RU2773283C1

RU2773283C1 - Device for feeding raw materials to the mass transfer apparatus (options)

Info

Publication number: RU2773283C1
Application number: RU2021119463A
Authority: RU
Inventors: Тимур Ильнурович Маннанов; Светлана Константиновна Чуракова; Инна Ильнуровна Маннанова
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2022-06-01

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: group of inventions relates to the designs of raw material input units in mass transfer apparatuses and can be used, for example, in the chemical, oil refining industries. The raw material supply device contains a branch pipe for the input of raw materials connected to a distribution device, which has a common part and two guide channels. In this case, the guide vanes are located on the sides of the common part of the distribution device and on the long side of each guide channel. In another variant of the device for feeding raw materials to the mass transfer apparatus, the guide vanes are located on the sides of the common part of the distribution device and on both sides of each guide channel.

EFFECT: reducing the kinetic component of the flow of raw materials by increasing the cross-section, which will lead to improved separation of the vapor and liquid phases of raw materials and a more uniform distribution of raw materials across the cross-section of the mass transfer apparatus, thereby increasing the efficiency of its operation, increasing the selection of distillate products while increasing the degree of separation of raw materials into fractions.

7 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к химической, нефтеперерабатывающей и другим отраслям промышленности и может быть использована в массообменных аппаратах при осуществлении процессов ректификации, абсорбции и очистки газов.The invention relates to the chemical, oil refining and other industries and can be used in mass transfer apparatus in the process of distillation, absorption and purification of gases.

Из предшествующего уровня техники известны разнообразные конструкции узлов ввода сырья в массообменные аппараты. Применение этих узлов обусловлено необходимостью разделения парожидкостного сырья в зоне ввода сырья на паровую и жидкостную фазу, а также равномерного распределения паровой фазы сырья по поперечному сечению аппарата для обеспечения нормальной работы внутренних устройств массообменного аппарата.From the prior art, various designs of raw material input units into mass transfer apparatuses are known. The use of these nodes is due to the need to separate the vapor-liquid feedstock in the feedstock input zone into the vapor and liquid phases, as well as to uniformly distribute the vapor phase of the feedstock over the cross section of the apparatus to ensure normal operation of the internal devices of the mass transfer apparatus.

Например, устройство подачи (А.С. СССР №147379, кл. В01D 3/28, 1978 г.) содержит пароэжектор и форсунки, посредством которых сырье распределяется по поперечному сечению аппарата. Однако узлы такой конструкции сложны в изготовлении и при работе характеризуются высоким гидравлическим сопротивлением.For example, the feeder (AS USSR No. 147379, class B01D 3/28, 1978) contains a steam ejector and nozzles, through which the raw material is distributed over the cross section of the apparatus. However, units of this design are difficult to manufacture and are characterized by high hydraulic resistance during operation.

Известно также устройство подачи сырья (И.Б. Идельчик «Справочник по гидравлическим сопротивлениям», Госэнергиздат. М., 1960 г., с. 388), представляющее собой приточный насадок конструкции Батурина в виде патрубка, у которого на выходе, срезанном под углом 45°, установлены профилированные направляющие лопатки, Недостаткам прототипа является неравномерность распределения вводимого сырья по поперечному сечению аппарата.It is also known a raw material supply device (I.B. Idelchik "Handbook of hydraulic resistance", Gosenergizdat. M., 1960, p. 388), which is a supply nozzle designed by Baturin in the form of a pipe, in which at the outlet, cut at an angle 45° installed profiled guide vanes, The disadvantages of the prototype is the uneven distribution of input raw materials across the cross section of the apparatus.

