Контактная тарелка для массообменной колонны - RU2572961C2

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

Данное изобретение относится к контактной тарелке для массообменной колонны. Более конкретно, данное изобретение относится к клапанной крышке для контактной тарелки для массообменной колонны. Еще более конкретно, данное изобретение относится к противоуносному устройству для контактной тарелки для массообменной колонны.

Как известно, различные типы массообменных колонн были сконструированы с контактными тарелками, которые расположены по всей высоте колонны с разнесенными относительно друг друга отверстиями, расположенными по всем тарелкам. В большинстве случаев тарелки расположены таким образом, что нисходящая жидкость может направляться по каждой тарелке и от тарелки к тарелке зигзагообразным образом по высоте колонны через переточные трубки с одной стороны каждой тарелки, тогда как поднимающийся пар проходит сквозь отверстия таким образом, что жидкость и пар могут входить в процесс массопередачи или теплопередачи. В других случаях тарелки изготавливали в виде круглых тарелок двойного потока таким образом, чтобы пар и жидкость конкурировали за прохождение сквозь отверстия в каждом направлении. В больших колоннах с высокими скоростями жидкости используется множество переточных трубок и зон с множеством полотен тарелок на каждом уровне тарелок.

В некоторых случаях, таких как описаны в Патентах США 3463464 и 6588736, непосредственно над каждым отверстием в полотне тарелки расположены отклоняющие текучую среду элементы для того, чтобы предотвратить прохождение жидкости вниз сквозь проводящие пар отверстия, образованные в тарелках. Как описано, дефлекторные элементы образованы из тарелок в виде единого целого. Притом что тарелка данного типа является относительно прочной благодаря неразъемной конструкции дефлекторных элементов внутри полотна тарелки, высота подъема дефлекторных элементов, особенно в хрупких материалах, была ограничена. Иначе говоря, поскольку образование дефлекторных элементов требует растягивания материала до длины более большой, чем глубина материала, сочетание значительного удлинения и хрупкого материала может являться причиной растрескивания дефлекторных элементов во время формообразующего процесса.

Патенты США 5911922 и 5762834 описывают перегораживающие элементы, которые могут быть установлены поперек отверстия контактной тарелки и которые функционируют в качестве подвижных клапанов. Данные перегораживающие элементы требуют образования щелей в контактной тарелке рядом с отверстием для того, чтобы установить ножки перегораживающих элементов. В результате, устанавливать перегораживающие элементы довольно трудоемко.

Патент США 5360583 описывает отклоняющие текучую среду элементы, которые объединены с тарелкой, а также отклоняющий текучую среду элемент, который является подвижным относительно тарелки и который имеет вывернутые наружу ножки для ограничения направленного вверх движения относительно полотна. Однако подобную конструкцию трудно устанавливать.

Патент США 7540477 описывает клапан тарелки для колонны с тарелками, который имеет относительно простую конструкцию.

SU 1369740 описывает брызгоуловитель, который опирается на ряд устройств с двумя сдвоенными полотнами.

Также были сконструированы массообменные колонны с контактными тарелками, которые взаимодействуют с противоуносными устройствами для сбора уноса, т.е. жидкости, переносимой с паром с полотна тарелки в направлении вверх, противоположном предполагаемому направлению, перед тем как унос достигает полотна тарелки выше, и распределения уноса назад на полотно тарелки ниже.

Соответственно, задача изобретения состоит в том, чтобы предоставить клапанную крышку для контактной тарелки с относительно простой конструкцией. Еще одной задачей изобретения является увеличение производительности тарелки, содержащей клапанные крышки. Еще одна задача изобретения состоит в улучшении противодействия уносу тарелки в тарельчатой колонне. Еще одной задачей изобретения является предоставление клапанной крышки, которую можно легко установить на тарелке. Еще одной задачей изобретения является предоставление клапанной крышки, которую можно прочно устанавливать на полотно тарелки или предоставлять возможность двигаться вверх и вниз относительно полотна тарелки.

Говоря кратко, изобретение предоставляет контактную тарелку для массообменной колонны, состоящую из полотна тарелки, имеющего множество отверстий для прохождения сквозь них поднимающегося пара и множество клапанных крышек, расположенных над отверстиями, для регулирования прохождения пара.

Как правило, множество горизонтальных полотен тарелок расположены разнесенными по вертикали внутри башни и обеспечены средством для направления потока жидкости в боковом направлении поперек полотна каждой тарелки последовательным образом от верхней до нижней части башни.

В варианте осуществления каждая указанная клапанная крышка установлена над соответствующим одним из указанных отверстий и имеет центральный участок, расположенный на расстоянии от указанного полотна тарелки и над соответствующим отверстием, и по меньшей мере одну направляющую лопатку, проходящую в боковом направлении и вниз от указанного центрального участка в сторону указанного полотна тарелки для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении указанного полотна тарелки.

