Деаэратор. Краткое техническое описание

Содержание:

Назначение деаэрационной установки.
Назначение большинства элементов, тепловой схемы установки в общих чертах становится понятным после знакомства с паросиловым циклами. Деаэратор по своему назначению несколько отличается от остальных элементов схемы. С одной стороны его можно рассматривать, как промежуточный подогреватель смешивающегося типа, поскольку в него поступает горячий пар из второго отбора турбины и дренаж промежуточного пароперегревателя, а температура основного конденсата после прохождения через деаэратор увеличивается. Однако основное назначение деаэратора – удаление газообразных примесей из теплоносителя.
В воде конденсатно-питательного тракта могут присутствовать различные примеси: газообразные (кислород, углекислота, азот, аммиак, после прохождения через активную зону реактор к ни добавляются радиолитические и благородные газы), твердые (продукты коррозии конструкционных материалов), естественные (хлориды, кремнекислоты и другие).
Рассмотрим пути поступления примесей в цикл. Газообразные примеси поступают в основном за счет присосов воздуха в конденсаторе и в первых ПНД (подогреватели низкого давления), работающих при давлениях ниже атмосферного. На одноконтурных АЭС радиолитические газы (продукты радиолиза воды) и благородные газы (газовые осколки деления ядерного топлива) поступают вместе с паром в регенеративные подогреватели и в конденсатор. Продукты коррозии поступают в воду в результате взаимодействия конструкционных материалов с водной средой, образования окислов металлов и перехода их в воду. Поступление естественных примесей происходит в основном в конденсаторе за счет присосов охлаждающей воды в неплотностях теплообменной поверхности. Давление охлаждающей воды всегда выше давления конденсирующего пара в конденсаторе, и при наличии неплотностей происходит переток охлаждающей воды в конденсат. Практически присосы охлаждающей воды всегда имеют место, если даже с завода конденсатор поставлен достаточно плотным. В процессе эксплуатации в результате протекания коррозионных, эрозионных и других процессов происходит нарушение плотности, и присосы охлаждающей воды увеличиваются. Охлаждающая вода расходуется в больших количествах (для этой цели и создано водохранилище) и никакой предварительной обработке не подвергается. Поэтому даже незначительные присосы охлаждающей воды привносят значительные количества примесей.
Продукты коррозии, а также некоторые естественные примеси (например, кальций и магний) выпадают в отложения на теплопередающих поверхностях, что приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи и возникновению под отложениями местных, наиболее опасных видов коррозионных повреждений. Это снижает экономичность, надежность и безопасность работы АЭС.
Из газовых примесей наибольшую опасность представляют кислород и углекислота.
Поступление углекислоты с присосами воздуха незначительно. Она образуется в конденсатно-питательном тракте за счет термического разложения бикарбонатов, поступающих с присосами технической воды, и последующего гидролиза карбонатов.
Пример химической реакции:
разложение:

гидролиз:

Кислород и углекислота являются коррозионно-агрессивными агентами.
Для уменьшения коррозионных процессов, поверхности нагрева ПНД часто приходится выполняются из коррозионно-стойких материалов — латунных сплавов, нержавеющих аустенитных сталей и высоконикелевых сплавов.
Для того чтобы иметь возможность выполнять ПНД из более дешевых углеродистых сталей, необходимо удалить из воды коррозионно-агрессивные газы и, в первую очередь, кислород и углекислоту. Для этих целей применяют деаэрационную установку, делящую весь тракт от конденсатора до барабана сепаратора, на конденсатный и питательный тракты.
(обратно к содержанию)



