RU176701U1

RU176701U1 - SCALED VALVE PLATE

Info

Publication number: RU176701U1
Application number: RU2017119938U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталья Андреевна Прохоренко; Наталия Валентиновна Шибитова; Николай Степанович Шибитов; Ксения Васильевна Чёрикова; Жанна Владиславовна Кинякина
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2018-01-25

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к конструкции струйной или чешуйчатой тарелки массообменной колонны и может найти применение в химической, нефтехимической, фармацевтической, для процессов ректификации, абсорбции, экстракции и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки сточных вод, дымовых газов и вентиляционных выбросов. Техническим результатам предлагаемой чешуйчато-клапанной тарелки является увеличение производительности. Технический результат достигается тем, что в чешуйчато-клапанной тарелке для осуществления контакта газа и жидкости, включающей карман для приема жидкости, сливную перегородку и основание тарелки с отверстиями, и установленными в них плоскими клапанами, ширина крышки которых сужается в направлении к сливной перегородке, при этом на уровне узких частей клапанов располагаются прорези с язычками над ними, открытая часть которых направлена в сторону направления движения жидкости, причем прорези и язычки имеют трапецеидальную форму, что уменьшает жесткость клапана и способствует увеличению вибрации, а клапаны и язычки жестко прикреплены к основанию тарелки и выполнены из упругого материала.The proposed technical solution relates to the design of a jet or scaly plate of a mass transfer column and can be used in chemical, petrochemical, pharmaceutical, rectification, absorption, extraction and other industries, as well as in environmental processes of wastewater, flue gas and ventilation emissions. The technical results of the proposed scaly valve plate is an increase in productivity. The technical result is achieved by the fact that in a flaky-valve plate for contacting gas and liquid, including a pocket for receiving liquid, a drain wall and a plate base with holes, and flat valves installed in them, the width of the lid of which tapers towards the drain wall, this at the level of the narrow parts of the valves are slots with tongues above them, the open part of which is directed towards the direction of fluid movement, and the slots and tongues have a trapezoidal shape that the mind nshaet valve increases the rigidity and vibration, and the valves and the tongues are rigidly attached to the base plates and made of an elastic material.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к конструкции струйной или чешуйчатой тарелки массообменной колонны и может найти применение в химической, нефтехимической, фармацевтической, для процессов ректификации, абсорбции, экстракции и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки сточных вод, дымовых газов и вентиляционных выбросов. Известны тарельчатые колонны со струйными тарелками, включающими пластину, сливной карман, переливную перегородку. Пластина равномерно перфорирована круглыми или щелевыми отверстиями, а над отверстиями установлены отбойные элементы (Шаповалов Ю.Н., Шеин В.С., Машины и аппараты общехимического назначения. Учебное пособие. - Воронеж: Издательство Воронежского университета. - 1981, с. 139 и 144).The proposed technical solution relates to the design of a jet or scaly plate of a mass transfer column and can be used in chemical, petrochemical, pharmaceutical, rectification, absorption, extraction and other industries, as well as in environmental processes of wastewater, flue gas and ventilation emissions. Known dish columns with inkjet plates, including a plate, drain pocket, overflow partition. The plate is uniformly perforated with round or slotted holes, and bump elements are installed above the holes (Shapovalov Yu.N., Shein V.S., Machines and apparatuses of general chemical purpose. Textbook. - Voronezh: Publishing House of Voronezh University. - 1981, p. 139 and 144).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится недостаточная скорость тепломассообменных процессов на границе раздела фаз, барботируемых через отверстия пузырьков газа и жидкости из-за неподвижности краев отражательных перегородок, на которых образуются сравнительно крупные пузырьки газа, имеющие небольшую суммарную поверхность фаз, что приводит к снижению производительности.The reasons that impede the achievement of the desired technical result include the insufficient rate of heat and mass transfer processes at the interface, sparged through the openings of gas and liquid bubbles due to the immobility of the edges of the reflective partitions, on which relatively large gas bubbles with a small total phase surface are formed, which leads to performance degradation.