За прототип принято устройство подачи сырья (патент РФ на полезную модель №10599, кл. 6В01 D53/18, 1999 г.), представляющее собой распределительное устройство с установленными в нем на расстоянии друг от направляющими профилированными лопатками с входными и выходными участками, при этом направляющие профилированные лопатки установлены по всей длине распределительного устройства, длина которого равна длине хорд внутренней окружности, расположенной в плоскости поперечного сечения колонны на уровне установки корпуса распределительного устройства, и образованных проекциями его краев на упомянутую плоскость, а отношение смещения каждой предыдущей направляющей профилированной лопатки вдоль поперечной оси распределительного устройства к смещению предыдущей лопатки по направлению от вводного патрубка прямо пропорционально отношению площадей сегментов, образованных хордами, проходящими через проекции концов выходных участков соответствующих направляющих лопаток на поперечное сечение колонны, расположенного на уровне оси вводного патрубка.The raw material supply device (RF patent for utility model No. 10599, class 6В01 D53/18, 1999) was adopted as a prototype, which is a switchgear with profiled vanes installed at a distance from each other with inlet and outlet sections, while guide profiled vanes are installed along the entire length of the distributor, the length of which is equal to the length of the chords of the inner circle located in the plane of the cross section of the column at the level of the installation of the distributor housing, and formed by projections of its edges onto the said plane, and the ratio of the displacement of each previous guide profiled vane along the transverse the axis of the distributing device to the displacement of the previous blade in the direction from the inlet pipe is directly proportional to the ratio of the areas of the segments formed by the chords passing through the projections of the ends of the outlet sections of the corresponding guide vanes on the cross section of the column, ra located at the level of the inlet pipe axis.

Недостатком данной конструкции является неизменяющееся сечение для прохода парожидкостного потока, в результате чего, в случае высокой скорости подачи сырья, возможны явления разбрызгивания, удара потока о стенку колонны, что приводит к неполноте отделения пара от жидкости, и, как следствие, снижение отбора дистиллятных продуктов.The disadvantage of this design is the unchanging cross section for the passage of the vapor-liquid flow, as a result of which, in the case of a high feed rate, splashing and impact of the flow against the column wall are possible, which leads to incomplete separation of vapor from liquid, and, as a result, a decrease in the selection of distillate products .

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение кинетической составляющей вводимого потока сырья за счет увеличения сечения для его прохода, засчет чего обеспечивается улучшение сепарации паровой и жидкой фаз сырья и более равномерное распределение сырья по поперечному сечению массообменного аппарата, что приведет к повышению эффективности его работы, увеличению отбора дистиллятных продуктов при одновременном повышении степени разделения сырья на фракции.The technical problem to be solved by the invention is to reduce the kinetic component of the input flow of raw materials by increasing the cross section for its passage, thereby improving the separation of the vapor and liquid phases of the raw materials and a more uniform distribution of the raw materials over the cross section of the mass transfer apparatus, which will lead to an increase in efficiency. his work, increasing the selection of distillate products while increasing the degree of separation of raw materials into fractions.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что предлагается устройство подачи сырья в массообменный аппарат, включающее патрубок для ввода сырья, соединенный с распределительным устройством с установленными с поперечным смещением направляющими лопатками, согласно изобретению имеющий общую часть, которая дальше по ходу потока разделяется на два направляющих канала, что обеспечивает снижение кинетической составляющей вводимого потока сырья за счет увеличения сечения для его прохода, что приведет к повышению эффективности его работы, увеличению отбора дистиллятных продуктов при одновременном повышении степени разделения сырья на фракции. В варианте исполнения в направляющих каналах имеется горизонтальное нижнее днище, в общей части устройства ввода днище имеет переливное устройство для подачи жидкости на нижележащую тарелку, боковые стенки, наклон 1-20° от горизонтали вниз. Направляющие лопатки могут быть установлены с постоянным поперечным смещением и продольным шагом или переменным поперечным смещением и продольным шагом. Направляющие лопатки расположены с боковых сторон общей части распределительного устройства и с длинной стороны каждого направляющего канала, либо с боковых сторон общей части распределительного устройства и с обеих сторон каждого направляющего канала.The solution to this problem is ensured by the fact that a device for feeding raw materials into a mass transfer apparatus is proposed, including a pipe for introducing raw materials connected to a distribution device with guide vanes installed with a transverse offset, according to the invention, having a common part, which further downstream is divided into two guide channels, which ensures a reduction in the kinetic component of the input flow of raw materials by increasing the cross section for its passage, which will lead to an increase in the efficiency of its operation, an increase in the selection of distillate products while increasing the degree of separation of raw materials into fractions. In the embodiment, there is a horizontal bottom bottom in the guide channels, in the common part of the inlet device, the bottom has an overflow device for supplying liquid to the underlying plate, side walls, a downward slope of 1-20° from the horizontal. The guide vanes can be installed with constant lateral offset and longitudinal pitch or variable lateral offset and longitudinal pitch. The guide vanes are located on the sides of the common part of the distributor and on the long side of each guide channel, or on the sides of the common part of the distributor and on both sides of each guide channel.

