RU2607730C1 - Mass exchange tower with cross current of liquid and gas (steam) phases of “peton” system - Google Patents
Mass exchange tower with cross current of liquid and gas (steam) phases of “peton” system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607730C1 RU2607730C1 RU2015147040A RU2015147040A RU2607730C1 RU 2607730 C1 RU2607730 C1 RU 2607730C1 RU 2015147040 A RU2015147040 A RU 2015147040A RU 2015147040 A RU2015147040 A RU 2015147040A RU 2607730 C1 RU2607730 C1 RU 2607730C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- cross
- mass transfer
- flow
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/008—Liquid distribution
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
- B01D53/18—Absorbing units; Liquid distributors therefor
- B01D53/185—Liquid distributors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к перекрестноточным насадочным массообменным колонным аппаратам, в которых осуществляются процессы ректификационного разделения смесей жидкость-пар, перегонки смесей жидкость-пар, абсорбционного разделения смесей жидкость-газ. Оно может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой, пищевой и других отраслях промышленности.The invention relates to cross-flow packed mass transfer column apparatuses in which the processes of distillation separation of liquid-vapor mixtures, distillation of liquid-vapor mixtures, and absorption separation of liquid-gas mixtures are carried out. It can be used in oil refining, petrochemical, chemical, gas, food and other industries.
Основной особенностью массообменных колонн с использованием перекрестноточных насадочных контактных устройств является независимость проходных сечений для жидкой и газовой (паровой) фаз, что позволяет разрабатывать колонные аппараты с оптимальными гидродинамическими режимами для каждой из взаимодействующих фаз, кроме того, эти аппараты характеризуются низким гидравлическим сопротивлением, что особенно важно для аппаратов, работающих при давлении ниже атмосферного.The main feature of mass transfer columns using cross-flow packed contact devices is the independence of the flow cross sections for the liquid and gas (vapor) phases, which allows the development of column devices with optimal hydrodynamic conditions for each of the interacting phases, in addition, these devices are characterized by low hydraulic resistance, which is especially It is important for devices operating at below atmospheric pressure.
Известна установка фракционирования углеводородов, содержащая ректификационную колонну, вход которой соединен с линией подачи сырья, снабженной теплообменником, подогревателем и сырьевой емкостью, верх колонны соединен с линией отвода пропан-бутановой фракции, снабженной воздушным холодильником, дефлегматором, а низ - с линией отвода пентан-гексановой фракции, подключенной к теплообменнику, кроме того, колонна дополнительно содержит холодильник-конденсатор, установленный параллельно теплообменнику и подключенный к линии отвода пропан-бутановой фракции перед воздушным холодильником, а в ректификационной колонне установлена перекрестноточная регулярная насадка (свидетельство на полезную модель RU 54805 U1, МПК B01D 3/14, C07C 7/04, заявлено 17.11.2005, опубл. 27.07.2006). Недостатком данного свидетельства является отсутствие конструктивных особенностей перекрестноточной регулярной насадки, а представленная на рис. 1 схема ректификационной колонны позволяет считать, что на самом деле авторы рассматривали не перекрестноточную, а противоточную насадочную колонну.A known installation for fractionation of hydrocarbons containing a distillation column, the input of which is connected to the feed line equipped with a heat exchanger, heater and raw material tank, the top of the column is connected to the exhaust line of the propane-butane fraction, equipped with an air cooler, reflux condenser, and the bottom to the Pentane- hexane fraction connected to the heat exchanger, in addition, the column additionally contains a refrigerator-condenser mounted parallel to the heat exchanger and connected to the exhaust pipe en-butane fraction before the air condenser, and a distillation column installed regular cross-flow nozzle (Certificate for useful model RU 54805 U1, IPC
Известна массообменная колонна с низким гидравлическим сопротивлением с поярусно расположенными перфорированными решетками по высоте колонны и слоями насадки на решетках, при этом решетки выполнены в виде наклонных ступеней, расположенных поочередно в диаметрально противоположных направлениях в смежных по высоте решетках, задние и боковые кромки ступеней по направлению уклона решетки имеют отбортовки вверх для задержки жидкости и наклонные ступенчатые решетки снабжены вертикально установленными с плотной укладкой элементами одинаковой высоты винтовой насадки, при этом пар через прорези в ступенях проходит в слой винтовой насадки, контактирует при этом с жидкостью и увлекает ее, в результате происходит образование парожидкостной эмульсии с высокоразвитой межфазной поверхностью массообмена, при этом происходит перекрестное движение пара и жидкости, при котором пар движется вверх практически по модели идеального вытеснения, а жидкость движется в слое насадки диаметрально по модели, близкой к модели идеального вытеснения при полном перемешивании по высоте слоя насадки (патент на изобретение RU 2055627 С1, МПК B01D 3/22, заявлен 16.12.1992, опубл. 10.03.1996). Недостатками данного патента являются:Known mass transfer column with low hydraulic resistance with tiered perforated gratings along the height of the column and nozzle layers on the gratings, while the grates are made in the form of inclined steps located alternately in diametrically opposite directions in the gratings adjacent in height, the rear and side edges of the steps in the direction of the slope the grilles have flanges up for fluid retention and the inclined stepped grilles are equipped with vertically mounted elements with tight packing one the height of the screw nozzle, while the vapor passes through the slots in the steps into the layer of the screw nozzle, contacts with it and carries it away, as a result, the formation of a vapor-liquid emulsion with a highly developed interphase mass transfer surface, with the cross movement of steam and liquid, in which steam moves up almost according to the ideal displacement model, and the fluid moves diametrically in the nozzle layer according to a model close to the ideal displacement model with complete mixing along the layer height n asadki (patent for invention RU 2055627 C1, IPC
- низкая эффективность работы насадочных устройств в узком диапазоне устойчивой работы в связи с необходимостью их работы лишь в условиях, близких к захлебыванию, следовательно, при изменении режима работы колонны по расходам пара и жидкости, отклоняющимся от условий эмульгирования и захлебывания, использование данной колонны не имеет смысла, как указывает и автор патента;- low efficiency of the nozzle devices in a narrow range of stable operation due to the need for their work only in conditions close to flooding, therefore, when changing the operating mode of the column for the flow rates of steam and liquid deviating from the conditions of emulsification and flooding, the use of this column does not have meaning, as the author of the patent indicates;
- функционирование колонны только при высоких расходах паровой фазы, когда избыточное давление паровой фазы приближается к гидравлическому сопротивлению контактного устройства, в противном случае происходит провал жидкой фазы через прорези в ступенях практически без контакта с паровой фазой;- the functioning of the column only at high flow rates of the vapor phase, when the excess pressure of the vapor phase approaches the hydraulic resistance of the contact device, otherwise the liquid phase fails through the slots in the steps with virtually no contact with the vapor phase;
- невозможность организации полного перемешивания пара и жидкости по высоте слоя насадки, поскольку слой жидкой фазы в насадке определяется только отбортовкой ступеней, а подъем ее в виде пены вверх по высоте слоя насадки практически невозможен при реальных невысоких скоростях потока паровой фазы в колонне;- the impossibility of organizing complete mixing of steam and liquid along the height of the nozzle layer, since the layer of the liquid phase in the nozzle is determined only by the flanging of the steps, and its rise in the form of foam upwards along the height of the nozzle layer is practically impossible at real low vapor flow rates in the column;
- чрезмерная сложность конструктивного решения и монтажа колонны, связанная с плотной укладкой элементов винтовой насадки.- excessive complexity of the structural solution and installation of the column associated with the tight packing of the elements of the screw nozzle.
