Насадочная колонна
Патент 1029973
Авторы
Насадочная колонна
Иллюстрации
Реферат
1. НАСАДОЧНАЯ КОЛОННА, имеющая корпус, разделенный на секции горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода жидкости, установленные на перегородках переточные устройства с гидрозатворами , отличающаяся тем что, с целью увеличения эффективности тепломассообмена секции путем многократного контактирования массообменивающихся фаз, она снабжена установленными на расстоянии от корпуса вертикальными глухими перегородками , верхняя часть которых соединена-с горизонтальной пе{зегородкой с гидрозатвором вьшележащей секции, а нижняя часть - с горизонтальной перегородкой, размещенной под горизонтальной перегородкой с гидрозатвором нижележащей секции. (Л to со со 4j со
()9) (11).
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИ ВЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ)ТИЙ (21) 3361849/23-26 (22).11,12.81 (46). 23.07 ° 83. Бюл. В 27 (72) К.Ф. Богатых, И.A. Инушкин, Б.К. Марушкин, В.Л. Далматов и И. А. Беликова (71) Уфимский нефтяной институт (53) 66.015 .23(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
)) 731984, кл. В 01 D 3/20, 1978. (54)(57) 1. НАСАДОЧНАЯ КОЛОННА,. имеющая корпус, разделенный на секции горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода жидкости, установленные на перегородках пере3 В 01 D 3/20; В 01 D 3/32 точные устройства с гидрозатворами, отличающаяся тем, что, с целью увеличения эффектйвности тепломассообмена секции путем многократного контактирования массообменивающихся фаз, она снабжена установленными на расстоянии от корпуса вертикальными глухими перегородками, верхняя часть которых соединена с горизонтальной перегородкой с гидрозатвором вышележащей секции, а нижняя часть: - с горизонтальной перегородкой, размещенной под горизонтальной перегородкой с гидрозатвором нижележащей секции °
1029973
2. Колонна по п. 1, о т л и ч alo щ а я с я тем, что вертикальные перегородки выполнены в виде коаксиальных цилиндров. Изобретение относится к аппаратам для проведения тепломассообменных процессов в системах газ (пар)жидкость, в частности ректификации и адсорбции, и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, газовой и пищевой промышленности. Известна насадочная колонна, имеющая корпус, разделенный" -на газопроницаемые секции с горизонталь- 10 ными перегородками с. отверстиями для прохода жидкости и установленные на них переточные устройства с гидроэатворами (1 j.
Недостатками данной конструкции 15 являются ограниченная эффективность массообмена, определяемая временем контакта фаз в секции насадки, нерациональное использование большого объема колонны для распределе- 20 ния жидкости по насадке с помощью гидроэатворов и неравномерность орошения насадки из-эа ограниченного числа распределителей жидкости.
Целью изобретения является увеличение эффективности тепломассообмена секции путем многократного контактирования массообменивающихся. фаз, обеспечивающего состояние, .близкое к равновесному °
Поставленная цель достигается тем, что насадочная колонна, имею. щая корпус, разделенный на секции . горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода жидкости, и установленные на них переточные устройства с гидроэетворами, снабжена установленными на расстоянии от корпуса вертикальными глухими перегородками, верхняя часть которых соединена с горизонтальной пере- 40 городкой с гидрозатвором вышележащей секции, а нижняя часть - с горизонтальной перегородкой, размещенной под горизонтальной перегородкой с гидроэатвором нижележащей секции.
Целесообразно, чтобы вертикальные перегородки были выполнены в виде коаксиальных цилиндров.
Целесообразно,чтобы вертикальные перегородки были выполнены в виде многогранных призм.
На фиг. 1 показана насадочная колонна, разрез, на фиг. 2 - раз3. Колонна по и, 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что вертикальные перегородки выполнены в виде многогранных призм.
2 рез А-A на фиг. 1; на фиг. 3 насадочная колонна, выполненная с перегородками в виде коаксиальных цилиндров или многогранных призм, разрез.
Насадочная колонна имеет корпус
1, внутри которого расположен слой насадки 2; ограниченный со стороны входа и выхода пара газопроницаемыми стенками 3. Слой насадки разделен на секции горизонтальными перегородками 4 с отверстиями 5 для прохода и распределения жидкости по насадке. Секции ограничены глухими вертикальными перегородками б и разделены на контактные ступени дополнительными горизонтальными перегородками 7 со сливной планкой 8 и отверстиями 5 для прохода и распределения жидкости по насадке. Между секциями установлен переток в виде труб 9 с гидроэатворами 10. Вертик альные глухие перегородки образуют со стенками корпуса 1 сегментные каналы 11 для прохода пара и имеют отверстие 12 для входа пара в верхнюю часть секции и отверстие ТЗ для выхода пара из нижней части секции. Горизонтальные перегородки 7 образуют с вертикальными перегородками 6 чередующиеся отверстия 14 для прохода пара в контактные ступени.
Колонна работает следующим образом.
Гаэ (пар) противотоком по сегментному каналу 11 входит через отверстие 12 в верхнюю часть секции
Затем пар контактирует в перекрестном токе с жидкостью, стекающей по насадке 2, и через чередующиеся отверстия 14 прямотоком направляется в очередную контактную ступень.
Пройдя поочередно все контактные ступени секции, пар через отверстие 13 входит в канал 11 и противотоком движется в очередную секцию. Жидкость, стекая по насадке 2, контактирует с паром в перекрестном токе в контактных ступенях, распределяется на горизонтальных перегородках 4 и 7 и равномерно стекает через отверстия 5 на нижележащие. слои насадки. При скачкообразном изменении . производительности колонны по жидкости избыток
1029973
1,25
0,4
0,955 ее переливается на нижнюю .ступень через трубу 9.
