RU2747201C2 - Распределительная пластина для обменной колонны, содержащей диспергирующий материал внутри дымовой трубы для прохода газа - Google Patents

Распределительная пластина для обменной колонны, содержащей диспергирующий материал внутри дымовой трубы для прохода газа Download PDF

Info

Publication number
RU2747201C2
RU2747201C2 RU2017140420A RU2017140420A RU2747201C2 RU 2747201 C2 RU2747201 C2 RU 2747201C2 RU 2017140420 A RU2017140420 A RU 2017140420A RU 2017140420 A RU2017140420 A RU 2017140420A RU 2747201 C2 RU2747201 C2 RU 2747201C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
passage
liquid
plate
pipe
Prior art date
Application number
RU2017140420A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017140420A3 (ru
RU2017140420A (ru
Inventor
Рим БРАЭМ
Паскаль АЛИКС
Джон РЕСЛЕР
Original Assignee
Ифп Энержи Нувелль
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ифп Энержи Нувелль filed Critical Ифп Энержи Нувелль
Publication of RU2017140420A publication Critical patent/RU2017140420A/ru
Publication of RU2017140420A3 publication Critical patent/RU2017140420A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2747201C2 publication Critical patent/RU2747201C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
    • B01D3/20—Bubble caps; Risers for vapour; Discharge pipes for liquid
    • 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
    • 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
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/22—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal sieve plates or grids; Construction of sieve plates or grids
    • 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
    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • B01D3/324—Tray constructions
    • 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
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B01D53/1475—Removing carbon dioxide
    • 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
    • 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
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • 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
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/263—Drying gases or vapours by absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/30—Loose or shaped packing elements, e.g. Raschig rings or Berl saddles, for pouring into the apparatus for mass or heat transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области контактных колонн газ/жидкость для установок обработки газа, улавливания CO2, дегидратации или дистилляции. Распределительная пластина 2 для истечений в противотоке в массо- и/или теплообменной колонне между газом и жидкостью содержит, по меньшей мере, одну трубу 4, выступающую из верхней части указанной пластины 2, для прохода через нее газа и, по меньшей мере, одно средство для прохода жидкости 5 через пластину 2, при этом газ поднимается через трубу для прохода газа 4, а жидкость проходит вниз через упомянутые средства для прохода жидкости 5, труба 4 для прохода газа содержит, по меньшей мере, колпак 7, надстроенный по отношению к трубе 4 так, чтобы позволять газу вытекать через пространство, образованное между колпаком 7 и трубой 4, и так, чтобы препятствовать жидкости, поступающей сверху верхней части указанной пластины, проникать в трубу 4, причем внутренняя часть, по меньшей мере, одной из труб для прохода газа 4 снабжена материалом, диспергирующим по отношению к газу и обеспечивающим диспергирование газа во время его прохода в трубе 4, создавая, таким образом, лучшую гомогенизацию газа на выходе из трубы 4. Изобретение обеспечивает более равномерное распределение газа на выходе из дымовых труб и внутри обменной колонны. Такое улучшение дает возможность уменьшения высоты между распределительной пластиной и контактором газ/жидкость без опасности захлебывания колонны даже в случае ее большого диаметра (по меньшей мере, 3 м). Кроме того, распределительная пластина обеспечивает наилучший контакт между газовой и жидкой фазами и, как следствие, наилучший перенос. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 пр., 7 ил.

Description

Настоящее изобретение касается области контактных колонн газ/жидкость, в частности, колонн для установок для обработки газа, улавливания СО2, дегидратации или дистилляции.
Установки для обработки газа и/или улавливания СО2 промыванием аминами и/или дистилляции и/или дегидратации, содержат массо- и/или теплообменные колонны между газом и жидкостью, которые могут представлять собой, например, колонну для поглощения и регенерации текучих сред, жидких или газообразных. Эти колонны функционируют с совпадающим или противоточным истечением газ/жидкость.
Колонны, используемые в этих установках для обработки газа и/или улавливания СО2, и/или дистилляции, и/или дегидратации функционируют обычно по принципу массо- и/или теплообмена между газом и жидкостью, которые циркулируют в колоннах.
Фигура 1а представляет возможную реализацию верхней части колонны для обработки газа 1 (часть, называемая головкой колонны), а фигура 1b представляет возможную реализацию нижней части колонны для обработки газа 1 (часть, называемая дном колонны). Классически, колонна для обработки газа 1 содержит несколько секций 3, заполненных контактором, при этом распределительная пластина 2 расположена между каждой секцией 3. Контактор газ/жидкость приводит в контакт газ G и жидкость L, чтобы осуществить обмены. Целью распределительной пластины является равномерное распределение жидкости L и газа G по контактору газ/жидкость 3. В частном случае головки колонны, такой как представленная на фигуре 1а, распределительная пластина для газа 2 расположена выше сечения, заполненного контактором 3. В частном случае дна колонны, такой как представленная на фигуре 1b, распределительная пластина для газа 2 расположена в нижней части колонны, ниже сечения, заполненного контактором 3.
