Прямоточный абсорбер



Прямоточный абсорбер
Прямоточный абсорбер
Прямоточный абсорбер
Прямоточный абсорбер
Прямоточный абсорбер
Прямоточный абсорбер
Прямоточный абсорбер

 


Владельцы патента RU 2491982:

Демихов Сергей Викторович (RU)

Изобретение относится к устройствам для очистки газовых смесей от вредных примесей, а также для извлечения ценных компонентов из этих смесей, в частности для осушки природного газа от влаги до требуемой температуры точки росы. Прямоточный абсорбер содержит корпус, штуцеры входа и выхода газа и штуцеры входа и выхода жидкости (абсорбента), распределитель потока жидкости, массообменную секцию, каплеотбойник, при этом массообменная секция выполнена в виде горизонтальных полок с размещенными на них пакетами регулярной насадки, причем пакет регулярной насадки формируется из отдельных гофрированных листов, разделенных между собой проставками из плоского листа, с образованием между листами каналов для движения газа и жидкости. Техническим результатом является увеличение производительности, увеличение поверхности контакта фаз, обеспечение непрерывного контакта фаз, снижение гидравлического сопротивления, обеспечение равномерности распределения жидкости по всему объему насадки и абсорбера в целом, обеспечение работы при низких расходах абсорбента, возможность широкого изменения нагрузок по газу и жидкости, возможность размещения как в горизонтальном, так и в вертикальном положениях, уменьшение габаритных размеров, снижение металлоемкости. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для очистки газовых смесей от вредных примесей, а также для извлечения ценных компонентов из этих смесей.

Абсорбционные процессы широко распространены в химической технологии и являются основной технологической стадией ряда важнейших производств (абсорбция SO3 в производстве серной кислоты; абсорбция HCl с получением соляной кислоты; абсорбция окислов азота водой в производстве азотной кислоты; абсорбция NH3, паров C6H6, H2S и других компонентов из коксового газа; абсорбция паров различных углеводородов из газов переработки нефти и т.п.). Кроме того, абсорбционные процессы являются основными процессами при очистке выпускаемых в атмосферу отходящих газов от вредных примесей (очистка топочных газов от SO2; очистка от фтористых соединений газов, выделяющихся в производстве минеральных удобрений, и т.д.). Абсорбционные процессы нашли широкое применение в газодобывающей отрасли промышленности при подготовке газа к транспортировке (установки гликолевой осушки природного газа).

В настоящее время известно множество устройств для проведения абсорбционных процессов.

Так, из описания к патенту РФ №2198727 (опубликован 20.02.2003) известна регулярная насадка, используемая для противоточного аппарата, которая состоит из пакетов, набранных из гофрированных или плоских с выступами пластин, направленных приблизительно параллельно вертикальной оси аппарата, и установленных один над другим слоями, которые развернуты относительно друг друга, причем пакеты в каждом слое расположены таким образом, что в плоскости стыка соседних пакетов каналообразные пустоты одного из пакетов перекрыты пластиной другого пакета, при этом пакеты выполнены из прямоугольных пластин одинаковой величины с длиной, кратной радиусу аппарата, а смежные слои повернуты относительно друг друга вокруг оси аппарата таким образом, что плоскости стыков пакетов между слоями смещены, при этом угол поворота выбран обеспечивающим перекрытие в смежных слоях незаполненной площади поперечного сечения аппарата.

Из описания к Европейскому патенту №0416649 (опубликован 13.03.1991) известна регулярная насадка для колонн, размещаемая на держателе (решетке) и выполненная в виде трех слоев, размещенных друг относительно друга с разворотом на угол 90 градусов. Каждый слой состоит из армированных гофрированных листов с вертикальными или наклонными гофрами, гофры соседних листов соприкасаются вершинами.

Кроме этого, в патенте США №5616289 (опубликован 01.04.1997) раскрыта противоточная массо- или теплообменная колонна, которая представляет собой цилиндрический корпус для противоточного взаимодействия жидкости и газа, штуцеры подвода и отвода потоков, в корпусе размещен распределитель жидкости, пакет насадки. Пакет насадки выполнен из перемежающихся гофрированных и плоских листов.

