RU2203726C1

RU2203726C1 - Film-type liquid distributor

Info

Publication number: RU2203726C1
Application number: RU2002119645/12A
Authority: RU
Inventors: О.П. Андреев; З.С. Салихов; В.М. Губин; А.Т. Нигматов; Р.А. Перлов; А.В. Соколовский; А.Р. Хафизов
Original assignee: ООО "Ямбурггаздобыча"
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: devices for distribution of liquid in film-type apparatus with runoff film and in heat- and massexchange apparatus. SUBSTANCE: proposed film-type distributor includes supply pipe line, distributing collector and distributing chutes having holes in their lateral walls. Distributing collector is communicated with each distributing chute by means of changeable drain branch pipes; outlet lower section of each branch pipe is located in distributing chute and is provided with equalizing plate located along chute; said plate forms slotted passages together with lateral walls of distributing chutes. Each lateral wall of distributing chutes has series of holes above equalizing plate. Distributing chutes have X-shaped form in cross section forming two drain trays in lower portion of distributing chutes. Located on the outside along lateral walls of distributing chutes are reflecting plates; upper edge of each reflecting plate is located above holes found in lateral walls of distributing chutes and lower edge of this plate forms slotted hole with drain trays. Lower edge of drain trays is placed on upper layer of packing of apparatus. EFFECT: enhanced efficiency. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к конструкциям устройств для распределения жидкости в пластинчатых пленочных аппаратах со свободно стекающей пленкой и в тепломассообменных аппаратах. The invention relates to the design of devices for distributing liquid in plate film machines with a free-flowing film and in heat and mass transfer devices.

Известен распределитель жидкости для абсорбционной колонны, содержащий подающий трубопровод и распределительный коллектор со сливными патрубками (см. патент RU 2146553, В 01 D 53/18, 20.03.2000). A known liquid dispenser for an absorption column containing a supply pipe and a distribution manifold with drain pipes (see patent RU 2146553, 01 D 53/18, 03/20/2000).

Данный распределитель жидкости позволяет подавать жидкую среду практически равномерно над всей поверхностью насадки в абсорбционной колонне. Однако не представляется возможность значительно развить поверхность подаваемой из распределителя жидкой среды путем формирования в распределителе жидкости тонкопленочной структуры, что в ряде случаев снижает эффективность процессов тепломассообмена. This liquid distributor allows you to feed the liquid medium almost uniformly over the entire surface of the nozzle in the absorption column. However, it does not seem possible to significantly develop the surface of the liquid medium supplied from the distributor by forming a thin-film structure in the liquid distributor, which in some cases reduces the efficiency of heat and mass transfer processes.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пленочный распределитель жидкости для пластинчатых пленочных и тепломассообменных аппаратов, содержащий подающий трубопровод, распределительный коллектор и распределительные желоба с выполненными в их боковой стенке отверстиями (см. RU 2175572, В 01 D 53/18, 10.11.2001). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a film liquid distributor for plate film and heat and mass transfer apparatus containing a supply pipe, a distribution manifold and distribution chutes with openings made in their side wall (see RU 2175572, 01 D 53/18, 11/10/2001).

Данный распределитель жидкости позволяет создавать тонкопленочную структуру течения жидкой среды. Однако ширина плоского пленочного потока недостаточна. Кроме того, имеет место свертывание потока в капельную структуру при стекании жидкой среды с распределительных органов. В результате нет возможности перенести тонкопленочный режим течения жидкой среды непосредственно с пленочного распределителя жидкости на насадку аппарата, в котором используется данный распределитель жидкости, например, на регулярную структуру абсорбционной колонны. Как следствие, это может привести к снижению эффективности работы аппарата, в котором используется данный распределитель жидкости. This liquid distributor allows you to create a thin-film structure of the fluid flow. However, the width of the flat film flow is insufficient. In addition, there is coagulation of the flow into a droplet structure during the runoff of a liquid medium from the distribution organs. As a result, it is not possible to transfer the thin-film flow regime of the liquid medium directly from the film liquid distributor to the nozzle of the apparatus that uses this liquid distributor, for example, to the regular structure of the absorption column. As a result, this can lead to a decrease in the efficiency of the apparatus in which this liquid distributor is used.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение эффективности работы аппаратов, в которых используется описываемый в изобретении пленочный распределитель жидкости за счет создания равномерной плотности орошения по всему периметру насадки, преимущественно плоскопараллельной регулярной насадки. The problem to which the present invention is directed, is to increase the efficiency of apparatuses that use the film fluid distributor described in the invention by creating a uniform irrigation density around the entire perimeter of the nozzle, mainly plane-parallel regular nozzles.