Стандартные распределители 2, используемые в адсорбционных/регенерационных колоннах или в дистилляционных колоннах, обычно состоят из коллекторной/распределительной пластины, снабженной дымовыми трубами 4 (называемыми также камерами) для прохода газа через пластину. Согласно режиму функционирования в противотоке, каждая дымовая труба 4 обеспечивает проход газа из нижней части колонны в верхнюю часть колонны 1. Дымовые трубы 4 выступают со стороны пластины 2 и перпендикулярны ей. Каждая дымовая труба 4 сформирована из нескольких стенок, например, цилиндрических (например, так, как представлено н фигуре 2а), или прямоугольных (так, как представлено на фигуре 2b), которые ограничивают открытый внутренний объем одной и другой части пластины 2. Согласно режиму функционирования в противотоке, жидкость, что касается нее, распределяется сверху вниз колонны, например, через отверстия 5, расположенные на пластине 2 (так, как представлено на фигуре 2а) или через дымовые трубы для прохода жидкости 6, выступающие из верхней части пластины (например, так как представлено на фигуре 2b и так как описано в заявке на патент FR 3006599 (WO/2014/199035)), при этом эти дымовые трубы для прохода жидкости 5, могут сообщаться с вторичными средствами распределения 5' жидкости, выступающими из нижней части пластины. Чтобы избежать того, чтобы жидкость проходила в дымовые трубы для прохода газа 4, отверстие для выброса или подачи газа над пластиной, предпочтительно, покрыто колпаком (называемым также фацетом).
Чтобы обеспечить хорошую технологичность колонны, а также соблюдение спецификаций, касающихся продуктов, выходящих в результате обработки газа, например, необходимо, чтобы система распределения колонны обеспечивала как можно более равномерное распределение газовой и жидкой фаз.
Среди распределительных пластин известного уровня техники, нацеленных, в частности, на улучшение распределения газа, известен, например, патент FR 2936717, в котором газ поднимается в прямоугольных дымовых трубах и проходит через боковые отверстия/щели, при этом щели двух соседних профилей смещены на полшага. Известен также патент US 5464573, в котором лопатки, позволяют собирать жидкость и направлять ее в камеры, соединенные центральным коллекторным каналом, при этом газ проходит через пространство между камерами, а затем между лопатками.
Тем не менее, распределительные пластины согласно известному уровню техники обеспечивают не вполне равномерные скорости расхода газа, в частности, по краям таких пластин, и это тем более акцентировано, чем больше диаметр колонны.
Вообще, надо отметить, что равномерность распределения газа тем труднее достичь, чем более емкостной является насадка, используемая в качестве контактора газ/жидкость. Емкостью насадки называют максимальное количество газа, которое может циркулировать без захлебывания колонны по отношению к данному расходу жидкости, то есть без создания скоплений жидкости в части насадки. Емкость насадки зависит от многих факторов ( угла каналов, формы элементов, и.т.д)., обычно она обратно пропорциональна ее удельной поверхности (называемой также геометрической поверхностью), которая представляет собой поверхность контакта на единицу объема (выраженную в м2/м3).
Настоящее изобретение касается распределительной пластины, обеспечивающей более равномерное распределение скоростей газа на выходе из дымовых труб для прохода газа, в частности, в случае колонн большого диаметра (типично, диаметр, по меньше мере, равен 3 м), благодаря применению диспергирующего материала, помещенного внутрь, по меньшей мере, одной из указанных дымовых труб для прохода указанного газа.
Устройство согласно изобретению
Изобретение касается распределительной пластины для массо- и/или теплообменной колонны между газом и жидкостью, содержащей, по меньшей мере, одну дымовую трубу, выступающую из верхней части указанной пластины для исключительного прохода указанного газа через указанную пластину, и по меньшей мере одно средство для прохода указанной жидкости через указанную пластину, при этом внутренность по меньшей мере одной из указанных дымовых труб для исключительного прохода указанного газа снабжена материалом, диспергирующим по отношению к указанному газу.
Согласно применению изобретения, указанный диспергирующий материал может быть равномерно распределен внутри указанной дымовой трубы в продольном направлении и в поперечной плоскости.
Благоприятно, указанный диспергирующий материал может быть распределен по толщине, по меньшей мере, большей 10 см.
Согласно применению изобретения, указанный диспергирующий материал может представлять собой насадку, насыпанную внавалку или структурированную.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, указанная дымовая труба для исключительного прохода указанного газа может быть почти в форме параллелепипеда.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, указанная дымовая труба для исключительного прохода указанного газа может быть почти цилиндрической.
Благоприятно, совокупность указанных дымовых труб (4) для исключительного прохода указанного газа, может быть снабжена указанным диспергирующим материалом для газа.
Согласно применению изобретения, указанные средства для прохода жидкости могут содержать множество отверстий и/или дымовых труб для прохода жидкости.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, указанные дымовые трубы для прохода жидкости могут выступать из верхней части указанной пластины и/или из нижней части указанной пластины.