Наиболее близким аналогом к патентуемому решению является насадочный абсорбер, содержащий цилиндрическую обечайку с эллиптическими днищами, штуцеры входа-выхода газа и жидкости, распределитель жидкости, массообменную секцию (авторское свидетельство СССР №1810102, опубликовано 23.04.1993).

Существенным недостатком известных абсорберов является противоточная схема движения газа и жидкости внутри корпуса аппарата, которая накладывает ограничения по его производительности. Это связано с тем, что с ростом производительности возрастает скорость движения газа в абсорбере, что ведет к возрастанию уноса жидкости потоком газа, нарушается равномерность распределения жидкости по объему насадки, ухудшается контакт между фазами и, как следствие, снижается эффективность процесса. Кроме того, противоточная схема работы приводит к увеличению гидравлического сопротивления, поскольку с увеличением скорости газа, возрастает сила трения между газом и жидкостью.

Техническим результатом патентуемого решения является повышение производительности, увеличение поверхности контакта фаз, обеспечение непрерывного контакта фаз, снижение гидравлического сопротивления, обеспечение равномерности распределения жидкости по всему объему насадки и абсорбера в целом, обеспечение работы при низких расходах абсорбента, возможность широкого изменения нагрузок по газу и жидкости, а также обеспечение возможности конструктивного оформления как в горизонтальном, так и в вертикальном положении и уменьшение габаритных размеров аппарата, снижение металлоемкости.

Заявленный технический результат достигается за счет конструкции прямоточного абсорбера, реализующего прямоточную (однонаправленную) схему движения газа и жидкости, содержащего корпус со штуцерами входа и выхода газа и штуцерами для входа и выхода жидкости (абсорбента), распределитель жидкости, массообменную секцию и каплеотбойник, расположенные внутри корпуса, при этом массообменная секция выполнена в виде горизонтальных полок с размещенными на них пакетами регулярной пластинчатой насадки, причем пакет регулярной насадки формируется из отдельных гофрированных листов, разделенных между собой проставками из плоского листа, с образованием между листами каналов.

При этом угол наклона гофр листов регулярной насадки к горизонту выбирается в зависимости от длины полки, на которой уложена насадка и высоты между полками. Основным критерием при выборе угла наклона гофры является возможность подъема жидкости с полотна полки по каналам пакета насадки потоком газа. Опытным путем определен оптимальный диапазон угла подъема (наклона) равный 7-30 градусов.

Пакеты насадки на соседних полках расположены зеркально друг относительно друга (угол поворота между ними на соседних полках составляет 180°).

Далее изобретение поясняется ссылками на фигуры, на которых изображено следующее.

На фиг.1 - продольный разрез абсорбера;

На фиг.2 - разрез А-А фиг.1;

На фиг.3 - разрез В-В фиг.1;

На фиг.4 - общий вид пакета насадки;

На фиг.5 - сечение пакета насадки (вид сбоку);

На фиг.6 - гофрированный лист насадки;

На фиг.7 - каплеотбойник.

Абсорбер содержит корпус 1, штуцер 2 для входа газового потока, распределитель жидкости 3 для подвода абсорбента, штуцер 5 для отвода отработанного абсорбента, штуцер 4 для отвода очищенного газового потока, полки 6 с расположенными на них пакетами массообменной регулярной насадки 7, каплеотбойник 9.

Пакет насадки набран из гофрированных листов, разделенных между собой проставками из плоского листа (фиг.5-6). Гофрированные листы обычно получают штамповкой из плоского листа. Рабочая поверхность представляет собой чередующиеся выступы-впадины (гофры), образующие в сечении треугольные каналы. Гофры листов в пакете каждой насадки располагаются параллельно друг другу. Поверхность листов насадки может быть выполнена рифленой.