Известна также насадочная массообменная перекрестноточная колонна, включающая корпус, штуцера ввода сырья и орошения, вывода дистиллята и остатка, секции перекрестноточной насадки, разделенные по высоте горизонтальными перегородками, имеющими последовательно по ходу газовой фазы в нормальном сечении корпуса окно для прохода газа с входной стороны секции перекрестноточной насадки и сплошной участок со смотровыми люками с выходной стороны секции перекрестноточной насадки, которые чередуются на соседних по высоте горизонтальных перегородках, при этом в зоне перекрестноточной насадки горизонтальные перегородки имеют отверстия для прохождения жидкой фазы (свидетельство на полезную модель RU 18646 U1, МПК B01D 3/16, B01J 19/32, заявлено 16.12.2000, опубл. 10.07.2001). Недостатками данного свидетельства являются:A packed mass transfer cross-flow column is also known, including a housing, a raw material and irrigation inlet fitting, distillate and residue outlet, cross-flow nozzle sections separated by vertical partitions in height, having a window for passing gas from the input side of the cross-flow section in series along the gas phase in a normal section of the housing nozzles and a continuous section with inspection hatches from the output side of the crossflow nozzle section, which alternate on horizontal heights adjacent to them in height orodkah, wherein a cross-flow nozzle area horizontal partitions have openings for the passage of the liquid phase (Certificate for useful model RU 18646 U1, IPC
- узкий диапазон устойчивой работы контактного устройства, связанный с нарушением гидродинамики течения жидкой пленки по поверхности насадки с разрывом струи и возможностью проскока газовой фазы через контактное устройство без контакта с жидкой фазой, что приводит к снижению эффективности тепломассообмена в насадке, при уменьшении расхода жидкой фазы и с неизбежностью отрыва части жидкой пленки с поверхности насадки на внешней стороне секции, дроблением этой части жидкой пленки на капли восходящим потоком газа с последующим забросом соответствующей части жидкого продукта на вышележащее контактное устройство, что ухудшает качество разделения исходной смеси в колонне в целом за счет роста гидравлического сопротивления при повышении расхода жидкой фазы;- a narrow range of stable operation of the contact device associated with the violation of the hydrodynamics of the flow of the liquid film on the nozzle surface with a jet rupture and the possibility of the gas phase passing through the contact device without contact with the liquid phase, which reduces the efficiency of heat and mass transfer in the nozzle, while reducing the flow rate of the liquid phase and with the inevitability of separation of part of the liquid film from the surface of the nozzle on the outside of the section, crushing of this part of the liquid film into droplets by an upward flow of gas, followed by casting the corresponding part of the liquid product to the overlying contact device, which affects the quality of the separation of the initial mixture in the column as a whole due to the increase in hydraulic resistance with increasing flow rate of the liquid phase;
- переток жидкой фазы через отверстия в горизонтальной перегородке, играющей роль распределителя жидкой фазы, с вышележащей на нижележащую секцию перекрестноточной насадки, приводящий к колебаниям уровня сплошной жидкой фазы в слое насадки при изменении расхода жидкой фазы, что приводит к соответствующему изменению проходного сечения газовой фазы в перекрестноточной насадке и опосредовано - к изменению эффективности разделения в колонне в целом.- the flow of the liquid phase through the holes in the horizontal partition, which plays the role of a distributor of the liquid phase, with overlying on the underlying section of the crossflow nozzle, leading to fluctuations in the level of the continuous liquid phase in the layer of the nozzle with a change in the flow rate of the liquid phase, which leads to a corresponding change in the flow cross section of the gas phase in cross-flow nozzle and indirectly - to change the separation efficiency in the column as a whole.
Известна также массообменная колонна с установленными друг над другом насадочными блочными модулями, между которыми установлены распределители жидкой фазы, каждый блочный модуль состоит из нескольких насадочных секций, разделенных по высоте горизонтальными перегородками, имеющими последовательно по ходу газовой фазы в нормальном сечении корпуса окно для прохода газа с входной стороны насадочной секции и сплошной участок с выходной стороны насадочной секции, которые чередуются на соседних по высоте горизонтальных перегородках, при этом в зоне насадочных секций горизонтальные перегородки имеют отверстия для противоточного прохождения жидкой и паровой фаз, а в насадке реализуется перекрестный ток жидкой и газовой фаз (патент RU 2292947 С1, МПК B01D 47/14, B01D 53/18, B01J 9/32, заявлен 21.09.2005, опубл. 10.02.2007). Недостатками данного патента являются:Also known is a mass transfer column with stacked block modules mounted on top of each other, between which liquid phase distributors are installed, each block module consists of several packed sections, separated by height by horizontal partitions, which have a window for gas passage with gas in succession along the gas phase in a normal section of the housing the inlet side of the nozzle section and the continuous section from the outlet side of the nozzle section, which alternate on adjacent horizontal partitions in height, with the volume in the area of the packed sections, the horizontal partitions have openings for countercurrent passage of the liquid and vapor phases, and a cross-flow of liquid and gas phases is realized in the nozzle (patent RU 2292947 C1, IPC B01D 47/14, B01D 53/18,
- отсутствие распределительного устройства между насадочными секциями насадочного блочного модуля, приводящее к нарушению однородности структуры потока жидкой фазы в пределах насадочного блочного модуля по насадочным секциям;- the absence of a distribution device between the packed sections of the packed block module, leading to a violation of the uniformity of the structure of the liquid phase flow within the packed block module over the packed sections;
- противоточное прохождение жидкой и паровой фаз через отверстия горизонтальных перегородок, резко сужающее диапазон устойчивой работы колонны, поскольку при малом расходе газовой фазы начинается раздельное прохождение газовой фазы через часть отверстий горизонтальной перегородки и жидкой фазы через оставшуюся часть отверстий горизонтальной перегородки, что приводит к неравномерности орошения насадки нижележащей секции и, как следствие, к снижению эффективности ее работы, а при большом расходе газовой фазы возникает эффект захлебывания насадки вышележащей насадочной секции, что также приводит к снижению эффективности ее работы.- countercurrent passage of the liquid and vapor phases through the openings of the horizontal partitions, sharply narrowing the range of stable operation of the column, since at a low flow rate of the gas phase, separate passage of the gas phase through part of the openings of the horizontal partition and the liquid phase through the remaining part of the openings of the horizontal partition begins, which leads to irregular irrigation nozzles of the underlying section and, as a result, to a decrease in the efficiency of its operation, and with a large flow of the gas phase, a choke effect occurs anija nozzle orifice overlying sections, which also reduces the efficiency of its operation.