Способы деаэрации воды и конструктивное выполнение деаэраторов.
Для удаления газов из воды могут быть использованы химические и термические методы. Химические методы основаны на избирательном взаимодействии удаляемых газов с дозируемыми реагентами. Практически химический метод применим только для удаления кислорода. Для этого используют гидразин, и то не как самостоятельный метод, а для удаления микро количеств кислорода. Вместе с гидразином в воду могут поступать другие примеси. Кроме того, гидразин является токсичным веществом. На АЭС применяют в основном термическую деаэрацию. Термические деаэраторы позволяют удалять из воды любые растворенные в воде газы и не вносят никаких дополнительных примесей в воду.
Рассмотрим принцип работы термического деаэратора:
В соответствии с законом Генри количество растворенного в воде газа, например кислорода – Go2 , пропорционально парциальному давлению этого газа над жидкостью.
(1)
где:
Go2 - количество растворенного в воде кислорода;
ko2 - коэффициент абсорбции кислорода жидкостью или коэффициент растворимости кислорода, зависящий от температуры;
Po2 - парциальное давление кислорода над жидкостью.
Суммарное давление над уровнем воды:
(2)
где:
Рн2о - парциальное давление водяных паров;
SРг - сумма парциальных давлений других, кроме кислорода, газов, растворенных в воде.
С учетом (2) уравнение (1) можно записать в виде:
(3)
Нагревом воды можно уменьшать содержания кислорода поскольку коэффициент растворимости (ko2) уменьшается с ростом температуры. Несмотря на уменьшение количества кислорода в воде с повышением температуры оставшаяся его часть значительна. Так, при изменении температуры воды от 20 до 50 °С количество растворенного в воде кислорода уменьшается с 9 до 5 мг/кг. Оставшаяся часть кислорода (5 мг/кг) в сотни раз превышает допустимые уровни.
Из уравнения (3) следует, что для сведения к нулю содержания кислорода в воде необходимо выполнение условия:
(4)
Это условие выполняется при повышении температуры воды до температуры насыщения, т. е. до кипения. При температуре кипения давление над водой определяется давлением насыщенных паров воды, а количество растворенного в воде кислорода равно нулю. Устройство, где происходит прогрев воды до температуры кипения с целью удаления газов, называется деаэратором. Подогрев воды в деаэраторе осуществляется за счет отборного пара из турбины.
Для надежного удаления из воды газов необходимо прогревать всю массу воды до температуры насыщения. Недогрев воды на 1—3°С увеличивает остаточное содержание газов в воде.
Для выполнения условия (4) необходимо постоянно удалять выделившиеся из воды газы. Отводимая из деаэратора парогазовая смесь называется выпаром. Чем больше выпар, тем эффективнее будет работать деаэратор.
Деаэраторы могут быть смешивающие, поверхностные и перегретой воды. Наибольшее распространение получили смешивающие деаэраторы. В контуре реакторной установки РБМК используются смешивающие деаэраторы. Поверхностные деаэраторы используются в том случае, если греющий пар изменяет материальный баланс установки. Так, например поверхностные деаэраторы устанавливаются на линии подпитки первого контура АЭС с ВВЭР-1000. В деаэраторах перегретой воды подаваемая на деаэрацию вода подогревается в теплообменнике до температуры, превышающей температуру насыщения в деаэраторе. Избыточная теплота этой воды расходуется на парообразование. Недостатком деаэратора перегретой воды является сложность осуществления одновременной деаэрации потоков воды с разными энтальпиями, поэтому они не получили практического применения.
Деаэраторы подразделяются по давлению на вакуумные, атмосферные, повышенного давления. Вакуумные деаэраторы устанавливаются на подпитке теплосети, атмосферные — на линии подачи добавочной воды и деаэраторы повышенного давления — на основном потоке конденсата.
Само деаэрационное устройство представляет из себя деаэрационную колонну, в которой подогреваемая вода стекает сверху вниз, а навстречу ей снизу подается греющий пар. Деаэрационная колонна устанавливается на бакаккумулятор питательной воды, куда стекает продеаэрированная вода. В эксплуатации под деаэратором понимают совокупность деаэрационных колонн и деаэрационного бака, на который они устанавливаются. Для улучшения процесса деаэрации в деаэраторах смешивающего типа необходимо обеспечить большую поверхность контакта подогреваемой среды с паром. Поэтому конструкции термических деаэраторов подразделяются, в первую очередь, по способу дробления воды. Различают деаэраторы: сопловые, с насадками, пленочные, струйные и барботажные. В сопловых деаэраторах распыление воды идет с помощью сопел. Сопловые, с насадками и пленочные деаэраторы широкого распространения не получили, так как сопловые малоэффективны, а с насадками (установка большого количества металлических насадок) и пленочные (вода стекает в виде пленки по концентрическим стальным кольцам) дают дополнительное количество продуктов коррозии в воду. На АЭС широкое распространение получили струйные деаэраторы. Для увеличения времени контакта пара с водой и глубины разложения бикарбонатов струйную деаэрацию можно дополнить барботажной, подавая часть пара под уровень воды в деаэраторном баке. Пар, барботируя через воду, способствует более полному удалению газов.
(обратно к содержанию)



