Колонна для проведения массообменных процессов

 

Колонна для проведения массообменных процессов относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в системе газ - жидкость и может быть использована для ректификации, абсорбции в газодобывающей отрасли, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Колонна содержит корпус со штуцерами подачи и отбора газа и жидкости, вертикальные насадочные устройства для массообмена и сепарации, расположенные между горизонтальными перегородками с зазором к корпусу. Предварительный инерционный сепаратор расположен по оси колонны, вокруг него последовательно размещены первичный сепаратор, массообменная секция и концевой сепаратор. Верх инерционного сепаратора соединен со штуцером подачи газа, верх массообменной секции герметично по газу соединен со штуцером подачи жидкости в колонну, низ инерционного и низ первичного сепараторов соединены со сборником отсепарированной жидкости, а низ массообменной секции и низ концевого сепаратора соединены со сборником проконтактированной жидкости. Внутри предварительного инерционного сепаратора, стенка которого выполнена из жалюзийных пластин, отогнутых по наружной поверхности навстречу движению газа, расположен конусообразный полый вытеснитель, нижняя часть которого соединена со сборником отсепарированной жидкости, а верхняя снабжена инжекционными каналами. Данная колонна позволяет увеличить эффективность массообмена за счет рационального использования ее рабочего объема. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в системе газ - жидкость и, в частности, может быть использовано для ректификации, абсорбции в газодобывающей отрасли, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

Известна многоканальная секционированная насадочная колонна, включающая корпус, пакеты насадки, ограниченные с двух боковых сторон газонепроницаемыми сетками, и горизонтальные перегородки с отверстиями для прохода жидкости (SU 1042780 A, 23.09.1983). Для рационального использования рабочего объема колонны пакеты насадки соединены между собой по вертикальным ребрам с образованием каналов в виде правильных многоугольников, а горизонтальные перегородки установлены по всей ширине колонны и снабжены патрубками для прохода газа, которые установлены в каналах в шахматном порядке на каждой перегородке и на смежных по высоте перегородках.

Недостатком такой колонны является низкая эффективность контактных ступеней при повышенных производительностях по газу, так как часть газа байпасирует через отверстия перегородок для стока жидкости, а также повышенный унос жидкости с газом.

Известна колонна для проведения массообменных процессов, содержащая корпус со штуцерами подачи и отбора газа и жидкости, вертикальные насадочные устройства для массообмена и сепарации, расположенные между горизонтальными перегородками с зазором к корпусу (SU 1084035 A, 07.04.1984).

Недостатком этой колонны является увеличенная скорость газа на выходе из массообменных устройств, так как не эффективно используется поперечное сечение аппарата.

К недостаткам известных устройств следует отнести также и то, что подача газа в массообменные устройства осуществляется снаружи внутрь, что повышает скорость газа, так как внутренняя поверхность массообменной насадки меньше наружной и, как следствие, увеличивается унос жидкости и понижается эффективность колонн.

В известных колоннах возможен проход газа через отверстия подачи жидкости в тарелке.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении производительности по газу в жидкости, увеличении эффективности массообмена за счет рационального использования рабочего объема колонны, уменьшения высоты насадки колонны и за счет постепенного уменьшения скорости газа в насадках при движении его с меньшей внутренней поверхности к большей наружной поверхности.

Указанный технический результат достигается тем, что в колонне для проведения массообменных процессов, содержащей корпус со штуцерами подачи и отбора газа и жидкости, вертикальные насадочные устройства для массообмена и сепарации, расположенные между горизонтальными перегородками с зазором к корпусу, согласно изобретению устройство для сепарации состоит из предварительного инерционного сепаратора, первичного сепаратора и концевого сепаратора, при этом предварительный инерционный сепаратор расположен по оси колонны, вокруг которого последовательно размещены первичный сепаратор, массообменная секция и концевой сепаратор, причем верх инерционного сепаратора соединен со штуцером подачи газа, верх массообменной секции герметично по газу соединен со штуцером подачи жидкости в колонну, низ инерционного и низ первичного сепараторов соединены со сборником отсепарированной жидкости, а низ массообменной секции и низ концевого сепаратора соединены со сборником проконтактированной жидкости.