Величины сторон гофры выбираются таким образом, чтобы площадь образующегося канала обеспечивала минимально-необходимую скорость газового потока, обеспечивающую подъем жидкости с полки и распределении ее по объему насадки при минимально возможном расходе газа. В случае увеличения расхода газа увеличатся скорости газа и жидкости в каналах, что ведет к интенсификации массообменного процесса и, соответственно к увеличению эффективности аппарата.

Таким образом, расчет геометрических параметров насадки осуществляется на минимально возможный расход газа, т.к. увеличение расхода положительно сказывается на эффективности процесса.

Разделение соседних листов в пакете насадки проставками из плоского листа обусловлено тем, что чередование поверхностей плоских и гофрированных листов образуют каналы, необходимые для движения и взаимодействия газа и жидкости.

Предложенная конструкция насадки позволит увеличить поверхность массообмена в единице объема насадки, улучшить смачиваемость поверхности насадки, снизить гидравлическое сопротивление газовому потоку, равномерно распределить жидкость по объему, изготовить из химически и коррозионно-стойких материалов, снизить удельный вес, увеличить механическую прочность.

Полка представляет собой плоскую горизонтальную стальную пластину прямоугольного (квадратного) сечения сваренную с корпусом аппарата (с вертикальными стенками) с трех сторон таким образом, что между полкой и одной из стенок образуется проход, по которому газожидкостной поток поступает из одной массообменной секции в другую.

Количество полок и пакетов насадки определяется расчетом в зависимости от массовых расходов газа и жидкости, числа единиц переноса, высоты единицы переноса и геометрических размеров абсорбера. Здесь лучше указать диапазон возможных количеств. Например, может составлять ХХХ-ХХХ.

Каплеотбойник (фиг.7) служит для предотвращения уноса капель жидкости газовым потоком и может быть выполнен в виде пакета насадки, собранного из мелкоячеистого просечно-вытяжного листа (поз.10) переложенного слоями рукавной металлической сетки (поз.11).

Работа абсорбера осуществляется следующим образом.

Поток газа через штуцер 2 поступает в корпус 1, в пространство над верхней полкой. Одновременно, через распределитель жидкости 3, в это же пространство подводится абсорбент. Образующийся газожидкостной поток движется в поперечном сечении аппарата по направлению к стенке, противоположной штуцеру входа газа. Далее, через проход в полотне полки, поток попадает в межполочный объем, образованный верхней и нижележащей полкой, в котором размещен пакет регулярной насадки 7. Движение потока происходит в обратном направлении к противоположной стенке. Двигаясь по каналам насадки, газожидкостной поток интенсивно перемешивается, происходит дробление капель жидкости, увеличивается площадь контакта фаз (между газом и жидкостью), значительно повышается коэффициент массопередачи. Массобмен между газом и абсорбентом происходит в каналах пакетов насадки как на стенках каналов, так и в объеме канала вследствие турбулизации газожидкостного потока. Далее, через проход в полотне полки, поток поступает на нижележащую секцию и процесс повторяется. Последовательно проходя через все массообменные секции сверху вниз, газожидкостной поток попадает в нижнюю часть аппарата, где скорость потока уменьшается и происходит разделение газа и жидкости. Капли жидкости попадают в кубовую часть аппарата, где поддерживается определенный уровень жидкости (поз.8). Жидкость выводится из аппарата через штуцер 5. Газ проходит через каплеотбойник 9 и выводится через штуцер 4.

Движение газожидкостного потока по сечению аппарата напоминает траекторию движения челнока швейной машинки. Данная организация движения позволяет значительно увеличить длину пути (и, соответственно, время пребывания) потока через регулярную насадку. Это позволяет реализовать необходимое для проведения процесса число ступеней контакта при значительно меньшей высоте насадки в аппарате по сравнению с традиционной противоточной схемой.

При этом с увеличением скоростей потоков возрастают коэффициенты массопередачи и удельная поверхность контакта фаз вследствие диспергирования жидкости (абсорбента). Это приводит к уменьшению рабочего объема аппарата (уменьшение металлоемкости в случае вновь проектируемых аппаратов), либо к увеличению производительности (для существующего оборудования).

