Способ массообмена между жидкой и газовой фазами, колонна с наполнителем для его осуществления и способ модернизации колонны для массообмена

Способ массообмена между жидкой и газовой фазами, колонна с наполнителем для его осуществления и способ модернизации колонны для массообмена

Реферат

 

Изобретение относится к способу массообмена между жидкой и газовой фазами в колонне с наполнителем. Способ массообмена между жидкой и газовой фазами в колонне с наполнителем, которая имеет наружный корпус, внутри которой размещены несколько расположенных одна над другой, содержащих наполнитель секций, поперечное сечение которых меньше поперечного сечения корпуса, заключается в том, что в колонну с наполнителем подают жидкую и газовую фазы, жидкую фазу пропускают через несколько секций, по существу, в осевом направлении, а газовую фазу пропускают через несколько секций, преимущественно, в радиальном направлении, жидкую фазу собирают и перераспределяют между смежными секциями, после чего жидкую фазу и газовую фазу выводят из колонны с наполнителем. Изобретение позволяет повысить эффективность массообмена при низких капиталовложениях и эксплуатационных расходах. 7 с. и 35 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к способу массообмена между жидкой и газовой фазами в колонне с наполнителем, через которую эти фазы проходят в противотоке.

В приведенном ниже описании и в формуле изобретения под "колонной с наполнителем" понимается аппарат, внутри которого находятся имеющие различную форму и размеры элементы (наполнители), на поверхности которых происходит сопровождающееся массообменом взаимодействие жидкой и газовой фаз. Аппараты такого типа широко используются в различных химических установках, предназначенных, в частности, для разложения, абсорбции, перегонки и очистки различных химических продуктов.

Изобретение также относится к колонне с наполнителем для осуществления упомянутого выше способа и к способу модернизации существующей колонны для массообмена и создания в результате такой модернизации предлагаемой в изобретении колонны с наполнителем.

В приведенном ниже описании и в формуле изобретения под "модернизацией" понимается доработка на месте (in-situ) существующей колонны с наполнителем или колонны тарельчатого типа с целью улучшения ее характеристик и, в частности, увеличения производительности и/или эффективности массообмена между жидкой и газовой фазами, а также снижения потребления энергии.

Известно, что в настоящее время в промышленности постоянно растет потребность в разработке простых в реализации процессов, обеспечивающих массообмен между жидкой и газовой фазами простым и эффективным способом, при небольших капитальных затратах, низких эксплуатационных расходах и низком потреблении энергии.

Для удовлетворения упомянутых выше потребностей были предложены промышленные способы массообмена, основанные на пропускании через колонну с наполнителем жидкой и газовой фаз соответственно сверху вниз и снизу вверх (по существу в осевом направлении).

Таким известным способам, достаточно простым в осуществлении, присущи определенные проблемы, связанные в основном с большими потерями давления, возникающими при прохождении через наполнитель газовой фазы.

Наполнитель, который фактически расположен внутри по существу цилиндрической колонны с большим отношением высоты к диаметру, должен для повышения эффективности массообмена обеспечить достаточно большую продолжительность взаимодействия пропускаемых через колонну фаз.

Поэтому прохождение через наполнитель газовой фазы сопровождается значительным снижением давления (потерями давления), ограничивающим расход пропускаемого через колонну газа и, как следствие этого, снижающим производительность колонны.

Из-за такого падения давления расход газовой фазы, подаваемой в колонну, должен быть ниже заранее определенного уровня, поскольку в противном случае в колонне возникает нежелательное явление "захлебывания", при возникновении которого в колонне происходит "захлебывание" жидкой фазы, которая перестает стекать вниз из-за сопротивления трения газовой фазы. Необходимо отметить, что в таких условиях массообмен в колонне практически падает до нуля и колонна просто перестает работать.

Иными словами, большие потери давления при прохождении через наполнитель газовой фазы являются фактором, ограничивающим расход газовой фазы в колонне, спроектированной для реализации известных в настоящее время способов, и снижающим эффективность протекающего в колонне процесса массообмена между фазами.

