SU845309A1

SU845309A1 - Plate for mass exchange columns

Info

Publication number: SU845309A1
Application number: SU772526148A
Authority: SU
Inventors: И.П. Слободяник
Original assignee: Краснодарский политехнический институт
Priority date: 1977-09-14
Filing date: 1977-09-14
Publication date: 1984-06-15

Abstract

1. ТАРЕЛКА ДЛЯ МАССООБМЕННЫХ колонн, включающа горизонтальную круглую плиту с тангенциально направленными арочными прорез ми дл прохода газа (пара), расположенными по концентрическим окружност м, вертикальные криволинейные лопатки в форме спирали Архимеда, установленные на плите и изогнутые в сторону открыти арочных прорезей, сливные устройства дл слива жидкости с верхней на нижнюю тарелку со сливным карманом, кольцевой гидрозатвор. выполненный из концентрически расположенных вокруг сливных труб цилиндрических колец, установленных на рассто нии относительно круглой плиты тарелки, увеличивающимис к наружному кольцу, отличающа с тем, что, с цзлью интенсификации массообмена между фазами во вращающемс двухфазном потоке за счет увеличени времени пребывани жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки, центр кольцевого гидрозатвора по отношению к центру тарелки в сторону, противоположную расположению кармана на .0 ,05-0,1 диаметра тарелки. 2.Тарелка дл массообменных колонн по п. 1,отличающа с тем, что она снабжена сепарационным кольцом, установленным коаксиально кольцевому гидрозатвору. 3. Тарелка дл массообменных 00 4 колонн попп. 1и2отличающ а с тем, что карман выполнен сл в виде сегмента с расшир ющимс 00 сверху вниз сечением, соединенным о со основанием с верхней кромкой сливной трубы.1. A PLATE FOR MASS-EXCHANGE columns, comprising a horizontal round plate with tangentially directed arched slots for the passage of gas (steam) arranged in concentric circles, vertical curvilinear vanes in the shape of an Archimedean spiral, mounted on a plate and curved toward the opening of the arched slots, drain devices for draining liquid from the top to the bottom plate with a drain pocket, an annular hydraulic lock. made of concentrically arranged around the drain pipes of cylindrical rings mounted at a distance relative to the circular plate of the plate, increasing to the outer ring, characterized in that, due to the intensification of mass transfer between the phases in a rotating two-phase flow due to an increase in the time the liquid stays in contact with the gas (steam) in the peripheral part of the plate, the center of the annular seal with respect to the center of the plate in the direction opposite to the location of the pocket on .0, 05-0.1 of the diameter of the plate. 2. A plate for mass transfer columns according to claim 1, characterized in that it is provided with a separating ring mounted coaxially to the hydraulic seal. 3. Plate for mass transfer 00 4 columns popp. 1 and 2 is distinguished by the fact that the pocket is made of sl as a segment with an expanding 00 from top to bottom cross-section, connected with the base with the upper edge of the drain pipe.