Известна конструкция чешуйчатой или струйной тарелки, включающей равномерно перфорированный диск, сливное устройство со сливной перегородкой или планкой. Над каждым отверстием жестко закреплена арочная чешуя, закрытая с боков, или чешуя с трехсторонним прорезом, установленная под углом к диску (В.Н. Стабников. Расчет и конструирование контактных устройств ректификационных и абсорбционных аппаратов. - Киев: Техника, 1970, с. 94).A known design of a scaly or inkjet plate, including a uniformly perforated disk, a drain device with a drain wall or strip. Above each hole, arched scales are rigidly fixed, closed on the sides, or scales with a three-sided cut, mounted at an angle to the disk (V. N. Stabnikov. Calculation and design of contact devices for distillation and absorption devices. - Kiev: Technique, 1970, p. 94 )

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится неподвижность границ арки или чешуйки, на которых образуются сравнительно крупные пузырьки газа, выходящие из отверстий диска, что уменьшает поверхность тепло- и массопереноса и снижает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the immobility of the boundaries of the arch or flakes, on which relatively large gas bubbles are formed emerging from the holes of the disk, which reduces the surface of heat and mass transfer and reduces productivity.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является конструкция модифицированной чешуйчато-клапанной тарелки для осуществления контакта газа и жидкости, включающая карман для приема жидкости, сливную перегородку и основание тарелки с отверстиями и установленными в них плоскими клапанами, расположенными в шахматном порядке, ширина крышки которых сужается в направлении к сливной перегородке, при этом между узкими частями клапанов, со смещением в сторону впереди идущего ряда клапанов, располагаются прорези в виде чешуек прямоугольной формы, открытые части которых направлены в стороны соседних клапанов, причем клапана выполнены с отгибами в сторону полотна тарелки (Патент на полезную модель РФ №164525, B01D 3/22, 2016 г.).The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is the design of a modified flaky-valve plate for contacting gas and liquid, including a pocket for receiving liquid, a drain wall and the base of the plate with holes and installed flat valves located in them staggered, the width of the cover of which tapers towards the drain wall, while between the narrow parts of the valves, with a shift towards the front going about a number of valves, slots are in the form of squared flakes, the open parts of which are directed to the sides of adjacent valves, and the valves are made with bends towards the plate blade (Utility Model Patent of the Russian Federation No. 164525, B01D 3/22, 2016).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится неподвижность крышек плоских клапанов и чешуек прямоугольной формы при барботаже газа, что приводит к образованию крупных пузырьков, имеющих небольшой суммарный размер боковой поверхности, через которую идут процессы тепло- и массопередачи, что приводит к снижению производительности.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the immobility of the caps of flat valves and squared flakes during gas bubbling, which leads to the formation of large bubbles having a small total size of the side surface through which heat and mass transfer processes go, which leads to a decrease in productivity.

Техническим результатом предлагаемой конструкции является увеличение производительности.The technical result of the proposed design is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что в чешуйчато-клапанной тарелке для осуществления контакта газа и жидкости, включающей карман для приема жидкости, сливную перегородку и основание тарелки с отверстиями, и установленными в нихThe technical result is achieved by the fact that in a scaly-valve plate for contacting gas and liquid, including a pocket for receiving liquid, a drain wall and the base of the plate with holes, and installed in them

плоскими клапанами, ширина крышки которых сужается в направлении к сливной перегородке, при этом на уровне узких частей клапанов располагаются прорези с чешуйками над ними, открытая часть которых направлена в сторону направления движения жидкости, причем прорези и чешуйки имеют трапецеидальную форму, что уменьшает жесткость клапана и способствует увеличению вибрации, а клапаны и чешуйки, жестко прикреплены к основанию тарелки и выполнены из упругого материала.flat valves, the width of the cover of which tapers towards the drainage wall, while at the level of the narrow parts of the valves there are slots with flakes above them, the open part of which is directed towards the direction of fluid flow, and the slots and flakes have a trapezoidal shape, which reduces the stiffness of the valve and helps to increase vibration, and the valves and flakes are rigidly attached to the base of the plate and are made of elastic material.