Общие требования, предъявляемые к деаэраторам.
Емкость деаэраторных баков выбирается из расчета трехминутной работы питательных насосов после прекращения подачи воды в деаэратор. Уровень воды в деаэраторе должен быть определенным и контролироваться с помощью водомерного стекла. При достижении предельно допустимого уровня, избыток воды сливается через переливное устройство. Повышение уровня свыше максимально допустимого ухудшает работу деаэрационной колонки. Давление в деаэраторе необходимо поддерживать постоянным. Это связано с тем, что после деаэратора вода, нагретая до температуры насыщения, питательным насосом подается в питательную магистраль и далее в барабан сепаратор. При резком изменении давления в деаэраторе может произойти вскипание воды, и работа насоса нарушается. При изменении нагрузки на турбину давление пара в отборах изменится, изменится давление и в деаэраторе. Если турбина имеет регулируемые отборы пара, то деаэратор следует подключать к этому отбору. Регулируемые отборы пара у турбин на АЭС, как правило, отсутствуют. Для обеспечения постоянства давления деаэратор по пару подсоединяется к нескольким отборам турбин. Постоянство давления в деаэраторе нарушает оптимальный подогрев питательной воды по ступеням. Но при недогреве воды, идущей в деаэратор, на 8—10 °С это влияние незначительно, и подогрев в деаэраторе можно рассматривать как общую ступень подогрева, тем более, что питаются они от одного и того же отбора пара.
В деаэратор могут поступать другие потоки давление над водой определяется давлением насыщенных паров воды пара и конденсата. В деаэратор одноконтурных АЭС сливается конденсат греющих паров промежуточных пароперегревателей турбины. Через деаэратор можно также вести расхолаживание первого контура реактора, если на линии сброса свежего пара в деаэратор установить технологический конденсатор. Кроме того, на всех типах АЭС в соответствии с Правилами технического проектирования установка 100%-ной очистки турбинного конденсата является обязательной. Это означает, что все примеси, поступающие с присосами охлаждающей воды в конденсаторе, в том числе и бикарбонаты, будут удаляться на ионнообменных фильтрах конденсатоочистки. Появление углекислоты исключается, кислород, как уже указывалось, частично удаляется в деаэрационном устройстве конденсатора. Кроме того, кислород в воде высокой чистоты с электропроводимостью менее 0,3 мкСи/см выполняет положительную функцию. При взаимодействии с углеродистыми сталями кислород образует защитную окисную пленку, уменьшающую коррозионные процессы и вынос продуктов коррозии в воду. Коррозия латунных сплавов в присутствии кислорода даже в воде высокой чистоты не снижается. Отсутствие деаэратора упрощает тепловую схему АЭС, однако возникают и некоторые проблемы, в частности, со сливом дренажей греющих паров ПВД, сбором второстепенных потоков пара и конденсата, приемником которых является деаэратор. Если возникает необходимость исключения деаэрации, то это можно сделать и в схеме с деаэратором, перекрыв линию на отводе выпара. Бездеаэраторная схема пока что ни на одном блоке АЭС не реализована.
(обратно к содержанию)