По меньшей мере некоторые из указанных клапанных крышек могут иметь пару ножек, проходящих от противоположных концов указанного центрального участка к указанному полотну тарелки, и пару панелей, при этом каждая указанная панель проходит между соответствующей одной из указанной пары ножек и указанной направляющей лопаткой для отклонения части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении указанного полотна тарелки. Кроме того, каждая указанная клапанная крышка может иметь средство для зацепления указанного полотна тарелки для предотвращения поднимания указанной соответствующей клапанной крышки от указанного полотна тарелки. Указанное средство может содержать деформируемый язычок, проходящий от по меньшей мере одной из указанных ножек сквозь щель в указанном полотне тарелки с упором в обратную сторону указанного полотна тарелки.

В варианте осуществления каждая указанная клапанная крышка может иметь средство для зацепления указанного полотна тарелки, допускающее поднимание указанной соответствующей клапанной крышки от указанного полотна тарелки на предварительно заданную величину.

Указанное средство может содержать пару удлинений, при этом каждое указанное удлинение проходит от соответствующей ножки из указанной пары ножек, причем каждое указанное удлинение содержит первый участок для прохождения сквозь указанное отверстие указанного полотна, второй участок, проходящий вниз от указанного первого участка и в направлении второго участка другой из указанной пары удлинений, и U-образный участок, проходящий в направлении вверх от указанного второго участка и образующий пару зубьев, отделенных от указанного полотна тарелки предварительно заданным промежутком, для упора в обратную сторону указанного полотна тарелки в ответ на поднимание указанной клапанной крышки относительно указанного полотна тарелки.

Контактная тарелка согласно любому из вариантов осуществления может дополнительно содержать отверстие в выбранном одном из указанного центрального участка и указанных ножек для прохождения сквозь него пара. Кроме того, каждая указанная клапанная крышка может иметь пару указанных направляющих лопаток, проходящих в боковом направлении и вниз от противоположных сторон указанного центрального участка в сторону указанной тарелки для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в сторону указанной тарелки. В дополнение или в качестве альтернативы каждая указанная клапанная крышка может иметь множество панелей, причем каждая указанная панель может проходить между соответствующей одной из указанной пары ножек и соответствующей одной из указанных направляющих лопаток для отклонения части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении указанного полотна тарелки.

Контактная тарелка согласно любому из вариантов осуществления может дополнительно содержать множество противоуносных устройств, причем каждое указанное противоуносное устройство может проходить от соответствующей клапанной крышки под указанным полотном тарелки и может содержать дефлектор с вертикальным выравниванием с соответствующим отверстием в указанном полотне тарелки. Кроме того, указанный дефлектор может быть изогнут под углом вниз и может содержать пару проходящих в продольном направлении пластин, расположенных под углом друг к другу. В дополнение к этому или в качестве альтернативы, указанный дефлектор может быть расположен горизонтально и может содержать множество щелей и по меньшей мере один наклоненный вниз палец внутри каждой щели.

Кроме того, каждое противоуносное устройство может иметь вертикально расположенную ножку, соединяющую указанный дефлектор с соответствующей клапанной крышкой.

Контактная тарелка согласно любому из вариантов осуществления, кроме того, может быть выполнена таким образом, чтобы каждое указанное отверстие в указанном полотне тарелки имело центральную секцию и по меньшей мере пару концевых секций меньшей ширины, чем указанная центральная секция, проходящих от противоположных концов указанной центральной секции, а каждая указанная клапанная крышка могла иметь пару наклонных ножек на противоположных концах, при этом каждая указанная ножка каждой указанной клапанной крышки продолжалась в соответствующую концевую секцию соответствующего отверстия.

Полотно контактной тарелки согласно любому из вариантов осуществления может содержать по меньшей мере одну щель рядом с соответствующим отверстием, а каждая указанная клапанная крышка может иметь ножку, проходящую от указанного центрального участка в указанную щель.

Клапанная крышка для массообменной колонны согласно изобретению содержит центральный участок для расположения на расстоянии от отверстия для прохождения поднимающегося потока пара в полотне тарелки; пару ножек, проходящих вниз от противоположных концов указанного центрального участка; и по меньшей мере одну направляющую лопатку, проходящую в боковом направлении и вниз от указанного центрального участка для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении указанного полотна тарелки.

Клапанная крышка может дополнительно содержать пару панелей, при этом каждая указанная панель проходит между соответствующей одной из указанной пары ножек и указанной направляющей лопаткой для отклонения части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении полотна тарелки.

В качестве альтернативы или в дополнение к этому, каждая клапанная крышка может содержать первое отверстие в указанном центральном участке и второе отверстие в одной из указанных ножек. Клапанная крышка может дополнительно содержать деформируемый язычок, проходящий от по меньшей мере одной из указанных ножек, для прохождения сквозь щель в полотне тарелки для упора в обратную сторону полотна тарелки при ее деформации.

Клапанная крышка может дополнительно содержать пару свисающих удлинений, при этом каждое указанное удлинение содержит первый участок для прохождения сквозь указанное отверстие указанного полотна, второй участок, проходящий вниз от указанного первого участка и в направлении второго участка другой из указанной пары удлинений, и U-образный участок, проходящий в направлении вверх от указанного второго участка и образующий пару зубьев, отделенных от указанного полотна тарелки предварительно заданным промежутком для упора в обратную сторону указанного полотна тарелки в ответ на поднимание указанной клапанной крышки относительно указанного полотна тарелки.

