a base with holes and fixed valves installed above them, each of which has a cover and a tab while the front part of the cover of the fixed valve on the side of the drain plate is made of a trapezoidal shape, tapering towards the drain plate, and the rear part of the cover of the fixed valve on the side of the receiving bar is made rectangular in accordance with the proposed utility model, the cover of the fixed valve is made inclined and makes an acute angle with the base, and with the foot it is an obtuse angle, the base with holes and fixed valves installed above them is divided into three sections, each the section has its own relative free section of the holes, decreasing in the direction of fluid movement from the receiving plate to the drain plate, and its angle of inclination of the cover to the base, decreasing in direction the movement of fluid from the receiving plate to the drain plate, and the front part of the cover of each fixed valve from the side of the drain plate is rigidly mounted on the foot, the width of which corresponds to a smaller width of the front part of the cover of the fixed valve, and the holes with fixed valves installed above them are located on the base in staggered.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид предлагаемой структурированной контактной газожидкостной тарелки, на фиг.2 - разрез фиксированного клапана (разрез А-А на фиг.1), на фиг.3 - общий вид фиксированного клапана.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a general view of the proposed structured contact gas-liquid plate, Fig. 2 is a sectional view of a fixed valve (section AA in Fig. 1), and Fig. 3 is a general view of a fixed valve.

Структурированная контактная газожидкостная тарелка (фиг.1) содержит карман 1 для приема жидкости (приемный карман 1) с приемной планкой 2, сливную планку 3, основание 4 с отверстиями 5 и установленными над ними фиксированными клапанами 6. Каждый фиксированный клапан 6 (фиг.2) имеет крышку 7 и лапку 8. Крышка 7 имеет переднюю часть (со стороны сливной планки 3) и заднюю часть (со стороны приемной планки 2). Передняя часть крышки 7 (со стороны сливной планки 3) выполнена трапециевидной формы, сужающейся по направлению к сливной планке 3, т.е. отверстия 5 под фиксированные клапаны 6 и сами фиксированные клапаны 6 размещаются на основании 4 таким образом, что сужающаяся часть крышки 7 обращена к сливной планке 3. Задняя часть крышки 7 (со стороны приемной планки 2) выполнена прямоугольной формы (фиг.1 и фиг.3).The structured gas-liquid contact plate (FIG. 1) contains a pocket 1 for receiving liquid (a receiving pocket 1) with a receiving bar 2, a drain bar 3, a base 4 with holes 5 and fixed valves 6 mounted above them. Each fixed valve 6 (FIG. 2 ) has a cover 7 and a tab 8. Cover 7 has a front part (from the side of the drain bar 3) and a rear part (from the side of the intake bar 2). The front part of the cover 7 (from the side of the drain plate 3) is made in a trapezoidal shape, tapering towards the drain plate 3, i.e. the holes 5 for the fixed valves 6 and the fixed valves 6 themselves are located on the base 4 so that the tapering part of the cover 7 faces the drain plate 3. The back of the cover 7 (from the side of the receiving plate 2) is made rectangular (Fig. 1 and Fig. 3).

Отличием предлагаемой структурированной контактной газожидкостной тарелки является то, что крышка 7 фиксированного клапана 6 выполнена наклонной и составляет с основанием 4 острый угол а наклона, а с лапкой - тупой угол β (фиг.2).The difference of the proposed structured contact gas-liquid plate is that the cover 7 of the fixed valve 6 is made inclined and with the base 4 is an acute angle a tilt, and with a foot - an obtuse angle β (figure 2).

Основание 4 с отверстиями 5 и установленными над ними фиксированными клапанами 6 разделено на три секции «а», «б» и «в» (фиг.1).The base 4 with holes 5 and fixed valves 6 mounted above them is divided into three sections “a”, “b” and “c” (FIG. 1).

Каждая секция «а», «б» и «в» имеет свое относительное свободное сечение отверстий 5, т.е. в каждой секции «а», «б» и «в» соответствующая группа отверстий 5 имеет свое относительное свободное сечение отверстий (в секции «а» - 12%, секции «б» - 10% и секции «в» - 8%), а, следовательно, свое гидравлическое сопротивление, что выравнивает профиль скорости газа (пара). Относительное свободное сечение отверстий 5 уменьшается по направлению движения жидкости от приемной планки 2 к сливной планке 3.Each section “a”, “b” and “c” has its own relative free section of openings 5, i.e. in each section “a”, “b” and “c” the corresponding hole group 5 has its own relative free section of the holes (in section “a” - 12%, section “b” - 10% and section “c” - 8%) , and, consequently, its hydraulic resistance, which evens out the gas (vapor) velocity profile. The relative free cross section of the holes 5 decreases in the direction of fluid movement from the intake plate 2 to the drain plate 3.