Деаэратор в реакторной установке РБМК-1000.
Деаэрационная колонка ДСП-1000 (смешивающая, повышенного давления, струйного типа) предназначена для сбора всех потоков конденсата, нагрева их до температуры насыщения (температура T = 167,5 ºC, при давлении P = 7,6 атм) и удаления из них растворенных газов.
Основные параметры деаэратора АЭС с реактором РБМК-1000

Проектно-заводские характеристики
тип ДСП-100
производительность т/час
давление рабочего тела кгс/см2 6.6
давление расчетное кгс/см2 7.5
температура рабочая (С) 167.5
внутренний диаметр мм
полная высота мм
емкость геометрическая м3
масса (с водой) кг
среда пар-вода

(обратно к содержанию)

Конструкция деаэрационой колоны.
Деаэрационная колонна (смотри схему) состоит из корпуса, кольцевого приемного короба, смесительного устройства, верхнего и нижнего блоков, колекторов подвода греющего пара и горячих потоков дренажей.
Корпус представляет собой стальной цилиндр сварной конструкции с внутренним диаметром 2408 мм, изготовленный из листовой стали толщиной 12 мм, к которому приварена сферическая крышка. Корпус колонки приварен к деаэраторному баку (14).
В верхней части корпуса расположен кольцевой приемный короб (2) для према холодных потоков конденсата. Внутренняя обечайка короба в нижней части имеет прямоугольные окна, через которые конденсат поступает в смесительное устройство.
Смесительное устройство (3) предназначено для смешения холодных потоков конденсата, равномерного распределения их по периметру колонки и представляет собой короб, образованный внутренней обечайкой приемного короба и обечайкой смесительного устройства в верхней части, которой имеются прямоугольные вырезы расположенные по всему периметру.
Верхний блок состоит из внутренней и наружных обечаек и перфорированного днища (4) (дырчатый щит), приваренного с низу. Для обеспечения жесткости конструкции равномерного распределения конденсата по всей поверхности дырчатого щита между обечайками приварены шесть перегородок с тремя полу отверстиями в нижней части каждой перегородки. В центральной части верхнего блока имеется съемный люк, который крепится болтами к кольцевому выступу дырчатого щита. Верхний блок прикреплен к корпусу колоны шестью косынками расположенными таким образом что имеется возможность для свободного прохода пара по периферии.
Нижний блок состоит из переливного листа (5) и барботажного устройства. С одной стороны переливной лист имеет вырез для слива воды в барботажное устройство, а в центре горловину (6) для прохода пара. В колонне переливной лист закреплен с помощью удерживающего каркаса.
Барботажное устройство состоит из перфорированного листа (7), четырех сливных труб (8) приваренных со стороны противоположной сегментному вырезу переливного листа, выступающего над ним на 100 мм паро-перепускного патрубка (9), поддона (10) и двух водо-перепускных труб (11) соединяющих барботажный лист и поддон. Нижний конец паро-перепускного патрубка опущен в поддон и при заполнение водой последнего образуется гидрозатвор. Заполнение гидрозатвора обеспечивается автоматически, при изменении расхода, подачей воды через водо-перепускные трубки с барботажного листа в поддон.
Под нижним блоком расположены коллектор подвода греющего пара (13) и коллекторы горячих потоков дренажей.
Коллектор греющего пара представляет собой перфорированную трубу Ø325×10 мм. Отверстия расположены семью рядами на нижней части коллектора, что обеспечивает равномерное распределение пара по всему пространству колонки.
Коллекторы подвода дренажей представляют собой перфорированные трубы Ø108×6мм, вводы которых в колонку выполнены на одном уровне с коллектором греющего пара.
Рисунок 1.Схема деарационной колоны.