Указанная задача решается за счет того, что пленочный распределитель жидкости для пластинчатых пленочных и тепломассообменных аппаратов содержит подающий трубопровод, распределительный коллектор и распределительные желоба с выполненными в их боковой стенке отверстиями, при этом распределительный коллектор сообщен с каждым из распределительных желобов посредством сменных сливных патрубков, выходной нижний участок которых размещен в распределительных желобах и снабжен расположенной вдоль каждого желоба выравнивающей пластиной, образующей с боковыми стенками распределительных желобов щелевидные каналы, в каждой боковой стенке распределительных желобов выполнено по одному ряду отверстий, расположенному выше выравнивающей пластины, в поперечном сечении распределительные желоба выполнены Х-образной формы с формированием в нижней части распределительных желобов двух сливных лотков, с наружной стороны вдоль боковых стенок распределительных желобов с зазором расположены отражательные пластины, причем верхний край отражательной пластины расположен выше отверстий в боковой стенке распределительных желобов, а нижний край отражательных пластин образует щелевое отверстие со сливными лотками, при этом нижний край сливных лотков установлен на верхнем слое насадки аппарата. This problem is solved due to the fact that the film liquid distributor for plate film and heat and mass transfer apparatus contains a supply pipe, a distribution manifold and distribution channels with openings made in their side wall, while the distribution manifold is in communication with each of the distribution channels through interchangeable drain pipes, an output the lower section of which is located in the distribution channels and is equipped with a leveling plate located along each channel, about slit-like channels developing with the side walls of the distribution channels, each row of distribution channels has one row of holes located above the leveling plate; in the cross section, the distribution channels are made X-shaped with the formation of two drain trays in the lower part of the distribution channels, from the outside reflective plates are located along the side walls of the distribution channels with a gap, the upper edge of the reflective plate being located above the hole minutes in a side wall of the distribution chute, and the lower edge of the reflecting plates form slit opening with drain trays, the lower edge of the discharge tray installed on the upper layer of the nozzle apparatus.

Кроме того, предпочтительно, чтобы расстояние между отверстиями в боковой стенке распределительных желобов составляло от 1 до 3 диаметров этих отверстий, ширина зазора между отражательной пластиной и боковой стенкой распределительного желоба составляла от 1,2 до 0,5 диаметра отверстия в боковой стенке распределительного желоба, а угол между боковыми стенками распределительных желобов составлял от 120 до 45^o.In addition, it is preferable that the distance between the holes in the side wall of the distribution channels is from 1 to 3 diameters of these holes, the width of the gap between the reflection plate and the side wall of the distribution channel is from 1.2 to 0.5 the diameter of the holes in the side wall of the distribution channel, and the angle between the side walls of the distribution channels was from 120 to 45 ^o .

