186652. lajstromszámú szabadalom • Tányér desztillációs és/vagy abszorpciós műveletek végrehajtására szolgáló kolonnákhoz
1 186 652 2 a tányérokon végbemenő keverést kizárólag a felszálló gőz- és/vagy gázáram hajtja — impulzusátadás útján — végre, míg a folyadék áramlása csak a gőzzel és/vagy gázzal teljesen vagy részlegesen összekevert tömeget szállítja tova. A fenti felismeréssel kapcsolatban tulajdonképpen a szakterületen „keverési modell”-ként ismert jelenség, illetve folyamat fogalma merült fel. Ennek helyességét az ismert fejlesztési eredmények is alátámasztják az alábbiak szerint: minthogy a keverési modell szerint bármely tányéron keverő hatást csak a gőz- és/vagy gázáram fejt ki, a keverés hatásosságának vizsgálata céljából a gőz és/vagy gáz áramlási irányát egy X—Y-Z térbeli derékszögű koordinátarendszerbe kell helyeznünk, amelyben X a folyadék áramlásának fő iránya, a tányér síkjában, Y az erre merőleges, Z pedig a függőleges koordináta. Korszerű szitatányérokon a gőz és/vagy gáz - esetleges kismértékű spirális alakú mozgástól eltekintve — csak függőlegesen áramlik, impulzust tehát csak a Z koordináta mentén ad át a folyadéknak, ezért nincs teljes turbulencia, s így a folyadékkéverés hatékonysága sem iOO %. Ez a magyarázata annak, hogy a korszerű szitatányérokon a lefolyógát — és ezzel a tányéron kialakuló folyadékréteg — magasságának mintegy 20 mm fölé való emelése már lényegesen nem javítja a tányér hatásfokát. A keverési modellnek megfelelően a réseit szitatányérokon a gőz és/vagy gáz már nem csak Z, hanem X irányú impulzusátadással is keveri a folyadéktömeget, ami a hatásfok javulását eredményezi. Elvileg ugyanezt a célt szolgálja az expandált lemezzel elérni szándékolt ferde gőz- és/vagy gázbemenet. A különböző irányokban orientált, expandált lemez-szegmensekből gyártott tányérokon a folyadék X és Y, valamint a gőz és/vagy gázbuborékokra ható felhajtóerő következtében Z irányában is keveredik. Mivel azonban az expandált lemez nyílásain átáramló gőz és/vagy gáz egy hányada a nyílások viszonylag kis ferdesége miatt függőleges irányban is áramlik, az X és Y irányú keveredés a hatékonyságából veszít, és a Z irányú keverés marad domináns. A szitatányérhoz képest nagyobb keverő hatás azonban — az említett koaleszcencia bekövetkezte miatt - nem eredményez hatásfoknövekedést; a nagyobb méretű buborékok keverő hatása ugyanis rosszabb, mint több apró buboréké. Ugyanakkor a koaleszcencia révén keletkezett nagy buborékok szétesése (diszperziója) a tányéron kialakuló nem teljes turbulencia miatt nem tud bekövetkezni. A fenti felismerések alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében desztillációs és/vagy abszorpciós műveletek végrehajtására szolgáló kolonnákban alkalmazható olyan tányér segítségével oldottuk meg, amelynek ráfolyógáttal és — adott esetben — lefolyógáttal ellátott tányérlernezében átmenő lyukak vannak, és amelyre az jellemző, hogy a lyukakban szemek vannak rögzítve, amelyek — a gőz és/vagy gáz áramlási irányát tekintve befelé csökkenő keresztmetszetű beömlőszakaszt; ehhez csatlakozó közbenső hengeres szakaszt, valamint ennek folytatásába eső, kifelé bővülő kiömlőszakaszt tartalmazó átmenő nyílással rendelkeznek, és a szemek legalább egy részénél az átmenő nyílások geometriai középtengelye a