Для уменьшения потерь давления газовой фазы и для повышения за счет этого производительности известных в настоящее время колонн с наполнителем были разработаны специальные наполнители с большим коэффициентом пустотности, прохождение через которые газовой фазы не сопровождается значительными потерями давления.

Хотя использование таких наполнителей и позволяет до некоторой степени повысить расход подаваемой в колонну газовой фазы, тем не менее они не могут в полной мере создать оптимальных условий для массообмена между фазами, а при больших потерях давления проходящей через колонну газовой фазы, которые по-прежнему остаются весьма значительными, ограничивают возможности колонны из-за возникающего в ней упомянутого выше эффекта "захлебывания".

В качестве альтернативы колоннам с наполнителем были предложены колонны так называемого тарельчатого типа, т.е. колонны с большим количеством расположенных внутри колонны горизонтальных перфорированных тарелок. В таких колоннах процесс массообмена между жидкой и газовой фазами происходит за счет перемешивания фаз друг с другом на тарелках, конструкции которых должны способствовать более эффективному взаимодействию фаз.

Колонны тарельчатого типа, которые обычно используются при низких расходах жидкости, подвержены возникновению в них "захлебывания", которое исключает всякую возможность массообмена между жидкой и газовой фазами.

Из-за перечисленных выше недостатков все известные в настоящее время способы массообмена между жидкой и газовой фазами обладают неудовлетворительными характеристиками, проявляющимися как в низкой суммарной эффективности процесса массообмена между фазами и высоком потреблении энергии, так и в больших эксплуатационных расходах и капитальных затратах на сооружение, реализующих такие способы колонн (которым, как сказано выше, присущи определенные ограничения).

Приведенные выше соображения до сих пор остаются весьма актуальными, несмотря на многолетнее использование такой технологии в большом количестве самых различных химических производств и несмотря на давно существующую в промышленности потребность в разработке новых способов массообмена.

Задача, которая была положена в основу настоящего изобретения, заключается в разработке способа массообмена между жидкой и газовой фазами, который обеспечивал бы возможность осуществления высокоэффективного массообмена между фазами, достигаемую простым и эффективным путем, при низких капиталовложениях, низких эксплуатационных расходах и небольшом потреблении энергии.

Указанная задача решается с помощью предлагаемого в настоящем изобретении способа массообмена между жидкой и газовой фазами в колонне с наполнителем, которая имеет наружный корпус, внутри которого размещены несколько расположенных одна над другой содержащих наполнитель секций, поперечное сечение которых меньше поперечного сечения корпуса, при этом в колонну с наполнителем подают жидкую и газовую фазы, жидкую фазу пропускают через несколько секций по существу в осевом направлении, а газовую фазу пропускают через несколько секций согласно изобретению преимущественно в радиальном направлении, жидкую фазу собирают и перераспределяют между смежными секциями, после чего жидкую фазу и газовую фазу выводят из колонны с наполнителем.

Предпочтительно газовую фазу пропускать через несколько секций по существу в радиальном, радиально-осевом или поперечном направлениях.

При этом по крайней мере часть газовой фазы, проходящей из одной секции в другую, смежную с ней секцию целесообразно охлаждать или нагревать в процессе косвенного теплообмена.

Предлагаемый в настоящем изобретении способ, предусматривающий пропускание газовой фазы через наполнитель преимущественно в радиальном направлении (а не в осевом направлении, как это рекомендуют известные способы), позволяет значительно увеличить размеры проницаемой поверхности, или поверхности, через которую проходит газовая фаза, и обеспечить тем самым простым и доступным способом повышение эффективности процесса массообмена между жидкой и газовой фазами и, как следствие этого, существенное увеличение производительности колонны, спроектированной для реализации такого способа, по сравнению с производительностью такой же по размерам колонны, но работающей по одному из упомянутых выше известных способов. Иными словами, при заданной производительности размеры колонны, в которой осуществляется предлагаемый в изобретении способ, могут быть существенно меньше размеров существующих в настоящее время колонн.