Во всех вариантах выполнения, направляющие лопатки ориентированы навстречу потоку сырья; параллельны между собой; угол поворота лопатки относительно кромки распределительного устройства составляет 20°-70°; расстояние между лопатками, установленных с какой-либо стороны распределительного устройства, составляет от 100 до 500 мм.In all embodiments, the guide vanes are oriented towards the flow of raw materials; parallel to each other; the angle of rotation of the blade relative to the edge of the distributing device is 20°-70°; the distance between the blades installed on either side of the switchgear is from 100 to 500 mm.

За счет этого достигается высокая степень снижения скорости, по меньшей мере, паровой части сырьевого потока, путем увеличения сечения его прохождения, и, соответственно, высокая степень разделения парожидкостного сырья, поступающего в массообменный аппарат.Due to this, a high degree of reduction in the speed of at least the vapor part of the feed stream is achieved by increasing the cross section of its passage, and, accordingly, a high degree of separation of the vapor-liquid feedstock entering the mass transfer apparatus.

Изобретение поясняется рисунками, где на фиг. 1 показан общий вид устройства подачи сырья; на фиг. 2, 3 показан общий вид устройства подачи сырья в варианте с нижним днищем; на фиг. 4 показан общий вид устройства подачи сырья в варианте с расположением направляющих лопаток с обеих сторон направляющего канала; на фиг. 5, 6 показан общий вид устройства подачи сырья в варианте с расположением направляющих лопаток с обеих сторон направляющего канала и с нижним днищем.The invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a general view of the raw material feeder; in fig. 2, 3 shows a general view of the raw material feeder in the version with the lower bottom; in fig. 4 shows a general view of the raw material feeder in the variant with guide vanes located on both sides of the guide channel; in fig. 5, 6 shows a general view of the raw material feeder in the variant with guide vanes located on both sides of the guide channel and with a lower bottom.

Устройство подачи сырья содержит патрубок 1 для ввода сырья, подсоединенный к общей части 2 распределительного устройства, которая разделяется на два направляющих канала 3. Распределительное устройство снабжено направляющими лопатками 4. Корпус массообменного аппарата указан цифрой 5.The raw material supply device contains a branch pipe 1 for introducing raw materials, connected to the common part 2 of the distribution device, which is divided into two guide channels 3. The distribution device is equipped with guide vanes 4. The body of the mass transfer apparatus is indicated by the number 5.

В вариантах выполнения устройство содержит нижнее днище, состоящее из горизонтального днища 6 в распределительных каналах и наклонного днища 7 в общей части распределительного устройства с боковыми стенками 8, имеющего переливную планку 9.In embodiments, the device contains a bottom bottom, consisting of a horizontal bottom 6 in the distribution channels and an inclined bottom 7 in the common part of the distribution device with side walls 8, having an overflow bar 9.

В варианте выполнения (фиг. 1, 2) направляющие лопатки расположены с длинной стороны каждого направляющего канала, а также с боковых сторон общей части распределительного устройства. Нижнее днище выполнено наклонным под углом 1-20° к горизонту в общей части распределительного устройства, горизонтальным в направляющих каналах, оборудовано переливным устройством 6 и боковыми стенками (на рисунках не показано).In the embodiment (Fig. 1, 2) guide vanes are located on the long side of each guide channel, as well as on the sides of the common part of the switchgear. The lower bottom is made inclined at an angle of 1-20° to the horizon in the common part of the switchgear, horizontal in the guide channels, equipped with an overflow device 6 and side walls (not shown in the figures).

В другом варианте выполнения (фиг. 3) направляющие лопатки расположены с длинной стороны каждого направляющего канала, а также с боковых сторон общей части распределительного устройства. Нижнее днище отсутствует.In another embodiment (FIG. 3) guide vanes are located on the long side of each guide channel, as well as on the sides of the common part of the distributor. The bottom bottom is missing.