Согласно применению изобретения, указанная пластина может содержать множество средств для прохода жидкости, равномерно распределенных по указанной пластине.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, указанные средства для прохода жидкости могут быть образованы сливными желобами, размещенными по периферии указанной пластины.
Кроме того, изобретение касается массо- и/или теплообменной колонны между газом и жидкостью, в которой две текучие среды контактируют при помощи по меньшей мере одного контактора газ/жидкость, при этом указанная колонна содержит по меньшей мере одну распределительную пластину согласно изобретению для распределения указанных текучих сред по указанному контактору газ/жидкость.
Согласно одному варианту применения обменной колонны согласно изобретению, по меньшей мере, одна распределительная пластина согласно изобретению может быть размещена в нижней части колонны.
Согласно одному варианту применения обменной колонны согласно изобретению, указанная колонна может содержать множество секций, при этом каждая из указанных секций может содержать контактор газ/жидкость и распределительную пластину согласно изобретению.
Кроме того, изобретение касается применения обменной колонны согласно изобретению для способа обработки газа, улавливания СО2, дистилляции дегидратации или превращения воздуха.
Краткое описание фигур
Другие характеристики и преимущества способа согласно изобретению проявятся при чтении следующего ниже описания неограничивающих примеров осуществления, со ссылками на прилагаемые фигуры, описанные ниже.
Фигуры 1а и 1b, уже описанные, иллюстрируют частные случаи, соответственно, верхней и нижней части колонны для обработки газа или улавливания СО2, снабженной распределительной пластиной.
Фигуры 2а и 2b, уже описанные, иллюстрируют распределительные пластины согласно известному уровню техники.
Фигура 3 иллюстрирует распределительную пластину согласно первому способу осуществления изобретения.
Фигура 4 иллюстрирует распределительную пластину согласно второму способу осуществления изобретения.
Фигура 5 иллюстрирует применение распределительной пластины согласно изобретению.
Фигуры 6а и 6с представляют, соответственно, среднюю скорость и вертикальную скорость после распределителя согласно известному уровню техники, а фигуры 6b и 6d представляют, соответственно, среднюю скорость и вертикальную скорость после варианта распределителя согласно изобретению.
Фигуры 7а и 7с представляют, соответственно, среднюю скорость и вертикальную скорость после варианта распределителя согласно изобретению для диаметра колонны D=3,76 м, а фигуры 7b и 7d представляют, соответственно, среднюю скорость и вертикальную скорость после того же варианта распределителя согласно изобретению для диаметра колонны D=7 м.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение касается распределительной пластины для массо- и/теплообменной колонны между газом и жидкостью, содержащей по меньшей мере одну дымовую трубу, выступающую из верхней части пластины, для исключительного прохода газа через указанную пластину, и по меньшей мере одно средство для прохода жидкости через пластину. Обычно, распределительная пластина является почти цилиндрической. Верхней частью распределительной пластины называют часть распределительной пластины, которая ориентирована к верхней части обменной колонны.
Распределительная пластина согласно изобретению приспособлена для истечений в противотоке в массо- и/или теплообменной колонне газа, поднимающегося через дымовые трубы для исключительного прохода газа, и жидкости, ниспадающей через средства для прохода жидкости.
Согласно изобретению, дымовые трубы для исключительного прохода газа выступают из верхней части пластин (и в результате этого ориентированы к верху колонны). Эти дымовые трубы дают возможность, для колонны, функционирующей в противотоке, прохода газа снизу пластины (или нижней части) к верней части пластины (или верхней части).
Согласно изобретению, дымовые трубы для исключительного прохода газа содержат, по меньшей мере, одно средство для предотвращения прохода жидкости через дымовую трубу. Это средство может представлять собой колпак, надстроенный по отношению к дымовой трубе. Такой колпак позволяет газу вытекать через пространство, образованное между колпаком и дымовой трубой, но препятствует жидкости (поступающей сверху верхней части пластины, потому что распределительная пластина согласно изобретению записана в функционирование в противотоке) проникать в дымовую трубу.
Благоприятно, дымовые трубы для исключительного прохода газа имеют почти форму параллелепипеда, предпочтительно, прямоугольника. В самом деле, такая геометрия обеспечивает широкое отверстие для прохода газа, что позволяет ограничить потери давления. Кроме того, когда распределительная пластина содержит несколько дымовых труб для прохода газа, они могут быть расположены параллельно друг другу. Альтернативно, дымовые трубы для исключительного прохода газа имеют точно цилиндрическую форму.
Согласно изобретению, внутренность, по меньшей мере, одной из указанных дымовых труб для исключительного прохода газа снабжена материалом, диспергирующим по отношению к газу, то есть материалом, который обеспечивает диспергирование газа во время его прохода в дымовой трубе, создавая, таким образом, лучшее распределение (с точки зрения гомогенизации) газа на его выходе из дымовой трубы. Благоприятно, все дымовые трубы распределительной пластины снабжены диспергирующим материалом, с тем, чтобы способствовать гомогенизации потока газа ниже распределительной пластины.
