Изобретение может быть использовано в пищевой, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности. В предлагаемом массообменном контактном устройстве, которое содержит полотно тарелки, барботажный узел, дополнительное полотно тарелки, обечайку, которая имеет по периметру отверстия подвижный двухсторонний клапан, выполненный в виде установленных одна над другой сплошных пластин, соединенных между собой дистанционной стойкой, ограничители подъема и опускания, согласно изобретению верхняя пластина двухстороннего клапана установлена с возможностью перемещения в барботажном узле для выполнения функции контактного элемента. При этом барботажный узел объединен с обечайкой. Технический результат состоит в следующем: предлагаемое контактное устройство обладает технологическими преимуществами клапанной тарелки стационарного процесса, а именно уменьшение свободного сечения барботажного узла контактного элемента при уменьшении расхода пара, тем самым поддерживается постоянный перепад давления на тарелке, обеспечивая местоположение двухстороннего клапана в верхнем положении; при прохождении газа (пара) к контактному элементу под верхней пластиной двухстороннего клапана используется динамический напор пара как дополнительная сила для поддержания клапана в верхнем положении; уменьшение высоты контактного устройства на 30% дает возможность уменьшить металлоемкость колонны на 10%; при плавном перекрытии пара клапан, двигаясь вниз, уменьшает скорость своего движения на уровне верхнего ряда отверстий обечайки и плавно, без удара, садится на ограничитель опускания, увеличивая таким образом долговечность конструкции.

[0001] Массообменное контактное устройство, которое содержит полотно тарелки, барботажный узел, дополнительное полотно тарелки, обечайку, которая имеет по периметру отверстия, подвижный двухсторонний клапан, выполненный в виде установленных одна над другой сплошных пластин, соединенных между собой дистанционной стойкой, ограничители подъема и опускания, отличающееся тем, что верхняя пластина двухстороннего клапана установлена с возможностью перемещения в барботажном узле для выполнения функции контактного элемента.

[0002] Устройство по п.1, отличающееся тем, что барботажный узел объединен с обечайкой.

Изобретение относится к массообменным контактным устройствам, а именно к устройствам, предназначенным для проведения процессов массообмена в системе газ (пар)-жидкость в условиях циклического режима (при раздельном движении фаз в колонне), и может быть использовано в пищевой, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Известно массообменное контактное устройство, которое содержит полотно тарелки с контактным элементом, обечайку, подвижный двухсторонний клапан, ограничители подъема и опускания. По периметру обечайка имеет отверстия, а подвижный двухсторонний клапан выполнен в виде установленных одна над другой сплошных пластин. При этом устройство оснащено дополнительным полотном тарелки.

Ограничителем подъема двухстороннего клапана является контактный элемент, а опускания - нижний край обечайки. Нижние кромки отверстий обечайки выполнены на уровне дополнительного (нижнего) полотна тарелки. Кроме того, контактный элемент выполнен в виде внутреннего колпачка с отогнутыми по касательной пластинами барботажного узла, высота вертикальных отверстий по периметру обечайки равняется высоте двухстороннего клапана, а в крайних положениях двухстороннего клапана одна из пластин клапана обеспечивает раздел свободного сечения вертикальных отверстий обечайки на равные сектора (RU 2237508 С1).

Недостатком этого устройства является фиксированное свободное сечение барботажного узла, вследствие чего происходит смещение рабочего диапазона устройства в сторону увеличения расхода пара, при незначительных нагрузках по жидкости. Кроме этого, другим недостатком устройства является его высота (размер между основным и дополнительным полотном тарелки), что приводит к увеличению высоты колонны, а значит и ее металлоемкости.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования известного устройства с достижением при этом технического результата, а именно расширение рабочего диапазона нагрузок по пару, уменьшение металлоемкости и высоты массообменного устройства, увеличение надежности и долговечности работы конструкции.

Поставленная задача решается и указанный технический результат достигается тем, что массообменное контактное устройство содержит полотно тарелки с контактным элементом, обечайку, подвижный двухсторонний клапан, ограничители подъема и опускания, по периметру обечайка имеет отверстия, а подвижный двухсторонний клапан выполнен в виде установленных одна над другой сплошных пластин, при этом устройство оснащено дополнительным полотном тарелки. Ограничителем подъема двухстороннего клапана является барботажный узел, а опускания - нижний край обечайки. Нижние кромки отверстий обечайки выполнены на уровне дополнительного (нижнего) полотна тарелки. Высота вертикальных отверстий по периметру обечайки равняется высоте двухстороннего клапана, а в крайних положениях двухстороннего клапана одна из пластин клапана обеспечивает раздел свободного сечения вертикальных отверстий обечайки на равные сектора, в соответствии с изобретением верхняя пластина двухстороннего клапана установлена с возможностью перемещения в барботажном узле для выполнения функции контактного элемента, а барботажный узел объединен с обечайкой.