Связано это, в первую очередь, с тем, что потери давления при радиальном направлении потока проходящей через наполнитель газовой фазы составляют вполне приемлемую величину, в отличие от потерь давления, возникающих при движении газовой фазы через наполнитель в осевом направлении, что позволяет, осуществляя предлагаемый в изобретении способ, работать до проявления эффекта "захлебывания" колонны с более высокими, чем в известных способах, расходами газа, и повысить тем самым эффективность происходящего в колонне процесса массообмена между жидкой и газовой фазами.

Предлагаемый в изобретении способ позволяет, в частности, реально простым и эффективным путем снять связанные с потерями давления ограничения на расход пропускаемой через колонну газовой фазы и работать при необходимых объемных расходах и скоростях потоков газа и жидкости, обеспечивающих оптимальное для массообмена использование обменной поверхности наполнителя.

Преимущество предлагаемого в изобретении способа состоит в возможности осуществлять интенсивный массообмен между жидкой и газовой фазами в работающей более эффективно колонне с наполнителем при низких капиталовложениях и эксплуатационных расходах и небольшом потреблении энергии.

Возможность существенного повышения эффективности массообмена между фазами за счет пропускания газовой фазы через наполнитель в радиальном направлении противоречит известным в настоящее время рекомендациям, из которых следует, что течение газовой фазы через наполнитель в поперечном направлении относительно течения жидкой фазы менее предпочтительно с точки зрения эффективности массообмена, чем движение фаз в осевом направлении в противотоке.

В этой связи необходимо отметить, что поскольку условия и химико-физические процессы, от которых зависит эффективность массообмена между фазами, существенным образом меняются при изменении характера течения фаз через наполнитель, то и все преимущества настоящего изобретения ни в коей мере нельзя считать заранее предсказуемыми.

Только проведенные исследования позволили получить неожиданный результат, заключающийся в том, что при преимущественно радиальном направлении потока газовой фазы, движущейся в противотоке с протекающей через наполнитель по существу в осевом направлении жидкой фазой, движущая сила, от которой зависит эффективность массообмена между фазами, проявляется значительно более эффективно, чем при простом встречном движении фаз, благодаря чему повышаются эффективность и интенсивность происходящего в наполнителе процесса массообмена.

Наилучшие результаты были получены при движении пропускаемого по крайней мере через одну секцию с наполнителем потока газовой фазы по существу в радиальном, по существу в радиально-осевом или по существу в поперечном направлениях.

Для осуществления описанного выше способа в изобретении предлагается также колонна с наполнителем, в которой происходит массообмен между жидкой и газовой фазами и которая имеет наружный корпус по существу цилиндрической формы, несколько расположенных внутри корпуса на одной с ним оси одна под другой кольцеобразных заполненных наполнителем секций, имеющих противоположные соответственно внутреннюю и наружную газопроницаемые стенки и перфорированную нижнюю стенку, причем через эти несколько секций жидкая фаза проходит насквозь по существу в осевом направлении и эти секции имеют перфорированную нижнюю стенку, позволяющую, благодаря своим размерам и форме, собирать и перераспределять жидкую фазу между смежными секциями, первое свободное пространство, образованное внутренней стенкой корпуса и наружной стенкой секций, второе свободное пространство, расположенное внутри внутренней стенки секций, устройства для подачи в колонну жидкой и газовой фаз, устройства, с помощью которых обеспечивается прохождение по крайней мере основной части газовой фазы через несколько секций из первого свободного пространства во второе свободное пространство или наоборот, и устройства для отвода жидкой и газовой фаз из колонны.

В предпочтительном варианте выполнения колонны наружная стенка и/или внутренняя стенка секции имеет расположенный в верхней части нескольких секций газонепроницаемый участок заданной длины.

Причем предпочтительно, чтобы длина газонепроницаемого участка составляла от 5% до 30% от длины наружной и/или внутренней стенок секций.

Кроме того, в предложенной колонне несколько секций имеют не пропускающие газ перегородки, которые расположены в свободных пространствах и закрывают их.

Предпочтительно в предложенной колонне перегородки выполнить в виде кольцеобразной газонепроницаемой перегородки, расположенной в нижней части первого свободного пространства, и круглой газонепроницаемой перегородки, расположенной в верхней части второго свободного пространства, или кольцеобразной газонепроницаемой перегородки, расположенной в верхней части первого свободного пространства, и круглой газонепроницаемой перегородки, расположенной в нижней части второго свободного пространства.