(обратно к содержанию)

Описание процесса деаэрации.
Холодные потоки конденсата через штуцера ввода (1) поступают в кольцевой приемный короб (2) и далее через прямоугольные окна на внутренней обечайке в смесительное устройство (3).
Из смесительного устройства при достижении определенного уровня, конденсат равномерным потоком по всему периметру поступает на перфорированное днище (4) верхнего блока.
Из верхнего блока конденсат пройдя через отверстия перфорированного днища, дробится на тонкие струи. Проходит через струйный отсек конденсат нагревается до температуры близкой к температуре насыщения и попадает на нижний блок. Сначала на переливной лист (5), затем через сегментный вырез переливного листа поступает на перфорированный лист (7) барботажного устройства. По барботажному листу вода движется слева на право и обрабатывается паром, проходящим через отверстия щита. Происходит нагрев до температуры насыщения и окончательное удаление растворенных газов.
В конце барботажного листа вода через четыре сливные трубки (8), верхние концы которых, для обеспечения постоянного слоя воды, выступают на 100 мм над листом, поступает в нижнею часть колонны и далее через сливную горловину (15) сливаются в деаэраторный бак (14).
Сливная горловина обеспечивает постоянный уровень воды в нижней части колонны перед поступлением ее в деаэраторный бак. Слив воды из сливных трубок происходит под этот уровень, что препятствует прохождению пара через сливные трубы в обход барботажного устройства.
Греющий пар из префорированного коллектора (12) подается под барботажный лист. Степень перфорации листа выбрана такой, что при минимальной нагрузке под листом создается устойчивая паровая подушка, исключающая провал воды через отверстия листа. На барботажном листе происходит интенсивная паровая обработка слоя воды, движущейся в сторону сливных труб и глубокая и стабильная дегазация.
Не сконденсировавшийся пар и выделившиеся из воды газы поднимаются вверх и через горловину (6) переливного листа поступают в струйный отсек.
С увеличением производительности и расхода пара давление в паровой подушке возрастает, и пар в обход барботажного листа через паро-перепускной патрубок (9) гидрозатвора поступает в струйный отсек.
В струйном отсеке пар, двигаясь в верх, пересекает и омывает падающие вниз, с перфорированного днища струи воды. При этом происходит перемешивание воды с паром, подогрев ее до температуры, близкой к температуре насыщения при данном давлении в колонки и предварительная дегазация воды. Конденсат греющего пара присоединяется к струям воды, а несконденсированный греющий пар и выделившейся из воды газ по периферии, через кольцевой зазор между корпусом и верхним блоком, проходят в верхнюю часть колонки, обеспечивая ее вентиляцию и подогрев встречных потоков воды, поступающих из смесительного устройства (3), и далее через штуцер выпара отводятся из колонки.
(обратно к содержанию)

Изобретение относится к аппаратурному оформлению массообменных периодических процессов, например, ректификации, абсорбции, дистилляции, предназначено для деления потока флегмы и может быть применено в химической, нефтехимической, коксохимической, лесохимической, химико-фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. Устройство содержит корпус с входным и выходными патрубками, разделенный на секции, поворотный распределительный стакан с перфорированной поверхностью. В предлагаемой конструкции перфорация выполнена так, что центральный угол на поверхности распределительного стакана, в пределах которого располагается перфорация, не превышает центрального угла большей из секций, образуемых перегородками в корпусе устройства. Технический результат - расширение диапазона регулирования соотношения расхода потоков жидкости, пригодность к использованию в массообменном аппарате периодического действия. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению массообменных, преимущественно периодических, процессов, в частности процессов ректификации, абсорбции, дистилляции, предназначено, в частности, для деления флегмы и может быть применено в химической, нефтехимической, коксохимической, лесохимической, химико-фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.

Авторам известно устройство для разделения смесей текучих сред [1], содержащее по меньшей мере два расположенных один в другом стакана. На поверхности внутреннего стакана имеется проницаемая поверхность (мембрана). Внутренний стакан может вращаться вокруг оси. Недостатком описанного устройства является неприспособленность к регулированию соотношения расходов потоков разделяемой жидкости и непригодность к использованию в массообменных аппаратах периодического действия.

Известен распределитель жидкости массообменного аппарата [2]. На нижней части распределителя выполнены глухие вертикальные перегородки. Для подачи орошающей жидкости предназначен штуцер. Недостатком данного устройства является неприспособленность к регулированию соотношения расходов потоков разделяемой жидкости и непригодность к использованию в массообменных аппаратах периодического действия.