Благоприятно, дипергирующий материал распределен внутри дымовой трубы или дымовых труб для исключительного прохода газа равномерно в продольном направлении (продольное направление это направление оси идущей от нижней части пластины к верхней части пластины) и равномерно в поперечной плоскости. Таким образом, диспергирование газа, проходящего по дымовой трубе или дымовым трубам является как можно более гомогенным, что обеспечивает поток газа на выходе из дымовой трубы, или дымовых труб, постоянным по сечению, соответствующему сечению дымовой трубы или дымовых труб.
Благоприятно, диспергирующий материал равномерно распределен по толщине, составляющей, по меньшей мере, 10 см вдоль продольного направления дымовых труб. Таким образом, частицы газа, проходящие такие толщины диспергирующего материала, достаточно диспергированы для того, чтобы обеспечить равномерный поток газа на выходе из рассматриваемых дымовых труб. Благоприятно, диспергирующий материал равномерно распределен по всей высоте дымовых труб для исключительного прохода газа.
Предпочтительно, диспергирующий материал, который распределен внутри, по меньшей мере, одной из дымовых труб для исключительного прохода газа, представляет собой насадку, насыпанную внавалку, или структурированного типа, предпочтительно, структурированного типа. В самом деле, структурированная насадка обеспечивает равномерную плотность диспергирующей среды. Насадкой, насыпанной внавалку, называют анархическое случайное нагромождение унитарных элементов, обладающих особыми формами, например, кольцевыми, спиральными и.т.д. Массо- и/или теплообмены осуществляются внутри этих унитарных элементов. Эти унитарные элементы могут быть из металла, керамики, пластмассы или из аналогичных материалов. Заявки на патент ЕР 1478457 и WO 2008/067031 описывают два примера унитарных элементов насадки, насыпанной внавалку. Насыпанная внавалку насадка обладает интересными свойствами с точки зрения эффективности переноса, низких потерь давления и простоты установки. Геометрическая поверхность насыпанной внавалку насадки может находиться в интервале от 70 до 250 м2/м3. Структурированной насадкой называют набор пластин или складчатых листов, волнистых (« corrugated на английском, то есть чувствительно гофрированных с прямыми углами) и уложенных упорядоченным образом в форме больших блоков, как описано, в частности, в заявках на патенты FR 2913353 (US 2010/0213625), US 3679537 и US 4296050. Массо- и/или теплообмены осуществляютя на этих пластинах. Структурированные насадки обладают тем преимуществом, что дают большую геометрическую поверхность для данного репрезентативного диаметра. Геометрическая поверхность структурированной насадки может находиться в интервале от 100 до 500 м2/м3.
Благоприятно, совокупность дымовых труб для указанного исключительного прохода указанного газа снабжена диспергирующим материалом для газа.
Средства для прохода жидкости обеспечивают проход жидкости с верхней части пластины к нижней части.
Согласно одному варианту осуществления изобретения, в частности, в случае обменной колонны, состоящей из нескольких секций, каждая секция образована контактором газ/жидкость и распределительной пластиной, средства для прохода жидкости через пластину представляют собой совокупность дымовых труб, которые могут выступать с верхней стороны пластины и/или с нижней стороны пластины. Для того, чтобы жидкость проходила по дымовым трубам для прохода жидкости и не проходила по дымовым трубам для исключительного прохода газа, дымовые трубы для прохода жидкости, благоприятно, менее высокие по сравнению с дымовыми трубами для прохода газа. Дымовые трубы для прохода жидкости могут быть точно цилиндрическими. Согласно другому способу осуществления изобретения, средства для прохода жидкости через пластину представляют собой совокупность отверстий, проделанных в пластине. Согласно другому примеру осуществления изобретения (например, в межслоевой конфигурации), средства для прохода жидкости через пластину включают в себя одновременно дымовые трубы и отверстия. Эти средства для прохода жидкости расположены между дымовыми трубами для исключительного прохода газа. Число средств для прохода жидкости, благоприятно, больше числа дымовых труб для исключительного прохода газа. Шаг средств для прохода жидкости может быть треугольным или квадратным. Чтобы осуществить хорошее распределение жидкости и хорошее распределение жидкости по контактору газ/жидкость, средства для прохода жидкости равномерно распределены по пластине, то есть расположены на всей поверхности пластины между дымовыми трубами для прохода газа.
Альтернативно и, в частности, в случае распределительной пластины, помещенной в нижней части обменной колонны, средства для прохода жидкости соответствуют сливным желобам. Сливные желоба распределительных пластин расположены обычно по периферии пластины для пластин с одним проходом, но могут быть расположены в центральных секциях для многопроходных пластин, в зависимости от диаметра колонны.
Согласно одному варианту изобретения, не представленному, но такому, как описанный в ЕР 3034142(US 20160175733), распределительная пластина содержит по меньше мере два уровня сбора и распределения жидкости, при этом часть жидкости верхнего уровня проходит на нижний уровень до того как быть распределенной по основанию пластины, тогда как другая часть жидкости, находящейся на верхнем уровне, непосредственно распределяется на основание нижнего уровня. Эта конфигурация позволяет улучшить распределение жидкости в случае высоких расходов жидкости и, в частности, в случае большого диапазона изменения расхода жидкости, все еще сохраняя малый занимаемый объем.