Предпочтительно предложенную колонну снабдить по крайней мере одним теплообменником, расположенным во втором свободном пространстве и предназначенным для косвенного теплообмена по крайней мере с частью газовой фазы, проходящей из одной секции в другую соседнюю с ней секцию.

В колонне несколько секций могут быть выполнены сверху открытыми и эти несколько секций могу быть закрыты сверху газонепроницаемой крышкой.

Предпочтительно перфорированной нижней стенке придать такие размер и форму, которые позволяли бы ей направлять газовую смесь в радиальном направлении, соответственно в поперечном направлении между смежными секциями.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения предложенная колонна с наполнителем, в которой происходит массообмен между жидкой и газовой фазами и которая имеет наружный корпус по существу цилиндрической формы, несколько расположенных внутри корпуса на одной с ним оси одна над другой кольцеобразных секций, имеющих противоположные соответственно внутреннюю и наружную газопроницаемые стенки, причем через эти несколько секций жидкая фаза проходит насквозь по существу в осевом направлении и эти несколько секций закрыты сверху газонепроницаемой крышкой, устройства для сбора и перераспределения жидкой фазы между смежными секциями, расположенные между крышкой и наполнителем, первое свободное пространство, образованное внутренней стенкой корпуса и наружной стенкой секций, второе свободное пространство, расположенное внутри внутренней стенки секций, устройства для подачи в колонну жидкой и газовой фаз, устройства, с помощью которых обеспечивается прохождение по крайней мере основной части газовой фазы через несколько секций из первого свободного пространства во второе свободное пространство или наоборот, и устройства для отвода жидкой и газовой фаз из колонны.

В этой колонне наружная стенка и/или внутренняя стенка секции также имеет расположенный в верхней части нескольких секций газонепроницаемый участок заданной длины, который предпочтительно составляет от 5% до 30% от длины наружной и/или внутренней стенок секций.

Несколько секций могут иметь не пропускающие газ перегородки, которые расположены в первом и втором свободных пространствах и закрывают их.

Предпочтительно эти перегородки выполнить в виде кольцеобразной газонепроницаемой перегородки, расположенной в нижней части первого свободного пространства, и круглой газонепроницаемой перегородки, расположенной в верхней части второго свободного пространства, или кольцеобразной газонепроницаемой перегородки, расположенной в верхней части первого свободного пространства, и круглой газонепроницаемой перегородки, расположенной в нижней части второго свободного пространства.

В колонне этого типа может быть предусмотрен по крайней мере один теплообменник, расположенный во втором свободном пространстве и предназначенный для косвенного теплообмена по крайней мере с частью газовой фазы, проходящей из одной секции в другую соседнюю с ней секцию.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом изобретения предлагается колонна с наполнителем, в которой происходит массообмен между жидкой и газовой фазами и которая имеет наружный корпус по существу цилиндрической формы, несколько заполненных наполнителем секций, которые расположены одна под другой на одной с ним оси и имеют противоположные, предпочтительно плоские газопроницаемые боковые стенки и перфорированную нижнюю стенку, позволяющую благодаря своим размерам и форме собирать и перераспределять жидкую фазу между смежными секциями, причем через эти несколько секций жидкая фаза проходит насквозь по существу в осевом направлении, первое и второе свободные пространства, расположенные друг против друга и между внутренней стенкой корпуса и боковыми стенками секции и имеющие предпочтительно в поперечном сечении форму сектора окружности, устройства для подачи в колонну жидкой и газовой фаз, устройства, с помощью которых обеспечивается прохождение по крайней мере основной части газовой фазы по крайней мере через одну секцию из первого свободного пространства во второе свободное пространство или наоборот, и устройства для отвода жидкой и газовой фаз из колонны.

И в колонне этого типа несколько секций могут быть выполнены сверху открытыми и закрыты сверху газонепроницаемой крышкой.