В дополнение, каждый указанный U-образный участок может быть направлен вверх в направлении от U-образного участка другой из указанной пары удлинений.

В варианте осуществления клапанная крышка может дополнительно содержать пару указанных направляющих лопаток, проходящих в боковом направлении и вниз от противоположных сторон указанного центрального участка, и множество панелей, причем каждая указанная панель может проходить между соответствующей одной из указанной пары ножек и соответствующей одной из указанных направляющих лопаток для отклонения части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении полотна тарелки.

В варианте осуществления клапанная крышка может дополнительно содержать противоуносное устройство, проходящее вниз от одной из указанных ножек. Противоуносное устройство может иметь изогнутый под углом вниз дефлектор с вертикальным выравниванием с указанным центральным участком. Дефлектор может содержать пару проходящих в продольном направлении пластин, расположенных под углом друг к другу. Кроме того, противоуносное устройство может иметь вертикально расположенную ножку, соединяющую указанный дефлектор с одной из указанных ножек.

В варианте осуществления противоуносное устройство для массообменной колонны содержит изогнутый под углом вниз дефлектор для позиционирования с вертикальным выравниванием под отверстием в полотне тарелки, при этом указанный дефлектор имеет проходящую по меньшей мере в продольном направлении пластину, расположенную под углом к горизонтальной плоскости и вертикальной плоскости; и по меньшей мере одну вертикально расположенную ножку, проходящую от указанного дефлектора, для установки указанного дефлектора под полотном тарелки. Указанный дефлектор может содержать пару указанных пластин, расположенных под углом друг к другу.

В варианте осуществления противоуносное устройство для массообменной колонны содержит горизонтально расположенный дефлектор для позиционирования с вертикальным выравниванием под отверстием в полотне тарелки, при этом указанный дефлектор выполнен с множеством планок, разделенных щелями, и наклоненными вниз пальцами с выравниванием с указанными щелями; и по меньшей мере одну вертикально расположенную ножку, проходящую от указанного дефлектора, для установки указанного дефлектора под полотном тарелки. Указанные пальцы могут быть расположены в два ряда, при этом указанные пальцы на одном ряду расположены напротив указанных пальцев другого из указанных двух рядов.

В варианте осуществления изобретение дополнительно содержит комбинацию, включающую башню, расположенную на вертикальной оси; и множество горизонтальных полотен тарелок, расположенных разнесенными по вертикали внутри указанной башни для приема на них потоков жидкости, при этом каждое указанное полотно тарелки имеет множество отверстий для прохождения сквозь них поднимающегося пара; и множество клапанных крышек, установленных на каждом соответствующем полотне тарелки, при этом каждая указанная клапанная крышка имеет центральный участок, расположенный на расстоянии от соответствующего отверстия в соответствующем полотне тарелки, и по меньшей мере одну направляющую лопатку, проходящую в боковом направлении и вниз от указанного центрального участка в сторону указанного соответствующего полотна тарелки и расположенную на расстоянии от него, для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении указанного соответствующего полотна тарелки.

Комбинация может дополнительно содержать множество противоуносных устройств, при этом каждое указанное противоуносное устройство проходит от соответствующей клапанной крышки под соответствующим полотном тарелки и имеет дефлектор с вертикальным выравниванием с соответствующим отверстием в указанном соответствующем полотне тарелки. В качестве альтернативы или в дополнение к этому, каждое противоуносное устройство может иметь вертикально расположенную ножку, соединяющую указанный дефлектор с одной из указанных ножек соответствующей клапанной крышки.

Каждая клапанная крышка установлена на полотно тарелки и может быть любой подходящей формы, например формы с множеством хорд или полукруглой формы. Например, одной предпочтительной формой является клапанная крышка, которая имеет центральный участок, расположенный на расстоянии от полотна тарелки и над соответствующим отверстием, и пару ножек, проходящих от противоположных концов центрального участка к полотну тарелки.

В соответствии с изобретением каждая клапанная крышка имеет по меньшей мере одну направляющую лопатку, проходящую в боковом направлении и вниз от центрального участка в направлении полотна тарелки для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении полотна тарелки. Данные направляющие лопатки направляют поток пара больше в боковом направлении и в жидкость на полотне тарелки, и неожиданно было обнаружено, что они создают значительное увеличение производительности тарелки, содержащей данные клапаны.

Каждый корпус клапана может быть изготовлен из сплошной конструкции, т.е. без отверстий, или с одним или более отверстиями, например с отверстием в центральном участке и/или отверстием в ножке впереди клапанной крышки.

В одном варианте осуществления клапанная крышка и отверстия полотна тарелки выполнены, как описано в US 2009/0134533, раскрытие которого включено в данное описание, при этом клапанные крышки снабжены направляющей лопаткой с каждой боковой стороны центрального участка, которая проходит в боковом направлении и вниз в направлении полотна тарелки для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении полотна тарелки.