Известна также тепломассообменная колонна, наиболее близкая к заявляемому изобретению, включающая корпус, секции перекрестноточной насадки, ограниченные по двум противоположным сторонам сплошными боковыми стенками и разделенные по высоте горизонтальными перегородками, имеющими последовательно по ходу газовой фазы в нормальном сечении корпуса окно для прохода газа с входной стороны секции перекрестноточной насадки и сплошной участок с выходной стороны секции перекрестноточной насадки, которые чередуются на соседних по высоте горизонтальных перегородках, с расположенными между смежными секциями перекрестноточной насадки и над верхней секцией перекрестноточной насадки распределителями жидкости (авторское свидетельство SU 1044320 А, МПК B01D 53/20, заявлено 22.06.1982, опубл. 30.09.1983). Недостатками данного авторского свидетельства являются:Also known is a heat and mass transfer column closest to the claimed invention, comprising a housing, cross-flow nozzle sections bounded by solid side walls on two opposite sides and separated by vertical baffles in height, having a window for gas passage from the input side in series along the gas phase in a normal section of the housing cross-flow nozzle sections and a continuous section from the output side of the cross-flow nozzle sections, which alternate on mountains of the neighboring height ontalnyh partitions, with located between adjacent sections of the cross-flow nozzle and the upper nozzle section cross-flow liquid distributors (Inventor's Certificate SU 1044320 A, IPC B01D 53/20, 06.22.1982 stated, publ. 30.09.1983). The disadvantages of this copyright certificate are:
- оптимальная работа колонны только при проектной (номинальной) производительности и в режиме фракционирования, когда уровень жидкой фазы в распределительных устройствах определяется отбортовкой распределительного устройства;- optimal operation of the column only at the design (nominal) capacity and in fractionation mode, when the level of the liquid phase in the switchgear is determined by the flanging of the switchgear;
- низкий диапазон устойчивой работы колонны, связанный с фиксированием максимального уровня жидкой фазы в распределительных устройствах отбортовкой распределительного устройства, которые обеспечивают равномерное орошение нижележащих секций перекрестноточной насадки через отверстия в горизонтальном полотне распределителя;- a low range of stable operation of the column associated with fixing the maximum level of the liquid phase in the switchgear by flanging the switchgear, which provide uniform irrigation of the underlying sections of the crossflow nozzle through the holes in the horizontal canvas of the distributor;
- снижение уровня жидкой фазы в распределителе жидкости при уменьшении расхода, приводящее к истечению этой фазы только через часть отверстий в горизонтальном полотне распределителя, при этом орошение насадки нижележащей секции станет неравномерным в связи с прохождением газовой фазы через оставшуюся часть отверстий в вышележащую секцию, что приведет к снижению эффективности ее работы;- a decrease in the level of the liquid phase in the liquid distributor with a decrease in flow rate, leading to the outflow of this phase only through part of the holes in the horizontal fabric of the distributor, while the irrigation nozzle of the underlying section will become uneven due to the passage of the gas phase through the remaining part of the holes in the overlying section, which will lead to reduce the effectiveness of its work;
- переполнение объема распределителей жидкости при увеличении производительности и/или расхода орошения сверх номинальных и перелив излишка через отбортовку распределительного устройства в канал между корпусом колонны и секциями перекрестноточной насадки, по которому газовая фаза переходит из соответствующей нижележащей секции в вышележащую секцию; этот излишек жидкой фазы выводится из зоны массообмена между жидкой и газовой фазами, что приводит к снижению эффективности работы колонны в целом.- overflow of the volume of liquid dispensers with an increase in productivity and / or irrigation flow in excess of the nominal and overflow through the flanging of the switchgear into the channel between the column body and sections of the crossflow nozzle, through which the gas phase passes from the corresponding underlying section to the overlying section; this excess liquid phase is removed from the mass transfer zone between the liquid and gas phases, which leads to a decrease in the overall column efficiency.
Общим недостатком рассмотренных конструкций насадочных колонн с перекрестным током жидкой и газовой (паровой) фаз является узкий диапазон устойчивой работы с высокой эффективностью массообмена между жидкой и газовой фазами, определяемый проектной производительностью и режимом работы колонны. Однако в условиях промышленной эксплуатации насадочных колонн с перекрестным током жидкой и газовой (паровой) фаз систематически возникают ситуации, при которых необходимо существенное отклонение от проектных характеристик колонны, в частности:A common drawback of the considered designs of packed columns with a cross flow of liquid and gas (vapor) phases is a narrow range of stable operation with high mass transfer efficiency between the liquid and gas phases, which is determined by the design capacity and operating mode of the column. However, in the conditions of industrial operation of packed columns with a cross-flow of liquid and gas (vapor) phases, situations systematically arise in which a significant deviation from the design characteristics of the column is necessary, in particular:
- падение производительности колонны, связанное со снижением поступления сырья на переработку или потребности в конечной продукции, что приводит к уменьшению расходов жидкой и газовой (паровой) фаз по высоте колонны;- a drop in column capacity associated with a decrease in the flow of raw materials for processing or the need for final products, which leads to a decrease in the costs of the liquid and gas (vapor) phases along the height of the column;
- увеличение производительности колонны, связанное с ростом потребности в конечной продукции, приводящее к возрастанию расходов жидкой и газовой (паровой) фаз по высоте колонны;- an increase in the productivity of the column, associated with an increase in demand for the final product, leading to an increase in the costs of the liquid and gas (vapor) phases along the height of the column;
- повышение качества вырабатываемого дистиллята и/или остатка при сохранении производительности колонны, что требует увеличения флегмовых и/или паровых чисел при реализации режима фракционирования и опосредовано - увеличения расходов жидкой и/или газовой (паровой) фаз по высоте колонны.- improving the quality of the produced distillate and / or residue while maintaining the performance of the column, which requires an increase in reflux and / or steam numbers when implementing the fractionation mode and indirectly - an increase in the flow rate of the liquid and / or gas (vapor) phases along the height of the column.
Во всех рассмотренных случаях гибкая эксплуатация насадочных колонн с перекрестным током жидкой и газовой (паровой) фаз невозможна без обеспечения существенного расширения диапазона устойчивой работы аппарата с высокой эффективностью массообмена между жидкой и газовой (паровой) фазами.In all the cases considered, flexible operation of packed columns with a cross-flow of liquid and gas (vapor) phases is impossible without ensuring a significant expansion of the range of stable operation of the apparatus with high mass transfer efficiency between the liquid and gas (vapor) phases.
При создании изобретения ставилась задача совершенствования конструкции массообменной колонны с перекрестным током жидкой и паровой фаз с целью существенного расширения диапазона устойчивой работы аппарата.When creating the invention, the task was to improve the design of the mass transfer column with a cross current of liquid and vapor phases in order to significantly expand the range of stable operation of the apparatus.
Поставленная задача решается за счет того, что массообменная колонна с перекрестным током жидкой и газовой (паровой) фаз системы «ПЕТОН», включающая корпус, штуцера ввода сырья, вывода паров дистиллята и остатка, ввода орошения и паров, секции перекрестноточной насадки, разделенные по высоте горизонтальными опорными перегородками, сопряженными с распределителями жидкости, при этом распределитель жидкости изготовляют в форме набора ступеней, каждую из которых выполняют из двух сопряженных торцевой и сливной пластин, ограничивающих перекрестноточную насадочную секцию, образующую прямоугольный карман в нормальном сечении, при этом сливную пластину ступени снабжают перфорированными круглыми отверстиями, в каждом из которых установлен с возможностью свободного перемещения шток положительной плавучести с ограничителем подъема штока в нижней части штока и поплавком штока в верхней части штока, сливную перегородку распределителя жидкости располагают на верхней ступени распределителя жидкости и продолжают после распределителя вниз, перекрывая частично выход газовой (паровой) фазы из слоя насадки нижележащей секции перекрестноточной насадки, секции перекрестноточной насадки в вертикальном сечении, параллельном потоку газовой (паровой) фазы, в верхнем и нижнем уровнях секций повторяют ступенчатую форму распределителей жидкости и удалены от них на расстоянии, превышающем длину свободного перемещения штока.The problem is solved due to the fact that the mass transfer column with a cross-flow of liquid and gas (vapor) phases of the PETON system, including a housing, raw material inlet fitting, distillate vapor and residue outlet, irrigation and vapor input, cross-section nozzle sections, divided by height horizontal supporting partitions associated with the liquid distributors, while the liquid distributor is made in the form of a set of steps, each of which is made of two conjugated end and drain plates, limiting the a cross-flow nozzle section forming a rectangular pocket in a normal section, while the drain plate of the stage is provided with perforated round holes, each of which is installed with the possibility of free movement of the positive buoyancy rod with a limiter for lifting the rod in the lower part of the rod and a rod float in the upper part of the rod, drain the liquid distributor’s partition is located on the upper stage of the liquid distributor and continues downward after the distributor, partially overlapping the gas outlet (p arovic) phases from the nozzle layer of the underlying section of the crossflow nozzle, the crossflow nozzle section in a vertical section parallel to the gas (vapor) phase flow, in the upper and lower levels of the sections repeat the stepwise shape of the liquid distributors and are removed from them at a distance exceeding the length of the rod free movement.