tányérlemez felső síkjával hegyesszöget zár be. Fontos találmányi ismérv, hogy a ferde tengelyű nyílások beömlőszakaszát felülnézeti vetületben az átmenő nyílást határoló fai - legalábbis túlnyomórészt — takarja. A tányér egy előnyös kiviteli alakjára az jellemző, hogy a ferde tengelyű szem-nyílások beömlőszakaszát és kiömlőszakaszát geometriailag olyan körkúpok alkotják, amelyeknek egy-egy, az alapkörön levő pontjából nincs alkotójuk. Célszerű továbbá, ha a beömlő- és kiömlőszakasz alapkörein levő pontok, amelyekhez nem tartoznak alkotók, ugyanazon függőleges egyenesbe, vagy annak közelébe esnek. A tányér egy további kiviteli példájának lényege, hogy a ferde tengelyű szemek tengelyének a tányérlemez felső síkjával bezárt szöge 45°, vagy közel 45°. Előnyös, ha a beömlőszakasz félkúpszöge nagyobb, mint a kiömlőszakasz kúpszöge, és ha a beömlőszakasz félkúpszöge 9,5°—10,5°, előnyösen mintegy 10°, továbbá ha a kiömlőszakasz félkúpszöge 3°-4°, előnyösen mintegy 3,5°. Egy másik találmányi ismérv szerint a tányérlemez és a szemek felső lapjai közös síkban vannak, és a beömlőnyílás és/vagy a kiömlőnyílás pereme legömbölyített. Előnyös, ha a tányérlemezben levő átmenő lyukak és a szemek külső palástfelülete csavarmenettel van ellátva, és a szemek menetes kapcsolattal vannak a lyukakban rögzítve. Egy további kiviteli példa szerint a ráfolyógát melletti tartományban — előnyösen több, a lefolyógáttal párhuzamos sorban — olyan szemek vannak a tányérlemezben, amelyek átmenő nyílásainak ferde geometriai középtengelyei felülnézetben a tányéron kialakuló folyadékáramlás fő irányával azonos, vagy lényegében azonos irányúak. Célszerű továbbá, ha a tányérlemeznek a ráfolyógáttal átellenben - előnyösen a lefolyógát mellett — levő tartományában - célszerűen több. egymással és adott esetben a lefolyógáttal párhuzamos sorban — függőleges geometriai középtengelyű átmenő nyílást tartalmazó szemek vannak beépítve, és ha a tányérlemez középső tartományában különféleképpen orientált szemek vannak beépítve, végül ha a tányérlemez kerületmeti tartományában a folyadékot a tányér belseje felé terelő orientáltságú szemek vannak beépítve. A találmányt a továbbiakban a csatolt rajzok alapján ismertetjük részlegesen, amelyek a tányér, valamint a tányérba építhető szemek előnyös kiviteli példáit tartalmazzák. A rajzokon az 1. ábrán a találmány szerinti tányér egy egyszeres átömlésű, keresztáramú kiviteli alakja látható, vázlatos felülnézetben; a 2. ábrán ugyancsak vázlatos felülnézetben látható egy centrifugális tányér, a találmány szerinti módon kialakítva; a 3. ábrán egy ferde átmenő nyílást tartalmazó szem látható függőleges tengely metszetben; a 4. ábra a 3. ábrán látható szem átmenő nyüásának felülnézete; az 5. ábrán a 3. és 4. ábra szerinti szem fél-részét perspektivikus nézetben szemléltetjük; a 6. ábrán egy függőleges geometriai középtengelyű nyílást tartalmazó szem látható függőleges metszetben. Az 1. ábrán vázlatos felülnézetben szemléltetett 1 tányérnak 2 tányérlemeze van, amely kerülete mentén (nem ábrázolt) kolonna felmenő oldalfala belső felületének fekszik tömített, vagy lényegében tömített módon. Az 1 tányérnak - önmagában ismert módon — 3 ráfolyógátja és 4 lefolyógátja van, amelyeket pl. mintegy 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