В другом варианте выполнения (фиг. 4, 5) направляющие лопатки расположены с обеих сторон каждого направляющего канала, а также с боковых сторон общей части распределительного устройства. Нижнее днище выполнено наклонным под углом 1-20° к горизонту в общей части распределительного устройства, горизонтальным в направляющих каналах, оборудовано переливным устройством 6 и боковыми стенками (на рисунках не показано).In another embodiment (Fig. 4, 5) guide vanes are located on both sides of each guide channel, as well as on the sides of the common part of the switchgear. The lower bottom is made inclined at an angle of 1-20° to the horizon in the common part of the switchgear, horizontal in the guide channels, equipped with an overflow device 6 and side walls (not shown in the figures).

В другом варианте выполнения (фиг. 6) направляющие лопатки расположены с обеих сторон каждого направляющего канала, а также с боковых сторон общей части распределительного устройства. Нижнее днище отсутствует.In another embodiment (FIG. 6) guide vanes are located on both sides of each guide channel, as well as on the sides of the common part of the distributor. The bottom bottom is missing.

Во всех вариантах выполнения, направляющие лопатки ориентированы навстречу движения потока сырья; параллельны между собой; угол поворота лопатки относительно кромки распределительного устройства составляет 20°-70°; расстояние между лопатками составляет от 100 до 500 мм.In all embodiments, the guide vanes are oriented towards the movement of the flow of raw materials; parallel to each other; the angle of rotation of the blade relative to the edge of the distributing device is 20°-70°; the distance between the blades is from 100 to 500 mm.

Устройство подачи сырья работает следующим образом.The raw material feeder works as follows.

Все вышеприведенные варианты выполнения устройства работают аналогичным образом. Сырье в парожидкостной (газожидкостной) фазе подается по патрубку 1 для ввода сырья внутрь массообменного аппарата. Поток сырья, поступая из патрубка 1 для ввода сырья в общую часть 2 распределительного устройства, подвергается однократному испарению. Паровая часть потока разделяется на две части в направляющих каналах 3, и распределяется посредством направляющих лопаток 4, разделяется на струи, расход каждой из которых обусловлен положением направляющих лопаток 4 относительно основного потока сырья.All of the above embodiments of the device work in a similar way. The raw material in the vapor-liquid (gas-liquid) phase is fed through the nozzle 1 to enter the raw material into the mass transfer apparatus. The flow of raw materials, coming from the nozzle 1 for input of raw materials into the common part 2 of the distribution device, is subjected to a single evaporation. The steam part of the flow is divided into two parts in the guide channels 3, and distributed through the guide vanes 4, divided into jets, the flow rate of each of which is determined by the position of the guide vanes 4 relative to the main flow of raw materials.

Работа варианта выполнения, приведенного на фиг. 2, 3, осуществляется для сырья, содержащего большое количество жидкостной фазы, и отличается наличием нижнего днища распределительного устройства. Распределение паровой части сырья аналогично основному варианту устройства. Жидкость стекает по наклонному днищу 7 с боковыми стенками 8 в переливное устройство 9, посредством которого подается на нижнюю тарелку ректификационной колонны.The operation of the embodiment shown in FIG. 2, 3 is carried out for raw materials containing a large amount of the liquid phase, and is distinguished by the presence of the lower bottom of the distribution device. The distribution of the steam part of the raw material is similar to the main version of the device. The liquid flows down the inclined bottom 7 with side walls 8 into the overflow device 9, through which it is fed to the bottom plate of the distillation column.

Работа варианта выполнения, приведенных на фиг. 4, осуществляется аналогично, с той лишь разницей, что паровая часть потока сырья, поступающая в направляющие каналы, распределяется посредством направляющих лопаток 4 с двух сторон канала.The operation of the embodiment shown in FIG. 4 is carried out similarly, with the only difference that the vapor part of the flow of raw materials entering the guide channels is distributed by means of guide vanes 4 on both sides of the channel.

Работа варианта выполнения, приведенного на фиг. 5, 6, осуществляется для сырья, содержащего большое количество жидкостной фазы, и отличается наличием нижнего днища распределительного устройства. Распределение паровой части сырья аналогично основному варианту устройства. Жидкость стекает по наклонному днищу 7 с боковыми стенками 8 в переливное устройство 9, посредством которого подается на нижнюю тарелку ректификационной колонны.The operation of the embodiment shown in FIG. 5, 6 is carried out for raw materials containing a large amount of the liquid phase, and is characterized by the presence of the lower bottom of the distribution device. The distribution of the steam part of the raw material is similar to the main version of the device. The liquid flows down the inclined bottom 7 with side walls 8 into the overflow device 9, through which it is fed to the bottom plate of the distillation column.