Предлагаемая конструкция распределителя жидкости в форме набора ступеней за счет ограничения перекрестноточной насадочной секции образует прямоугольный карман в нормальном сечении, площадь которого увеличивается по мере заполнения жидкой фазой (флегмой) от нижней ступени распределителя к верхней в зависимости от расхода жидкой фазы (флегмы) от минимальной до максимальной величины, позволяет в зависимости от реального расхода жидкой фазы (флегмы) вводить в технологический процесс весь объем секции перекрестноточной насадки или необходимую часть ее объема, в том числе при изменении расхода флегмы по высоте колонны включать в массообменный процесс необходимую часть объема перекрестноточной насадки каждой насадочной секции. Это расширяет диапазон устойчивой работы колонны при ее эксплуатации в пределах от гипотетически минимального до гипотетически максимального расхода флегмы за счет того, что жидкая фаза последовательно стекает с вышележащих ступеней распределителя жидкости на нижележащие и по мере возрастания расхода флегмы происходит эквивалентное заполнение ступенчатого распределителя жидкости от нижней ступени к верхней, а также ввод в массообменный процесс новых слоев массообменной перекрестноточной насадки, начиная от зоны выхода газовой (паровой) фазы из насадочной секции при минимальном расходе флегмы из нижней ступени распределителя жидкости и заканчивая зоной входа газовой (паровой) фазы в насадочную секцию при максимальном расходе флегмы из всех ступеней распределителя жидкости. Для того чтобы удельная нагрузка по жидкой фазе, истекающей из конкретной ступени распределителя жидкости, заполненной жидкой фазой, в каждом работающем фрагменте перекрестноточной насадки насадочной секции была постоянной независимо от уровня жидкой фазы на данной ступени распределителя жидкости, в круглых отверстиях сливной пластины ступени размещены штоки положительной плавучести с ограничителем подъема штока в нижней части штока и поплавком штока в верхней части штока, которые перекрывают круглые отверстия сливной пластины ступени, незаполненной жидкой фазой, не допуская при этом байпасного прохождения газовой (паровой) фазы через круглые отверстия сливной пластины ступени из нижележащей насадочной секции в вышележащую без массообмена с жидкой фазой.The proposed design of the liquid distributor in the form of a set of steps, due to the restriction of the cross-flow nozzle section, forms a rectangular pocket in a normal section, the area of which increases as the liquid phase (reflux) is filled from the lower stage of the distributor to the upper, depending on the flow rate of the liquid phase (reflux), from the minimum to the maximum value, depending on the actual flow rate of the liquid phase (reflux) allows you to enter into the process the entire volume of the cross-flow nozzle section or required one part of its volume, including when changing the reflux rate along the column height, include in the mass transfer process the necessary part of the crossflow nozzle volume of each nozzle section. This extends the range of stable operation of the column during its operation from hypothetically minimum to hypothetically maximum phlegm flow due to the fact that the liquid phase sequentially flows from the upper stages of the liquid distributor to the lower ones and, as the phlegm flow increases, an equivalent filling of the stepwise liquid distributor from the lower stage to the top, as well as introducing into the mass transfer process new layers of the mass transfer crossflow nozzle, starting from the gas exit zone (pa oic) phase from the packed section at a minimum flow of reflux liquid from the bottom of the distributor stage and ending entry zone gas (vapor) phase in the packed section at the maximum flow rate of the reflux of all the stages of the liquid distributor. In order to ensure that the specific load on the liquid phase flowing out from a particular stage of the liquid distributor filled with the liquid phase is constant in each working fragment of the crossflow nozzle of the nozzle section, regardless of the level of the liquid phase at this stage of the liquid distributor, positive rods are placed in the round holes of the stage drain plate buoyancy with a rod lift limiter in the lower part of the rod and a rod float in the upper part of the rod, which overlap the round holes of the stuck drain plate EIW unfilled liquid phase while preventing bypass passage of a gas (vapor) phase through a round hole drain step plate from the lower packed section in overlying without mass transfer with the liquid phase.
Сливная перегородка распределителя жидкости в форме набора ступеней расположена на верхней ступени распределителя жидкости и продолжается после распределителя вниз, перекрывая частично выход газовой (паровой) фазы из слоя насадки нижележащей секции перекрестноточной насадки, что позволяет, во-первых, при превышении расхода жидкой фазы сверх допустимого значения, при котором приток жидкой фазы на распределитель жидкости в форме набора ступеней с вышележащей секции перекрестноточной насадки равен ее максимальному расходу на нижележащую секцию перекрестноточной насадки, и заполнении ею всего объема ступеней распределителя жидкости сбрасывать излишек жидкой фазы, не допуская перехода работы вышележащей секции перекрестноточной насадки в режим «захлебывания» и снижения эффективности массопереноса, а, во-вторых, сформировать затвор, не допускающий байпасного проскока газовой (паровой) фазы в пространстве между распределителем и насадкой нижележащей секции перекрестноточной насадки. Секция перекрестноточной насадки в вертикальном сечении, параллельном потоку газовой (паровой) фазы, в верхнем и нижнем уровнях повторяет ступенчатую форму верхнего и нижнего распределителей жидкости, что обеспечивает постепенное расширение потока газовой (паровой) фазы по мере прохождения ее через слой насадки и снижения при этом давления газовой (паровой) фазы из-за гидравлического сопротивления слоя насадки, обеспечивая постоянство скорости потока газовой (паровой) фазы в слое насадки. Слой насадки в секции перекрестноточной насадки удален от ступеней верхнего и нижнего распределителей жидкости в форме набора ступеней на расстоянии, превышающем длину свободного перемещения штока, что гарантирует его свободное вертикальное перемещение вверх и вниз в соответствии с изменением расхода жидкой фазы через соответствующий распределитель жидкости.The drain partition of the liquid distributor in the form of a set of steps is located on the upper stage of the liquid distributor and continues downward after the distributor, partially blocking the exit of the gas (vapor) phase from the nozzle layer of the underlying section of the crossflow nozzle, which allows, firstly, when the flow rate of the liquid phase exceeds the permissible values at which the inflow of the liquid phase to the liquid distributor in the form of a set of steps from the overlying section of the cross-flow nozzle is equal to its maximum flow rate to the underlying section of the cross-flow nozzle, and by filling the entire volume of the steps of the liquid distributor with it, discharge the excess liquid phase, preventing the overlying section of the cross-flow nozzle from working in the “flooding” mode and reduce the mass transfer efficiency, and, secondly, to form a shutter that does not allow gas bypass (vapor) phase in the space between the distributor and the nozzle of the underlying section of the crossflow nozzle. The cross-sectional nozzle section in a vertical section parallel to the gas (vapor) phase flow in the upper and lower levels repeats the stepped shape of the upper and lower liquid distributors, which ensures a gradual expansion of the gas (vapor) phase flow as it passes through the nozzle layer and decreases the pressure of the gas (vapor) phase due to the hydraulic resistance of the nozzle layer, ensuring a constant flow rate of the gas (vapor) phase in the nozzle layer. The nozzle layer in the crossflow nozzle section is removed from the stages of the upper and lower liquid distributors in the form of a set of steps at a distance exceeding the length of free movement of the rod, which guarantees its free vertical movement up and down in accordance with the change in the flow rate of the liquid phase through the corresponding liquid distributor.