Известно устройство для отделения газа от жидкости [3], включающее вертикальную емкость, входной и выходной патрубки, пустотелый вал с ротором, привод вращения. На боковой стенке вала выполнены отверстия. Недостатком устройства является неприспособленность к регулированию соотношения расходов потоков разделяемой жидкости и непригодность к использованию в массообменных аппаратах периодического действия.

Предлагаемое авторами изобретение направлено на расширение области применения устройства. В отдельных формах выполнения дополнительно решается задача обеспечения индифферентности устройства к изменению расхода подаваемой для деления жидкости. Технический результат изобретения во всех формах выполнения - расширение диапазона регулирования соотношения расходов потоков жидкости, пригодность устройства для работы в массообменных аппаратах периодического действия. В отдельных формах выполнения изобретение позволяет поддерживать соотношения расходов потоков жидкости на заданном уровне вне зависимости от расхода жидкости, подаваемой для деления.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство, состоящее из корпуса, снабженного входным патрубком. В нижней части корпус разделен перегородками по меньшей мере на две секции, каждая из которых имеет выходной патрубок. Внутри корпуса находится вертикальный распределительный стакан. Распределительный стакан имеет привод для поворачивания вокруг оси. По меньшей мере на одной из поверхностей распределительного стакана выполнена перфорация. При этом в отличие от аналогов перфорация выполнена таким образом, что центральный угол на поверхности распределительного стакана, в пределах которого выполнена перфорация, не больше центрального угла большей из секций, образуемых перегородками в корпусе устройства.

Отличительными признаками, характеризующими заявляемое изобретение в частных случаях, являются: - выполнение перфорации на боковой поверхности распределительного стакана; - выполнение перфорации на донной поверхности распределительного стакана; - выполнение перфорации в виде щелевого отверстия; - выполнение перфорации в виде отверстий на боковой поверхности распределительного стакана, расположенных на различных уровнях; - выполнение на дне распределительного стакана, преимущественно в пределах кругового сектора, в котором выполнена перфорация, буртика, выступающего книзу, снабженного выступами преимущественно треугольной формы, а также наличие на боковой поверхности распределительного стакана вдоль образующей направляющих преимущественно треугольного профиля.

На фиг.1 показан чертеж предлагаемого устройства для деления потока жидкости массообменного аппарата. Фиг.2 показывает разрез устройства в поперечном сечении. Фиг.3 представляет схему подключения устройства.

Устройство содержит корпус 1, закрытый крышкой 2 и снабженный входным патрубком 3 и двумя выходными патрубками 4, 5. В нижней части корпус снабжен радиальной вертикальной перегородкой 6, разделяющей корпус на две секции. Каждая из секций сверху открыта и сообщается с одним из двух выходных патрубков 4, 5. Внутри корпуса 1 вертикально располагается распределительный стакан 7. Ось симметрии распределительного стакана 7 совпадает с плоскостью, в которой располагается перегородка 6. В верхней части распределительный стакан 7 снабжен приемной воронкой 8, расположенной под входным патрубком 3. В нижней части распределительный стакан 7 имеет дно. Между дном распределительного стакана 7 и верхней кромкой перегородки 6 имеется зазор. В нижней части на боковой поверхности распределительного стакана 7 выполнена перфорация в виде ряда отверстий 9, расположенных в горизонтальной плоскости. Перфорация выполнена таким образом, что центральный угол, в пределах которого располагаются отверстия, не превышает величины центрального угла большей из секций корпуса 1. Для поворачивания вокруг собственной оси распределительный стакан имеет привод, установленный на крышке 2 и состоящий из оси 10, маховичка 11 и опорного устройства 12. Опорное устройство 12 снабжено указателем угла поворота и фиксатором положения распределительного стакана 7.