Боковая стенка секции этой колонны может иметь расположенный в верхней части секций газонепроницаемый участок заданной длины, которая предпочтительно составляет от 5% до 30% от длины боковых стенок секции или длины зоны.

В колонне этого типа несколько секций также могут иметь не пропускающие газ перегородки, которые расположены в первом и втором свободных пространствах и закрывают их, причем эти перегородки целесообразно выполнить в виде газонепроницаемой перегородки, расположенной в нижней части первого свободного пространства, и газонепроницаемой перегородки, расположенной в верхней части второго свободного пространства, или газонепроницаемой перегородки, расположенной в верхней части первого свободного пространства, и газонепроницаемой перегородки, расположенной в нижней части второго свободного пространства.

В этой же колонне перфорированной нижней стенке желательно придать такие размеры и формы, которые позволяли бы ей направлять газовую смесь в радиальном направлении соответственно в поперечном направлении между смежными секциями.

В изобретении предлагается также способ модернизации колонны для массообмена между жидкой и газовой фазами, выполненной в виде колонны с наполнителем или колонны тарельчатого типа. Согласно изобретению внутри колонны монтируют на одной с ней оси одна под другой несколько заполненных наполнителем секций, которые имеют противоположные внутреннюю и наружную газопроницаемые цилиндрические стенки, образующие первое свободное пространство между внутренней стенкой колонны и наружной стенкой секции и второе свободное пространство внутри внутренней стенки секции, причем жидкая фаза проходит через эти несколько секций преимущественно в осевом направлении и эти несколько секций имеют перфорированную нижнюю стенку, позволяющую, благодаря своим размерам и форме, собирать и перераспределять жидкую фазу между смежными секциями, устройства, с помощью которых обеспечивается прохождение по крайней мере основной части газовой фазы по крайней мере через одну секцию из первого свободного пространства во второе свободное пространство или наоборот.

При таком способе модернизации наружная стенка и/или внутренняя стенка секции колонны могут иметь расположенный в верхней части нескольких секций газонепроницаемый участок заданной длины, которая предпочтительно выбирается разной для наружной и внутренней стенок.

Согласно изобретению внутри колонны монтируют не пропускающие газ перегородки, которые располагаются в первом и втором свободных пространствах по крайней мере одной секции и закрывают их.

Более точно внутри колонны монтируют кольцеобразную газонепроницаемую перегородку, расположенную в верхней или нижней части первого свободного пространства, и круглую газонепроницаемую перегородку, расположенную в верхней или нижней части второго свободного пространства.

В соответствии с изобретением во втором свободном пространстве может быть смонтирован по крайней мере один теплообменник, предназначенный для косвенного теплообмена по крайней мере с частью газовой фазы, проходящей из одной секции в другую соседнюю с ней секцию.

При этом указанные секции могут иметь расположенную в их верхней части газонепроницаемую крышку.

В изобретении предусмотрен дополнительный вариант способа модернизации колонны для массообмена между жидкой и газовой фазами, выполненной в виде колонны с наполнителем или колонны тарельчатого типа, который согласно изобретению заключается в том, что внутри колонны монтируют на одной с ней оси одна под другой несколько заполненных наполнителем секций, которые имеют противоположные внутреннюю и наружную газопроницаемые цилиндрические стенки, образующие первое свободное пространство между внутренней стенкой колонны и наружной стенкой секции и второе свободное пространство внутри внутренней стенки секции, причем через эти несколько секций жидкая фаза проходит насквозь по существу в осевом направлении и эти несколько секций закрыты сверху газонепроницаемой крышкой, устройства для сбора и перераспределения жидкой фазы между смежными секциями, расположенные между крышкой и наполнителем, устройства, с помощью которых обеспечивается прохождение по крайней мере основной части газовой фазы по крайней мере через одну секцию из первого свободного пространства во второе свободное пространство или наоборот.

И при этом способе модернизации наружная стенка и/или внутренняя стенка секции могут иметь расположенный в верхней части нескольких секций газонепроницаемый участок заданной длины, которая предпочтительно выбирается разной для наружной и внутренней стенок.

Внутри колонны также целесообразно монтировать не пропускающие газ перегородки, которые располагают в первом и втором свободных пространствах по крайней мере одной секции и закрывают их.