Description

Изобретение относитс к контактн устройствам дл систем газ (пар) жидкость , используемым в ректификационных , дистилл ционных, абсорбционных , промывных и контактных верти кальных колоннах, в которых жидкост движетс сверху вниз и контактирует с газом (паром), поднимающимс по колонне вверх, причем в жидкой фазе имеютс тверда фаза или продукты полимеризации. Известна струйна тарелка дл массообменных колонн, включакица основание с тангенциально направлен ными элементами дл прохода газа (пара), отбойники, кольцевые карман со сливными трубами и гидрозатвор С 1 3. Недостатком этой тарелки вл етс наличие застойных зон в зоне гидрозатвора , в которых накапливаетс тверда фаза. Известна также струйна тарелка дл массообменных колонн, включающа горизонтальную круглую плиту с тангенциально направленными арочными прорез ми дл прохода газа (пара), расположенными по концентрическим окружност м, вертикальные криволинейные лопатки в форме спирали Архи меда, установленные на плите и изогнутые в сторону открыти арочных прорезей, сливгале устройства дл слива жидкости с верхней на нижнюю тарелку со сливным карманом и кольц вой гидрозатвор, выполненный из концентрично р)асположенных вокруг слиёных труб цилиндрических колец, установленных с зазором относительн основани тарелки, увеличивающимс к наружному кольцу С 23. При высоких скорост х газа (пара и интенсивном вращении двухфазного потока уменьшаетс вра«1 пребывани жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки, что приводит к снижению эффективности массообмена. Кроме того, требуетс много сливных труб, которые перекры вают поперечное сечение колонны и имеют большую металлоемкость. Целью, изобретени вл етс интен сификаци массообмена между фазами во вращающемс двухфазном потоке за счет увеличени времени пребывани жидкости в контакте с газом (паром) в периферийной части тарелки. 9 Это достигаетс тем, что центр кольцевого гидроза вора смещен по отношению к центру тарелки в сторону , противоположную расположени кармана на 0,05-0,1 диаметра тарелки. Целесообразно тарелку снабжать сеперационным кольцом, установленным коаксиально кольцевому гидрозатвору; карман выполнен в виде сегмента с расшир ющимс сверху вниз сечением, соединенным основанием с верхней кромкой сливной трубы. На фиг. 1 изображена часть колонны со струйными тарелками, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг.2; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез Е-Е на фиг. 6; .на фиг. 8 - разрез Ж-Ж на .фиг. 2. В колонне 1 установлены одна над другой струйные тарелки, содержащие горизонтальные круглые плиты 2 с тангенциально направленными прорез ми 3 дл прохода газа (пара) с аркоподобными козырьками 4 и расположенными по концентрическим окружност м вокруг центра кольцевого гидрозатвора на тарелке вертикальные криволинейные лопатки 5 в форме спирали Архимеда, установленные на плите тарелки и изогнутые в сторону открыти п1Уорезей 3 с аркоподобными козырьками 4, карман 6 в виде сегмента , расшир ющийс сверху вниз, с нижним основанием 7, сливную трубу 8 с верхним 9 и нижним 10 отверсти ми дл слива жидкости со сливного кармана 6 в центр кольцевого гидрозатвора нижележащей тарелки с затвором 11 между нижней кромкой сливной трубы 8 и плоскостью плиты 2 тарелки дл прохода жидкости. Над плитой 2 коаксиально по отношению к центру кольцевого гидрозатвора и по отношению к оси сливной трубы 8 установлено сепарационное/кольцо 12 с зазором 13 между нижней кромкой 14 кольца 12 и плоскостью плиты 2 дл прохода жидкости. Кольцевой гидрозатвор представл ет собой концентрические расположенные вокруг сливной трубы 8 два кольца: внутреннее 15 и наружное 16 с зазором 17 между нижней кромкой 18 внутреннего кольца 15 и плоскостьк плиты 2 и с зазором 19 между нижней кромкой 20 наружного кольца 16 и 3 плоскостью плиты 2, причем нижн кромка 18 внутреннего кольца 15 рас положена ниже нижней кромки сливной трубы 8 и нижней кромки 20 наружног кольца 16, а верхн кромка 21 внут реннего кольца 15 расположена, выше нижней кромки сливной трубы 8 и ниж верхней кромки 22 наружного кольца 16 так, что при сливе жидкости через сливную трубу 8 образуетс гидрозатвор. Над кольцами 15 и 16 вокруг сливной трубы 8 установлен горизонтальный отбойный диск 23 оди накового диаметра с наружным кольцо 16 и на некотором рассто нии от Bep ней кромки 22 наружного кольца 16. Кольца 15 и 16 между собой жестко скреплены пластинами 24 и с плитой 2 - стержн ми 25, а сеперационное кольцо 12 прикреплено кронштейнами 26 к плите 2. Сливной карман 6 обра зован корпусом колонны 1, нижним ; основанием 7 и двум наклонными боковы ми стенками 27 . Необходимо, чтобы одна из спиралей Архимеда 5 примыкала к краю сливного сегментного кармана п направлению вращени двухфазного потока на тарелке. Жидкость на саму верхнюю тарелку подаетс через труб с кольцевым гидрозатвором(не показан) а подача жидкости на промежуточные тарелки осуществл етс непосредстве но в сливные сегментные карманы (на зертеже не показаны). Тарелка работает следующим образом . Жидкость стекает по сливной трубе 8 и заполн ет внутренний объем внутреннего кольца 16, часть жидкости (половина) проходит через кольцевой зазор 19, остальна часть жидкости протекает через верхнюю кромку 22 коль ца 16 и, отража сь от пробойного писка 23, стекает в межкольиевое поостоанство колец 15 и 16 и чеоез зазоо 19 стекает на плиту 2. Таким обоазом, в УСЛОВИЯХ работы внутвеннее кольцо 15 бупет заполнено жидкостью , и сливна тоуба .8 и ее нижнее отверстие 10 будут погружены в жипкость, т.