Колонный массообменный аппарат

 

КОЛОНШЛЙ МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ , включаюпшй корпус, наклонные тарелки со ступенчатыми контактными элементами, нижняя кромка верхнего из которых расположена внутри нижнего контактного элемента, и переливы , отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности массообмена и снижения металлоемкости аппарата за счет более компактного размещения тарелок, первый по ходу движения контактный элемент нижележащей тарелки расположен вьше последнего контактного элемента вышележащей тарелки, а перелив размещен на одной стороне наружной стенки корпуса и соединяет через тарелку последний контактный элемент вышележащей тарелки с первым контакт (Л ным элементом нижележащей тарелки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!»

4is» В 01 Ю 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPbfA9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHO5Af СВИДЕТЕЛЬСТВУ (211 3652136/23-26 (22) 14,10,83 (46) 30.04.85. Бюл. В !6 (721 В.М.Косырев, Л.Я.Живайкин, В.И.Сажин, И.Г.Бляхер, О.С.Чехов и М.C,Гофман (71) Горьковский ордена Трудового ,Красного Знамени политехнический институт им. А.А.Жданова (53! 66.015.23.05 (088.8) (56) 1. Патент Германии В 45?220, кл. 12а5, 1928.

2. Патент США У 2510590, кл. 261-114, 1950. (54 ) (57 1 КОЛОН%!И MACCOOSMEHHbIA АППАРАТ, включающий корпус,. наклонные тарелки со ступенчатыми контактными элементами, нижняя кромка верхнего из которых расположена внутри нижнего контактного элемента, и переливы, отличающийся тем, что, с целью повькпения эффективности массообмена и снижения металлоемкости аппарата за счет более компактного размещения тарелок, первый по ходу движения контактный элемент нижележащей тарелки расположен вьппе последнего контактного элемента вьппележащей тарелки, а перелив размещен на одной стороне наружной стенки корпуса и соединяет через тарелку последний контактный элемент вьппележащей тарелки с первым контактньм элементом никележащей тарелки.

1152600

Изобретение относится к массообменным аппаратам для проведения процессов абсорбции, ректификации и очистки газа и может быть использовано в химической, нефтихимической, 5 нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, преимущественно в колоннах большого диаметра для увеличения -производительности существующих колонн путем замены в них тарелок, Известен колонный массообменный аппарат, включающий вертикальную колонну, иамеру для смешения пара и жидкости, ступенчатые решетки с на- 15 садкой, теплообменные трубки над слоями насадки, патрубки для подвода и отвода пара и жидкости 11).

Контактирование пара и жидкости осуществляется при их прямоточном 20 движении сверху вниз. В устройстве нет переливов для перетока жидкости с одной решетки на другую, Реализуемая в устройстве схема движения фаз (нисходящий прямоток 1 в 25 большинстве процессов из-за низкой эффективности неприемлема.

Известен колонный массообменный аппарат, включающий корпус, наклонФ ные тарелки со ступенчатыми контактными элементами, нижняя кромка

„верхнего иэ которых расположена внутри нижнего контактного элемента, и переливы f2), 30

Основным недостатком известного колонного массообменного аппарата, делающим нецелесообразным его приме. нение при диаметрах колонны более

1-2 м, является черезмерная высота 40 и, как следствие, низкая интенсивность и большая металлоемкость колонны, поскольку начало нижней тарелки лежит обязательно ниже конца верхней тарелки, что необходимо для перетока жидкости. Между любыми двумя смежными тарелками имеется значительный неиспользуемый свободный объем, величина которого тем больше чем больше диаметр аппарата, Рас- 50 стояние между тарелками примерно равно одному диаметру корпуса, поскольку при меньшем расстоянии ступенчатое размещение элементов затруднено. Если учесть, что в настоящее 55 время широко применяются колонны диа. метром 6-8 м с числом тарелок от 10 до 100, хорошо видно, сколь высоки и металлоемки известные масообменные аппараты.

Целью изобретения является повышение эффективности масообмена и снижение металлоемкости за счет более компактного размещения тарелок.

Поставленная цель достигается тем, что в колонном массообменном аппарате, включающем корпус, наклонные тарелки со ступенчатыйи контактными элементами, нижняя кромка верхнего из которых расположена внутри нижнего контактного элемента, и переливы, первый по ходу движения контактный элемент нижележащей тарелки расположен выше последнего контактного элемента вышележащей тарелки, а перелив размещен на одной стороне наружной стенки корпуса и соединяет через та-. релку последний контактный элемент вышележащей тарелки с первым контактным элементом нижележащей тарелки.

На фиг.l представлен колонный массообменный аппарат, продольный разрез, на фиг,2 — разрез А- А на фиг.l, на фиг.3 - узел 1 на фиг.l.