Жесткое прикрепление каждого плоского клапана и каждой чешуйки к основанию тарелки позволяет равномерно распределять поток газа, проходящего через прорези по периметру клапана или чешуйки, что предотвращает струйное течение части потока газа или жидкости между чешуйкой и основанием тарелки, увеличивает число пузырьков газа и способствует увеличению производительности.The rigid attachment of each flat valve and each flake to the base of the plate allows you to evenly distribute the flow of gas passing through the slots around the perimeter of the valve or flake, which prevents the flow of gas or liquid from flowing between the flake and the base of the plate, increases the number of gas bubbles and increases productivity.

Выполнение каждого клапана и каждой чешуйки из упругого материала с возможностью колебания их поверхностей под действием потока газа позволяет создавать мелкие пузырьки газа, что приводит к увеличению их суммарной поверхности, интенсификации тепло- и массообменных процессов за счет уменьшения внутридиффузионного торможения из центральных областей пузырьков газа к поверхности и в целом повышает производительность.The execution of each valve and each flake of elastic material with the possibility of oscillation of their surfaces under the action of a gas flow allows the creation of small gas bubbles, which leads to an increase in their total surface, the intensification of heat and mass transfer processes by reducing intra-diffusion drag from the central regions of gas bubbles to the surface and generally improves productivity.

Трапецеидальная форма чешуек и прорезей, выполненных из упругого материала, позволяет увеличить вибрации чешуек под действием потока газа, что приводит к дроблению газового потока на мелкие пузырьки с большей суммарной боковой поверхностью, что интенсифицирует процесс тепло- и массопередачи и в целом повышает производительность.The trapezoidal shape of the flakes and slots made of elastic material allows to increase the vibrations of the flakes under the influence of the gas flow, which leads to crushing of the gas flow into small bubbles with a larger total lateral surface, which intensifies the process of heat and mass transfer and generally increases productivity.

На фиг. 1 приведен общий вид предлагаемой конструкции чешуйчато-клапанной тарелки, на фиг. 2 - разрез по А-А заявленной тарелки.In FIG. 1 shows a General view of the proposed design flake-valve plates, in FIG. 2 - a section along aa of the declared plate.

Чешуйчато-клапанная тарелка (фиг. 1) включает карман 1 для приема жидкости, сливную перегородку 2 и основание 3 с отверстиями 4 и установленными в них плоскими клапанами 5, жестко прикрепленными с помощью горизонтальной пластины 6 к основанию 3. Клапаны 5 трапецеидальной формы, сужающиеся от приемного кармана 1 в сторону сливной перегородки 2, располагаются на основании 3 в шахматном порядке. На уровне узких частей клапанов 5 располагаются прорези 7 трапецеидальной формы. Над каждой прорезью 7 установлена чешуйка 8, повторяющая форму прорези 7 и жестко прикрепленная с помощью горизонтальной опоры 9 к основанию 3. Плоские клапаны 5 и чешуйки 8 и опоры 9 выполнены из упругого материала (металлической ленты, резины или полимера) с возможностью колебаний их поверхности под действием потока газа, выходящих из отверстий 4 и прорезей 7.The scaly-valve plate (Fig. 1) includes a pocket 1 for receiving liquid, a drain wall 2 and a base 3 with holes 4 and flat valves 5 installed in them, rigidly attached with a horizontal plate 6 to the base 3. The trapezoidal valves 5, tapering from the receiving pocket 1 to the side of the drain wall 2, are located on the base 3 in a checkerboard pattern. At the level of the narrow parts of the valves 5 are trapezoidal slots 7. A flake 8 is installed over each slot 7, repeating the shape of the slot 7 and rigidly attached using a horizontal support 9 to the base 3. Flat valves 5 and scales 8 and the support 9 are made of elastic material (metal tape, rubber or polymer) with the possibility of oscillation of their surface under the action of a gas stream leaving the holes 4 and slots 7.

Чешуйчато-клапанная тарелка работает следующим образом.Scale-valve plate works as follows.