Фигура 3 иллюстрирует неограничивающий пример распределительной пластины согласно изобретению. Фигура 3 представляет собой вид в разрезе части распределительной пластины. Так фигура 3 представляет распределительную пластину 2, содержащую множество дымовых труб 4 для исключительного прохода газа G, выступающих из верхней части пластины, а также множество отверстий 5, обеспечивающих проход жидкости L под пластину 2. Согласно этому примеру осуществления изобретения, некоторые из дымовых труб 4 для исключительного прохода газа снабжены материалом 6, диспергирующим по отношению к газу, и некоторые из дымовых труб 4 для исключительного прохода газа не содержат материала 6, диспергирующего по отношению к газу. Согласно этому примеру осуществления, совокупность дымовых труб для исключительного прохода газа содержит колпак 7, предотвращающий проход жидкости через дымовую трубу.
Согласно неограничивающему примеру фигуры 4, дымовые трубы 4 для исключительного прохода газа имеют форму параллелепипеда и выступают из верхней части пластины 2. Согласно этому примеру, дымовые трубы для исключительного прохода газа 4 содержат широкое отверстие 8,обеспечивающее проход газа на их поверхность. Согласно этому примеру, средства для прохода жидкости 5 через пластину соответствуют отверстиям, размещенным между дымовыми трубами 4 для прохода газа. Однако, средство для прохода жидкости может быть осуществлено при помощи других средств, в частности, дымовыми трубами для прохода жидкости, или сливными желобами.
Согласно другому неограничивающему примеру, представленному на фигуре 5, дымовые трубы 4 для исключительного прохода газа имеют форму параллелепипеда и выступают из верхней части пластины 2, и пластина 2 содержит средства для прохода жидкости 5 через пластину в форме сливных желобов9, размещенных по периферии пластины 2. Согласно этому способу осуществления изобретения, жидкость течет из верхней части пластины к нижней части пластины, проходя через сливной желоб 9. Газ, происходящий из нижней части пластины, течет в противотоке в колонне через дымовые трубы для исключительного прохода газа, при этом они, согласно этому примеру осуществления изобретения, все снабжены материалом, диспергирующим по отношению к газу.
Изобретение касается также массо- и/или теплообменной колонны между двумя текучими средами, в которой две текучие среды контактируют при помощи по меньшей мере одного контактора газ/жидкость, при этом колонна содержит, по меньшей мере, один первый вход для жидкой текучей среды, по меньшей мере, один второй вход для газообразной текучей среды, по меньшей мере, один первый выход для газообразной текучей среды и, по меньшей мере, один второй выход для жидкой текучей среды. Кроме того, колонна содержит, по меньшей мере, одну распределительную пластину, такую, как описанная выше, чтобы обеспечить равномерное распределение газа по контактору газ/жидкость.
Согласно одному способу осуществления настоящего изобретения, колонна содержит распределительную пластину, такую, как описанная выше, расположенную в нижней части колонны. Благоприятно, распределительной пластине нижней части колонны предшествует устройство для предварительного распределения газовой фазы.
Согласно применению изобретения, колонна сформирована из нескольких секций, причем каждая секция содержит контактор газ/жидкость и распределительную пластину, такую, как описанная выше.
Благоприятно, контактор газ/жидкость представляет собой слой структурированной насадки. Альтернативно, контактор газ/жидкость представляет собой слой насадки, насыпанной внавалку.
Предпочтительно, газ и жидкость текут в колонне в противотоке.
Колонна согласно изобретению моет быть использована в способах обработки газа, улавливания СО2 (например, промывкой аминами), дистилляции, дегидратации или превращения воздуха. Кроме того, изобретение может быть использовано с растворителем любого типа.
Пример осуществления
Чтобы проиллюстрировать преимущества настоящего изобретения, предлагают сравнить результаты, полученные с оборудованной обменной колонной согласно настоящему изобретению, с результатами, полученными с колонной согласно известному уровню техники (то есть без диспергирующего материала для газа в, по меньшей мере, одной дымовой трубе для исключительного прохода газа.