Внутри колонны могут также монтировать кольцеобразную газонепроницаемую перегородку, располагая ее в верхней или нижней части первого свободного пространства, и круглую газонепроницаемую перегородку, располагая ее в верхней или нижней части второго свободного пространства.

При этом во втором свободном пространстве желательно смонтировать по крайней мере один теплообменник, предназначенный для косвенного теплообмена по крайней мере с частью газовой фазы, проходящей из одной секции в другую соседнюю с ней секцию.

Изобретение также предлагает еще один вариант способа модернизации колонны для массообмена между жидкой и газовой фазами, выполненной в виде колонны с наполнителем или колонны тарельчатого типа. Согласно изобретению по этому варианту внутри колонны монтируют несколько заполненных наполнителем секций, которые расположены на оси колонны одна под другой, имеют противоположные, предпочтительно плоские газопроницаемые боковые стенки, образующие первое и второе свободные пространства, расположенные друг против друга и между внутренней стенкой колонны и боковыми стенками секции, причем жидкая фаза проходит через эти несколько секций преимущественно в осевом направлении и эти несколько секций имеют перфорированную нижнюю стенку, позволяющую, благодаря своим размерам и форме, собирать и перераспределять жидкую фазу между смежными секциями, устройства, с помощью которых обеспечивается прохождение по крайней мере основной части газовой фазы по крайней мере через одну секцию из первого свободного пространства во второе свободное пространство или наоборот.

В этом случае по крайней мере одна боковая стенка секции имеет расположенный в верхней части секций газонепроницаемый участок заданной длины.

В первом и втором свободных пространствах по крайней мере одной секции также монтируют закрывающие их газонепроницаемые перегородки, причем в нижней или верхней части первого свободного пространства монтируют газонепроницаемую перегородку, а в верхней или нижней части второго свободного пространства монтируют газонепроницаемую перегородку.

В этом варианте способа модернизации секции могут иметь расположенную в их верхней части газонепроницаемую крышку.

Предлагаемые способы модернизации существующей колонны позволяют осуществлять способ массообмена между жидкой и газовой фазами, обеспечивающий простым и эффективным путем высокую скорость массообмена между жидкой и газовой фазами при низких капиталовложениях, эксплуатационных расходах и небольшом потреблении энергии.

Другие отличительные особенности и преимущества изобретения более подробно рассмотрены ниже на примерах вариантов его выполнения, не ограничивающих объем изобретения, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На прилагаемых к описанию чертежах показаны:

на фиг.1 - продольный разрез выполненной по первому варианту колонны с наполнителем, представляющей собой либо заново спроектированную и заново изготовленную колонну, либо модернизированную обычную колонну, предназначенную для осуществления предлагаемого в изобретении способа,

на фиг.2 - поперечное сечение колонны плоскостью II-II по фиг.1,

на фиг.3 - продольный разрез выполненной по второму варианту колонны с наполнителем, представляющей собой либо заново спроектированную и заново изготовленную колонну, либо модернизированную обычную колонну, предназначенную для осуществления предлагаемого в изобретении способа,

на фиг.4 - поперечное сечение колонны плоскостью IV-IV по фиг.3,

на фиг.5 - продольный разрез выполненной по третьему варианту колонны с наполнителем, представляющей собой либо заново спроектированную и заново изготовленную колонну, либо модернизированную обычную колонну, предназначенную для осуществления предлагаемого в изобретении способа, и

на фиг.6 - поперечное сечение колонны плоскостью VI-VI по фиг.5.

На фиг.1-6 позицией 1 обозначена предлагаемая в изобретении колонна с наполнителем, предназначенная для массообмена между жидкой и газовой фазами.

Колонна 1 имеет наружный корпус 2, по крайней мере одну расположенную внутри корпуса 2 секцию 3 с наполнителем 4, устройства 5 и 6 для подачи в колонну 1 жидкой и газовой фаз и устройства 7 и 8 для вывода из колонны 1 жидкой и газовой фаз.