В еще одном варианте осуществления клапанная крышка снабжена средством для зацепления полотна тарелки для предотвращения поднимания клапанной крышки от полотна тарелки. Например, данным средством может быть деформируемый язычок, который проходит от по меньшей мере одного из наклонных участков сквозь щель в полотне тарелки с упором в обратную сторону полотна тарелки, при деформировании по мере закручивания.

Клапанная крышка может также быть снабжена средством для зацепления полотна тарелки, позволяющим поднимание, т.е. движение вверх и вниз, клапанной крышки от полотна тарелки на предварительно заданную величину. Данным средством может быть удлинение, которое проходит от каждой ножки и содержит первый участок, который проходит сквозь отверстие в полотне, второй участок, который проходит вниз от первого участка и в направлении второго участка и образующий пару зубьев, отделенных от полотна тарелки предварительно определенным расстоянием для упора в обратную сторону полотна тарелки в ответ на поднимание клапанной крышки относительно полотна тарелки.

В еще одном варианте осуществления клапанные крышки снабжены панелями между направляющими лопатками и рядом с ножкой крышки для обеспечения более равномерного потока пара по сторонам клапанной крышки и вниз к полотну тарелки.

Изобретение также предоставляет противоуносное устройство, имеющее изогнутый под углом вниз дефлектор для позиционирования с вертикальным выравниванием под отверстием в полотне тарелки для сбора уноса перед тем, как унос достигает полотна тарелки, и распределения уноса назад к полотну тарелки ниже.

В одном варианте осуществления дефлектор может быть образован из отверстия в полотне тарелки.

В еще одном варианте осуществления дефлектор может быть образован парой проходящих в продольном направлении пластин, которые расположены под углом друг к другу. Наклон пластин является таким, что жидкость стекает в направлении выпуска полотна тарелки ниже, помогая посредством этого транспортировке жидкости вперед на данное полотно тарелки. В данном варианте осуществления дефлектор может иметь вертикально расположенную ножку, соединяющую дефлектор с одной из ножек клапанной крышки с образованием неразъемной конструкции.

Подобную неразъемную конструкцию можно легко установить в отверстии полотна тарелки за счет прохождения дефлектора сперва сквозь отверстие, а затем поворачивания конструкции для позиционирования клапанной крышки над отверстием. Когда неразъемная конструкция имеет клапанную крышку, которая описана в US 2009/0134533, наклонные ножки клапанной крышки, от которой проходит дефлектор, могут быть расположены внутри концевой секции отверстия. Когда неразъемная конструкция имеет клапанную крышку с деформируемым язычком на конце ножки, язычок можно пропустить сквозь предоставленную для него щель в полотне тарелки. После этого деформируемый язычок можно закрутить для прикрепления неразъемной конструкции к полотну тарелки. В данном случае только одна ножка клапанной крышки имеет деформируемый язычок.

В еще одном варианте осуществления дефлектор может иметь пару вертикально расположенных ножек, продолжающихся из дефлектора для установки дефлектора непосредственно на полотне тарелки.

Данные и другие цели и преимущества изобретения станут лучше понятны из следующего подробного описания, сделанного в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых:

Фиг.1 иллюстрирует перспективное изображение секции полотна тарелки с клапанной крышкой в соответствии с изобретением;

Фиг.2 иллюстрирует изображение, взятое по линии 2-2 Фиг.1;

Фиг.3 иллюстрирует часть перспективного изображения модифицированной контактной тарелки в соответствии с изобретением;

Фиг.4 иллюстрирует вид снизу контактной тарелки Фиг.3;

Фиг.5 иллюстрирует изображение в разобранном виде клапанной крышки и полотна тарелки со схематичным обозначением направлений потока пара от клапанной крышки;

Фиг.6 представляет собой имитацию схемы потока пара сквозь клапанную крышку в соответствии с изобретением;

Фиг.7 иллюстрирует перспективное изображение клапанной крышки и встроенного противоуносного устройства в соответствии с изобретением;

Фиг.8 иллюстрирует перспективное изображение модифицированной клапанной крышки в соответствии с изобретением;

Фиг.9 иллюстрирует перспективное изображение клапанной крышки Фиг.8 с встроенным противоуносным устройством в соответствии с изобретением;

Фиг.10 иллюстрирует перспективное изображение модифицированного противоуносного устройства в соответствии с изобретением;

Фиг.11 иллюстрирует схематичное изображение башни с использованием ряда вертикально расположенных контактных тарелок в соответствии с изобретением;

Фиг.12 иллюстрирует перспективное изображение модифицированной клапанной крышки с панелями на полотне тарелки в соответствии с изобретением;

Фиг.13 иллюстрирует перспективное изображение, аналогичное Фиг.12, модифицированной клапанной крышки с более большими панелями в соответствии с изобретением;

Фиг.14 иллюстрирует перспективное изображение в разобранном виде клапанной крышки и тарелки, при этом клапанная крышка установлена на тарелке, которая может двигаться вверх и вниз в соответствии с изобретением; и

Фиг.15 иллюстрирует вид сбоку клапанной крышки Фиг.14 на своем месте на полотне тарелки Фиг.14.