е. булет обеспечен гид оозатвоо. Олнако пои прекращении попачи на тарелку жилкости последн полностью стекает с плиты 2, ПРИ зтом не бупут оставатьс также тверд частиць или продукты полимеризации. Газ (пар) поступает снизу тарелки через прорези 3 с аркоподобными козырьками 4, проходит в жидкость. 9 стекающую на плиту 2 через сливную трубу 8 с кольцевым гидрозатвором, отлает жидкости часть кинетической энергии, в результате образуетс регул рно вращающийс двухфазовый поток в горизонтальной плоскости. Жидкость совершает радиально-кольцевое движение в горизонтальной плоскости от центра к периферии, а газ (пар) винтообразное движение вверх, под вьшележащую тарелку и т.д. Вращающийс двухфазовый поток отражаетс от криволинейных лопаток в форме спирали Архимеда 5, в результате происходит турбулизаци газового (парового) потока, диспергирование жидкости, перекрестные соударени элементарных объемов газа (пара) и жидкости, что приводит к интенсификации массообмена в фазах и к повышению эффективности массообмена контактной тарелки. С .помощью сепарационного кольца 12 ||0рмируетс регул рно в.ращающийс поток на плите 2: жидкость совершив радиально-кольцевое движение от центра кольцевого гидрозатвора к стенкам сепарационного кольца 12 под действием центробежных сил, перетекает через зазор между кольцом 12 и плитой 2 на периферийную часть тарелки, а газ (пар) совершает винтообразное движение вверх, отделившись от жидкости. За счет установки сепарационного кольца 12 обеспечиваетс увеличение скорости газа (пара) без брызгоуноса. За счет высокой радиальной окружной скорости жидкости, последн продолжает движение у стенки колонны на плите 2 под действием перекрестных ударов газа (пара), поднимающегос вверх, что приводит к образованию дополнительной высокотурбулизированной межфазной поверхности . При этом значительно повыщаетс эффективность массообмена контактной ступени. Жидкость многократно сокращает вращательное движение в периферийной части тарелки у стенки колонны и при накоплении непрерывно стекает в сливной карман 6, отража сь от криволинейной лопатки 5 в фор-ме спирали Архимепа, наход щейс у кра сливного сегментного кармана. Из сливного сегментного кармана 6 жидкость стекает по сливной трубе 8 в центр кольцевого гидрозатвора нижележащей тарелки. Так как сечение сливного сегментного кармана 6 уреличиваетс гверху вниз, то этим самым уменьшаетс смещение центра входного отверсти 9 сливной трубы 8 по отношению к центру выходного отвер-сти 10 сливной труб 8. При этом 5 рабоча площадь плиты 2 увеличиваетс .The invention relates to a contact device for gas (vapor) liquid systems used in distillation, distillation, absorption, washing and contact vertical columns in which the liquid moves from top to bottom and is in contact with gas (vapor) rising upwards along the column. liquid phase there are solid phase or polymerization products. A known jet plate for mass transfer columns, including a base with tangentially directed elements for the passage of gas (steam), bump stops, annular pockets with drain pipes, and a C 1 3 hydraulic seal. The disadvantage of this plate is the presence of stagnant zones in the zone of the hydraulic gate in which solid is accumulated phase. Also known is a jet plate for mass transfer columns, comprising a horizontal round plate with tangentially directed arched slots for the passage of gas (steam) arranged in concentric circles, vertical curved blades in the shape of an Arch of honey spiral, mounted on the plate and bent to the side of the open arched slots The device for discharging liquid from the upper to the lower plate with a drain pocket and a hydraulic lock trap made of concentrically p) arranged around the drained pipes of the cylindrical rings mounted with a gap relative to the base of the tray, increasing to the outer ring C 23. At high gas velocities (steam and intensive rotation of the two-phase flow, the amount of liquid in contact with gas (steam) in the peripheral part of the tray decreases, which leads to reducing the efficiency of mass transfer. In addition, many drain pipes are required which overlap the cross section of the column and have a large metal intensity. The purpose of the invention is to intensify the mass transfer between phases in a rotating two-phase This is due to an increase in the residence time of the liquid in contact with the gas (vapor) in the peripheral part of the tray. 9 This is achieved by the fact that the center of the ring hydrose of the thief is offset relative to the center of the dish in the direction opposite to the pocket location of 0.05-0.1 of the dish diameter. It is advisable to provide a plate with a separation ring mounted coaxially to the annular trap; The pocket is made in the form of a segment with a section extending from top to bottom, connected by a base with the upper edge of the discharge pipe. FIG. 1 shows a part of a column with jet plates, a vertical section; in fig. 2 shows section A-A in FIG. one; in fig. 3 shows a section BB in FIG. 2; in fig. 4 - section bb In figure 2; in fig. 5 is a section of YYD in FIG. one; in fig. 6 is a section d-d in FIG. one; in fig. 7 shows section EE of FIG. 6; .on FIG. 8 - section Ж-Ж on. FIG. 2. In column 1 there are mounted one above the other jet plates containing horizontal round plates 2 with tangentially directed slits 3 for the passage of gas (steam) with arkopodobnye visors 4 and arranged in concentric circles around the center of the annular hydraulic seal on the plate vertical curved blades 5 Archimedean spiral-shaped plates mounted on a plate and bent to the side open p1 Cutter 3 with ark-like visors 4, pocket 