Каждая секция «а», «б» и «в» имеет и свой угол α наклона крышки 7 к основанию 4, т.е. в каждой секции «а», «б» и «в» соответствующая группа фиксированных клапанов 6 имеет свой угол α наклона крышки 7 к основанию 4. Угол α наклона крышки 7 к основанию 4 уменьшается по направлению движения жидкости от приемной планки 2 к сливной планке 3.Each section “a”, “b” and “c” has its own angle α of inclination of the cover 7 to the base 4, i.e. in each section “a”, “b” and “c”, the corresponding group of fixed valves 6 has its own angle α of inclination of the cover 7 to the base 4. The angle α of inclination of the cover 7 to the base 4 decreases in the direction of fluid movement from the intake plate 2 to the drain plate 3.

Передняя часть крышки 7 каждого фиксированного клапана 6 (со стороны сливной планки 3) жестко установлена на одной лапке 8 (фиг.2). Ширина лапки 8 соответствует меньшей ширине передней части крышки 7 фиксированного клапана 6 (фиг.3). Отверстия 5 с установленными над ними фиксированными клапанами 6 расположены на основании 4 в шахматном порядке (фиг.1).The front part of the cover 7 of each fixed valve 6 (from the side of the drain plate 3) is rigidly mounted on one tab 8 (figure 2). The width of the foot 8 corresponds to the smaller width of the front of the cover 7 of the fixed valve 6 (figure 3). Holes 5 with fixed valves 6 installed above them are located on the base 4 in a checkerboard pattern (figure 1).

Структурированная контактная газожидкостная тарелка работает следующим образом.The structured contact gas-liquid plate operates as follows.

На фиг.2 и фиг.3 сплошной стрелкой показано движение жидкости L, пунктирной - движение газа (пара) G.In figure 2 and figure 3, the solid arrow shows the movement of the liquid L, the dotted line shows the movement of the gas (vapor) G.

Жидкость из приемного кармана 1 с приемной планкой 2 поступает на основание 4 контактной газожидкостной тарелки и движется через секции «а», «б» и «в» по направлению к сливной планке 3. Секции а», «б» и «в» имеют различное свободное сечение отверстий 5, уменьшающееся по направлению к сливной планке 3, что компенсирует влияние гидравлического градиента уровня жидкости.The liquid from the receiving pocket 1 with the receiving strip 2 enters the base 4 of the gas-liquid contact plate and moves through sections "a", "b" and "c" towards the drain plate 3. Sections a, b, and c have different free section of the holes 5, decreasing towards the drain plate 3, which compensates for the influence of the hydraulic gradient of the liquid level.

Благодаря этому, обеспечивается равномерное распределение газа (пара) по всей площади контактной газожидкостной тарелки, устранение застойных зон вблизи приемной планки 2 и интенсификация процессов тепло- и массообмена.Due to this, a uniform distribution of gas (steam) over the entire area of the gas-liquid contact plate, elimination of stagnant zones near the receiving plate 2 and the intensification of heat and mass transfer processes are ensured.

Поток газа (пара) поступает через отверстия 5 в основании 4 контактной газожидкостной тарелки под фиксированные клапаны 6 и поступает в слой жидкости, движущейся по основанию 4 контактной газожидкостной тарелки к сливной планке 3. Ввод газа (пара) в жидкость в направлении сливной планки 3 способствует транспорту жидкости вдоль контактной газожидкостной тарелки, при этом появляется горизонтальная составляющая скорости газа (пара). Струи газа (пара), выходящие из-под фиксированных клапанов 6 направлены под острым углом α к общему направлению движения жидкости на основании 4 контактной газожидкостной тарелки, что повышает турбулизацию потока.The flow of gas (steam) enters through the holes 5 in the base 4 of the gas-liquid contact plate under the fixed valves 6 and enters a layer of liquid moving along the base 4 of the gas-liquid contact plate to the drain plate 3. The introduction of gas (steam) into the liquid in the direction of the drain plate 3 contributes liquid transport along the contact gas-liquid plate, while the horizontal component of the gas velocity (vapor) appears. The jets of gas (steam) coming out from under the fixed valves 6 are directed at an acute angle α to the general direction of fluid movement on the basis of 4 contact gas-liquid plates, which increases the turbulence of the flow.