Ступени распределителя жидкости в зависимости от проектных вариантов работы колонны с перекрестным током жидкой и газовой (паровой) фаз могут иметь различную конфигурацию:The stages of the liquid distributor, depending on the design options for the operation of the column with a cross-flow of liquid and gas (vapor) phases, can have a different configuration:
а) для ряда проектных вариантов с дискретным равномерным изменением флегмового числа в колонне с постоянным или незначительным изменением движущей силы массопереноса в системе жидкость-газ в объеме перекрестноточной насадки целесообразно горизонтальное расположение сливных пластин распределителя жидкости в форме набора ступеней при одинаковой ширине пластин;a) for a number of design options with a discrete uniform change in the reflux number in the column with a constant or insignificant change in the driving force of mass transfer in the liquid-gas system in the volume of the cross-flow nozzle, it is advisable to horizontally place the drain plates of the liquid distributor in the form of a set of steps with the same plate width;
б) для ряда проектных вариантов с дискретным равномерным изменением флегмового числа в колонне с существенным изменением движущей силы массопереноса в системе жидкость-газ в объеме перекрестноточной насадки, в частности, с уменьшением движущей силы массопереноса по ходу потока газовой (паровой) фазы через перекрестноточную насадку, целесообразно горизонтальное расположение сливных пластин распределителя жидкости в форме набора ступеней с шириной пластин, постепенно возрастающей от нижней ступени к верхней;b) for a number of design options with a discrete uniform change in the reflux number in the column with a significant change in the driving force of mass transfer in the liquid-gas system in the volume of the cross-flow nozzle, in particular, with a decrease in the driving force of mass transfer along the flow of the gas (vapor) phase through the cross-flow nozzle, the horizontal arrangement of the drain plates of the liquid distributor in the form of a set of steps with a plate width gradually increasing from the lower stage to the upper is advisable;
в) для ряда проектных вариантов с широким диапазоном изменения флегмового числа в колонне, близким к непрерывному, с постоянным или незначительным изменением движущей силы массопереноса в системе жидкость-газ в объеме перекрестноточной насадки, целесообразно наклонное выполнение сливных пластин распределителя жидкости в форме набора ступеней и расположение их под острым углом к горизонту от нижней ступени к верхней при одинаковой ширине пластин;c) for a number of design options with a wide range of changes in the reflux number in the column, close to continuous, with a constant or slight change in the driving force of mass transfer in the liquid-gas system in the volume of the cross-head nozzle, it is advisable to tilt the drain plates of the liquid distributor in the form of a set of steps and arrange them at an acute angle to the horizon from the lower step to the upper with the same width of the plates;
г) для ряда проектных вариантов с широким диапазоном изменения флегмового числа в колонне, близким к непрерывному, с существенным изменением движущей силы массопереноса в системе жидкость-газ в объеме перекрестноточной насадки, в частности, с уменьшением движущей силы массопереноса по ходу потока газовой (паровой) фазы через перекрестноточную насадку, целесообразно выполнение наклонными сливных пластин распределителя жидкости в форме набора ступеней и расположение их под острым углом к горизонту от нижней ступени к верхней с шириной пластин, постепенно возрастающей от нижней ступени к верхней.d) for a number of design options with a wide range of changes in the reflux number in the column, close to continuous, with a significant change in the driving force of mass transfer in the liquid-gas system in the volume of the crossflow nozzle, in particular, with a decrease in the driving force of mass transfer along the gas (steam) flow phase through the cross-flow nozzle, it is advisable to make inclined drain plates of the liquid distributor in the form of a set of steps and arrange them at an acute angle to the horizon from the lower stage to the upper with a width of lastin gradually increasing from the lower step to the upper.
Целесообразно также, чтобы ограничитель подъема штока обеспечивал в предельном верхнем положении штока постоянную площадь кольцевого сечения истечения жидкой фазы в распределителе жидкости в форме набора ступеней между границей перфорированного круглого отверстия сливной пластины и окружностью сечения штока на любой ступени, что формирует постоянство геометрии при истечении жидкости через распределитель на соответствующий элемент нижележащей перекрестноточной насадки независимо от уровня заполнения ступени жидкой фазой.It is also advisable that the rod lift limiter provides a constant annular cross-sectional area of the liquid phase in the liquid distributor in the upper limit position of the rod in the form of a set of steps between the boundary of the perforated round hole of the drain plate and the circumference of the rod cross-section at any stage, which forms a constant geometry when the liquid flows through a distributor for the corresponding element of the underlying crossflow nozzle, regardless of the level of filling the stage with the liquid phase.
Сливная перегородка распределителя жидкости имеет высоту, обеспечивающую соответствующий максимальной производительности колонны по потоку флегмы расход жидкой фазы через распределитель жидкости в форме набора ступеней, когда весь объем ступенчатого распределителя жидкости заполнен жидкой фазой.The drain wall of the liquid distributor has a height that ensures the flow of the liquid phase through the liquid distributor in the form of a set of steps corresponding to the maximum column capacity in the reflux stream, when the entire volume of the stepwise liquid distributor is filled with the liquid phase.
При высокой производительности колонны с перекрестным током жидкой и газовой фаз необходимые проходные сечения для жидкой и газовой (паровой) фаз секций перекрестноточной насадки становятся настолько большими, что в них нарушается структура потоков газовой (паровой) и жидкой фаз. Поток газовой (паровой) фазы вместо горизонтальной траектории движения сквозь секцию перекрестноточной насадки, близкой к линейной, приобретает траекторию с восходящим наклоном к горизонту с образованием застойных зон на входе и выходе потока из насадки, что приводит к уменьшению объема интенсивной массопередачи в секции перекрестноточной насадки и, как следствие, к снижению эффективности фракционирования в колонне. Кроме того, поток жидкой фазы вместо нисходящего пленочного движения по поверхности насадки начинает отслаиваться от поверхности насадки, частично дробиться на капли, переходящие в свободный объем секции между элементами насадки в связи с тем, что происходит увеличение скорости потока газовой (паровой) фазы в ядре потока по сравнению с расчетной из-за возникновения застойных зон. Для устранения рассмотренных негативных качеств конструкции колонны с перекрестным током жидкой и газовой (паровой) фаз высокой производительности целесообразно выполнить колонну симметрично многопоточной по жидкой и газовой (паровой) фазам, разместив в аппарате несколько аналогичных рядов секций перекрестноточной насадки с рассмотренными распределителями жидкости в форме набора ступеней между секциями, что позволит упорядочить структуру потоков и повысить эффективность фракционирования. При многопоточном исполнении колонны целесообразно сливные пластины последних нижних ступеней двух симметрично расположенных оппозитных секций перекрестноточных насадок вертикального набора секций перекрестноточных насадок, формирующего один поток, объединить сплошной перемычкой, перекрывая канал поступления газовой (паровой) фазы между симметрично расположенными секциями и направляя разделяющийся на две равные части газовый поток в симметрично расположенные секции перекрестноточных насадок.With high performance columns with a cross flow of liquid and gas phases, the necessary flow cross sections for the liquid and gas (vapor) phases of the cross-flow nozzle sections become so large that the structure of the gas (vapor) and liquid phases flows in them. The gas (vapor) phase flow instead of a horizontal path through a section of the crossflow nozzle close to linear acquires a path with an upward slope to the horizon with the formation of stagnant zones at the inlet and outlet of the flow from the nozzle, which leads to a decrease in the volume of intensive mass transfer in the crossflow nozzle section and as a consequence, to a decrease in the efficiency of fractionation in the column. In addition, the flow of the liquid phase instead of the downward film movement along the surface of the nozzle begins to peel off from the surface of the nozzle, partially splits into droplets passing into the free volume of the section between the elements of the nozzle due to the increase in the flow rate of the gas (vapor) phase in the core of the stream compared with the calculated due to the occurrence of stagnant zones. To eliminate the negative aspects of the design of the column with a cross-flow of liquid and gas (vapor) phases of high productivity, it is advisable to perform a column symmetrically multi-threaded in liquid and gas (vapor) phases, placing several similar rows of cross-flow nozzle sections with the considered liquid distributors in the form of a set of stages between sections, which will streamline the structure of flows and increase the efficiency of fractionation. For multi-threaded execution of the column, it is advisable to drain the plates of the last lower stages of two symmetrically opposed opposite sections of the cross-flow nozzles of the vertical set of sections of cross-flow nozzles, forming one stream, to connect with a solid jumper, blocking the gas (vapor) phase supply channel between the symmetrically located sections and directing divided into two equal parts gas flow into symmetrically located sections of crossflow nozzles.