Устройство для деления потока жидкости 13 устанавливается так, что входной патрубок 3 сообщается с дефлегматором 14, выходной патрубок 4 сообщается с массообменным аппаратом 15, выходной патрубок 5 сообщается с теплообменником 16. Устройство 13 может устанавливаться как внутри, так и вне массообменного аппарата 15.

Устройство работает следующим образом.

Через входной патрубок 3 подается жидкость из массообменного аппарата, например конденсат из дефлегматора 14 ректификационной колонны 15. Конденсат попадает через приемную воронку 8 внутрь распределительного стакана 7. При помощи маховичка 10, оси 11 и опорного устройства 12 распределительный стакан 7 устанавливается в заданное положение. Конденсат вытекает из распределительного стакана 7 через отверстия 9, образуя в зависимости от расхода пленку, стекающую по боковой поверхности распределительного стакана 7, или сплошные струи. Поток конденсата отрывается от поверхности распределительного стакана 7 и стекает вниз. При этом поток конденсата посредством перегородки 6 делится на два потока, попадающих каждый в одну из секций внутри корпуса 1. Один из потоков возвращается в массообменный аппарат 15, образуя поток флегмы на орошение, другой поток отводится в теплообменник 16, образуя продуктовый поток дистиллята.

Известно, что соотношение расходов потока флегмы, подаваемой на орошение, и потока дистиллята носит название флегмового числа. Особенностью массообменных аппаратов периодического действия, в частности ректификационных колонн, при необходимости получения дистиллята постоянного состава является необходимость непосредственно в ходе работы изменять флегмовое число. С этой целью распределительный стакан 7 при помощи привода устанавливается в другое положение. При этом положение отверстия 9 относительно перегородки 6 изменяется, соответственно изменяется соотношение расходов потоков, попадающих в секцию сбора флегмы и секцию сбора дистиллята, и устанавливается другое флегмовое число.

Для нормальной работы устройства желательно, чтобы истечение конденсата из отверстия 9 распределительного стакана 7 происходило в режиме отрывного струйного течения. При уменьшении расхода конденсата, поступающего в устройство, уровень конденсата во внутренней полости распределительного стакана понижается и нормальное истечение конденсата из отверстия на боковой поверхности распределительного стакана нарушается, что приводит к произвольному изменению флегмового числа. Для избежания такого нежелательного эффекта перфорация выполняется на донной поверхности распределительного стакана. Такое расположение перфорации при наличии конденсата в распределительном стакане в любом количестве позволяет поддерживать режим струйного истечения.

Выполнение перфорации в виде ряда отверстий позволяет изменять флегмовое число лишь дискретно. Для устранения подобного эффекта перфорация выполняется в виде узкого щелевого отверстия, расположенной поперек образующей распределительного стакана. Истечение конденсата через горизонтальное щелевое отверстие происходит равномерно по ширине отверстия, что позволяет плавно изменять флегмовое число.

Для массообменных аппаратов периодического действия, в частности ректификационных колонн, характерным является переменный во времени по величине расход потока конденсата. В этом случае при использовании устройства в соответствии с вышеприведенным описанием при повышении расхода конденсата возможно переполнение внутренней полости распределительного стакана 7. Избыточный конденсат, переливаясь через край приемной воронки 8 распределительного стакана 7, неравномерно стекает сплошной пленкой или неотрывными струями по внешней поверхности распределительного стакана 7, что нарушает нормальное истечение конденсата из отверстия 9. Вследствие этого произвольно изменяется флегмовое число, что неблагоприятно отражается на работе массообменного аппарата 15.

Для решения задачи обеспечения индифферентности устройства к повышению расхода конденсата, подаваемого для деления на флегму и дистиллят, в отличие от вышеописанного устройства вновь предлагается выполнить на боковой поверхности распределительного стакана перфорацию в виде отверстий, располагающихся по меньшей мере в два ряда на различных уровнях. В этом случае при нормальном расходе конденсата истечение происходит через отверстия в нижнем ряду. По мере повышения расхода конденсата уровень конденсата во внутренней полости повышается и при достижении кромок отверстия верхнего ряда дополнительно происходит истечение конденсата через отверстия верхнего ряда. При этом расход конденсата через отверстия распределительного стакана 7 увеличивается, что компенсирует увеличение расхода конденсата, поступающего для деления в устройство, и позволяет избежать переполнения распределительного стакана. К аналогичному результату приводит выполнение перфорации в виде щелевых отверстий, расположенных вертикально на боковой поверхности распределительного стакана на одном уровне.

