SU858854A1

SU858854A1 - Mass exchange plate contact element

Info

Publication number: SU858854A1
Application number: SU792798052A
Authority: SU
Inventors: Виталий Николаевич Геращенко; Виталий Михайлович Таран; Владимир Алексеевич Анистратенко
Original assignee: Киевский Технологический Институт Пищевой Промышленности
Priority date: 1979-07-17
Filing date: 1979-07-17
Publication date: 1981-08-30

Description

(54) КОНТАКТНЫЙ ЭЛЕМЕНТ МАССООБМЕННОЙ ТАРЕЛКИ(54) CONTACT ELEMENT OF MASS EXCHANGE PLATE

1one

Изобретение относитс к массообменным устройствам дл проведени процессов перегонки, ректификации и абсорбции в системах газ (пар) - жидкость, в частности к контактным устройствам с двум зонами контакта фаз.The invention relates to mass transfer devices for carrying out distillation, rectification and absorption processes in gas (vapor) - liquid systems, in particular, to contact devices with two zones of phase contact.

Известны контактные элементы, создающие дополнительную зону контакта, в виде отражательных дисков, переливных труб с дисками, вращающихс крыльчаток 1, 2 и 3.Contact elements are known that create an additional contact zone, in the form of reflective discs, overflow pipes with discs, rotating impellers 1, 2 and 3.

Такие контактные элементы способствуют образованию дополнительной зоны контакта , однако применение их существенно усложн ет конструкцию аппарата, приводит к увеличению межтарелочного рассто ни и сопротивлени аппарата.Such contact elements contribute to the formation of an additional contact zone, however, their use significantly complicates the design of the device, leading to an increase in the inter-plate distance and resistance of the device.

Известны контактные элементы в виде сплошных изогнутых пластин, установленные непосредственно на ситчатой тарелке таким образом, что струи газа отклон лись в сторону движени жидкости и тем самым достигалось однонаправленное движение взаимодействующих фаз 4.Contact elements are known in the form of continuous curved plates, mounted directly on the sieve tray in such a way that the gas jets are deflected in the direction of fluid motion and thereby unidirectional movement of the interacting phases is achieved 4.

Установка таких контактных элементов приводит к уменьщению свободного сечени The installation of such contact elements leads to a decrease in the free cross section.

тарелки на 30-35%, что обусловливает увеличение гидравлического сопротивлени и св занное с ним повышение расхода газа дл нормального ведени процесса. Диапазон нагрузок по газу увеличиваетс в 1,25 раза и составл ет Vmin 1,0 м/с и 2,0 м/с, однако устойчива работа тарелки , а также пр моточный режим контакта фаз отмечаетс лишь при скорост х газа, близких к максимальным. В диапазоне нагрузок по газу V 1,0-1,5м/с наблюдаетс неустойчива работа тарелки, накопле10 ние и провал жидкости без контакта с газом , что приводит к снижению эффективности процесса массообмена. Это объ сн етс преп тствующим действием контактных элементов, установленных поперек движе15 ни жидкостного потока и тем самым способствующих возрастанию неравномерности распределени газожидкостного сло по тарелке .plates by 30-35%, which leads to an increase in hydraulic resistance and the associated increase in gas consumption for normal process management. The load range for gas is increased 1.25 times and is Vmin 1.0 m / s and 2.0 m / s, however, the work of the tray is stable, and the direct mode of contact of the phases is observed only at gas velocities close to the maximum . In the gas load range V 1.0-1.5 m / s, the plate is unstable, accumulation and failure of the liquid without contact with the gas, which leads to a decrease in the efficiency of the mass transfer process. This is due to the inhibitory action of the contact elements mounted across the liquid flow and thereby increasing the uneven distribution of the gas-liquid layer across the plate.

Цель изобретени - образование двух зон контакта и осуществление пр моточного The purpose of the invention is the formation of two zones of contact and the implementation of a continuous

20 режима движени фаз.20 phase motion modes.

Указанна цель достигаетс тем, что пластина изогнута под углом 145-160° и имеет в нижней части вырезы дл прохода жидKOCTSI ,This goal is achieved by the fact that the plate is bent at an angle of 145-160 ° and has cut-outs for the passage of liquid KOCTSI in the lower part

Нижн часть пластин выполнена перфориро1 а1П1 ()й. Площадь свободного прохода гостав.л ет 25-40/о общей площади пластины . Ширина изогнутой части 0,2-0,4 рассто ни между соседними пластинами.The lower part of the plates is perforated a1P1 (). The area of the free passage is 25-40 / o of the total area of the plate. The width of the curved part is 0.2-0.4 the distance between adjacent plates.