Устройства 5 и 7 для подачи в колонну 1 и соответственно вывода из нее жидкой фазы обычно состоят из труб, распределителей форсуночного типа или сборников, которые имеют хорошо известную специалистам конструкцию и поэтому не требуют подробного описания.

Аналогичным образом устройства 6 и 8 для подачи в колонну 1 и соответственно вывода из нее газовой фазы представляют собой газовпускные и газовыпускные устройства хорошо известной конструкции и поэтому не требуют подробного описания.

В примерах выполнения колонны, показанных на фиг.1, 3 и 5, жидкая фаза подается в верхнюю часть колонны 1 через подающее устройство 5 и с помощью устройства 7 выводится из нижней части колонны. При этом жидкая фаза проходит через колонну 1 обычным и известным способом, т.е. по существу в осевом направлении.

Газовая фаза подается через подводящее устройство 6 в нижнюю часть колонны 1 и выводится через отводящее устройство 8 из верхней части колонны. Жидкую и газовую фазы можно, однако, подавать в колонну 1 и отводить их из нее в промежуточных точках, как это обычно имеет место в большинстве существующих колонн с наполнителем. Иными словами, устройства для подачи в колонну жидкой и/или газовой фазы и вывода этих фаз из колонны могут быть расположены в любом месте по высоте корпуса 2, которое позволяет поддерживать в колонне постоянные рабочие условия или создает предпосылки для более эффективного массообмена между фазами.

В соответствии с настоящим изобретением по крайней мере одна заполненная наполнителем секция 3 выполняется с позволяющей получить определенный положительный эффект газопроницаемой поверхностью для прохода протекающей через наполнитель 4 газовой фазы, площадь которой превышает размер поперечного сечения секции. Достигается это за счет меньшего, чем у корпуса 2, размера поперечного сечения секции 3 и изготовления ее противоположных боковых стенок 9 и 10 газопроницаемыми.

Кроме того, колонна 1 имеет описанные ниже соответствующие устройства, которые формируют преимущественно радиальный поток проходящей через секцию 3 с наполнителем газовой фазы и позволяют за счет этого получить определенный положительный эффект.

Через выполненную таким образом колонну 1 газовая фаза, в отличие от существующих в настоящее время рекомендаций, проходит в противотоке с жидкой фазой преимущественно в радиальном направлении.

Площадь газопроницаемой поверхности боковых стенок 9 и 10 должна быть для получения соответствующего положительного эффекта больше площади поперечного сечения секции 3.

В варианте, показанном на фиг.1, предлагаемая в изобретении колонна 1 с наполнителем имеет наружный корпус 2 по существу цилиндрической формы и по крайней мере одну кольцеобразную секцию 3а-3е с наполнителем 4, которая расположена внутри корпуса 2 на одной с ним оси и имеет противоположные газопроницаемые цилиндрические внутреннюю и наружную стенки 9 и 10 соответственно.

Между внутренней стенкой 2а корпуса и наружной стенкой 10 секции с наполнителем имеется первое свободное пространство 11, а внутри внутренней стенки 9 секции с наполнителем имеется второе свободное пространство 12.

Для получения большего эффекта в колонне 1 используются газонепроницаемые участки 9а и 10а и не пропускающие газ перегородки 14 и 15, которые направляют по крайней мере основную часть потока газовой фазы, проходящей через по крайней мере одну секцию 3а-3е с наполнителем, из первого свободного пространства 11 во второе свободное пространство 12 или наоборот.

В примере, показанном на фиг.1, колонна 1 имеет пять кольцеобразных секций 3а-3е с наполнителем 4, которые расположены одна над другой на одной оси внутри корпуса 2. Через эти секции колонны 1 жидкая фаза протекает сверху вниз по существу в осевом направлении, а газовая фаза проходит через них снизу вверх по существу в радиально-осевом направлении, обозначенном на чертеже стрелкой F_д.

Количество секций 3 с наполнителем, расположенных внутри корпуса 2, может быть разным в зависимости от размера колонны и скорости протекающего в ней процесса массообмена. Обычно в большинстве случаев количество имеющихся в колонне секций с наполнителем варьируется от одной до двадцати.