Со ссылкой на Фиг.11, башня 10 расположена на вертикальной оси и сконструирована обычным образом. Как показано, башня 10 содержит множество горизонтально расположенных контактных тарелок 11, которые расположены по высоте колонны 10 разнесенными относительно друг друга в вертикальном направлении, и множество переточных трубок 12. Переточные трубки 12 сконструированы общепризнанным образом для сообщения одной стороны соответствующей контактной тарелки 11 с противоположной стороной контактной тарелки 11 непосредственно под ней для того, чтобы направлять поток жидкости 13 горизонтально по соответствующим контактным тарелкам зигзагообразным образом. В некоторых случаях может быть больше чем одна переточная трубка на тарелку 11.

Со ссылкой на Фиг.1 и 2, каждая контактная тарелка 11 имеет полотно 14 тарелки, которое имеет множество отверстий 15 для прохождения сквозь них поднимающегося пара для массопередачи или теплообмена с жидкостью, а также множество клапанных крышек 16 для предотвращения прохождения жидкости сквозь отверстия 15 и для направления потока пара в боковом направлении от отверстий 15.

Каждое отверстие 15 имеет форму, которая описана в US 2009/0134533, с центральной секцией 17 и парой прямоугольных концевых секций 18 меньшей ширины, которые проходят от противоположных концов центральной секции 17.

Каждая клапанная крышка 16 установлена над соответствующим отверстием 15 и имеет центральный участок 19, расположенный на расстоянии от полотна 14 тарелки и над соответствующим отверстием 15, и пару ножек 20, которые проходят от противоположных концов центрального участка 19 наклонным образом к полотну 14 тарелки. Каждая ножка 20 имеет уменьшенную концевую секцию, образующую язычок 21, который вмещается в концевую секцию 18 отверстия 15.

Центральная секция 17 отверстия 15 имеет трапецеидальную форму. В данном случае одна ножка 20 клапанной крышки 16 является более узкой, чем другая ножка 20, и расположена на дальней стороне отверстия 15 относительно потока F жидкости (см. Фиг.1). Вследствие этого пар, выходящий из клапанной крышки 16, имеет небольшую толкающую составляющую, которая помогает жидкости двигаться по полотну 14 тарелки. По-видимому, это способствует производительности и может быть эффективности проталкивания пробкового потока жидкости по полотну 14.

Со ссылкой на Фиг.1 и 2, каждая клапанная крышка 16 снабжена одной или более направляющими лопатками 22 по бокам центрального участка 19, которые проходят в боковом направлении и вниз от центрального участка 19 в сторону и с промежутком от полотна 14 тарелки для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, 15 в направлении полотна 14 тарелки, как показано с помощью стрелок 28 на Фиг.5 и имитации фиг.6.

Со ссылкой на Фиг.3, на которой одинаковые ссылочные номера обозначают те же детали, что и ранее, полотно 14 тарелки может быть изготовлено с отверстиями 15 трапецеидальной или прямоугольной формы со щелями 25, расположенными рядом с двумя концами, при этом каждая клапанная крышка 16' имеет центральный участок 19, пару ножек 20 на противоположных концах центрального участка 19, которые наклонены в направлении полотна 14 тарелки, и пару язычков 21, каждый из которых проходит вертикально от конца наклонной ножки 20 для того, чтобы проходить сквозь щель 25 в полотне 14 тарелки рядом с отверстием 15.

Как показано на Фиг.4, каждое отверстие 15 имеет трапецеидальную форму. В данном случае, как и выше, ножка 20 клапанной крышки 16' является более узкой, чем другая ножка 20, и расположена на дальней стороне отверстия 15 относительно направления потока F жидкости. Вследствие этого пар, выходящий из клапанной крышки 16', имеет небольшую толкающую составляющую, которая помогает жидкости двигаться по полотну 14 тарелки.

В качестве альтернативы, каждое отверстие 15 может быть прямоугольной формы с размером, являющимся эквивалентом круглого отверстия, равного приблизительно от 15 мм до 20 мм.

Со ссылкой на Фиг.4, каждая клапанная крышка 16' также имеет средство, например, в виде деформируемого T-образного язычка 21', проходящее от ножки 20, для зацепления обратной стороны полотна 14 тарелки для предотвращения поднимания клапанной крышки 16' от полотна 14 тарелки. В данном варианте осуществления деформируемый язычок 21' закручен для зацепления обратной стороны полотна 14 тарелки.

Как показано на Фиг.3 и 4, каждая клапанная крышка 16' имеет отверстие 26 в центральном участке 19 и отверстие 27 в наклонной ножке 20 впереди (дальняя сторона) клапанной крышки 16'. В качестве альтернативы, клапанная крышка 16' может быть изготовлена без отверстий, т.е. из сплошной конструкции, как показано на Фиг.5 и 6.