На фигурах 1-11 представлено конструктивное решение заявляемого изобретения:In figures 1-11 presents a constructive solution of the claimed invention:
- на фигуре 1 - общий вид массообменной колонны с перекрестным током жидкой и газовой (паровой) фаз системы «ПЕТОН»;- figure 1 is a General view of a mass transfer column with a cross-flow of liquid and gas (vapor) phases of the PETON system;
- на фигуре 2 - распределитель жидкости массоообменной колонны в форме набора ступеней;- figure 2 is a liquid dispenser mass transfer columns in the form of a set of steps;
- на фигуре 3 - конструктивное размещение ниппеля в перфорации сливной пластины ступени распределителя жидкости в форме набора ступеней;- figure 3 - constructive placement of the nipple in the perforation of the drain plate of the stage of the liquid distributor in the form of a set of stages;
- на фигуре 4 - принцип замыкания ниппелем распределителя жидкости в форме набора ступеней в зоне отсутствия жидкой фазы;- in figure 4 - the principle of nipple closure of the liquid distributor in the form of a set of steps in the zone of absence of the liquid phase;
- на фигуре 5 - принцип работы распределителя жидкости в форме набора ступеней при частичном заполнении сливной пластины ступени распределительного устройства жидкой фазой;- in figure 5 - the principle of operation of the liquid distributor in the form of a set of steps when partially filling the drain plate of the stage of the switchgear with a liquid phase;
- на фигуре 6 - принцип работы распределителя жидкости в форме набора ступеней при полном заполнении сливной пластины ступени распределительного устройства жидкой фазой;- in figure 6 - the principle of operation of the liquid distributor in the form of a set of steps when the drain plate of the switchgear stage is completely filled with the liquid phase;
- на фигуре 7 - фрагмент распределителя жидкости в форме набора ступеней, в которых сливные пластины распределителя жидкости расположены горизонтально при одинаковой ширине пластин;- figure 7 is a fragment of a liquid distributor in the form of a set of steps in which the drain plates of the liquid distributor are located horizontally with the same width of the plates;
- на фигуре 8 - фрагмент распределителя жидкости в форме набора ступеней, в которых сливные пластины распределителя жидкости расположены горизонтально с шириной пластин постепенно возрастающей от нижней ступени к верхней;- figure 8 is a fragment of a liquid distributor in the form of a set of steps in which the drain plates of the liquid distributor are arranged horizontally with the width of the plates gradually increasing from the lower stage to the upper;
- на фигуре 9 - фрагмент распределителя жидкости в форме набора ступеней, в которых сливные пластины распределителя жидкости выполнены наклонными и расположены под острым углом к горизонту от нижней ступени к верхней при одинаковой ширине пластин;- figure 9 is a fragment of a liquid distributor in the form of a set of steps in which the drain plates of the liquid distributor are made oblique and are located at an acute angle to the horizon from the lower stage to the upper with the same width of the plates;
- на фигуре 10 - фрагмент распределителя жидкости в форме набора ступеней, в которых сливные пластины распределителя жидкости выполнены наклонными и расположены под острым углом к горизонту от нижней ступени к верхней с шириной пластин постепенно возрастающей от нижней ступени к верхней;- figure 10 is a fragment of a liquid distributor in the form of a set of steps in which the drain plates of the liquid distributor are made oblique and are located at an acute angle to the horizon from the lower stage to the upper, with the plate width gradually increasing from the lower stage to the upper;
- на фигуре 11 - фрагмент двухпоточного варианта многопоточной колонны.- figure 11 is a fragment of a two-threaded version of a multi-threaded column.
На фигурах 1-11 массообменная колонна и сопутствующие ей элементы представлены следующими позициями:In figures 1-11, the mass transfer column and its associated elements are represented by the following positions:
1 - колонна,1 - column
2 - секция перекрестноточной насадки,2 - section crossflow nozzle,
3 - штуцер ввода сырья,3 - raw material input fitting,
4 - штуцер вывода дистиллята,4 - outlet connection of the distillate,
5 - штуцер вывода остатка,5 - union output residue,
6 - штуцер ввода орошения,6 - nozzle input irrigation,
7 - штуцер ввода паров из ребойлера,7 - fitting for introducing vapors from the reboiler,
8 - опорная перегородка,8 - supporting partition,
9 - распределитель жидкости в форме набора ступеней,9 - a liquid distributor in the form of a set of steps,
10 - сливная перегородка,10 - drain wall,
11 - шток,11 - stock
12 - ограничитель подъема штока,12 - rod lift limiter,
13 - поплавок штока,13 - rod float,
14 - сплошная перемычка.14 - solid jumper.