Внутри предварительного инерционного сепаратора, стенка которого выполнена из жалюзийных пластин, отогнутых по наружной поверхности навстречу движению газа, расположен конусообразный полый вытеснитель, нижняя часть которого соединена со сборником отсепарированной жидкости, а верхняя - снабжена инжекционными каналами.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена колонна для проведения массообменных процессов, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Колонна содержит корпус 1 со штуцерами подачи газа 2, отбора сухого газа 3, подачи жидкости 4, отбора проконтактированной жидкости 5, отбора отсепарированной жидкости 6, по оси которого расположен предварительный инерционный сепаратор 7. Вокруг сепаратора последовательно расположены насадочные первичный сепаратор 8, массообменная секция 9 и концевой сепаратор 10, размещенные между горизонтальными перегородками 11 с зазором 12 к корпусу 1. Стенка предварительного инерционного сепаратора 7 выполнена из жалюзийных пластин, отогнутых по наружной поверхности навстречу движению газа, по оси сепаратора 7 расположен полый конусообразный вытеснитель 14, верхняя часть которого снабжена инжекционными каналами 15. Нижняя часть предварительного инерционного сепаратора 7 сообщена со сборником отсепарированной жидкости 16, а верхняя отводом 17 со штуцером подачи газа 2. Нижняя часть первичного насадочного сепарационного устройства 8 также соединена со сборником отсепарированной жидкости 16. Над массообменной секцией 9 установлена герметичная по газу секция распределения жидкости 18, соединенная со штуцером подачи жидкости 4. Нижние части массообменного устройства 9 и устройства окончательной сепарации 10 через сборник проконтактированной жидкости 19 соединены со штуцером отбора проконтактированной жидкости 5. Над массообменной секцией 9 и устройствами для сепарации 7, 8, 10 расположено распределительное устройство по газу 20. Над распределительным устройством по газу расположена фильтрующая секция 21, соединенная со сборником проконтактированной жидкости 19 трубопроводом 22. Стенки насадки 23 устройства первичной сепарации 8, массообменной секции 9 и устройства окончательной сепарации 10 пористые (например, сетчатые) и обеспечивают выход газа и сток жидкости.

Колонна для проведения массообменных процессов работает следующим образом. Поток сырья из штуцера 2 подается через отвод 17 в верхнюю часть предварительного инерционного сепаратора 7 с установленным в нем вытеснителем 14. В предварительном инерционном сепарационном устройстве 7 из газа выделяют жидкость, а, так как у нее плотность больше, чем у газа, она движется по стенкам конусообразного вытеснителя 14 вниз вместе с механическими примесями и собирается в сборнике отсепарированной жидкости 16. Газ, попавший в сборник отсепарированной жидкости 16, выводится через верхнюю часть полого конусообразного вытеснителя 14, снабженного инжекционными каналами 15. Далее газ как менее плотная среда меняет направление своего движения, проходит через стенку сепарационного устройства 7, выполненную из пластин 13, наружная поверхность которых отогнута навстречу движению газа, подаваемого в сепаратор 7, и попадает в устройство первичной сепарации 8. Отогнутые таким образом пластины предотвращают попадание капельной жидкости и механических примесей в насадочное устройство первичной сепарации 8. Газ поступает на массообменную секцию 9 через пористую стенку 23 устройства первичной сепарации 8. В массообменной секции 9 газ контактирует с жидкостью, подаваемой с герметичной по газу секции распределения жидкости 18, соединенной со штуцером подачи жидкости 4. Затем газ через пористую стенку 23 массообменной секции 9 проходит в насадочное устройство окончательной сепарации 10. После окончательной сепарации газ через зазор 12 направляется на распределительное устройство по газу 20 и далее на фильтрующую секцию 21.

Осушенный газ через штуцер отбора сухого газа 3 отводится из колонны, а отфильтрованная жидкость по трубопроводу 22 отводится в сборник проконтактированной жидкости 19.

Использование предложенной конструкции колонны для проведения массообменных процессов обеспечивает возможность проведения процессов массообмена и предварительной, первичной и окончательной сепарации на одной ступени, что позволяет рационально использовать рабочий объем колонны и значительно уменьшить ее высоту. Постепенное уменьшение скорости газа в насадках при движении его с меньшей внутренней поверхности к большей наружной поверхности позволяет увеличить эффективность массообмена при повышенных производительностях по газу. Выполнение узла подачи и распределения жидкости герметичным по газу исключает нежелательный прорыв жидкости в верхнюю часть колонны, что также повышает эффективность колонного аппарата.

Формула изобретения

1. Колонна для проведения массообменных процессов, содержащая корпус со штуцером подачи и отбора газа и жидкости, вертикальные насадочные устройства для массообмена и сепарации, расположенные между горизонтальными перегородками с зазором к корпусу, отличающаяся тем, что, устройство для сепарации состоит из предварительного инерционного сепаратора, первичного сепаратора и концевого сепаратора, при этом предварительный инерционный сепаратор расположен по оси колонны, вокруг которого последовательно размещены первичный сепаратор, массообменная секция и концевой сепаратор, причем верх инерционного сепаратора соединен со штуцером подачи газа, верх массообменной секции герметично по газу соединен со штуцером подачи жидкости в колонну, низ инерционного и низ первичного сепараторов соединены со сборником отсепарированной жидкости, а низ массообменной секции и низ концевого сепаратора соединены со сборником проконтактированной жидкости.

2. Колонна по п.1, отличающаяся тем, что внутри предварительного инерционного сепаратора, стенка которого выполнена из жалюзийных пластин, отогнутых по наружной поверхности навстречу движению газа, расположен конусообразный полый вытеснитель, нижняя часть которого соединена со сборником отсепарированной жидкости, а верхняя снабжена инжекционными каналами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2