RU203643U1

RU203643U1 - CAP PLATE

Info

Publication number: RU203643U1
Application number: RU2020115643U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Наталья Андреевна Прохоренко; Наталия Валентиновна Шибитова; Юрий Валерьевич Еланский
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-04-14

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям колпачковых тарелок массообменных аппаратов и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой, пищевой, фармацевтической, энергетической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах разделения растворов и газов в процессах ректификации, абсорбции, экстракции и промывки газов.Техническим результатом заявляемой конструкции является повышение производительности.Поставленный технический результат достигается тем, что на колпачковой тарелке, состоящей из плиты с расположенными на ней паровыми патрубками, колпачками и переливными трубами, которые равномерно распределены на плите тарелки между паровыми патрубкам и снабжены в нижней части распылителями жидкости, причем колпачок прикреплен к паровому патрубку с помощью конической пружины.The utility model relates to the designs of bubble cap trays of mass transfer apparatus and can be used in the chemical, petrochemical, gas, food, pharmaceutical, energy and other industries, as well as in the ecological processes of separation of solutions and gases in the processes of rectification, absorption, extraction and washing of gases. The technical result of the claimed design is to increase productivity. The technical result is achieved by the fact that on a cap tray, consisting of a plate with steam nozzles located on it, caps and overflow pipes, which are evenly distributed on the plate plate between the steam nozzles and are equipped in the lower part with liquid sprays , the cap being attached to the steam connection by means of a conical spring.

Description

Полезная модель относится к конструкциям колпачковых тарелок массообменных аппаратов и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой, пищевой, фармацевтической, энергетической и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах разделения растворов и газов в процессах ректификации, абсорбции, экстракции и промывки газов. The utility model relates to the designs of bubble cap trays of mass transfer apparatus and can be used in the chemical, petrochemical, gas, food, pharmaceutical, energy and other industries, as well as in the ecological processes of separation of solutions and gases in the processes of rectification, absorption, extraction and washing of gases.

Известна колпачковая тарелка, состоящая из основания в форме диска, барботажных колпачков, выполненных в виде цилиндрических или конических стаканов с прорезями в их нижней части, переливных труб и гидрозатвора, на колпачках выполнены расположенные в горизонтальной плоскости пластинчатые ребра, причем ребра соседних колпачков перекрывают друг друга и расположены в различных плоскостях, образуя, при взаимном перекрытии лабиринтные ходы для обрабатываемого в аппарате продукта, а ребра соседних колпачков не касаются поверхностей других колпачков (Патент РФ №2602113, B 01D 3/00, 2015 г.).Known cap plate, consisting of a base in the form of a disk, bubble caps made in the form of cylindrical or conical glasses with slots in their lower part, overflow pipes and a hydraulic seal, plate ribs located in a horizontal plane are made on the caps, and the ribs of adjacent caps overlap each other and are located in different planes, forming, with mutual overlap, labyrinth passages for the product processed in the apparatus, and the edges of adjacent caps do not touch the surfaces of other caps (RF Patent No. 2602113, B 01D 3/00, 2015).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится незначительная поверхность контакта фаз из-за отсутствия дисперсной фазы между тарелками, что ухудшает протекание тепло - и массообменных процессов, увеличивает необходимое время этих процессов и снижает производительность. The reasons that impede the achievement of a given technical result include an insignificant contact surface of the phases due to the absence of a dispersed phase between the trays, which worsens the flow of heat and mass transfer processes, increases the required time of these processes and reduces productivity.

Известна ректификационная колонная с колпачковыми тарелками, включающая корпус с технологическими штуцерами, тарелки с паровыми патрубками и переливными устройствами, а также колпачки с вертикальными прорезями, а горизонтальные кромки прорезей колпачков снабжены лопатками, расположенными с наружной стороны колпачков радиально и в горизонтальной плоскости (Патент РФ №2500452, B 01D 3/16; 2009 г.).Known rectification column with bubble cap trays, including a housing with process fittings, trays with steam pipes and overflow devices, as well as caps with vertical slots, and the horizontal edges of the slots of the caps are equipped with blades located on the outside of the caps radially and in the horizontal plane (RF Patent No. 2500452, B 01D 3/16; 2009).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится отсутствие капель жидкости между тарелками, что снижает интенсивность тепло- массообменных процессов и уменьшает производительность колонны.The reasons that impede the achievement of the specified technical result include the absence of liquid droplets between the trays, which reduces the intensity of heat and mass transfer processes and reduces the productivity of the column.