Итак, согласно первому примеру рассматривают обменную колонну диаметром 3,76 м. Эта колонна содержит одну распределительную пластину согласно изобретению, помещенную в нижней части этой колонны. Эта пластина содержит дымовые трубы для исключительного прохода газа прямоугольной формы, при этом каждая из дымовых труб закрыта сверху колпаком и каждая из дымовых труб снабжена материалом, диспергирующим по отношению к газу, в форме структурированной насадки. Принципиальные характеристики колонны согласно изобретению детализированы ниже:
- Высота распределительной пластины: 1,4 м
- Число дымовых труб для исключительного прохода газа: 6
- Высота дымовых труб: 0,555 м
- Толщина структурированной насадки внутри дымовых труб для газа: 0,555 м
- Расстояние между дымовыми трубами и колпаком: 0,1 м
- Расстояние между выходом дымовых труб и слоем насадки (насадка моделирована пористой средой): 0,9 м
- Поверхностная скорость газа в колонне: Vsg=0,35 м/с
- Кинетический фактор газа: 2,7 Па0,5
- Давление: атмосферное давление
- Температура: 25°С
Характеристики, в отношении распределения газа, этой колонны согласно изобретению сравнивают с характеристиками колонны согласно известному уровню техники (то есть без материала, диспергирующего для газа, в, по меньшей мере, одной дымовой трубе для исключительного прохода газа) имеющей такие же характеристики, за исключением присутствия диспергирующего материала внутри совокупности дымовых труб для прохода газа.
Фигуры 6а и 6с представляют, соответственно, среднюю скорость (или стандарт скорости) и вертикальную скорость (или расходную скорость) ниже распределителя согласно известному уровню техники, а фигуры 6b и 6d представляют, соответственно, среднюю скорость (или стандарт скорости) и вертикальную скорость (или расходную скорость) ниже распределителя согласно изобретению. Сравнивая результаты, полученные с распределительной пластиной согласно известному уровню техники и согласно изобретению, представляется очевидным, что скорости более равномерны с колонной, снабженной распределительной пластиной согласно изобретению. Можно в частности, отметить в случае распределительной пластины согласно изобретению, исчезновение сверхскоростей, наблюдаемых по краям стенки колонны в случае колонны согласно известному уровню техники.
Во втором примере осуществления изобретения рассматривают обменную колонну, содержащую распределительную пластину согласно изобретению, имеющую характеристики, описанные в предыдущем примере, за исключением того, что диаметр колонны составляет 7 м вместо 3,76 м. Характеристики, в отношении распределения газа, этой колонны согласно изобретению сравнимы с характеристиками колонны согласно изобретению диаметром 3,76 м первого примера, описанного перед этим. Результаты между двумя колоннами сопоставимы при 5 см выше слоя насадки.
Фигуры 7а и 7с представляют, соответственно, среднюю скорость (или стандарт скорости) и вертикальную скорость (или расходную скорость) ниже распределителя согласно первому примеру осуществления изобретения (диаметр колонны D=3,76м, а фигуры 7b и 7d представляют, соответственно, среднюю скорость (или стандарт скорости) и вертикальную скорость (или расходную скорость) ниже распределителя согласно второму примеру осуществления изобретения (диаметр колонны D=7м). На этих фигурах можно наблюдать, что скорости остаются, несмотря на увеличение диаметра колонны, равномерными, включая скорости у краев колонны. Итак, представляется ясным, что распределительная пластина согласно изобретению позволяет обеспечить хорошее функционирование даже в случае колонн большого диаметра.
Таким образом, распределительная система согласно изобретению обеспечивает более равномерное распределение газа внутри обменной колонны. Такое улучшение может дать возможность уменьшения высоты между распределительной пластиной и контактором газ/жидкость, без опасности захлебывания колонны, и это даже в случае обменной колонны большого диаметра. Распределительная пластина согласно изобретению обеспечивает таким образом наилучший контакт между газовой и жидкой фазами, и в результате этого наилучший перенос.

Claims (15)

1. Распределительная пластина (2) для истечений в противотоке в массо- и/или теплообменной колонне между газом и жидкостью, содержащая по меньшей мере одну трубу (4), выступающую из верхней части указанной пластины (2) для прохода указанного газа через указанную пластину, и по меньшей мере одно средство для прохода указанной жидкости (5) через указанную пластину (2), при этом указанный газ поднимается через указанную трубу для прохода указанного газа, а указанная жидкость проходит вниз через упомянутые средства для прохода жидкости, при этом труба (4) для прохода указанного газа содержит по меньшей мере колпак, надстроенный по отношению к трубе так, чтобы позволять указанному газу вытекать через пространство, образованное между колпаком и трубой, и так, чтобы препятствовать указанной жидкости, поступающей сверху верхней части указанной пластины, проникать в трубу, отличающаяся тем, что внутренняя часть по меньшей мере одной из указанных труб для прохода указанного газа снабжена материалом, диспергирующим по отношению к указанному газу, причем указанный диспергирующий материал обеспечивает диспергирование указанного газа во время его прохода в указанной трубе, создавая, таким образом, лучшую гомогенизацию указанного газа на выходе из указанной трубы.
2. Пластина по п. 1, в которой указанный диспергирующий материал равномерно распределен внутри указанной трубы (4) для прохода указанного газа в продольном направлении и в поперечной плоскости.
3. Пластина по п. 2, в которой указанный диспергирующий материал распределен по толщине, по меньшей мере, большей 10 см.
4. Пластина по любому из пп. 1-3, в которой указанный диспергирующий материал представляет собой насадку, насыпанную внавал или структурированную.
5. Пластина по любому из пп. 1-4, в которой указанная труба (4) для прохода указанного газа представляет собой параллелепипед.
