SU1084035A1 - Колонна дл проведени массообменных процессов - Google Patents

Abstract

.1. КОЛОННАДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, содержаща  корпус, контактные устройства, выполненные в виде отдельных пакетов, установленных параллельными р дами, и расположенные по высоте мелздУ пакетами перегородки с отверсти ми дл  прохода пара и стока жидкости, отличающа с  тем, что, с целью повышени  производительности по газу и жидкости и увеличени  эффективности массообмена за счет рационального использовани  рабочего объема колонны и секционировани  потоков, кажда  четна  перегородка выполнена со щел ми, распрложенными между пакетами.

Description

2. Колонна по п. 1, отличающа с  тем, что щели расположены между р дами пакетов.

3,Колонна по п, . 1, отличающа с  тем, что щели расположены внутри каждого пакета.

4.Колонна по пп. 1-4, отличающа с  тем, что вертикаль1084035

ные оси пакетов по высоте совмещены .

5. Колонна по пп. 1-3, о т л йчающа с  тем, что вертикальные оси пакетов смещены,

6. Колонна по пп. 1-5, о т л ичающа с  тем, что периферийные пакеты выполнены по форме, повтор ющей геометрию корпуса колонны.

Изобретение относитс  к аппаратам дл  проведени  массообменных процессов в системе газ - жидкость.и, в частности, может быть использовано дл  ректификации, абсорбции в нефтеперерабатывающей , нефтехимической и других отрасл х народного хоз йства.

Известна тепломасообменна  колон-, на с насадкой, разделенной на секции горизонтальными перегородками с отверсти ми дл  прохода газа и гидрозатворами дл  перетока жидкости и ограниченной проницаемыми стенками. Контакт газа и жидкости в объеме насадки происходит в перекрестно-пр моточном режиме С1 .

Недостатком этой колонны  вл етс  низка  эффективность аппарата вслед-ствие того, что, во-первых, в каждой секции имеетс  свободна  зона дл  проскока пара без контакта с жидкостью, образованна  горизонтальной перегородкой и слоем насадки, вовторых , применение гидрозатворов дл  орошени  насадки обеспечивает неравномерное орошение насадки. Кроме того, конструкци  этой колонны не обеспечивает высокую производительность по пару при сохранении допустимых нагрузок, так как сечение дл  прохода пара в насадке  вл етс  небольшим.

Известна также колонна с перекрестноточным движением фаз в контактных вертикальных проницаемых решетках, выполненных в форме двух цилиндров, которые установлены коа ссиально С2 .

Эти коаксиальные цилиндры установлены в аппарате одиночно или группой . Групповое расположение цилиндров в колонне не позвол ет существенно увеличить производительность аппарата по сравнению с одиночным расположением цилиндров, так как объем колонны при этом используетс 

нерационально. Кроме того, выполнение контактных устройств в виде вертикальных проницаемых решеток обеспечивает весьма низкую пропускную способность по газу и жидкости и низкую эффективность массообмена Из-за крайне малой поверхности контакта фаз, плохого распределени  жидкости и высоких скоростей газа в отверсти х решеток.

Известна колонна дл  взаимодействи  газа с жидкостью, состо ща  из корпуса, внутри которого размещена насадка, разделенна  на секции горизонтальными перегородками с отверсти ми дл  прохода газа и ограниченна  газопроницаемыми стенками, образующими проходы дл  газа. Газопроницаемые стенки выполнены в виде двух коаксиальных перфорированных