Известна тепломассообменная тарелка, содержащая перфорированное основание, переливное устройство и установленное на основании тарелки барботажное контактное устройство, представляющее собой лопатки, соединенные с осью вращения, при этом нижняя часть переливного устройства отогнута в сторону контактного устройства, установленного на вертикальной оси, а на свободном конце каждой лопатки сверху установлен пластинчатый упор (Патент на полезную модель РФ №171763, B01D 3/30, B01D 3/18, B01D 3/20,2017 г.).Known heat and mass transfer plate containing a perforated base, an overflow device and a bubbling contact device installed on the base of the plate, representing blades connected to the axis of rotation, while the lower part of the overflow device is bent towards the contact device installed on the vertical axis, and at the free end of each a plate stop is installed on top of the blade (Patent for a useful model of the Russian Federation No. 171763, B01D 3/30, B01D 3/18, B01D 3/20/2017).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная поверхность контакта фаз, создаваемая только на поверхности основания тарелки барботажного устройства, а также недостаточного стимулирования движения нижних слоев жидкости. The reasons that impede the achievement of the specified technical result include insufficient contact surface of the phases, created only on the surface of the base of the bubbler tray, as well as insufficient stimulation of the movement of the lower layers of liquid.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является колпачковая тарелка, образованная плитой с расположенными на ней паровыми патрубками, и колпачками, и переливными трубами, переливные трубы равномерно распределены на плите тарелки между паровыми патрубками и снабжены в нижней части распылителями жидкости, при этом длина переливных патрубков связана с расстоянием между тарелками выражением:The closest technical solution in terms of the totality of features to the claimed object and taken as a prototype is a cap tray formed by a plate with steam nozzles located on it, and caps, and overflow pipes, overflow pipes are evenly distributed on the plate plate between the steam nozzles and equipped with sprayers in the lower part liquid, while the length of the overflow pipes is related to the distance between the plates by the expression:

где

- длина переливного патрубка, м;Where

- the length of the overflow pipe, m;

Н - расстояние между тарелками, м (Патент на полезную модель №182047, B 01D 3/20, B 01D 3/32 2018 г.).H is the distance between the plates, m (Patent for utility model No. 182047, B 01D 3/20, B 01D 3/32 2018).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится создание дисперсной фазы только по пузырькам газа и отсутствие дисперсной фазы по каплям жидкости между тарелками, что приводит к снижению поверхности контакта фаз, а значит и производительности.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the creation of a dispersed phase only by gas bubbles and the absence of a dispersed phase by drops of liquid between the trays, which leads to a decrease in the contact surface of the phases, and hence productivity.

Техническим результатом предлагаемой конструкции колпачковой тарелки является увеличение производительности.The technical result of the proposed design of the bubble cap tray is to increase productivity.

Поставленный технический результат достигается тем, что на колпачковой тарелке, состоящая из плиты с расположенными на ней паровыми патрубками, колпачками и переливными трубами, которые равномерно распределены на плите тарелки между паровыми патрубкам и снабжены в нижней части распылителями жидкости, при этом длина переливных труб связана с расстоянием между тарелками соотношением:The delivered technical result is achieved by the fact that on a bubble cap tray, consisting of a plate with steam nozzles located on it, caps and overflow pipes, which are evenly distributed on the plate plate between the steam nozzles and equipped in the lower part with liquid sprays, while the length of the overflow pipes is related to the distance between the plates in the ratio:

(1)

(one)

где l – длина переливной трубы, м;where l is the length of the overflow pipe, m;

H – расстояние между тарелками, м,H - distance between plates, m,

причем колпачок прикреплен к паровому патрубку с помощью конической пружины.and the cap is attached to the steam pipe by means of a conical spring.

Прикрепление колпачка к паровому патрубку с помощью конической пружины позволяет значительно упростить конструкцию, так как не нужно будет делать жесткое закрепление к паровому патрубку. Также позволит под действием восходящего потока газа и нисходящего потока жидкости приводить колпачок на конической пружине в колебательный динамический режим, что значительно интенсифицирует процесс массопереноса и тем самым увеличивает производительность.Attaching the cap to the steam pipe using a conical spring makes the design much simpler, since there is no need to rigidly attach it to the steam pipe. It will also allow, under the action of an upward flow of gas and a downward flow of liquid, to bring the cap on a conical spring into an oscillatory dynamic mode, which significantly intensifies the process of mass transfer and thereby increases productivity.