6 in the form of a segment, expanding from top to bottom, with bottom bottom 7, drain w pipe 8 to the upper 9 and lower apertures 10 for draining liquid from the drain to the center of the pocket 6 of the annular water seal underlying tray with the shutter 11 between the lower edge of the overflow pipe 8 and the plane of the plate 2 plates for the passage of fluid. Above the plate 2 coaxially with respect to the center of the annular seal and with respect to the axis of the drain pipe 8, a separation / ring 12 is installed with a gap 13 between the lower edge 14 of the ring 12 and the plane of the plate 2 for the passage of fluid. The annular seal is a concentric two rings arranged around the discharge pipe 8: inner 15 and outer 16 with a gap 17 between the lower edge 18 of the inner ring 15 and the plane of the plate 2 and with a gap 19 between the lower edge 20 of the outer ring 16 and 3 with the plane of the plate 2, the lower edge 18 of the inner ring 15 is located below the lower edge of the drain pipe 8 and the lower edge 20 of the outer ring 16, and the upper edge 21 of the inner ring 15 is located above the lower edge of the drain pipe 8 and the lower upper edge 22 of the outer ring 16 tons On the other hand, when a fluid is drained through the drain pipe 8, a water seal is formed. Above the rings 15 and 16 around the drain pipe 8 there is a horizontal baffle disk 23 of the same diameter with the outer ring 16 and at some distance from Bep her the edges 22 of the outer ring 16. The rings 15 and 16 are rigidly fastened together by plates 24 and with the plate 2 - rods 25, and the separation ring 12 is attached by brackets 26 to the slab 2. The drain pocket 6 is formed by the body of the column 1, the bottom; base 7 and two inclined side walls 27. It is necessary that one of the spirals of Archimedes 5 is adjacent to the edge of the drain segment pocket and the direction of rotation of the two-phase flow on the plate. Liquid is fed to the upper plate itself through pipes with an annular hydraulic seal (not shown) and the liquid is supplied to the intermediate plates directly but into the drain segment pockets (not shown in the mirror). The plate works as follows. The liquid flows through the drain pipe 8 and fills the internal volume of the inner ring 16, part of the liquid (half) passes through the annular gap 19, the rest of the liquid flows through the upper edge 22 of the ring 16 and, reflecting from the breakdown peep 23, flows into the intercollea position rings 15 and 16 and cheyoz zazoo 19 flows onto plate 2. Thus, under the operating conditions, the intravenous ring 15 of the bupt is filled with liquid, and the drain tube .8 and its lower opening 10 will be immersed in the liquid, i.e. Bulet provided with guide oozatvoo. However, after stopping the stove on a plate of livingness, the latter completely drains from plate 2, and at the same time, a solid particle or polymerization products will not remain either. Gas (steam) enters from the bottom of the plate through the slots 3 with arkopodobnymi visors 4, passes into the liquid. 9 flowing down to the plate 2 through the drain pipe 8 with an annular hydraulic seal, eject part of the kinetic energy of the liquid, resulting in a regularly rotating two-phase flow in the horizontal plane. The liquid performs a radial-circular movement in the horizontal plane from the center to the periphery, and the gas (vapor) has a spiral movement upwards, under the spreading plate, etc. The rotating two-phase flow is reflected from curvilinear blades in the form of Archimedes spiral 5, resulting in turbulization of the gas (vapor) flow, dispersion of the liquid, cross-impingement of elementary volumes of gas (vapor) and liquid, which leads to an increase in mass exchange in the phases and an increase in the efficiency of mass transfer plates. With the help of separation ring 12 || 0, the rotating flow on plate 2 is regularly regularized. The liquid having made a radial-ring movement from the center of the annular hydraulic seal to the walls of the separation ring 12 under the action of centrifugal forces, flows through the gap between the ring 12 and the plate 2 to the peripheral one. part of the plate, and the gas (vapor) makes a spiral upward movement, separated from the liquid. By installing the separation ring 12, an increase in the velocity of the gas (steam) without the splash gun is provided. Due to the high radial circumferential velocity of the fluid, the latter continues to move near the wall of the column on the plate 2 under the action of cross blows of gas (steam) rising upwards, which leads to the formation of an additional highly turbulised interfacial surface. At the same time, the efficiency of mass exchange of the contact stage significantly increases. The fluid repeatedly reduces the rotational movement in the peripheral part of the plate near the wall of the column and, when accumulated, flows continuously into the drain pocket 6, reflecting from the curvilinear blade 5 in the form of the Archimep spiral, located at the edge of the drain segment pocket. From the drain segment pocket 6, the fluid flows through the drain pipe 8 into the center of the annular seal on the underlying plate. Since the cross section of the drain segment pocket 6 is increased from top to bottom, this thereby reduces the displacement of the center of the inlet 9 of the drain pipe 8 with respect to the center of the outlet 10 of the drain pipe 8. At the same time, 5 the working area of the plate 2 increases.