Со ссылкой на Фиг.1-4, каждая клапанная крышка 16, 16' снабжена одной или более направляющими лопатками 22 на стороне центрального участка 19, которые проходят в боковом направлении и вниз от центрального участка 19 в сторону и с промежутком от полотна 14 тарелки для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие 15, в направлении полотна 14 тарелки, как показано с помощью стрелок 28 на Фиг.5 и имитации фиг.6.

Как показано на Фиг.6, направляющие лопатки 22 выполнены с возможностью направления большей части пара, проходящего в направлении вверх сквозь отверстие 15, в направлении вниз в сторону полотна 14 тарелки. С этой целью ширина каждой направляющей лопатки 22 составляет основную часть ширины центрального участка 19 и приблизительно 1/3 ширины отверстия 15, например ширина направляющей лопатки 22 составляет 15 мм.

В дополнение, каждая направляющая лопатка 22 отделена от полотна 14 тарелки расстоянием в диапазоне, составляющем от 3 мм до 10 мм, с предпочтительным диапазоном, составляющем от 3 до 5 мм.

Показаны экспериментальные результаты, что за счет перенаправления потока пара из клапанной крышки 16 может быть достигнуто существенное улучшение производительности. Конкретно, с конфигурацией полотна 14 тарелки и клапанных крышек 16 Фиг.1 можно увидеть улучшение приблизительно на 15%.

Как показано на Фиг.5, на которой одинаковые ссылочные позиции обозначают те же детали, что и ранее, каждая направляющая лопатка 22 равномерно наклонена в направлении полотна 14 тарелки и имеет свободную кромку, параллельную и отделенную промежутком от полотна 14 тарелки. Отклоненный пар выходит таким образом из-под направляющей лопатки 22 в направлении, которое показано стрелкой 28, поперек, т.е. перпендикулярно, потоку жидкости на полотне 14 тарелки, который на Фиг.2 направляется слева направо.

В еще одном варианте осуществления направляющая лопатка 22 может быть сложена таким образом, чтобы направлять пар, выходящий из-под направляющей лопатки в направлении вперед так, чтобы выходящий пар двигался в направлении потока жидкости. Например, направляющая лопатка может проходить в боковом направлении наружу от центрального участка 19 клапанной крышки 16, а концевой участок направляющей лопатки может быть сложен или изогнут вниз вокруг линии сгиба, расположенной под углом поперек направляющей лопатки. В подобном случае свисающий концевой участок должен иметь более большую длину с одной стороны, чем с другой стороны, и должен быть отделен промежутком от полотна 14 тарелки на меньшую величину с одной стороны, чем с другой стороны. В качестве альтернативы, свисающий концевой участок может быть изготовлен таким образом, чтобы быть отделенным равным промежутком от полотна 14 тарелки вдоль его ширины, предоставляя в то же время отклоняющую стенку для отклонения пара вперед вдоль полотна 14 тарелки.

Направляющие лопатки 22 могут быть использованы на любой подходящей клапанной крышке, включая, но без ограничения, варианты осуществления клапанных крышек, описанные в US 2009/0134533.

Кроме того, противоуносное устройство может быть использовано с любой из упомянутых выше клапанных крышек. Например, со ссылкой на Фиг.7, каждая клапанная крышка 16' может быть выполнена за одно целое с противоуносным устройством 29 в виде неразъемной конструкции. Как проиллюстрировано, противоуносное устройство 29 проходит вниз от одной из наклонных ножек 20 и содержит вертикально расположенную ножку 30, составляющую единое целое со свисающим язычком 21 ножки 20, который проходит сквозь полотно 14 тарелки. В данном случае язычок 21 является не деформируемым. Противоуносное устройство 29 может также быть изготовлено таким образом, чтобы проходить вниз от обеих наклонных ножек 20.

Противоуносное устройство 29 также имеет изогнутый под углом вниз дефлектор 31, составляющий единое целое с нижней частью ножки 30, которая расположена с вертикальным выравниванием с отверстием 15 в полотне 14 тарелки и центральным участком 19 клапанной крышки 16'. Дефлектор 31 выполнен с возможностью сбора уноса перед тем, как унос достигает полотна 14 тарелки выше и распределяет унос назад по полотну 14 тарелки ниже (не показана).

В проиллюстрированном варианте осуществления дефлектор 31 образован парой проходящих в продольном направлении пластин 32, которые расположены под углом друг к другу. В качестве альтернативы, дефлектор может быть образован из единственной пластины 32, которая расположена под углом к горизонтальной плоскости и под углом к вертикальной плоскости, напр., посредством устранения одной из пластин 32 дефлектора 31.

Объединенная конструкция клапанной крышки 16' и противоуносного устройства 29 может быть легко установлена в отверстии 15 полотна 14 тарелки посредством прохождения дефлектора 31 сперва сквозь отверстие 15, а затем поворачивания конструкции для позиционирования клапанной крышки 16' над отверстием 15. Деформируемый язычок 21 клапанной крышки 16' пропускают сквозь щель 25, обеспеченную для него в полотне 14 тарелки, и закручивают для прикрепления конструкции к полотну 14 тарелки.