Для более активного массообмена между фазами и создания в колонне 1 по всей ее высоте оптимальных рабочих условий секции 3а-3е с наполнителем 4 целесообразно выполнять разными по длине (высоте), т.е. самую нижнюю секцию 3а выполнять с максимальной длиной, а все остальные секции вплоть до самой короткой верхней секции 3е выполнять с постепенно уменьшающейся длиной.

Показанные на фиг.1 секции 3а-3е соприкасаются друг с другом, и каждая из них имеет перфорированную нижнюю стенку 13, через которую может проходить жидкая и газовая фазы.

Размеры и форма перфорированных нижних стенок 13 секций 3а-3е обеспечивают необходимое отклонение потока газовой фазы в радиальном направлении и/или сбор и повторное распределение жидкой фазы между секциями.

Наличие перфорированных нижних стенок 13 между прилегающими одна к другой смежными секциями 3а-3е позволяет контролировать увеличение имеющегося заранее определенного падения давления при прохождении газовой фазы через секцию, что позволяет по крайней мере некоторой части этой фазы отклоняться в радиальном направлении, а выходящую из одной секции жидкую фазу собирать и перераспределять в следующую секцию.

Сбор и перераспределение жидкой фазы между прилегающими одна к другой смежными секциями 3а-3е создают оптимальные условия для массообмена между фазами, обеспечивают полное использование всей поверхности имеющегося в колонне наполнителя 4 и препятствуют образованию в наполнителе участков с минимальным гидравлическим сопротивлением, которые могли бы образовывать каналы для прохождения жидкой фазы.

Та часть газовой фазы, которая отклоняется в радиальном направлении на выходе из одной из секций 3a-3d, попадает затем в следующую секцию 3d-3e снова в радиальном направлении.

Предпочтительно, чтобы радиальное течение проходящей через секции 3а-3е газовой фазы было либо центробежным, либо центростремительным.

Наилучшие в этом отношении результаты были получены при последовательном изменении показанного на фиг.1 стрелками F_g направления движения потока газовой фазы с центростремительного на центробежное или наоборот. В этом случае газовая фаза проходит радиально через соседние секции 3а-3е в противоположных направлениях.

Секции 3а-3е или только некоторые из них можно расположить в колонне 1 на определенном расстоянии одна от другой таким образом, чтобы между соседними секциями оставалось соответствующее цилиндрическое пространство.

В таких остающихся свободными между секциями полостях целесообразно располагать обычные устройства (не показаны) для сбора и повторного распределения жидкой фазы, попадающей из одной секции в другую, соседнюю с ней, конструкция которых достаточно хорошо известна и поэтому не требует подробного описания.

В другом варианте предлагаемая в настоящем изобретении колонна 1 вместо нескольких секций с наполнителем может иметь одну секцию 3, разделенную на несколько смежных расположенных одна над другой зон (которые на фиг.1 обозначены теми же, что и секции позициями 3а-3е). Выполненная таким образом колонна по своей конструкции по существу аналогична показанной на фиг.1 колонне с отдельными секциями с наполнителем.

В такой колонне отсутствуют перфорированные нижние стенки 13, а наполнитель 4 внутри секции 3 представляет собой единое, не разделенное на отдельные части целое.

В обладающем наибольшими преимуществами варианте изобретения наружная стенка 10 или внутренняя стенка 9 по крайней мере одной секции 3а-3е имеет расположенный в верхней части стенки участок 10а, соответственно участок 9а определенной длины, через который не может проходить газ.

В примере выполнения колонны, показанном на фиг.1, и наружная стенка 10, и внутренняя стенка 9 каждой секции 3а-3с имеют такой дающий определенный положительный эффект газонепроницаемый участок 10а и 9а соответственно.

В колонне 1, в которой вместо нескольких секций 3а-3с имеется одна разделенная на несколько зон 3а-3с секция 3, внутренняя и/или наружная стенка 9 и 10 секции 3 должны иметь соответственно расположенные в верхней части каждой зоны газонепроницаемые участки 9а и 10а определенной длины.

При наличии таких газонепроницаемых участков, расположенных в верхней части по крайней мере одной, предпочтительно двух боковых стенок секций