В случае уменьшения расхода конденсата, поступающего из дефлегматора 14 в устройство, истечение конденсата через отверстие происходит не в режиме отрывной струи, а в режиме сплошной нисходящей (пленки) или неотрывной струи. При этом движение конденсата по боковой и донной поверхностям распределительного стакана 7 происходит неравномерно. Вследствие этого произвольно изменяется флегмовое число, что нарушает нормальное работу устройства и неблагоприятно отражается на работе массообменного аппарата 15.

Для решения задачи обеспечения индифферентности устройства к уменьшению расхода конденсата, подаваемого для деления на флегму и дистиллят, в отличие от вышеописанного устройства вновь предлагается на дне распределительного стакана, преимущественно в пределах центрального угла, в котором располагается перфорация, выполнить буртик, выступающий книзу. Буртик в нижней части снабжен выступами, преимущественно треугольной формы. На боковой поверхности распределительного стакана вдоль образующей имеются направляющие, преимущественно треугольного профиля. Направляющие могут представлять собой выступы или канавки. При уменьшении расхода конденсата, поступающего в устройство, и переходе истечения конденсата из отверстий 9 в неотрывный режим направляющие позволяют упорядочить нисходящий поток и равномерно распределить поток по поверхности распределительного стакана 7. Выполнение направляющих в виде треугольного профиля способствует упорядочиванию стекающего потока конденсата. Буртик, выступающий книзу, препятствует попаданию стекающего конденсата на донную поверхность распределительного стакана 7. Выступы на буртике позволяют обеспечить равномерное отрывное струйное стекание конденсата с боковой поверхности распределительного стакана. Описанные признаки в совокупности позволяют обеспечить нормальную работу устройства в условиях уменьшения расхода конденсата, поступающего для деления в устройство.

Источники информации 1. Заявка ФРГ 4015187, B 01 D 63/16, 65/08, 33/06, 1990.

2. Авт. св. СССР 1646586, B 01 D 53/18, 1991.

3. Авт. св. СССР 1130365, B 01 D 19/00, 1984.

Формула изобретения

1. Устройство для деления потока жидкости массообменного аппарата, содержащее корпус, снабженный входным патрубком, в нижней части разделенный перегородками по меньшей мере на две секции, каждая из которых имеет выходной патрубок, расположенный внутри корпуса вертикальный распределительный стакан, имеющий привод для поворачивания вокруг оси, хотя бы на одной из поверхностей распределительного стакана выполнена перфорация, отличающееся тем, что перфорированный участок расположен таким образом, что центральный угол на поверхности распределительного стакана, в пределах которого выполнена перфорация, не больше центрального угла большей из секций, образуемых перегородками в корпусе устройства.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перфорированный участок выполнен на боковой поверхности распределительного стакана.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что перфорированный участок выполнен на дне распределительного стакана.

4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что перфорация выполнена в виде щелевого отверстия.

5. Устройство по пп. 1, 2 и 4, отличающееся тем, что на боковой поверхности распределительного стакана перфорация выполнена в виде отверстий, по меньшей мере в два ряда, располагающихся на различных уровнях.

6. Устройство по пп. 1, 2, 4 и 5, отличающееся тем, что на дне распределительного стакана, преимущественно в пределах кругового сектора, в котором располагается отверстие, выполнен буртик, выступающий книзу, снабженный выступами, преимущественно треугольной формы, а на боковой поверхности распределительного стакана вдоль образующей имеются направляющие, преимущественно треугольного профиля.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3


6958036577229364.html
6958065840641015.html
    PR.RU™