В ходе исследований было выявлено, что представляется возможность создать такой пленочный распределитель жидкости, который обеспечивает в процессе распределения жидкой среды создание условий для формирования тонкопленочной структуры течения жидкости на выходе из распределителя с созданием равномерной плотности орошения насадки. Особенно хорошие результаты были получены при использовании пленочного распределителя жидкости в аппаратах с плоскопараллельной регулярной насадкой, например, образованной плоскими перфорированными элементами, в частности сетками. В результате сформированная пленочная структура свободно стекающей жидкой среды без отрыва от поверхности сливных лотков перетекает на поверхность, образованную насадкой. При этом имеющие в этом случае силы адгезии уменьшают возможность разрыва пленочного потока с переходом на режим течения в виде струи. Выполнение распределительных желобов с выравнивающей пластиной позволяет более равномерно распределить жидкость вдоль желобов и, следовательно более равномерно подавать ее к выполненным в боковых стенках желобов отверстиям. В результате жидкая среда равномерно растекается по поверхности отражательных пластин с формированием на сливных лотках непрерывной пленки жидкости, которая свободно стекает непосредственно на насадку. Размещение нижнего края сливных лотков на верхнем слое насадки позволяет жидкости перетекать с одной твердой поверхности (сливных лотков) непосредственно на другую твердую поверхности (насадки), что позволяет сохранить пленочный режим течения жидкости по поверхности насадки. Выполнение распределительного коллектора со сменными сливными патрубками позволяет при необходимости регулировать режим подачи жидкости в распределительные желоба, например, в зависимости от физических свойств жидкости, которую подают из распределителя жидкости. Выполнение распределительных желобов Х-образной формы позволило использовать желоба не только для равномерного распределения жидкости вдоль желоба, но формировать со стороны развитой наружной поверхности желоба пленочную структуру течения жидкости, что в конечном итоге позволило улучшить массогабаритные характеристики описываемого пленочного распределителя жидкости. Наиболее стабильной работы пленочного распределителя жидкости удалось добиться при выполнении расстояния между отверстиями в боковой стенке распределительных желобов, составляющего от 1 до 3 диаметров этих отверстий, ширины зазора между отражательной пластиной и боковой стенкой распределительного желоба, составляющего от 1,2 до 0,5 диаметра отверстия в боковой стенке распределительного желоба и угла между боковыми стенками распределительных желобов, составляющего от 120 до 45^o.In the course of the studies, it was found that it is possible to create such a film liquid distributor, which provides the conditions for the formation of a thin-film structure of the liquid flow at the outlet of the distributor with the creation of a uniform nozzle irrigation density during the distribution of the liquid medium. Especially good results were obtained when using a film liquid distributor in devices with a plane-parallel regular nozzle, for example, formed by flat perforated elements, in particular grids. As a result, the formed film structure of a freely flowing liquid medium flows without separation from the surface of the drain trays onto the surface formed by the nozzle. Moreover, the adhesion forces having in this case reduce the possibility of rupture of the film flow with the transition to the flow regime in the form of a jet. The implementation of the distribution channels with a leveling plate allows you to more evenly distribute the liquid along the channels and, therefore, more evenly apply it to the holes made in the side walls of the channels. As a result, the liquid medium evenly spreads over the surface of the reflective plates with the formation on the drain trays of a continuous film of liquid that freely flows directly onto the nozzle. Placing the lower edge of the drain trays on the upper layer of the nozzle allows fluid to flow from one solid surface (drain trays) directly to another solid surface (nozzle), which allows you to save the film mode of fluid flow over the surface of the nozzle. The implementation of the distribution manifold with replaceable drain pipes allows, if necessary, to regulate the mode of fluid supply to the distribution channels, for example, depending on the physical properties of the liquid that is supplied from the liquid distributor. The implementation of X-shaped distribution gutters made it possible to use the gutters not only for uniform distribution of liquid along the gutter, but to form a film structure of the fluid flow from the developed outer surface of the gutter, which ultimately made it possible to improve the overall dimensions of the described liquid film distributor. The most stable operation of the film liquid distributor was achieved by performing the distance between the holes in the side wall of the distribution channels of 1 to 3 diameters of these holes, the width of the gap between the reflective plate and the side wall of the distribution channel of 1.2 to 0.5 of the hole diameter in the side wall of the distribution chute and the angle between the side walls of the distribution chutes, comprising from 120 to 45 ^o .

Таким образом достигнуто выполнение поставленной в изобретении задачи - создание равномерной плотности орошения по всему периметру насадки. Thus, the achievement of the objective of the invention is achieved - the creation of a uniform density of irrigation along the entire perimeter of the nozzle.