6. Пластина по любому из пп. 1-4, в которой указанная труба (4) для прохода указанного газа является цилиндрической.
7. Пластина по любому из пп. 1-6, в которой совокупность указанных труб (4) для указанного прохода указанного газа снабжена указанным материалом, диспергирующим газ.
8. Пластина по любому из пп. 1-7, в которой указанные средства для прохода жидкости (5) содержат множество отверстий (5) и/или труб для прохода жидкости (5).
9. Пластина по п. 8, в которой указанные трубы для прохода жидкости (5) выступают из верхней части указанной пластины и/или из нижней части указанной пластины.
10. Пластина по любому из пп. 1-9, в которой указанная пластина содержит множество средств для прохода жидкости (5), равномерно распределенных по указанной пластине (2).
11. Пластина по любому из пп. 1-7, в которой указанные средства для прохода жидкости сформированы из сливных желобов (9), размещенных на периферии указанной пластины.
12. Массо- и/или теплообменная колонна между газом и жидкостью, в которой обе текучие среды контактируют при помощи по меньшей мере одного контактора газ/жидкость (3), отличающаяся тем, что указанная колонна содержит, по меньшей мере, одну распределительную пластину (2) по любому из предыдущих пунктов для распределения указанных текучих сред на указанном контакторе газ/жидкость (3).
13. Обменная колонна по п. 12, в которой, по меньшей мере, одна распределительная пластина по любому из пп. 1-11 помещена в нижней части колонны.
14. Обменная колонна по п. 12, в которой указанная колонна содержит множество секций, причем каждая из указанных секций содержит контактор газ/жидкость и распределительную пластину по любому из пп. 1-11.
15. Применение колонны по любому из пп. 12-14 для обработки газа, улавливания СО2, дистилляции, дегидратации или преобразования воздуха.
RU2017140420A 2016-11-22 2017-11-21 Распределительная пластина для обменной колонны, содержащей диспергирующий материал внутри дымовой трубы для прохода газа RU2747201C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1661339A FR3058901B1 (fr) 2016-11-22 2016-11-22 Plateau distributeur pour colonne d'echange comprenant un materiau dispersif au sein d'une cheminee pour le passage du gaz
FR1661339 2016-11-22

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017140420A RU2017140420A (ru) 2019-05-21
RU2017140420A3 RU2017140420A3 (ru) 2020-10-19
RU2747201C2 true RU2747201C2 (ru) 2021-04-29

Family

ID=57796663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017140420A RU2747201C2 (ru) 2016-11-22 2017-11-21 Распределительная пластина для обменной колонны, содержащей диспергирующий материал внутри дымовой трубы для прохода газа

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10786752B2 (ru)
EP (1) EP3323484B1 (ru)
JP (1) JP6983042B2 (ru)
CN (1) CN108079749A (ru)
CA (1) CA2985781A1 (ru)
ES (1) ES2771349T3 (ru)
FR (1) FR3058901B1 (ru)
RU (1) RU2747201C2 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3074055B1 (fr) * 2017-11-30 2022-06-03 Ifp Energies Now Plateau distributeur de gaz pour fond de colonne de contact gaz/liquide comprenant une zone de collecte de liquide partiellement recouverte par des cheminees de gaz
FR3100320B1 (fr) * 2019-09-02 2022-02-18 Air Liquide Dispositif de distribution destiné à une colonne de séparation gaz/liquide
US20230266074A1 (en) * 2022-02-20 2023-08-24 Molecule Works Inc. Device for mass and/or heat transfer and process for capturing a molecule in a process fluid using the device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427605A (en) * 1979-10-25 1984-01-24 Sulzer Brothers Limited Tray device for collecting and distributing liquid for a counter-current column
EP0206524A2 (en) * 1985-05-29 1986-12-30 Mobil Oil Corporation Distillation column comprising a flash zone in combination with a de-entrainment chimney
RU2103049C1 (ru) * 1995-05-18 1998-01-27 Пензенский государственный архитектурно-строительный институт Способ дезодорации потоков пара и воздуха
US20150352462A1 (en) * 2013-01-16 2015-12-10 Sulzer Chemtech Ag Hybrid Contact Tray for a Mass Transfer Column

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US471369A (en) * 1892-03-22 Reciprocating mechanism for printing-presses
JP3002360B2 (ja) * 1993-07-26 2000-01-24 株式会社ジャパンエナジー 分散装置
US5464573A (en) 1994-05-09 1995-11-07 Koch Engineering Company, Inc. Liquid collector-distributor with integral exchange column and method
US5752538A (en) * 1995-12-13 1998-05-19 Praxair Technology, Inc. Liquid distributor for packed columns
FR2807676B1 (fr) * 2000-04-17 2002-07-12 Inst Francais Du Petrole Sous-ensemble polyfonctionnel assurant la mise en contact, la distribution de matiere et l'echange de chaleur et/ou de matiere d'au moins une phase gazeuse et d'au moins une phase liquide
US8408026B2 (en) * 2007-08-21 2013-04-02 Air Products And Chemicals, Inc. Liquid collector and redistributor for packed columns
JP2009127451A (ja) * 2007-11-20 2009-06-11 Osaka Gas Co Ltd 流体混合装置及び脱硝装置
CN101254354A (zh) * 2007-12-07 2008-09-03 北京化工大学 填料式导向塔板
FR2936717A1 (fr) 2008-10-07 2010-04-09 Air Liquide Distributeur de liquide
BR112013012851B1 (pt) * 2011-01-10 2020-12-15 Koch-Glitsch, Lp Bandeja de contato, coluna em que processos de transferência de massa e/ou troca de calor ocorrem e método de operação de uma coluna
FR2978679B1 (fr) * 2011-08-03 2014-01-17 Total Raffinage Marketing Plateau distributeur d'un gaz et d'un liquide, reacteur equipe d'un tel plateau et utilisation dudit plateau.