Жидкость из приемного кармана 1 поступает на основание тарелки 3 и движется по направлению к сливной перегородке 2. Поток газа поступает через отверстия 4 в основании тарелки 3 и, упруго деформируя, крышки плоских клапанов заставляют их вибрировать с образованием мелких пузырьков газа, приподнимает их над основанием 3, и виде пузырьков поступает в слой жидкости, движущейся по основанию тарелки 3 к сливной перегородке 2. Кроме того, струи газа, выходящие из прорезей 7 также поступают в слой жидкости движущейся по основанию тарелки 3 к сливной перегородке 2. Так как над прорезями 7 установлены чешуйки 8, повторяющие форму этих прорезей и выполненные из упругого материала, то под действием давления газа на внутреннюю поверхность чешуек 8, последние начинают вибрировать, что способствует дроблению газового потока, его диспергированию с образованием небольших по размеру пузырьков газа, по сравнению с неподвижными плоскими клапанами 5 и чешуйками 8 в прототипе и аналогах. Небольшие по размерам пузырьки газа обладают суммарной большей боковой поверхностью, через которуюThe liquid from the receiving pocket 1 enters the base of the plate 3 and moves towards the drain wall 2. The gas stream flows through the holes 4 in the base of the plate 3 and, elastically deforming, the covers of the flat valves make them vibrate with the formation of small gas bubbles, lifts them above the base 3, and in the form of bubbles enters the liquid layer moving along the base of the plate 3 to the drain partition 2. In addition, gas jets leaving the slots 7 also enter the liquid layer moving along the base of the plate 3 to the drain The city 2. Since flakes 8 are installed over the slots 7, repeating the shape of these slots and made of elastic material, under the influence of gas pressure on the inner surface of the flakes 8, the latter begin to vibrate, which contributes to the fragmentation of the gas stream and its dispersion with the formation of small ones gas bubbles, compared with stationary flat valves 5 and flakes 8 in the prototype and analogues. Small sized gas bubbles have a total larger lateral surface through which

идут процессы тепло- и массопередачи, что приводит к увеличению производительности. Кроме того, небольшие по размеру пузырьки газа обладают меньшим внутридиффузионным сопротивлением (меньше расстояние от центра пузырька до его поверхности), что интенсифицирует процессы тепло- и массопередачи и еще больше повышает производительность.heat and mass transfer processes are underway, which leads to an increase in productivity. In addition, small-sized gas bubbles have less intra-diffusion resistance (less distance from the center of the bubble to its surface), which intensifies heat and mass transfer processes and further increases productivity.

Таким образом, выполнение каждого клапана 5 и чешуйки 8 из упругого материала с возможностью колебаний их поверхностей под действием потока газа и жесткое прикрепление к основанию тарелки 3 каждого клапана 5 с помощью горизонтальной пластины, а каждой чешуйки 8 с помощью горизонтальной опоры 9 позволяет дробить этот поток на большое число мелких пузырьков за счет вибрации границ чешуек 8 или горизонтальной опоры 9, на которых эти пузырьки образуются, что увеличивает поверхность этих пузырьков, снижает внутридиффузионное торможение тепло- и массообменных процессов и способствует увеличению производительности.Thus, the execution of each valve 5 and flakes 8 of elastic material with the possibility of oscillation of their surfaces under the action of a gas flow and rigid attachment to the base of the plate 3 of each valve 5 using a horizontal plate, and each flake 8 using a horizontal support 9 allows you to split this flow a large number of small bubbles due to vibration of the borders of the scales 8 or horizontal support 9, on which these bubbles are formed, which increases the surface of these bubbles, reduces the intra-diffusion inhibition of heat and mass transfer processes and increases productivity.

Claims

Scale-valve plate for contacting gas and liquid, including a pocket for receiving liquid, a drain wall and the base of the plate with holes and flat valves installed in them, the width of the lid of which tapers towards the drain wall, while at the level of the narrow parts of the valves are located slots with flakes above them, the open part of which is directed towards the direction of fluid movement, characterized in that the slots and flakes have a trapezoidal shape, and the valves and flakes are firmly attached enes to the base plates and made of an elastic material.