На фиг. 1 представлен общий вид пленочного распределителя жидкости, на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, на физ.3 - поперечный разрез распределительного желоба и на фиг.4 - схема формирования свободно стекающей вдоль наружной поверхности распределительного желоба пленки жидкости. In FIG. 1 shows a general view of a film liquid distributor, in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1, in FIG. 3 is a cross-sectional view of a distribution channel and in FIG. 4 is a diagram of a liquid film freely flowing along the outer surface of the distribution channel.

Пленочный распределитель жидкости для пластинчатых пленочных и тепломассообменных аппаратов содержит подающий трубопровод 1, распределительный коллектор 2 и распределительные желоба 4 с выполненными в их боковой стенке отверстиями 9. Распределительный коллектор 2 сообщен с каждым из распределительных желобов 4 посредством сменных сливных патрубков 3, выходной нижний участок которых размещен в распределительных желобах 4 и снабжен расположенной вдоль каждого желоба 4 выравнивающей пластиной 10, образующей с боковыми стенками распределительных желобов 4 щелевидные каналы. В каждой боковой стенке распределительных желобов 4 выполнено по одному ряду отверстий 9, расположенному выше выравнивающей пластины 10. В поперечном сечении распределительные желоба 4 выполнены Х-образной формы с формированием в нижней части распределительных желобов 4 двух сливных лотков 6, с наружной стороны вдоль боковых стенок распределительных желобов 4 с зазором "с" расположены отражательные пластины 5, причем верхний край отражательной пластины 5 расположен выше отверстий 9 в боковой стенке распределительных желобов 4, а нижний край отражательных пластин 5 образует щелевое отверстие ≪δ≫ со сливными лотками 6. Нижний край сливных лотков 6 установлен на верхнем слое насадки 7 аппарата. В частности желоба 4 могут быть жестко связаны с рамкой 11, которая закрывает торцы желобов 4 и является несущим элементом всей конструкции. При выполнении аппарата с плоскопараллельной регулярной насадкой 7 распределитель жидкости устанавливают таким образом, чтобы верхние ребра насадки 7 вплотную соприкасались с нижними краями сливных лотков 6. Пленочный распределитель жидкости может быть прикреплен к стойкам 8 насадочного блока посредством болтов, при этом в стойках 8 выполнены отверстия 12 под эти болты. Отверстия 12 могут иметь овальную форму для перемещения распределителя жидкости относительно насадочного блока и его более точной установки на насадку 7. The liquid film dispenser for plate film and heat and mass transfer apparatus contains a supply pipe 1, a distribution manifold 2 and distribution chutes 4 with openings made in their side wall 9. The distribution manifold 2 is in communication with each of the distribution chutes 4 by means of removable drain pipes 3, the lower outlet portion of which placed in distribution channels 4 and provided with a leveling plate 10 located along each channel 4, forming distributors with side walls Yelnia gutters 4 slit-like channels. In each side wall of the distribution grooves 4, there is one row of holes 9 located above the leveling plate 10. In cross section, the distribution grooves 4 are X-shaped with the formation of two drain trays 6 at the bottom of the distribution grooves 4, from the outside along the side walls of the distribution channels 4 with a clearance “c”, the reflection plates 5 are located, the upper edge of the reflection plate 5 being located above the holes 9 in the side wall of the distribution channels 4 and the lower edge of the reflection plates 5 forms a slot hole ≪δ≪ with drain trays 6. The lower edge of the drain trays 6 is mounted on the upper layer of the nozzle 7 of the apparatus. In particular, the gutters 4 can be rigidly connected with the frame 11, which closes the ends of the gutters 4 and is a supporting element of the whole structure. When the apparatus is executed with a plane-parallel regular nozzle 7, the liquid distributor is installed so that the upper ribs of the nozzle 7 are in close contact with the lower edges of the drain trays 6. The film liquid distributor can be attached to the racks 8 of the nozzle block by means of bolts, and holes 12 are made in the racks 8 under these bolts. The holes 12 may have an oval shape for moving the liquid distributor relative to the nozzle block and its more precise installation on the nozzle 7.