DE102011119148A1 (de) * 2011-11-22 2013-05-23 Linde Ag Kolonne
FR2989594B1 (fr) * 2012-04-18 2015-04-24 IFP Energies Nouvelles Plateau distributeur pour colonne de contact gaz/liquide offshore
FR3006599B1 (fr) 2013-06-10 2015-05-29 IFP Energies Nouvelles Plateau distributeur pour colonne de contact gaz/liquide avec systeme de distribution secondaire
FR3016533B1 (fr) * 2014-01-21 2016-01-15 IFP Energies Nouvelles Plateau distributeur pour colonne d'echange entre un gaz et un liquide avec deflecteur de liquide
FR3018200B1 (fr) * 2014-03-10 2017-12-01 Ifp Energies Now Contacteur pour colonne d'echange constitue de compartiments de garnissage vrac
FR3030295B1 (fr) * 2014-12-17 2018-09-28 IFP Energies Nouvelles Plateau distributeur compact pour les colonnes de contact gaz/liquide en mer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427605A (en) * 1979-10-25 1984-01-24 Sulzer Brothers Limited Tray device for collecting and distributing liquid for a counter-current column
EP0206524A2 (en) * 1985-05-29 1986-12-30 Mobil Oil Corporation Distillation column comprising a flash zone in combination with a de-entrainment chimney
RU2103049C1 (ru) * 1995-05-18 1998-01-27 Пензенский государственный архитектурно-строительный институт Способ дезодорации потоков пара и воздуха
US20150352462A1 (en) * 2013-01-16 2015-12-10 Sulzer Chemtech Ag Hybrid Contact Tray for a Mass Transfer Column

Also Published As

Publication number Publication date
ES2771349T3 (es) 2020-07-06
RU2017140420A3 (ru) 2020-10-19
JP6983042B2 (ja) 2021-12-17
JP2018083194A (ja) 2018-05-31
FR3058901B1 (fr) 2021-07-30
EP3323484A1 (fr) 2018-05-23
EP3323484B1 (fr) 2020-01-08
US20180140966A1 (en) 2018-05-24
CA2985781A1 (fr) 2018-05-22
CN108079749A (zh) 2018-05-29
US10786752B2 (en) 2020-09-29
RU2017140420A (ru) 2019-05-21
FR3058901A1 (fr) 2018-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9993743B2 (en) Distributor tray for gas/liquid contact column with secondary distribution system
RU2747201C2 (ru) Распределительная пластина для обменной колонны, содержащей диспергирующий материал внутри дымовой трубы для прохода газа
JP4557490B2 (ja) 効率増強分留トレイ及びプロセス
US11007453B2 (en) Gas-distributing tray for the bottom of a gas/liquid contact column comprising a zone for collecting liquid partially overlapped by gas chimneys
US5318732A (en) Capacity-enhanced multiple downcomer fractionation trays
SA07280030B1 (ar) جهاز ملامسة تيار مشترك من سائل وبخار
JP6207031B2 (ja) 液体分配装置
US20160175734A1 (en) Distributor tray for heat and/or material exchange columncomprising bubbling means
US9895629B2 (en) Contact and separation column and tray
US20190184331A1 (en) Tray for exchange column comprising gas chimneys surmounted by hats with a streamlined profile
CN111107914A (zh) 用于交换柱的分配托盘，包括用于分配气体的壳体
TW201941822A (zh) 具有交叉接觸的蒸汽液體接觸設備及程序
RU2015137679A (ru) Устройство для распределения жидкости с использованием пакетированных распределительных желобов и массообменная колонна и способ с его применением
TW201941823A (zh) 於殼體處具有降液管的蒸汽液體接觸設備及程序
WO2015071221A1 (en) Contact and separation column and tray
JP4671572B2 (ja) 接触装置中のガスと液体の分配
CN105622791A (zh) 一种聚合物多级并流脱挥塔及脱挥工艺
SU1042780A1 (ru) Многоканальна секционированна насадочна колонна
RU2456070C2 (ru) Регулярная насадка для тепло- и массообменных аппаратов
MXPA01007408A (es) Aparato fraccionador con red de baja superficie por encima del soporte de bandejas.