Изогнута часть пластины расположена горизонтально на высоте, равной 0,1-0,2 рассто ни между тарелками, а шаг пластины состав..1 ет 0,08-0,1 рабочей длины тарелки.The curved part of the plate is located horizontally at a height equal to 0.1-0.2 of the distance between the plates, and the step of the plate is the composition..1 is 0.08-0.1 of the working length of the plate.

Уменьшение площади .прохода приводит к задержке и неравномерному распределению ЖИ/1КОСТИ по тарелке. Увеличение же площади прохода приводит к снижению величины напора газовых струй, а также к уменынению глубины щелей, образованных соседними пластинами, что существенно снижает отклон ющую способность контактных элементов. Увеличение щирины приводит к сужению щелей, образованных пластинами , повыщает сопротивление тарелки. YMeHbHjeHne же щирины способствует увеличению угла между направлением движени струи газа и потока жидкости, что приводит к снижению скорости движени газожидкостного сло .The reduction in the area of the passage leads to a delay and an uneven distribution of the LM / 1GOST over the plate. An increase in the passage area leads to a decrease in the pressure of gas jets, as well as to a reduction in the depth of the gaps formed by adjacent plates, which significantly reduces the deflecting ability of the contact elements. Increasing the width of the spine leads to a narrowing of the gaps formed by the plates, which increases the resistance of the plate. YMeHbHjeHne shchiriny helps to increase the angle between the direction of movement of the gas jet and the flow of liquid, which leads to a decrease in the speed of movement of the gas-liquid layer.

Выбор рассто ни определ етс пропускной способностью аппарата по жидкой фазе, вли ющей на толщину газожидкостного сло на тарелке. Предлагаемое соотнощение обеспечивает наиболее эффективное использование кинетической энергии газовых струй дл ускорени движени жидкости и образовани развитой поверхности контакта фаз. Увеличение щага пластин приводит к тому, что часть газовых струй не отклон етс и тем самым не достигаетс пр моток фаз. При уменьшении шага пластин отмечено резкое увеличение скорости газожидкостного сло , проскоки струй жидкости через несколько пластин без контакта с газом, что приводит к снижению эффективности массопередачи.The choice of distance is determined by the capacity of the apparatus in the liquid phase, affecting the thickness of the gas-liquid layer on the plate. The proposed relationship provides the most efficient use of the kinetic energy of the gas jets to accelerate the movement of the liquid and form a developed contact surface. An increase in the schaga plate leads to the fact that a part of the gas jets does not deviate and thus does not achieve the propellant phase. With a decrease in the pitch of the plates, a sharp increase in the velocity of the gas-liquid layer, the leakage of liquid jets through several plates without contact with the gas, which leads to a decrease in the efficiency of mass transfer, is noted.

На фиг. 1 дана тарелка, поперечный разрез; на фиг. 2 - отдельные элементы тарелки; на фиг. 3 - тарелка, общий вид.FIG. 1 given plate, cross section; in fig. 2 - separate elements of the plate; in fig. 3 - plate, general view.

Устройство включает тарелку 1, пластину 2 с изогнутой частью 3 и вырезами 4. Тарелка снабжена переливными устройствами 5 и направл ющими козырьками 6.The device includes a plate 1, a plate 2 with a curved part 3 and notches 4. The plate is equipped with overflow devices 5 and guiding peaks 6.

Принцип действи контактных элементов следующийThe principle of contact elements is the following

Струи газа, проход вырезы 4 в тарелке 1, отклон ютс пластинами 2 в сторону движени жидкости. Таким образом, кинетическа энерги газовых струй используетс на преодоление сопротивлени сло жидкости, образование межфазной поверхности , а также дл ускорени и организации движени жидкости по тарелке к сливу.The gas jets, the passage of the notches 4 in the plate 1, are deflected by the plates 2 in the direction of the movement of the liquid. Thus, the kinetic energy of the gas jets is used to overcome the resistance of the fluid layer, the formation of an interfacial surface, as well as to accelerate and organize the movement of fluid across the plate to the drain.

Жидкость, поступа на тарелку, распредел етс на два потока следующим образом.The fluid entering the plate is divided into two streams as follows.

В начале тарелки плотность жидкости, 5 вследствие малой степени диспергировани , больше, чем плотность газожидкостного сло , образованного в результате контакта газа и жидкости. Поэтому часть жидкости под действием силы т жести проваливаетс между пластинами 2, проходит сквозь вырезы 4, распредел етс на тарелке 1 и образует нижнюю зону контакта.At the beginning of the tray, the density of the liquid, 5 due to a small degree of dispersion, is greater than the density of the gas-liquid layer formed as a result of the contact of gas and liquid. Therefore, part of the liquid under the force of gravity falls between the plates 2, passes through the notches 4, is distributed on the plate 1 and forms the lower contact zone.