Конические пружины обладают переменной упругостью, изменяющейся в широком диапазоне, это способствует совпадению частот вынужденных колебаний, с которыми восходящий поток газа воздействует на колпачок, с собственным диапазоном частот колебаний конических пружин, определяемым по формуле:Conical springs have variable elasticity varying over a wide range, this contributes to the coincidence of the frequencies of forced vibrations with which the ascending gas flow acts on the cap, with the natural range of vibration frequencies of the conical springs, determined by the formula:

, (2)

a - упругость конической пружины, Н/м;a - elasticity of the conical spring, N / m;

m - масса колпачка, кг; [Факультативный курс физики. Учебное пособие для учащихся / О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Н.И. Шефер. - 3-е изд. перераб. - М. : Просвещение, 1987, с.11].m is the mass of the cap, kg; [Optional course in physics. Textbook for students / O.F. Kabardin, V.A. Orlov, N.I. Schaefer. - 3rd ed. revised - M.: Education, 1987, p.11].

Такие колебания колпачка с высокой амплитудой вызывают такие же высокие колебания в жидкости, которая будет тиксотронно разжижаться, ее структура разрушается, а эффективная вязкость неньютоновских жидкостей значительно снижается. Это приводит к интенсификации массообмена на границе поверхностей жидкости и газа и в также способствует целом увеличению производительности.Such vibrations of the cap with a high amplitude cause the same high vibrations in the liquid, which will liquefy thixotronically, its structure is destroyed, and the effective viscosity of non-Newtonian fluids is significantly reduced. This leads to an intensification of mass transfer at the interface between the liquid and gas surfaces and also contributes to an overall increase in productivity.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемой конструкции тарелки в разрезе, на фиг. 2 - вид сверху.FIG. 1 shows a diagram of the proposed design of the tray in section, FIG. 2 is a top view.

Тарелка состоит из плиты 1 с расположенными на ней паровыми патрубками 2 и колпачками 3 над этими патрубками, коническими пружинами 4, переливными трубами 5, равномерно распределенными между паровыми патрубками 2 на плите 1 тарелки, причем длина каждой переливной трубы 5 выбирается в соответствии с выражением (1). Каждая переливная труба 5 снабжена в нижней части распылителем жидкости 6.The plate consists of a plate 1 with steam nozzles 2 located on it and caps 3 above these nozzles, conical springs 4, overflow pipes 5, evenly distributed between the steam nozzles 2 on plate 1 of the plate, and the length of each overflow pipe 5 is selected in accordance with the expression ( one). Each overflow pipe 5 is equipped at the bottom with a liquid spray 6.

Колпачковая тарелка работает следующим образом. С вышележащей тарелки по переливным трубам 5 стекает жидкость и в виде капель, образующихся на выходе из распылителя жидкости 6, попадает на нижележащую плиту 1 тарелки, образую на ней слой жидкости.The bubble cap works as follows. Liquid flows down from the overlying tray through the overflow pipes 5 and, in the form of drops formed at the outlet of the liquid atomizer 6, falls on the underlying plate 1 of the tray, forming a liquid layer on it.

Газ (пар), поднимаясь снизу вверх проходит по паровым патрубкам 2 с коническими пружинами 4, образовываются в колпачках 3 пузырьки пара, которые, барботируя через слой жидкости на плите 1, поднимаются вверх к вышележащей тарелке. При этом колпачок 3 с помощью конической пружины 4 начинает вибрировать, увеличивая при этом барботаж верхнего слоя.Gas (steam), rising from the bottom up, passes through the steam nozzles 2 with conical springs 4, vapor bubbles are formed in the caps 3, which, bubbling through the liquid layer on the plate 1, rise up to the overlying tray. In this case, the cap 3 begins to vibrate with the help of a conical spring 4, thus increasing the bubbling of the upper layer.

Капли жидкости, образующиеся на выходе из распределителя 6, подаются сверху вниз навстречу сплошной паровой фазе, при этом идет интенсивный тепло- и массообмен между тарелками.Liquid droplets formed at the outlet of the distributor 6 are fed from top to bottom towards the continuous vapor phase, while there is an intense heat and mass transfer between the trays.

Таким образом, выполнение колпачка 3, прикреплённого к паровому патрубку 2 с помощью конической пружины 4, позволит под действием восходящего потока газа и нисходящего потока жидкости приводить колпачок 3 на конической пружине 4 в колебательный динамический режим, что интенсифицирует процесс массопереноса, а значит и повышает производительность.Thus, the implementation of the cap 3, attached to the steam pipe 2 with the help of a conical spring 4, will allow, under the action of an upward gas flow and a downward flow of liquid, to bring the cap 3 on the conical spring 4 into an oscillatory dynamic mode, which intensifies the process of mass transfer, and therefore increases productivity ...

Claims

A cap tray, consisting of a plate with steam nozzles located on it, caps and overflow pipes, which are evenly distributed on the plate plate between the steam nozzles and equipped with liquid sprays in the lower part, while the length of the overflow pipes is related to the distance between the trays by the ratio:

where l is the length of the overflow pipe, m;

H - distance between plates, m,

characterized in that the cap is attached to the steam connection by means of a conical spring.