Совпадение направления движения потоков газа и жидкости приводит к уменьшению гидравлического сопротивления аппарата.

Кроме этого, при прямоточном движении обеспечивается непрерывный контакт фаз, что также ведет к уменьшению габаритов аппарата (высоты).

1. Прямоточный абсорбер, содержащий корпус со штуцерами для входа и выхода газа и штуцерами для входа и выхода жидкости, расположенными внутри корпуса распределителем жидкости, массообменной секцией и каплеотбойником, отличающийся тем, что массообменная секция выполнена в виде горизонтальных полок с размещенными на них пакетами регулярной пластинчатой насадки, при этом пакет регулярной насадки формируется из отдельных гофрированных листов, разделенных между собой проставками из плоского листа, с образованием между листами каналов.

2. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что полка выполнена герметичной по отношению к корпусу с трех сторон, а с четвертой стороной и стенкой корпуса образован зазор для прохода газожидкостного потока.

3. Абсорбер по п.2, отличающийся тем, что величина площади зазора выбирается равной площади поперечного сечения межполочного пространства.

4. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что полки расположены друг над другом, причем расположение зазора между полкой и стенкой противоположное для соседних полок.

5. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что расположение полок обеспечивает движение газожидкостного потока сверху вниз и от одной стенки корпуса до противоположной челночным ходом.

6. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что направление движения жидкости совпадает с направлением движения потока газа.

7. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что угол наклона гофр листов регулярной насадки к горизонту выбирается равным 7-30 градусов.

8. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что каналы в сечении имеют треугольную форму.

9. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что пакеты насадки расположены в корпусе таким образом, что угол поворота между ними на соседних полках составляет 180°.

10. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что каплеотбойник выполнен в виде пакета, собранного из мелкоячеистых просечно-вытяжных листов и чередующихся между ними слоев металлической рукавной сетки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям регулярных насадок и может найти применение в технологических процессах нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу удаления капель загрязняющей жидкости из потока газа и относится к промывочному лотку, который предназначен для реализации этого способа.

Изобретение относится к области нейтрализации токсичных газов и может быть использовано для нейтрализации в складских или полевых условиях токсичных газов ввиду истечения сроков их хранения, появления опасности разгерметизации используемой для их хранения тары или в иных аварийных ситуациях, которые могут повлечь за собой нанесение вреда здоровью людей и заражение окружающей среды.

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам. .

Изобретение относится к устройству и способу для сбора и перераспределения потока жидкости, опускающегося в обменной колонне. .

Изобретение относится к конструкциям контактных устройств для ректификационных и абсорбционных аппаратов. .

Контактор // 2446872
Изобретение относится к контактору для выполнения контакта газ - жидкость, жидкость - жидкость и газ - жидкость - твердое тело. .

Изобретение относится к технике десорбции газов из жидкостей с использованием нейтрального газа и к технике абсорбции газов жидкостью из потока газов. .