Со ссылкой на Фиг.8 и 9, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают те же детали, что и ранее, в еще одном варианте осуществления клапанная крышка 16" может быть выполнена из центрального участка 19 и пары ножек 20, имеющих наклонный участок, проходящий от центрального участка 19, и язычок 33, который проходит перпендикулярно от наклонного участка для того, чтобы проходить сквозь полотно 14 тарелки. Для того чтобы предотвратить сдувание клапанной крышки 16" от полотна 14 тарелки, каждый язычок 33 снабжен проходящими наружу шипом 34 для зацепления под тарелкой 11, когда находится на своем месте. В данном варианте осуществления противоуносное устройство 29 проходит вниз от язычка 33 и под отверстием.

Со ссылкой на Фиг.9, в данном варианте осуществления язычок 33 может быть удлиненным с образованием вертикальной ножки 30 противоуносного устройства 29 или может быть раздельно соединен с вертикальной ножкой 30 противоуносного устройства 29.

Со ссылкой на Фиг.10, противоуносное устройство 29' может быть изготовлено с горизонтально расположенным дефлектором 31' прямоугольной формы, который выполнен со множеством планок 35, разделенных щелями 36, и парами наклоненных вниз пальцев 37 внутри каждой щели 36 и расположенных друг напротив друга. Как показано, пальцы 37 вырезаны из дефлектора 31' с образованием щелей 36. В данном варианте осуществления горизонтально расположенный дефлектор 31' выровнен вертикально под отверстием 15 в полотне 14 тарелки, закрывая отверстие 15, и собирает унос на поверхностях дефлектора 31' и перемещает вдоль и вниз по соответствующим пальцам 37 с опусканием на тарелку ниже.

Как показано на Фиг.10, пара пальцев 37 вырезана из дефлектора 31' с образованием единственной щели 36, при этом пальцы 37 расположены в противоположных направлениях друг относительно друга. Как показано, пальцы 37 расположены в два ряда, при этом пальцы 37 на одном ряду расположены напротив пальцев 37 другого из двух рядов. В качестве альтернативы, пальцы могут быть направлены в том же самом направлении. В данном последнем варианте осуществления каждый палец будет образовывать единственную щель.

Как описано выше, горизонтально расположенный дефлектор 31' может проходить от единственной вертикально расположенной ножки, которая объединена с язычком 21 на ножке 20 клапанной крышки 16, или, как проиллюстрировано, может быть подвешен на паре неразъемных ножек 38 на полотне 14 тарелки выше.

Было обнаружено, что при объединении содержащих лопатки клапанных крышек 16 с противоуносными устройствами 29 достигается 18% улучшение производительности воды/воздуха, демонстрируя, что польза от обеих данных модификаций клапанов является, по существу, кумулятивной.

Со ссылкой на Фиг.12, на которой одинаковые ссылочные номера обозначают те же детали, что и ранее, клапанная крышка 16 снабжена множеством панелей 39, каждая из которых проходит между соответствующей ножкой 20 и соответствующей направляющей лопаткой 22 для отклонения части пара, поднимающегося сквозь отверстие 15 в направлении полотна 14 тарелки.

За счет закрытия открытых в ином случае углов между направляющей лопаткой 22 и ножкой 20 должен достигаться более равномерный поток пара из клапанной крышки 16 наряду с направлением пара в сторону вниз к полотну 14 тарелки.

Как показано на Фиг.12, каждая панель 39 имеет треугольную форму и проходит по высоте направляющей лопатки 22, т.е. протяженности направляющей 22 от центрального участка 19 и по половине высоты ножки 20, т.е. протяженности ножки 20 от центрального участка 19 до поверхности полотна 14 тарелки.

В качестве альтернативы, как показано на Фиг.13, на которой одинаковые ссылочные номера обозначают те же детали, что и ранее, каждая панель 39' имеет треугольную форму и более большую протяженность, чем панель 39 Фиг.12. То есть каждая панель 39' проходит по высоте направляющей лопатки 22, т.е. протяженности направляющей 22 от центрального участка 19, и, по существу, по высоте ножки 20, т.е. протяженности ножки 20 от центрального участка 19 до поверхности полотна 14 тарелки, оставляя небольшой зазор 40.

Со ссылкой на Фиг.14 и 15, на которых одинаковые ссылочные номера обозначают те же детали, что и ранее, клапанная крышка 16 сконструирована по аналогии с клапанной крышкой 16 Фиг.13 и снабжена средством для зацепления полотна 14 тарелки, обеспечивающим возможность поднимания, т.е. движения вверх и вниз, клапанной крышки 16 от полотна 14 тарелки на предварительно заданную величину. Как проиллюстрировано, данное средство содержит пару свисающих удлинений 41, которые проходят от ножки 20 для прохождения сквозь отверстие 15 в полотне 14 тарелки.