стаканов. На перегородках размещены отверсти  дл  прохода газа таким образом, что газ последовательно проходит слои насадки только в радиальном направлении. В области располоQ жени  насадки перегородки снабжены концентрическими р дами отверстий дл  перетока жидкости. Известна  ко:лонна работает следующим образом. В контактную секцию газ поступает через центральное отверстие, выполненное в горизонтальной перегородке, и направл етс  к внутренней поверхности стакана. Жидкость на насадку стекает через отверсти  перегородки „ .распределительной плиты, перекрывающей внутреннюю полость стакана. Газ, .проход  насадку в радильном направлении , контактирует с жидкостью. После контакта газ имеет свое направление на аксиальное и поступает в свободную зону, раздел ющую две контактные секции. В -ЭТОМзоне происходит частич ный тепломасс-обмен между газом и жидкостью. Далее газ поступает снова в центральное отверстие вышерасположенной горизонтальной перегородки, на которой размещена следующа  контактна  секци , и процесс тепломассообмена между газом и жидкостью повтор етс  t }. Недостатком известной колонны,  вл етс  низка  производительность аппарата по газу и жидкости, так как на каждой секции колонны сечение дл  прохода газа, образованное поверхностью газопроницаемой стенки,  вл етс  небольшим. Регулирование же этих сечений производитс  изменег нием диаметра и высоты как каждой cieK ции, так и нецелом всей колонны. Учитыва  возрастающие затраты на оборудование при изменении геометрических размеров колонны, невозможно значительно увеличить Производительность этого аппарата по газу и жидкости при сохранении допустимых нагрузок. Таким образом, недостатком прототипа  вл етс  низка  производительность по газу и жидкости вследствие ограничени  сечений дл  прохода пара и жидкости в зависимости от геометричес ких размеров колонны. Цель изобретени  - повышение произ водительности по газу и жидкости и увеличение эффективности массообмена за счет-рационального использовани  рабочего объема колонны и секЦио- нировани  потоков. Поставленна  цель достигаетс  / (Тем, что в насапочной колонне, содержащей корпус, контактные элементы, , выполненные в виде отдельньгх паке- тов объемной насадки, расположенной между двум  замкнутыми газопроницаемыми стенками, и горизонтальных пере городок с отверсти ми дл  прохода газа и перетока жидкости, кажда  четна  перегородка выполнена со щел ми , расположенными между пакетами. Целесообразно располагать щели между р дами пакетов и внутри каждого пакета, а пакеты устанавливать по высоте колонны так, что вертикальные оси пакетов совмещены или смещены . Периферийные пакеты целесообразно выполн ть по форме, повтор ющей геометрию корпуса колонны. На фиг. 1 изображен в аксонометрии фрагмент предлагаемой .насадочной колонны, контактные устройства в колонне расположены параллельными р дами в шахматном пор дке (по высоте колонны эти устройства разделены по всему горизонтальными сече.нию перегородками)-, на фиг. 2 - то же, контактные устройства расположены параллельными р дами в коридорном пор дке и разделены перегородками по всему горизонтальному сечению, в перегородках щели расположены внутри каждого пакета на фиг. 3 - то же, контактные устройства расположены в коридорном пор дке и разделены перегородками как по всему горизонтальному сечению, так и перегородками, установленными под р дами контактных устройств, выполненными с щел ми, расположенными между р дами-,  а фиг. 4 - то же, контактные устройства расположены параллельными р дами в коридорном пор дке и разделены перегородка1 и по всему горизонтальному сечению и индивидуальными пегородками , вертикальные оси пакетов по высоте совмещены} на фиг. 5 - то же, периферийные контактные устройства выполнены по форме, повтор ющей геометрию корпуса-, на фиг. 6 соединение двух контактных устройств и организаци  движени  газа и жидкости; на фиг. 7 - два контактных устройств пирамидальной формы; на фиг, 8 - контактные устройства конической формы; на фиг. 9 - контактные устройства сегментно-призматической и секторно-призматической формы. Колонна содержит корпус 1, кон тактные устройства 2, перегородки 3 по всему горизонтальному сечению перегородки, которые могут быть выполнены в виде отдельных 4 и индивидуальных 5 перегородок. Контактные устройства 2 выполнены в виде объемной насадки 6, например, из сетчатой полосы, расположенной между двум  замкнутыми газопроницаемыми стенками 7 и 8. Эти газопроницаемые стенки контактного устройства могут быть выполнены из просечно-выт жного листа и жесткой сетки. В зависимости от нагруженности по пару и жидкости, а также в зависимости от пор дка расположени  контактных устройств в аппарате замкнутые газопроницаемые стенки могут иметь различную форму, например многогранную призму, многогранную усеченную пирамиду, усече ный конус и т.п. С целью рационального использовани  объема колонны контактные устройства, установленные в аппарате, могут иметь как единую форму, так и различную форму и набор их может приближатьс  к геомет рии аппарата. Сплошные перегородки 3, отдельные перегородки 4 и индивидуальные перегородки 5 выполнены со щел ми 9 дл  прохода газа, которые ограничены сливными планками tO, а также с отверсти ми 11 .дл  перетока жидкости на насадку. Предлагаема  колонна работает следуи цим образом. Газ проходит через щели 9, выполп нённые в сплошных 3 перегородках или образованные отдельными 4 или индивидуальными 5 перегородками, и поступает в горизонтальное сечение колонны, где расположены контактные устройства. Далее газ через газопроницаемые стенки 7 входит в объем насадки 6, контактирует со стекающей жидкостью в перекрестном токе и выходит через газопроницаемые стенки 8. Жидкость поступает на насадку под действием гидростатического напора через отверсти  t1 в горизонтальных перегородках. Предлагаема  конструкци  колонны по сравнению с прототипом и известны ми насадочными колоннами, в которых контакт газа и жидкости происходит в перекрестном потоке, позвол ет увеличить производительность аппарата по газу и жидкости при сохранении допустимЬгх нагрузок в контактных устройствах либо позвол ет соответственно сократить высоту или диаметр колонны. Предлагаема  конструкци  колонны с расположением пакетов параллельными р дами в шахматном пор дке (фиг. обеспечивает увеличение производительности или уменьшение высоты колонны примерно в три раза по сравнению с прототипом. Этот сравнительный анализ проведен по одинаковой величине сечени  дл  прохода пара на каждой секции без учета толщины насадки вписыванием в горизонтальное сечение колонны равного размера геометрических фигур (фиг. 1), причем высоты сечений в предлагаемой конструкции и в прототице были прин ты равными. Кроме того,, предлагаема  конструкци  колонны позвол ет более рационально использовать рабочий объем колонны и обеспечить тем самым равномерное распределение газового и жидкостного потока по горизонтальному сечению аппарата. Различное выполнение щелей в четных и нечетных перегородках обеспе- чивает перекрестноточное движение пара по отношению к стекающей жидкости и регулирует степень секционировани  парового потока по объему колонны. Регулирование степени секционировани  жидкостного, потока обеспечиваетс  расположением пакетов насадки по высоте колонны с различным смещением их вертикальных осей. Кроме того, совмещением или.смещением осей пакетов одновременно регулируетс  и степень секционировани  паровых потоков. Следствием секционировани  жидкостных и паровых потоков по объему колонны  вл етс  повышение эффективности массообмена. В зависимости от паровых и жидкостных нагрузок и требовани  по чистоте получаемых продуктов, которые определ ютс  конкретной технологией, требуетс  различна  степень секционировани  взаимодействующих фаз. Пример 1. В насадочной колонне (фиг. 1) установлены на перегородках пакеты со смещением по вертикальным ос м и соединены между собой по ребрам. Перегородки в колонне снабжены щел ми между каждыми из четырех пакетов. Организаци  распределени  потоков следующа . Поток жидкости с каждого пакета равномерно стекает по четырем сторонам на соответствующие стороны нижерасположенных пакетов. При этом больша  часть жидкости поступает на нижерасположенные пакеты с ограниченным смещением. Газовый поток, выход щий из щели , делитс  на четыре части. Кажда  из них контактирует с жидкостью в перекрестном токе при прохождении одной стороны пакета и затем смешиваетс  в вьш1ерасположенной щели с трем  равнозначными част ми газа, прошедШими остальные стороны пакета. Таким образом, в данной конструкции осуществл етс  равнозначное секционирование потоков жидкости и пара. Пример 2. В насадочной колонне (фиг. 2) установлены на перегородках пакеты в коридорном пор дке . В перегородках выполнены щели дл  прохода пара, которые расположе ны внутри каждого пакета. Поток жидкости в этом варианте перемешива етс  в большей степени, чем в йримере ,1. Паровой поток за счет коридорного расположени  пакетов равнозначно секционируетс  со- смещением в пространстве между четной и нечет ной перегородками. Таким образом, в данной конструк ции обеспечиваетс  равнозначное секционирование потоков с последующим их смещением. Смешение потоков способствует выравниванию концентра ций компонентов в потоках и тем .самым повышению эффективности массообмена . Пример 3. В насадочной колонне (фиг. 3) пакеты расположены