Предложенна тарелка за счет увеличени рабочей контактной площадиThe proposed plate by increasing the working contact area

обеспечивает высокие скорости по газу (пару) соответствующие фактору скорости на полное сечение колонны 3,3-3,5 и за счет увеличени сечени колонны позвол ет повысить нагрузки по жидкости на полное сечение колонны 70100 .provides high gas (pair) velocities corresponding to a factor of speed for a total cross section of 3.3–3.5 and, by increasing the cross section of the column, allows the fluid loads to be increased for the total cross section of the 70100 column.

Газ (пар)Gas (steam)

ЖидФш .2GidFsh .2

/ /

рст I rst I

Г-ГYr

Фиг.44

Фиг. 5 FIG. five

Фиг.66

Е-E-

вat

Claims

1. PLATE FOR MASS EXCHANGE COLUMNS, including a horizontal circular plate with tangentially directed arched slots for the passage of gas (steam), located on concentric circles, vertical curved blades in the form of an Archimedes spiral, mounted on the plate and curved towards the opening of the arched slots, drain devices for liquid discharge from the upper to the lower plate with a drain pocket, an annular water lock made of cylindrical rings concentrically arranged around the drain pipes, at a distance relative to the circular plate of the plate, increasing to the outer ring, characterized in that, in order to intensify the mass transfer between the phases in the rotating two-phase flow by increasing the time the liquid is in contact with the gas (vapor) in the peripheral part of the plate, the center of the ring the hydraulic lock is shifted with respect to the center of the plate to the side opposite to the position of the pocket by 0.05-0.1 of the diameter of the plate.

2. 'Plate for mass transfer columns pop. ^ characterized in that it is provided with a separation ring mounted coaxially to the annular hydraulic seal.

3. Plate for mass transfer columns popp. 1 and 2, the difference is that the pocket is made in the form of a segment with a section expanding from top to bottom connected by a base to the upper edge of the drain pipe.