Как показано на Фиг.15, каждое удлинение 41 имеет первый участок 43, который проходит сквозь полотно 14 тарелки и который является перпендикулярным полотну 14 тарелки, более узкий второй участок 44, который проходит вниз от первого участка 43, сквозь отверстие 15 и под углом в направлении второго участка другое удлинение 41, и U-образный участок 45, который проходит в направлении вверх от второго участка 44.

Как проиллюстрировано, размер первого участка 43 каждого удлинения 41 подобран таким образом, чтобы проходить сквозь полотно 14 тарелки в то время, как направляющие лопатки 22 сидят на полотне 14 тарелки. Как показано, каждый участок 43 имеет прямоугольную форму.

Второй участок 44 каждого удлинения 41 имеет прямоугольную форму и проходит внутрь под полотном 14 тарелки таким образом, чтобы образовывать "ромбовидную" форму с клапанной крышкой 16. Данная конфигурация удлинений 41 предотвращает поднимание клапанной крышки 16 от полотна 14 тарелки после установки.

U-образный третий участок 45 каждого удлинения 41 проходит в направлении вверх под другим углом от второго участка 44, напр., в направлении от U-образного участка 45 другого удлинения 41. Каждый U-образный участок 45 имеет ширину для того, чтобы проходить сквозь отверстие 15, и образует пару зубьев 46 для упора в обратную сторону полотна 14 тарелки в ответ на поднимание клапанной крышки 16 относительно полотна 14 тарелки.

Как показано на Фиг.14, между двумя участками 44, 45 расположена небольшая переходная секция 47 для облегчения изгибания U-образного участка под другим углом от второго участка 44. Со ссылкой на Фиг.14, для того чтобы установить клапанную крышку 16, нижние концы U-образных участков 45 пропускают сквозь отверстие 15 в полотне 14 тарелки. По мере прохождения удлинений 41 сквозь отверстие зубья 46 изгибаются внутрь друг в направлении друга. После прохождения U-образных участков 45 сквозь отверстие 15 зубья 46 получают возможность изогнуться назад в первоначальную форму, образуя посредством этого стопор для предотвращения поднимания клапанной крышки 16 от полотна 14 тарелки. После того клапанная крышка 16 встает на свое место, направляющие лопатки 22 клапанной крышки 16 садятся на полотно 14 тарелки, а зубья 46 отделяются промежутком от обратной стороны полотна 14 тарелки.

В процессе работы башни направленный вверх поток пара сквозь отверстие 15 поднимает клапанную крышку 16 от полотна 14 тарелки до тех пор, пока зубья 46 не войдут в контакт с обратной стороной полотна 14 тарелки, ограничивая посредством этого поднимание клапанной крышки 16. В это время первые участки 43 двух удлинений 41 направляются внутрь отверстия 15 с тем, чтобы предотвратить боковое движение клапанной крышки 16".

В качестве альтернативы первый участок 43 каждого удлинения 41 может быть изготовлен с более узкой шириной, чем ножка 20, с которой свисает участок 43, с тем чтобы направляться внутрь выемки (не показана), которая образована в полотне 14 тарелки в качестве дополнения к прямоугольному отверстию 15 для того, чтобы предотвращать боковое движение клапанной крышки 16" в процессе поднимания клапанной крышки 16". В качестве альтернативы, размер первого участка 43 каждого удлинения 41 может быть подобран таким образом, чтобы он садился сверху полотна 14 тарелки, тогда как второй участок 44 направляется в выемку (не показана), примыкающую к отверстию 15, для того чтобы предотвращать боковое движение клапанной крышки 16" в процессе поднимания клапанной крышки 16".

Изобретение, таким образом, предоставляет клапанную крышку для контактной тарелки относительно простой конструкции и клапанную крышку, которая увеличивает производительность тарелки.

Изобретение дополнительно предоставляет противоуносное устройство, которое улучшает противодействие контактной тарелки уносу в тарельчатой колонне.

Реферат

Изобретение предназначено для массообмена. Контактная тарелка для массообменной колонны содержит полотно тарелки для приема на нем потока жидкости, при этом указанное полотно тарелки имеет множество отверстий для прохождения сквозь них поднимающегося пара и множество клапанных крышек, при этом каждая указанная клапанная крышка установлена над соответствующим одним из указанных отверстий и имеет центральный участок, расположенный на расстоянии от указанного полотна тарелки и над соответствующим отверстием, и по меньшей мере одну направляющую лопатку, проходящую в боковом направлении и вниз от указанного центрального участка к указанному полотну тарелки для отклонения по меньшей мере части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, к указанному полотну тарелки. По меньшей мере некоторые из указанных клапанных крышек имеют пару ножек, проходящих от противоположных концов указанного центрального участка к указанному полотну тарелки, и пару панелей. Каждая указанная панель проходит между соответствующей одной из указанной пары ножек и указанной направляющей лопаткой для отклонения части пара, поднимающегося сквозь соответствующее отверстие, в направлении указанного полотна тарелки. Технический результат: простота конструкции клапанной тарелки и легкость ее установки на тарелке, увеличение производительности тарелки. 5 н. и 26 з.п. ф-лы, 15 ил.

Формула