58 параллельными р дами, между которыми выполнены щели дл  прохода паров. Б результате такого расположени  щелей смешение потоков жидкости и пара неравнозначное на четных и нечетных перегородках. Неравнозначно и секционирование жидкости и пара по ступен м. Пример 4.В насадочной колонне (фиг. 4) установлены совмещенные пакеты. Така  конструкци , как и вариант 3, обеспечивает неравнозначное смешение и секционирование жидкостных и паровых потоков по ступен м . Таким образом, использование предлагаемого изобретени  обеспечивает по сравнению с прототипом и известными аналогами увеличение производительности по газу и жидкости и повышение эффективности массообмена.

Л X

п

Фиг.

Claims (6)

1. .1 / КОЛОННА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, содержащая корпус, контактные устройства, выполненные в виде отдельных пакетов, установленных параллельными рядами, и расположенные по высоте между пакетами перегородки с отверстиями для прохода пара и стока жидкости, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности по газу и жидкости и увеличения эффективности массообмена за счет рационального использования рабочего объема колонны и секционирования потоков, каждая четная перегородка полнена со щелями, распрложенными между пакетами.

   выSU 1084035

   7.
2. 2. Колонна по π. 1, отличающаяся тем, что щели расположены между рядами пакетов.
3. 3. Колонна по п. . 1, отличающаяся тем, что щели расположены внутри каждого пакета.
4. 4. Колонна по пп. 1-4, отличающаяся тем, что вертикаль ные оси пакетов по высоте совмещены .
5. 5. Колонна по пп. 1-3, о т л йчающаяся тем, что вертикальные оси пакетов смещены.
6. 6. Колонна по пп. 1-5, о т л ичающаяся тем, что периферийные пакеты выполнены по форме, повт'о ряющей геометрию корпуса колонны.