Причинно-следственная связь между предложенными признаками и техническим результатом заключается в следующем.

1. Предлагаемое контактное устройство обладает технологическими преимуществами клапанной тарелки стационарного процесса, а именно уменьшение свободного сечения барботажного узла контактного элемента при уменьшении расхода пара. Тем самым поддерживается постоянный перепад давления на тарелке, обеспечивая местоположение двухстороннего клапана в верхнем положении.

2. При прохождении газа (пара) к контактному элементу под верхней пластиной двухстороннего клапана используется динамический напор пара как дополнительная сила для поддержания клапана в верхнем положении.

3. Уменьшение высоты контактного устройства на 30% дает возможность уменьшить металлоемкость колонны на 10%.

4. При плавном перекрытии пара клапан, двигаясь вниз, уменьшает скорость своего движения на уровне верхнего ряда отверстий обечайки и плавно, без удара, садится на ограничитель опускания, увеличивая таким образом долговечность конструкции.

На фиг. 1 показано устройство в положении, которое отвечает начальному моменту подачи газа (пара).

На фиг. 2 - в положении, которое отвечает изменению приложения подъемной силы с нижней на верхнюю пластину двухстороннего клапана.

На фиг. 3 - в положении, которое отвечает всем последующим моментам подачи газа (пара).

Контактное устройство состоит из полотна тарелки 1, барботажного узла 2 с отверстиями 12, обечайки 4 с отверстиями 11 и 10, дополнительного (нижнего) полотна тарелки 5, двухстороннего клапана, который двигается в середине обечайки 4, та состоит из верхней 6 и нижней 7 пластин, соединенных дистанционной стойкой 8. Отогнутый нижний край обечайки 4 исполняет функцию ограничителя опускания 9, а отогнутый верхний край барботажного узла выполняет функцию ограничителя подъема 3.

Контактное устройство работает следующим образом. Газовая (паровая) фаза во время парового периода поднимает двухсторонний клапан в фиксированное верхнее положение таким образом, что верхняя пластина 6 двухстороннего клапана закрывает отверстие контактного элемента 2. Верхняя пластина 6 двухстороннего клапана в этом положении выполняет функцию клапанного контактного элемента. Пар, проходя под верхней пластиной 6 через отверстия 12 барботажного узла 2, взаимодействует с жидкостью, которая находится на тарелке.

По окончании парового периода двухсторонний клапан под действием собственного веса и веса жидкости движется вниз, уменьшая скорость движения на уровне полотна тарелки 1, и плавно садится на ограничитель опускания 9, увеличивая тем самым долговечность конструкции.

Время задержки подачи газа (пара) будет определяться временем перелива жидкости с полотна тарелки 1 в переходную емкость и будет составлять несколько секунд.

В начальный момент подачи газа (пара) на нижнюю пластину 7 двухстороннего клапана будет действовать подъемная сила, обусловленная перепадом давления. Под действием этой силы будут двигаться вверх двухсторонний клапан, а за ним жидкость, которая находится в переходном объеме.

В момент времени, когда пластины двухстороннего клапана поравняются с отверстиями обечайки 4, приложение подъемной силы переходит с нижней 7 на верхнюю 6 пластину двухстороннего клапана. При этом сохраняется максимально возможный перепад давления, а значит и подъемная сила на верхней 6 пластине. В отверстия обечайки 4 проходит газ (пар), барботируя через жидкость. С увеличением отверстия скорость пара, который проходит через отверстие, будет падать и создадутся условия для перехода жидкости на нижерасположенную тарелку. Двухсторонний клапан продолжает свое движение вверх до фиксируемого верхнего положения. Вес двухстороннего клапана и столба жидкости над ними должны быть меньше силы перепада давления, которое действует на верхнюю пластину.

Время перетекания жидкости с тарелки на тарелку называется жидкостным периодом. Таким образом, время цикла, который состоит из парового и жидкостного периодов, завершается. Последующие циклы проходят аналогично.

Предложенное контактное устройство позволяет проводить процесс массообмена в системе газ (пар)-жидкость в циклическом режиме при однократной смене жидкостной задержки одновременно на всех тарелках по высоте колонны, расширяет рабочий диапазон нагрузок по жидкости и пару, повышает производительность, увеличивает надежность и долговечность работы конструкции.

Использование предложенного контактного устройства устраняет перемешивание жидкости на смежных ступенях контакта и позволяет поднять эффективность массообмена в два - три раза в сравнении со стационарным процессом.