Струи газа (пара), выходящие из-под фиксированных клапанов 6 имеют прямоточную составляющую, подталкивающую жидкость к сливной планке 3. Острый угол α наклона крышек 7 фиксированных клапанов 6 к основанию 4 определяет угол подъема струи газа (пара) на контактной газожидкостной тарелке. Выполнение передней части крышки 7 фиксированного клапана 6 со стороны сливной планки 3 трапециевидной формы, сужающейся по направлению к сливной планке 3, а задней части крышки 7 фиксированного клапана 6 со стороны приемной планки 2 - прямоугольной формы, приводит к дополнительной турбулизации газожидкостного слоя, что способствует повышению эффективности контакта, а также к повышению прямотока и, следовательно, повышению производительности. Поток газа (пара), выходящего в зоне задней части крышки 7 (ее прямоугольной части), направленный под углом к общему направлению движения жидкости на контактной газожидкостной тарелке, способствует дополнительной гидравлической компенсации прямоточной составляющей скорости потока газа (пара), выходящего в зоне передней части крышки 7 (ее сужающейся части), что обеспечивает гидравлически гладкий профиль фиксированного клапана 6, уменьшает провал жидкости на нижнюю контактную газожидкостную тарелку и увеличивает время контакта фаз.The jets of gas (steam) coming out from under the fixed valves 6 have a direct-flow component pushing the liquid to the drain plate 3. The acute angle α of the inclination of the covers 7 of the fixed valves 6 to the base 4 determines the angle of rise of the gas (vapor) stream on the gas-liquid contact plate. The execution of the front part of the cover 7 of the fixed valve 6 from the side of the drain plate 3 of a trapezoidal shape, tapering towards the drain plate 3, and the back of the cover 7 of the fixed valve 6 from the side of the intake plate 2 - of a rectangular shape, leads to additional turbulization of the gas-liquid layer, which contributes to increase the efficiency of the contact, as well as to increase the forward flow and, consequently, increase productivity. The flow of gas (steam) exiting in the area of the rear part of the lid 7 (its rectangular part), directed at an angle to the general direction of fluid movement on the gas-liquid contact plate, contributes to additional hydraulic compensation of the direct-flow component of the gas (vapor) flow rate exiting in the front part the cover 7 (its tapering part), which provides a hydraulically smooth profile of the fixed valve 6, reduces the liquid dip on the lower contact gas-liquid plate and increases the contact time of the phases.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволит повысить эффективность контакта фаз и интенсификацию процессов тепло- и массообмена за счет структурирования потока газа (пара) по длине контактной газожидкостной тарелки и выравнивания профиля скорости газа (пара), что обеспечивает структуру потока жидкости, близкую к модели идеального вытеснения в горизонтальной плоскости при полном перемешивании контактного слоя на тарелке, увеличивает время пребывания жидкости на тарелке в контакте с газом (паром).Thus, the use of the proposed utility model will increase the efficiency of phase contact and the intensification of heat and mass transfer processes by structuring the gas (vapor) flow along the length of the gas-liquid contact plate and aligning the gas (vapor) velocity profile, which ensures a liquid flow structure close to the model ideal displacement in the horizontal plane with full mixing of the contact layer on the plate, increases the residence time of the liquid on the plate in contact with the gas (steam).

Claims

1. A structured gas-liquid contact plate for contacting gas (steam) and liquid, comprising a pocket for receiving liquid with a receiving bar, a drain bar, a base with holes and fixed valves mounted above them, each of which has a cover and a tab, with the front part the cover of the fixed valve on the drain side is trapezoidal, tapering towards the drain plate, and the back of the cover of the fixed valve on the side of the intake plate is made straight gel-shaped, characterized in that the cover of the fixed valve is inclined and makes an acute angle with the base, and with the foot is an obtuse angle, the base with holes and fixed valves installed in them is divided into three sections, each section having its own relative free section holes, decreasing in the direction of fluid movement from the receiving strip to the drain strip, and its angle of inclination of the cover to the base, decreasing in the direction of fluid moving from the receiving strip to the drain strip, p When in use, the front part of each fixed valve lid side drain strap is fixedly mounted on the foot, the width of which corresponds to a smaller width of the front of a fixed valve cover.

2. The structured gas-liquid contact plate according to claim 1, characterized in that the holes with fixed valves mounted above them are staggered on the base.