Контактное устройство включает корпус 1, внутри которого размещены тарелки 2 - 5, составленные из одтотипных ступенчато установленных контактных элементов 6 и 7 Ч-образного сечения. Нижняя кромка вертикальной пластины 8 контактного элемента 6 погружена в карман 9 нижележащего элемента 7. Канал 10 для прохода газа образован вертикальными пластинами 8 и 11. Верхний и нижний торцы 12 вертикальной пластины 8 имеют трапециевидные прорези для лучшего распределения жидкости и газа, Любые две смежные тарелки, например 4 и 5, установлены друг относительно друга так, что каждый первый по ходу жидкости элемент 13 нижележащей тарелки S расположен выше последнего элемента 14 вышележащей тарелки 4.

Контактное устройство снабжено патрубками 15 и 16 для подвода и отвода газа и патрубками 17 и 18 для жидкости.Патрубками для подвода жидкости снабжены тарелки 2 и 3. Минуя тарелку 3, перелив 19 соединяет тарелки 2 и 4, а перелив 20 - тарелки 3 и 5 и т,д. Для исключения прорыва газа через переливы они снабжены гидрозатворами 21. Диаметрально

1152600

Устройство

Характеристики предлагаемое

Производительность, кг/ч

12000

13080

1,6

1,6

26

0,4 - 1,9

0,4 расположенные концы 22 и начала 23 тарелок соединены переливами.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Жидкость через патрубки 17 подводят параллельно на верхние тарелки 2 и 3, Газ подводят к патрубку 15. Жид кость заполняет карманы 9 контактных элементов и через прорези в верхней кромке вертикальной пластины 8, служащей порогом, перетекает на нижележащий элемент, причем уровень жидкости в элементах определяется высотой порога, а так как эта высота у всех элементов одинакова, то и уровень жидкости на тарелке не меняется °

Пройдя тарелки 2 и 3, жидкость попадает в переливы 19 и 20, по которым она перетекает на начало тарелок 4 и 5. Пройдя всю колонну, жидкость отводится по патрубку 18. Газ от патрубка 15 распределяется на всем сечении устройства и двигается вверх

Встречая на пути тарелки, газ входит в каналы 10 и барботирует сквозь слой жидкости, находящейся в карманах 9. Таким образом, газ последовательно проходит снизу вверх все тарелки и выводится из аппарата через патрубок )6.

Контактирование фаз на тарелке происходит по схеме перекрестного тока, тогда как в масштабе всей колонны иэ-за большого числа тарелок происходит противоточное взаимодействие: газ идет снизу, жидкость сверху.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает увеличение зф» фективности массообмена, снижение высоты и металлоемкости анпарата, причем за счет увеличения полезной

Диаметр внутренний, м

Число тарелок, шт, Расстояние между тарелками, м площади тарелки и использования внешних переливов производительность колонны в целом повысится на )0-157., Пример. Для сравнения были рассмотрены 2 колонны: по прототипу и по предлагаемому решению, обе для разделения смеси бензол-толуол ректификацией.

При проведении прочностных расчетов принималось, что колонны установлены на открытой площадке в одном географическом районе, В таблице приводится сравнение известного и предложенного устройств.

)5

Из приведенной таблицы видно, что интенсивность предложенного устройства почти в два раза выше, чем известного. Под интенсивностью здесь

2О понимается отношение производительности по исходному продукту к полному объему корпуса аппарата.

Предложенное решение позволяет на 447 сократить высоту колонны, при

25 этом достигается существенная экономия металла (362 ), что в денежном выражении составит 7452 руб.

Предложенное устройство по своим габаритам меньше известного, что особо важно с точки зрения его транспортабельности, Так, предложенное устройство может быть свободно перевезено по железной дороге, тогда как длина известного устройства выходит

35 за допустимые габариты его трансЭ портировка к месту монтажа сопряжена с необходимостью частичной разборки и требует, следовательно, дополнительных затрат.

При переходе на аппараты большего диаметра преимущества предложенного решения еще значительнее.

1152600

17,55

31,34

О,!2

0,12

19100

12200

Вес, кг

63,4

35,7 кг

366,4

189,3 ч.м

Высота колонны, м

Давление в колонне абс,, МПа

Толщина стенки, и

Материал колонны

Объем корпуса колон3

Интенсивность, О, 010 сталь

12Х1.8Н10Т

Продолжение таблицы

Оэ 006

ГОСТ 5632-72

1152600 ао

Фиг.1

А — Я

22

19

Фиг.2

1152600

Составитель З.Александрова

Редактор N.Öèòêèíà Техред М.Кузьма

Корректор А.Тяско

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2368!4 Тираж 659

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5