Массообменная колонна с перекрестным током жидкой и газовой (паровой) фаз системы «ПЕТОН» может быть использована, например, при ректификации смеси исходной парожидкостной смеси углеводородов, следующим образом (фигура 1). Сырье - парожидкостная смесь углеводородов - поступает на фракционирование в колонну 1, в котором размещены секции перекрестноточной насадки 2, через штуцер ввода сырья 3, разделяясь в свободном пространстве колонны на жидкую и паровую фазы. Полученные в результате фракционирования дистиллят в паровой фазе и остаток в жидкой фазе выводятся из колонны 1 через штуцер вывода дистиллята 4 и штуцер вывода остатка 5, соответственно. Часть дистиллята после его конденсации в холодильнике (на фигуре 1 не показан) возвращается в колонну 1 через штуцер ввода орошения 6 на жидкостное орошение верхней секции перекрестноточной насадки 2. Часть остатка после его испарения в ребойлере (на фигуре 1 не показан) возвращается в колонну 1 через штуцер ввода паров из ребойлера 7 в качестве парового орошения нижней секции перекрестноточной насадки 2. Секции перекрестноточной насадки 2 разделяются между собой опорной перегородкой 8, сопряженной с одной стороны с корпусом колонны 1, а с другой - с распределителем жидкости в форме набора ступеней 9, имеющим окна для прохождения паров из нижележащей секции перекрестноточной насадки в вышележащую секцию перекрестноточной насадки. В секциях перекрестноточной насадки 2 происходит массообмен между вертикально нисходящей пленкой жидкой фазы, стекающей по насадке, и горизонтально проходящим потоком паровой фазы, в ходе которого жидкая фаза обогащается высококипящими компонентами исходного сырья, а паровая фаза - низкокипящими компонентами (фигура 2). При этом паровая фаза проходит через все вертикальное сечение секции перекрестноточной насадки 2, а жидкая фаза проходит через часть горизонтального сечения секции перекрестноточной насадки 2, пропорциональную расходу жидкой фазы, что обеспечивается конструкцией распределителя жидкости в форме набора ступеней 9. Каждая из ступеней распределителя жидкости в форме набора ступеней 9 выполнена из двух сопряженных торцевой и сливной пластин, при этом верхняя ступень служит приемником жидкой фазы, стекающей из вышележащей секции насадки, нижняя ступень служит накопителем жидкой фазы, стекающей на нижележащую секцию насадки. Во избежание «захлебывания» насадки жидкой фазой распределитель жидкости в форме набора ступеней 9 сопряжен со сливной перегородкой 10, перекрывающей нижнюю часть секции перекрестноточной насадки 2 и служащей переливным порогом избыточной жидкой фазы, которая самотеком поступает на опорную перегородку 8 нижележащей секции перекрестноточной насадки 2. Совокупность распределителя жидкости в форме набора ступеней 9 и опорной перегородки 8 формирует в пространстве колонны карман, который обеспечивает накопление жидкой фазы (флегмы) и ее перераспределение между вышележащей и нижележащей секциями перекрестноточной насадки 2. При этом жидкая фаза (флегма) из вышележащей секции перекрестноточной насадки сначала стекает слева на верхние ступени распределителя, затем по распределителю жидкости в форме набора ступеней 9 перетекает в образовавшийся карман, обеспечивая оппозитное орошение справа нижележащей секции перекрестноточной насадки 2.A mass exchange column with a cross-flow of liquid and gas (vapor) phases of the PETON system can be used, for example, in the rectification of a mixture of an initial vapor-liquid mixture of hydrocarbons, as follows (figure 1). The feedstock — a vapor-liquid mixture of hydrocarbons — is fed to fractionation in
Сливная пластина каждой ступени распределителя жидкости в форме набора ступеней 9 снабжена перфорированными круглыми отверстиями, в которых свободно перемещается шток 11 положительной плавучести, который имеет ограничитель подъема штока 12 в нижней части и поплавок штока 13 в верхней части (фигура 3).The drain plate of each stage of the liquid distributor in the form of a set of
В том случае, когда соответствующая сливная пластина не покрыта жидкой фазой, поплавок штока 13 перекрывает перфорированное круглое отверстие сливной пластины, препятствуя прохождению паровой фазы сквозь распределитель жидкости в форме набора ступеней 9 (фигура 4).In the case when the corresponding drain plate is not covered by the liquid phase, the
В том случае, когда соответствующая сливная пластина частично покрыта жидкой фазой, поплавок штока 13 всплывает над перфорированным круглым отверстием сливной пластины, обеспечивая сток жидкой фазы сквозь распределитель жидкости в форме набора ступеней 9 на соответствующий фрагмент нижележащей секции перекрестноточной насадки 2 (фигура 5).In the case when the corresponding drain plate is partially coated with the liquid phase, the
В том случае, когда уровень жидкости на соответствующей сливной пластине достаточно высок или эта пластина полностью заполнена жидкой фазой, поплавок штока 13 всплывает над перфорированным круглым отверстием сливной пластины на максимальную высоту штока 11 с учетом упора ограничителя подъема штока 12, обеспечивая сток жидкой фазы сквозь распределитель жидкости в форме набора ступеней 9 на соответствующий фрагмент нижележащей секции перекрестноточной насадки 2 (фигура 6).In the case when the liquid level on the corresponding drain plate is sufficiently high or this plate is completely filled with the liquid phase, the
Сливные пластины ступеней распределителя жидкости в форме набора ступеней 9, снабженные перфорацией, в зависимости от специфики работы массообменной колонны могут быть выполнены одинаковой длины при равномерном изменении производительности колонны по жидкой фазе (фигуры 7 и 9) или различной длины при неравномерном изменении производительности колонны по жидкой фазе (фигуры 8 и 10).The drain plates of the stages of the liquid distributor in the form of a set of
Сливные пластины ступеней распределителя жидкости в форме набора ступеней 9, снабженные перфорацией, в зависимости от специфики работы массообменной колонны могут быть выполнены горизонтальными при дискретном изменении производительности колонны по жидкой фазе (фигуры 7 и 8) или наклонными и расположенными под острым углом к горизонту при возможности практически непрерывного изменения производительности колонны по жидкой фазе (фигуры 9 и 10) от минимального до максимального значения.The drain plates of the stages of the liquid distributor in the form of a set of
На фигуре 11 приведен фрагмент двухпоточного варианта многопоточной колонны, в котором для снижения гидравлического сопротивления колонны в корпусе колонны размещены два параллельных набора секций перекрестноточной насадки, в которых нижние ступени распределителей жидкости в форме набора ступеней 9 двух симметрично расположенных секций перекрестноточных насадок вертикального набора секций перекрестноточных насадок 2, формирующего один поток, объединяются сплошной перемычкой 14, перекрывающей канал поступления паровой фазы.The figure 11 shows a fragment of a two-threaded version of a multi-threaded column, in which, to reduce the hydraulic resistance of the column, two parallel sets of sections of the crossflow nozzle are placed in the column body, in which the lower stages of the liquid distributors are in the form of a set of
При абсорбционной очистке газа при помощи жидкого абсорбента массообменная колонна с перекрестным током жидкой и газовой (паровой) фаз системы «ПЕТОН» работает аналогично.In gas absorption treatment using a liquid absorbent, a mass transfer column with a cross-flow of liquid and gas (vapor) phases of the PETON system works similarly.
Заявляемое изобретение подтверждается следующими примерами.The invention is confirmed by the following examples.
Пример 1. В массообменной колонне непрерывного действия с условным максимальным расходом потока флегмы в колонне, равной 100%, распределители жидкости имеют набор ступеней, состоящий из 10 ступеней с горизонтальными перфорированными сливными пластинами, при этом уровень жидкой фазы на перфорированной сливной пластине нижней ступени составляет 0,5 от высоты торцевой пластины нижней ступени обеспечит минимальный расход потока флегмы не менее 5%, что формирует диапазон устойчивой работы массообменной колонны в диапазоне не менее 5-100%, при этом аппарат может автомодельно реализовать не менее 11 технологических режимов по расходу потока флегмы.Example 1. In a continuous mass transfer column with a conditional maximum reflux flow rate in the column equal to 100%, the liquid distributors have a set of stages consisting of 10 stages with horizontal perforated drain plates, while the liquid phase level on the perforated drain plate of the lower stage is 0 , 5 from the height of the end plate of the lower stage will provide a minimum reflux flow rate of at least 5%, which forms the range of stable operation of the mass transfer column in the range of at least 5-100%, while the apparatus can self-similarly implement at least 11 technological modes for the flow rate of reflux.
Пример 2. В массообменной колонне периодического действия выполняется разделение четырехкомпонентной реакционной смеси, содержащей соответственно 10, 20, 30 и 40% различных компонентов с последовательно возрастающей температурой кипения с флегмовым числом при извлечении каждого из компонентов, равным 10. Распределители жидкости имеют набор ступеней, состоящий из трех ступеней с горизонтальными перфорированными сливными пластинами одинаковой ширины. В ходе работы массообменной колонны периодического действия при отгонке первого компонента будет работать первая нижняя ступень распределителя жидкости, при отгонке второго компонента будут работать две нижние ступени распределителя жидкости, при отгонке третьего компонента будет работать все три ступени распределителя жидкости.Example 2. In a batch-type mass transfer column, a four-component reaction mixture is separated, containing respectively 10, 20, 30 and 40% of various components with a successively increasing boiling point with a reflux ratio when each component is removed equal to 10. Liquid dispensers have a set of stages consisting of of three steps with horizontal perforated drain plates of the same width. During the operation of the mass transfer column of periodic operation, the first lower stage of the liquid distributor will work during the distillation of the first component, when the second component is distilled off, the two lower stages of the liquid distributor will work, and when the third component is distilled, all three stages of the liquid distributor will work.