Расстояние "s" между отверстиями 9 в боковой стенке распределительных желобов 4, предпочтительно, составляет от 1 до 3 диаметров этих отверстий 9, ширина зазора "с" между отражательной пластиной 5 и боковой стенкой распределительного желоба 4, предпочтительно, составляет от 1,2 до 0,5 диаметра отверстия 9 в боковой стенке распределительного желоба 4, а угол ≪α≫ между боковыми стенками распределительных желобов 4, предпочтительно, составляет от 120 до 45^o.The distance "s" between the holes 9 in the side wall of the distribution channels 4 is preferably from 1 to 3 diameters of these holes 9, the width of the gap "c" between the reflection plate 5 and the side wall of the distribution channel 4 is preferably from 1.2 to 0.5 of the diameter of the hole 9 in the side wall of the distribution groove 4, and the angle ≪α≫ between the side walls of the distribution grooves 4, is preferably from 120 to 45 ^o .

Орошающая жидкость через подающий трубопровод 1, распределительный коллектор 2 и сменные сливные патрубки 3, установленные на одном уровне, поступает в распределительные желоба 4. Выравнивающие пластины 10 обеспечивают равномерный уровень жидкости по всей длине распределительного желоба 4. Жидкость проходит через щелевидные каналы между пластинами 10 и стенками желобов 4 и вытекает через отверстия 9 в боковых стенках желобов 4. Струи жидкости набегают на отражательные пластины 5 и растекаются по их поверхности, образуя неравномерный плоский поток, который вытекает через выравнивающий поток жидкости зазор ≪δ≫ на сливные лотки 6. Таким образом, струя жидкости из каждого отверстия 9 в результате двойного преобразования трансформируется из струи в равномерный плоский поток, который стекает со сливных лотков 6 на насадку 7. Irrigating liquid through the supply pipe 1, distribution manifold 2 and replaceable drain pipes 3, installed at the same level, enters the distribution channels 4. Leveling plates 10 provide a uniform liquid level along the entire length of the distribution channel 4. The liquid passes through the slot-like channels between the plates 10 and the walls of the grooves 4 and flows through holes 9 in the side walls of the grooves 4. Jets of liquid run onto the reflective plates 5 and spread over their surface, forming an uneven flat the flow that flows through the equalizing liquid flow зорδ≫ gap to the drain trays 6. Thus, as a result of double conversion, the liquid stream from each hole 9 is transformed from the jet into a uniform flat stream, which flows from the drain trays 6 to the nozzle 7.

Настоящее изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, где требуется организация массообменных процессов, в частности между жидкостью и газо- или парообразной средой. The present invention can be used in chemical, petrochemical and other industries where the organization of mass transfer processes is required, in particular between a liquid and a gas or vapor medium.

Claims

1. A film liquid distributor for plate film and heat and mass transfer apparatus, comprising a supply pipe, a distribution manifold and distribution channels with openings made in their side wall, characterized in that the distribution manifold is in communication with each of the distribution channels through interchangeable drain pipes, the lower outlet portion of which placed in distribution channels and provided with a leveling plate located along each channel, forming with the side walls distribution channels, slit-like channels, each row of distribution channels has one row of holes located above the leveling plate; in the cross section, the distribution channels are X-shaped with the formation of two drain trays in the lower part of the distribution channels, along the side walls from the outside the distribution troughs with a gap are the reflection plates, the upper edge of the reflection plate is located above the holes in the side wall of the distribution elitelnyh chutes, and the lower edge of the reflecting plates form slit opening with drain trays, the lower edge of the discharge tray installed on the upper layer of the nozzle apparatus.

2. The film liquid distributor according to claim 1, characterized in that the distance between the holes in the side wall of the distribution channels is from 1 to 3 diameters of these holes, the width of the gap between the reflection plate and the side wall of the distribution channel is from 1.2 to 0.5 the diameter of the hole in the side wall of the distribution channel, and the angle between the side walls of the distribution channel is from 120 to 45 ^o .