Предложенное устройство подачи позволяет осуществить снижение кинетической составляющей потока сырья за счет увеличения сечения, что приведет к улучшению сепарации паровой и жидкой фаз сырья и более равномерному распределению сырья по поперечному сечению массообменного аппарата, вследствие чего повысится эффективность его работы, увеличится отбор дистиллятных продуктов при одновременном повышении степени разделения сырья на фракции.The proposed feeder makes it possible to reduce the kinetic component of the feedstock flow by increasing the cross section, which will lead to improved separation of the vapor and liquid phases of the feedstock and a more uniform distribution of the feedstock over the cross section of the mass transfer apparatus, which will increase its efficiency, increase the selection of distillate products while increasing the degree of separation of raw materials into fractions.

Claims

1. Устройство подачи сырья в массообменный аппарат, включающее патрубок для ввода сырья, соединенный с распределительным устройством с установленными с поперечным смещением направляющими лопатками, отличающееся тем, что распределительное устройство имеет общую часть и два направляющих канала, при этом направляющие лопатки расположены с боковых сторон общей части распределительного устройства и с длинной стороны каждого направляющего канала.1. A device for feeding raw materials into a mass transfer apparatus, including a pipe for introducing raw materials, connected to a distributor with guide vanes installed with a transverse offset, characterized in that the distributor has a common part and two guide channels, while the guide vanes are located on the sides of the common part of the switchgear and on the long side of each guide channel.

2. Устройство подачи сырья по п. 1, отличающееся тем, что в направляющих каналах имеется горизонтальное нижнее днище, в общей части устройства ввода днище имеет переливное устройство для подачи жидкости на нижележащую тарелку, боковые стенки, наклон 1-20° от горизонтали вниз.2. The raw material supply device according to claim 1, characterized in that there is a horizontal bottom bottom in the guide channels, in the common part of the input device the bottom has an overflow device for supplying liquid to the underlying plate, side walls, a slope of 1-20 ° from the horizontal down.

3. Устройство подачи сырья в массообменный аппарат, включающее патрубок для ввода сырья, соединенный с распределительным устройством с установленными с поперечным смещением направляющими лопатками, отличающееся тем, что распределительное устройство имеет общую часть и два направляющих канала, при этом направляющие лопатки расположены с боковых сторон общей части распределительного устройства и с обеих сторон каждого направляющего канала.3. A device for feeding raw materials into a mass transfer apparatus, including a nozzle for introducing raw materials connected to a distributor with guide vanes installed with a transverse offset, characterized in that the distributor has a common part and two guide channels, while the guide vanes are located on the sides of the common part of the switchgear and on both sides of each guide channel.

4. Устройство подачи сырья по п. 3, отличающееся тем, что в направляющих каналах имеется горизонтальное нижнее днище, в общей части устройства ввода днище имеет переливное устройство для подачи жидкости на нижележащую тарелку, боковые стенки, наклон 1-20° от горизонтали вниз.4. The raw material supply device according to claim 3, characterized in that there is a horizontal lower bottom in the guide channels, in the common part of the input device the bottom has an overflow device for supplying liquid to the underlying plate, side walls, a slope of 1-20 ° from the horizontal down.

5. Устройство подачи сырья по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что направляющие лопатки ориентированы навстречу движению потока сырья, параллельны между собой, угол поворота лопатки относительно кромки распределительного устройства составляет 20°-70°, расстояние между лопатками составляет от 100 до 500 мм.5. The raw material feeder according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the guide vanes are oriented towards the movement of the flow of raw materials, parallel to each other, the angle of rotation of the vanes relative to the edge of the distributor is 20°-70°, the distance between the vanes is from 100 to 500 mm.

6. Устройство подачи сырья по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что направляющие лопатки могут быть установлены с постоянным поперечным смещением и продольным шагом.6. The raw material feeder according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the guide vanes can be installed with a constant transverse offset and longitudinal pitch.

7. Устройство подачи сырья по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что направляющие лопатки могут быть установлены с переменным поперечным смещением и продольным шагом.7. The feeder of raw materials according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the guide vanes can be installed with variable transverse offset and longitudinal pitch.