Пример 3. В массообменной колонне периодического действия выполняется разделение четырехкомпонентной реакционной смеси, содержащей соответственно 10, 20, 30 и 40% различных компонентов с последовательно возрастающей температурой кипения с флегмовым числом при извлечении каждого из компонентов, равным 10. Распределители жидкости имеют набор ступеней, состоящий из трех ступеней с горизонтальными перфорированными сливными пластинами одинаковой ширины. В ходе работы массообменной колонны периодического действия при отгонке первого компонента будут работать две нижние ступени распределителя жидкости, при отгонке второго компонента будет работать только одна нижняя ступень распределителя жидкости, при отгонке третьего компонента будут работать все три ступени распределителя жидкости.Example 3. In a batch mass transfer column, a four-component reaction mixture is separated, containing respectively 10, 20, 30 and 40% of various components with a successively increasing boiling point with a reflux ratio when each component is removed equal to 10. Liquid dispensers have a set of stages consisting of of three steps with horizontal perforated drain plates of the same width. During the operation of the mass transfer column of periodic action, the lower two stages of the liquid distributor will work during the distillation of the first component, during the distillation of the second component, only one lower stage of the liquid distributor will work, and when the third component is distilled, all three stages of the liquid distributor will work.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет решить задачу разработки высокоэффективной массообменной колонны, в которой возможно резкое изменение расходов жидкой фазы, обеспечивающее при этом существенное расширение диапазона устойчивой работы аппарата, а также возможность использования контактных устройств с различным числом потоков в одном аппарате.Thus, the claimed invention allows to solve the problem of developing a highly efficient mass transfer column in which a sharp change in the flow rate of the liquid phase is possible, while ensuring a significant expansion of the range of stable operation of the apparatus, as well as the possibility of using contact devices with a different number of flows in one apparatus.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015147040A RU2607730C1 (en) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | Mass exchange tower with cross current of liquid and gas (steam) phases of “peton” system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015147040A RU2607730C1 (en) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | Mass exchange tower with cross current of liquid and gas (steam) phases of “peton” system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2607730C1 true RU2607730C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015147040A RU2607730C1 (en) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | Mass exchange tower with cross current of liquid and gas (steam) phases of “peton” system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2607730C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106807104A (en) * | 2017-03-22 | 2017-06-09 | 中国石油大学(华东) | A kind of low pressure drop liquid header of suitable large-scale tower |
| CN110280035A (en) * | 2019-07-26 | 2019-09-27 | 海南汉地阳光石油化工有限公司 | The preparation system and method for a kind of two inlets circulation type feed distributor, pesticide dispersing agent |
| CN116970413A (en) * | 2023-09-22 | 2023-10-31 | 山东东方宏业化工有限公司 | Waste organic matter cracking treatment system and process |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1044320A1 (en) * | 1982-06-22 | 1983-09-30 | Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод | Heat mass exchange column |
| SU1152600A1 (en) * | 1983-10-14 | 1985-04-30 | Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова | Column mass-transfer apparatus |
| US4994210A (en) * | 1990-03-01 | 1991-02-19 | Koch Engineering Company, Inc. | High efficiency distributor for gas-liquid contact column and method of preparation and use |
| RU2049542C1 (en) * | 1992-06-11 | 1995-12-10 | Малое предприятие "РИВМА" по разработке и внедрению массообменной аппаратуры | Packed heat-exchange and mass-transfer cross-flow column |
| WO2012134470A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Shielding in a separation column |
-
2015
- 2015-11-02 RU RU2015147040A patent/RU2607730C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1044320A1 (en) * | 1982-06-22 | 1983-09-30 | Ново-Уфимский нефтеперерабатывающий завод | Heat mass exchange column |
| SU1152600A1 (en) * | 1983-10-14 | 1985-04-30 | Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова | Column mass-transfer apparatus |
| US4994210A (en) * | 1990-03-01 | 1991-02-19 | Koch Engineering Company, Inc. | High efficiency distributor for gas-liquid contact column and method of preparation and use |
| RU2049542C1 (en) * | 1992-06-11 | 1995-12-10 | Малое предприятие "РИВМА" по разработке и внедрению массообменной аппаратуры | Packed heat-exchange and mass-transfer cross-flow column |
| WO2012134470A1 (en) * | 2011-03-31 | 2012-10-04 | Air Products And Chemicals, Inc. | Shielding in a separation column |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Колонны с насадкой "PETON" [он-лайн], ПЕТОН-технологический инжиниринговый холдинг, 2014 [найдено 2016.04.25]. Найдено из Интернет: http://peton.ru. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106807104A (en) * | 2017-03-22 | 2017-06-09 | 中国石油大学(华东) | A kind of low pressure drop liquid header of suitable large-scale tower |
| CN110280035A (en) * | 2019-07-26 | 2019-09-27 | 海南汉地阳光石油化工有限公司 | The preparation system and method for a kind of two inlets circulation type feed distributor, pesticide dispersing agent |
| CN116970413A (en) * | 2023-09-22 | 2023-10-31 | 山东东方宏业化工有限公司 | Waste organic matter cracking treatment system and process |
| CN116970413B (en) * | 2023-09-22 | 2023-12-19 | 山东东方宏业化工有限公司 | Waste organic matter cracking treatment system and process |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3260180B1 (en) | Gas/liquid contact tower having a tray assembly | |
| EP2996785B1 (en) | A liquid mixing collector and a method for its use | |
| KR101354300B1 (en) | Improved contacting stages for co-current contacting apparatuses | |
| RU2607730C1 (en) | Mass exchange tower with cross current of liquid and gas (steam) phases of “peton” system | |
| KR101131004B1 (en) | Vapour-liquid distribution tray | |
| RU2602863C1 (en) | Mass exchange tower with cross current of system liquid and gaseous phases | |
| KR20110100315A (en) | Improved liquid distribution in co-current contacting apparatuses | |
| US6830607B2 (en) | Slurry tray and slurry tray assembly for use in fractionation towers | |
| WO2016025403A1 (en) | Method and system for orifice control of valve pressure drop | |
| KR102268769B1 (en) | Contact tray having baffle walls for concentrating low liquid flow and method involving same | |
| KR20110131319A (en) | Improved fluid distribution to parallel flow vapor-liquid contacting trays | |
| KR20190071803A (en) | Contact trays with picket type liquid flow barriers and methods of involving them | |
| TWI701074B (en) | Vapor-liquid contacting apparatus and process with cross contacting | |
| RU2568706C1 (en) | Contact device for heat and mass exchange and separation of phases in partitioned cross flow packed columns in gas-liquid and liquid-liquid systems | |
| JP6063269B2 (en) | Redisperser for packed tower, packed tower and distillation method of vinylidene chloride monomer | |
| RU201962U1 (en) | Column for contacting gas with liquid | |
| RU2055627C1 (en) | Mass-exchanging column with low hydraulic resistance | |
| KR100905460B1 (en) | Shielding of heat exchangers in columns | |
| RU2050911C1 (en) | Mass-exchanging column of rectangular cross-section | |
| EP3856382A1 (en) | A perforated-tray column and a method of revamping the same | |
| SK8083Y1 (en) | The rectification tray with directional flow phase and the rectification column | |
| JPH08108001A (en) | Multiplex downward pipe fractional distillation device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE4A | Change of address of a patent owner |
Effective date: 20190711 |