Изобретения относятся к области химии. Синтез-газ из газогенератора 10 подают в реактор 64 для преобразования окиси углерода в диоксид углерода. Из реактора 64 синтез-газ направляют в блок 12 абсорбции, содержащий один или несколько мембранных контактных фильтров 72. Во внутреннем объеме 74 можно содержать синтез-газ, а во внутреннем объеме 76 - растворитель. Мембранные контактные фильтры расположены между двумя объемами 74 и 76. Облагороженный синтез-газ, выходящий из блока 12, состоящий в основном из водорода, подают в газовую турбину 6. Отходящий газ из газовой турбины 6 подают в систему 8, где газ улавливают и используют для выработки пара. Пар, получаемый в системе 8, подают в систему 66 для восстановления растворителя. Изобретения позволяют уменьшить производственные затраты за счет уменьшения размеров оборудования и количества растворителя. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение может быть использовано в нефтегазовой, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности, для абсорбционной очистки технологических газов от кислых компонентов с использованием водных растворов алканоламинов. Устройство содержит сепаратор, смеситель очищаемого газа с абсорбентом, двухсекционный абсорбер с каплеулавливающим устройством, с верхней насадочной массообменной секцией, оснащенной распределительным устройством, и нижней секцией, оснащенной блоком тепломассообменных элементов спирально-радиального типа с распределительным устройством и патрубками ввода и вывода хладагента, трехсекционный десорбер, оснащенный блоками тепломассообменных элементов спирально-радиального типа с распределительными устройствами и патрубками ввода и вывода теплоносителя или хладагента в каждой секции, насос подачи абсорбента, а также устройство для очистки циркулирующего раствора амина от продуктов разложения, подводящие, отводящие трубопроводы газа и технологические трубопроводы, при этом низ абсорбера расположен выше точки ввода насыщенного абсорбента в десорбер с учетом разницы давлений в абсорбере и десорбере. Изобретение обеспечивает уменьшение потерь абсорбента и уменьшение деминерализованной воды. 2 н.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к подготовке углеводородного газа. Cпособ комплексной подготовки углеводородного газа, включающий очистку от тяжелых углеводородов, меркаптанов, сероводорода и осушку с получением очищенного газа и газов регенерации, а также утилизацию кислого газа регенерации с получением серы и отходящего газа, при этом углеводородный газ предварительно смешивают со смесью газов регенерации и отходящего газа и подвергают абсорбционной очистке хемосорбентом с получением органической фазы, воды и предварительно очищенного газа, направляемого на дальнейшую очистку, при этом в качестве хемосорбента используют углеводородный раствор серы, органических ди- и полисульфидов, а также каталитическое количество органического соединения, содержащего третичный атом азота, который получают путем смешения органической фазы с серой в количестве, обеспечивающем полное окислительное превращение меркаптанов. Технический результат заключается в повышении выхода подготовленного газа, упрощении технологии. 1 ил.

Изобретение относится к устройству для равномерного разделения потоков текучей среды на потоки в химических аппаратах. Устройство для равномерного разделения жидких потоков текучей среды, в которых, по меньшей мере, одно вещество растворено и/или присутствует в виде суспензии в химических аппаратах, на два или несколько отдельных потоков включает, по меньшей мере, одну пластину с двумя или несколькими отверстиями, которые скруглены или снабжены фаской на входной стороне частичных потоков. Отверстия имеют форму дырок или щелей. Технический результат: уменьшение склонности к образованию отложений. 5 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 пр.

Изобретение относится к газожидкостному контактному аппарату. Газожидкостный контактный аппарат для распыления жидкости сверху вниз в контактной колонне, в которой газ перемещается и проходит таким образом, что газ, перемещающийся снизу вверх, приходит в непосредственный контакт с жидкостью, указанный газожидкостный контактный аппарат содержит: пристеночные форсунки, расположенные вдоль поверхности стенки в контактной колонне для распыления жидкости внутри контактной колонны, и форсунки для диспергирования жидкости, расположенные внутри контура, образованного пристеночными форсунками в контактной колонне, для равномерного распыления жидкости внутри контактной колонны, при этом форсунки для диспергирования жидкости и пристеночные форсунки включают форсунки двух или более типов, которые используются в соответствии со скоростью потока газа. Технический результат - равномерное диспергирование жидкости в колонне и уменьшение количества жидкости, которая распыляется на поверхности стенки в колонне. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл., 14 ил.