Исследовани опытного образца массообменной тарелки, снабженной предлагаемыми контактными элементами, проводились в лабораторных и в промыщленных услови х . В результате были определены рекомендуемые конструктивные параметры и соотнощени , а также исследованы основные гидродинамические и массообменные характеристики тарелки.Studies of a prototype mass transfer plate equipped with the proposed contact elements were carried out in laboratory and in industrial conditions. As a result, the recommended design parameters and ratios were determined, and the main hydrodynamic and mass transfer characteristics of the plate were investigated.

0 Следует отметить, что ускорение движени жидкости газовыми стру ми происходит в основном на изогнутых участках пластин, расположенных горизонтально, а дробление жидкости - между пластинами, поэтому новизна предлагаемого изобретени в существенной мере определ етс конструктивными параметрами.0 It should be noted that the acceleration of fluid movement by gas jets occurs mainly in the curved sections of the plates arranged horizontally, and the fragmentation of the fluid occurs between the plates, therefore the novelty of the proposed invention is largely determined by the design parameters.

Количество жидкости в каждой из зон контакта регулируетс общим расходом газа на аппарата, а также величиной свобод0 кого прохода, образованного вырезами или перфораци ми в нижней части контактных элементов. Установлено также, что в верхней зоне контакта, где достигнут пр моток фаз, наход тс 60-90 /о всей жидкости. Контактные элементы, установленные наклонно, а также втора (верхн ) зона контакта обладают сепарирующими способност ми по отнощению к брызгам, унос щимс из нижней зоны. Это позвол ет увеличить пропускную способность тарелки по жидкости.The amount of fluid in each of the contact zones is regulated by the total gas flow rate to the apparatus, as well as by the size of the free passage formed by the notches or perforations in the lower part of the contact elements. It has also been found that in the upper contact zone, where the phase flow is reached, there are 60-90 / o of the entire liquid. The contact elements mounted obliquely, as well as the second (upper) contact zone, have separating abilities in relation to splashes carried away from the lower zone. This allows the plate to increase its fluid capacity.

Таким образом, в результате применени предлагаемых контактных элементов на известной тарелке осуществл етс переход к пр моточному режиму контакта фаз. Жидкость на тарелке находитс в мелкодисперсном состо нии, вследствие чего общее сопротивление тарелки уменьщаетс на 25-30%, тем самым достигаетс экономи газа (пара). Расщир ютс пределы устойчивой работы аппарата, нижний - на 20- 25%, верхний - на 15-200/0. Вследствие использовани кинетической энергии газовых струй дл ускорени движени жидкости уменьщаетс врем пребывани жидкости на тарелке, что способствует увеличению производительности аппарата на 18-Thus, as a result of applying the proposed contact elements on a known plate, a transition to a continuous flow mode of contact of the phases is carried out. The liquid on the plate is in a finely dispersed state, as a result of which the total resistance of the plate decreases by 25-30%, thereby saving gas (steam). The limits of the stable operation of the apparatus are widened, the lower - by 20-25%, the upper - by 15-200 / 0. Due to the use of the kinetic energy of the gas jets to accelerate the movement of the fluid, the residence time of the fluid on the tray decreases, which contributes to an increase in the productivity of the apparatus by 18

20%.20%.

Claims

The creation of two contact zones causes the formation of a developed phase contact surface on the plate, as a result of which the efficiency of the plate with the proposed contact elements increases to 0.9-0.92, and the plate efficiency is 0.92-0.96. Claim 1. Contact element of the mass transfer plate, comprising a base with a curved plate placed on it, characterized in that, in order to form two zones of contact of the phases and implement a direct mode of movement of the phases, the plate is bent at an angle of 145-160 ° and has at the bottom part of the cutouts for the passage of fluid. 2. An element according to claim 1, characterized in that the lower part of the plate is perforated, the free passage area being 25-40% of the total area of the plate, and the width of the curved part is 0.2-0.4 the distance between adjacent plates. 3. The element according to claim 1, characterized in that the curved part of the plate is located horizontally at a height of 0.1-0.2 of the distance between the plates, and the slit of the plates is 0.08-0.1 of the working length of the plate. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate number 418197, cl. B 01 D 3/20, 1974.

2. USSR author's certificate number 352657, cl. B 01 D 3/32, 1972.

3. USSR author's certificate number 305897, cl. B 01 D 3/30, 1971.

4. Report on the x / t number 840/74, Sat. NIR and OCD. VNTITS, 1979, No. 18, p. 61.

(pui.f