Разделение секций на контактные ступени в сочетании с противопрямоточно-перекрестным током пара и равномерное распределение жидкости позволяет увеличить эффективность массообмена с достижением состояния, близкого .к равновесному
Проводился расчет по определению эффективности разделения секций на контактные ступени..В качестве базового объекта была принята ректификационная колонна для разделения бензол-толуольной фракции.
Технологическая, характеристика колонны.
Производительность по сырью, кг/ч 21400
Давление в колонне, ата
Массовая доля отгона
Массовая доля-низкокипящего компонента в сырье 0,49
Массовая доля низкопипящего компонента в дистилляте
Массовая доля низкокипящего компонента в остатке 0,04
Коэффициент избытка теплоотвода 1121
Для расчета эффективности тарелки или секции с контактныии ступенями в качестве анализируемой была принята 13-я тарелка базового объек5 та с приходящими на нее потоками пара С„4 и жидкОсти g; ee
Для этой тарелки (секции) рассчитывались расходы низкокипящего ! компонента (6 „, я „ ) через принятые массообмеййые эффективности по
-10 отдельным ступеням секции. Расчетные уравнения следующие:
G, 1h .Ь+1 Ип % n-1
fl1Q + д, !
in 1п+1 % in %п-1 где Е „, Е - массообменные эффективности у
Glni 6 in+13
g„-„, я,, ., - расходы ниэкокипяjg .. щего компонента, в паре и жидкости .на соответствующих контактных ступенях;
1,1 э g 1Р расходы низкОкипя
25 щего компонента s паре и жидкости при достижении равновесия потоков (определялись по изобаЗО
PBM) °
Результаты расчета приведены в таблице °
«А
«О
0Ъ с
«D
«А
«О
0Ъ с
Ю
О
«О
0Ъ с
СО Ф О
«!
CO СО с с
О О Ф
«0
0Ъ с
««Ъ с
О
СО
СО с
Сс
Р 3
О\ с
СЪ РЪ с3 «
«-«гЧ Р cl с с
%«% «
LA
Ю
ОЪ с
«А С Ъ
«О к-3 сй с3 с с cE «4
«А
Ю
ОЪ с
СО
« )
% « «I с
° «
О
Ю
ОЪ с
««3
««3 н х о 3 (с3
««Ъ 3 с г« -3 3 У с с
%-4 %
О\
Ю -4 Ф с
«!« 3
«О
0Ъ с ь о
4
««3 н и о
kkl
Э е 3
1
I
I
I
I
1
I
«А ! с «D Ф с ч-3
РЪ
0Ъ с
1
1 I
I о
1 Ц и
I g
1 Ь«
I ««Ъ
1 «A«0CO
I с с с
ЮЮЮ
1 I
1 1 N 1! И
1 1 1
1 I 34 34 34 I
1 I с4
1 с с
О О О
1 !!И!!!! !!
l 1 143414
I Ю I
1г- Π— — .
1 СО I ! с CO 1
I О с
1 Ю
I N 1 1! 1 !!
l ««ъ 1
1 «««! а»
1 С«0
1,„ 1 — — 1 г
I 1 «0 I
С«О с
3 1 О
1 N
I Ф
I «А
«A «O СО
l с с
1ООО !
1 1 1
IW l NIlN l
I 3 I
I ? Il Г4 34 14 I
1 3 4
1 1 ««Ъ
I «О 1 CO «0 «А с с с
I 1 1 ООО ! с
I N М N
1 3
N I 141434 I
I 3«г,3 I
I 1 СО с
I у О 1
1 3
I Н 1
««Ъ т
I С I, 34 ю с
1 О
I 1
1 N
l т
3 W
«««
1 «А с
Ю
1 I
I N
1
1 !4
««« Ig не
ых
««3 «33 н 3:
1 он
3С 33
1029973
СО
О «3 Ю I
CO С
CO «О CO
I с с
О О О с3 CO Ф «"«Ю
СО CO СО,с с с
О О О
Сс
СЧ О
Г !
CO СО CO с с с
О Ю О
С Ъ
«А «Ч «"«
3 с Сс «с, СО СО CO
II с с
О О О
СЧ
Сс
1 I Ф с
С-«
CO -««
« 3 EA 0 а-«с-3 тФ Ф 3 тУ с с с ч-«с-«
Ix
««3 131 е ха
o,о к.н
«3 О ««3 Ы,«3 о
Oж«33Н
СЪ Х «Э О М
>СЗЕЕОХ
uXZ««IZg
1029973
Ю
4Рж
Составитель 3. Александрова
Редактор В. Иванова Техред С.Мигунова Корректор А. Ференц
Заказ 5030/7 Тираж 688 Подпис ное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
° «ю
Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4
Из таблицы видно, что при увеличении числа контактных ступеней, расход низкокипящего компонента приближается к предельному значению (равновесному расходу) . Причем с ростом эффективности ступеней число потребных контактных ступеней меньше. В нижней строке таблицы приведена суммарная эффективность секции при различных числах контактных ступеней и их различных эффективностях. эта 10 суммарная эффективность показывает, на сколько повышается эффективность многоступенчатой секции по сравнению с базовым объектом, характериэующимая эффективностью первой ступени.
Таким образом, изобретение позволит повысить эффективность насадоч- ных колонн и тем самьм обеспечит высокую четкость разделения эа счет многократного контактирования пара и жидкости в контактных ступенях секций насадочной колонны.