Изобретение относится к способу и устройству для улавливания CO2 из потока газа. Способ включает введение капель абсорбционной жидкости в поток газа, главным образом, в направлении потока газа, улавливание CO2 из потока газа во время фазы улавливания посредством капель абсорбционной жидкости, причем капли абсорбционной жидкости распылены в воздухе во время фазы улавливания, при этом капли абсорбционной жидкости вводятся в поток газа с высокой скоростью, достаточной для обеспечения внутренней циркуляции в массе капли абсорбционной жидкости, и капли абсорбционной жидкости вводятся в поток газа при среднем диаметре по Заутеру в интервале от 50 до 500 мкм. Раскрыто устройство для улавливания CO2. Обеспечивается сокращение капитальных расходов и энергопотребления. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение может быть использовано в ректификационных и абсорбционных колоннах в нефтегазоперерабатывающей, нефте- и газохимической и других отраслях промышленности. Распределительное устройство для орошения насадки в ректификационных и абсорбционных колоннах включает систему подачи жидкости в распределитель в форме каналов прямоугольного сечения с отверстиями в боковых стенках, сопряженных с желобами, имеющими в нормальном сечении форму треугольника, для стока жидкой фазы, в нижней части которых размещены рассекатели жидких струй в виде пучка диспергирующих элементов, имеющего сопряжение в нижней части желобов верхними концами диспергирующих элементов и направленных вниз нижними концами. Диспергирующие элементы размещаются под углом α относительно друг друга, а длина их L определяется по формуле: где L - длина диспергирующего элемента; а - ширина канала, мм; b - ширина желоба, мм; N - количество диспергирующих элементов, шт.; α - угол между диспергирующими элементами, град. Изобретение позволяет увеличить площадь и равномерность орошения массообменной насадки. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.

Изобретение предназначено для распределения текучей среды. Распределительная тарелка включает полотно, которое образует первую сторону, которая адаптирована для приема в нее жидкости, и вторую сторону, и в котором сформирован ряд отверстий; переточное устройство, простирающееся через полотно, при этом первая часть расположена с первой стороны, а вторая часть расположена со второй стороны, и адаптированное для обеспечения возможности прохождения через него текучей среды; и вставку, размещенную внутри переточного устройства для образования сужения, а затем расширения канала для прохода через него текучей среды, причем вставка образует сужение и на ней сформированы одна или несколько прорезей и на переточном устройстве сформирован ряд отверстий ниже сужения и ряд отверстий выше сужения. Технический результат: обеспечение равномерного потока текучей среды. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к газопромывной колонне. Газопромывная колонна содержит газопромыватель в виде вертикального цилиндра, имеющий один или несколько встроенных в его корпус теплообменников для охлаждения газожидкостной смеси, образуемой подлежащим очистке газом и промывочной жидкостью. Причем теплообменник(-и) состоит(-ят) из вертикально расположенных тепловых листов и имеет(-ют) поперечное сечение, которое в каждом случае соответствует общему поперечному сечению газопромывателя. А газожидкостная смесь течет через зазоры между тепловыми листами, тогда как охлаждающая жидкость течет внутри тепловых листов. А по направлению потока перед самым верхним теплообменником смонтированы направляющие течение листы, выполненные в виде прямоугольных пластин, которые параллельны друг другу и расположены таким образом, что их нижние кромки проходят параллельно верхним кромкам термолистов с зазором D, составляющим от 5 до 15 см, причем горизонтальное среднее расстояние (В) между направляющими листами равно среднему расстоянию между тепловыми листами и причем листы расположены под углом F к вертикальной оси газопромывателя, составляющим менее 90°, а их глубина Е составляет от 10 до 30 см. Изобретение позволяет повысить эффективность теплообмена. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу извлечения растворителя из декарбонизированного отработанного газа в секции водной промывки поглотительной колонны, декарбонизированный отработанный газ должен иметь диоксид углерода, поглощаемый и удаляемый с помощью контакта пар-жидкость с раствором, поглощающим диоксид углерода, содержащим растворитель, в поглотительной колонне. Способ включает: приведение потока воды, по существу не содержащего растворителя, в противоточный контакт с декарбонизированным отработанным газом в секции контроля выбросов поглотительной колонны для извлечения растворителя из декарбонизированного отработанного газа с образованием растворителя, содержащего промывочную воду, и восстановленного растворителя, содержащего отработанный газ; и приведение охлажденной промывочной воды в противоточный контакт с восстановленным растворителем, содержащим отработанный газ, в секции охлаждения отработанного газа поглотительной колонны для охлаждения восстановленного растворителя, содержащего отработанный газ, образуя тем самым охлажденный отработанный газ и использованную промывочную воду. Также изобретение относится к системе. Предлагаемое изобретение обеспечивает равновесие восстановленного растворителя. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 2 пр.
Наверх