Фракционирующий аппарат

О П И С А Н И Е)921589ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 66,015. .23.05 (088.8) по делам вэовретений и аткрмтийДата опубликования описания 28.04.82 по переработке газа(54) ФРАКЦИОНИРУЮЩИй АППАРАТ 1Изобретение относится к устройствам для разделения нефтехимических смесей на фракции и может быть использовано в нефтяной, химической и нефтегазоперерабатывающей промышленности. Известен фракционирующий аппарат для разделения газожидкостной смеси, состоящий из корпуса и тарелок, снабженных контактными элементами, выполненными в виде переточных патрубков с завихрителями и цилиндрических трубок, расположенных коаксиально относительно переточных патрубков. Переточные патрубки расположены между цилиндрическими трубками и снабжены боковыми отверстиями для прохода газа. В аппарате на наружной поверхности переточных патрубков закреплен дисковый отбойник капель, а завихрители потока выполнены в виде закручивающихся розеток 1.Однако в указанном аппарате появляется поперечная неравномерность распределения потоков, в результате которого возникают ,проскоки газа, провалы жидкости, брызгоунос и застойные зоны. Кроме того, отбой- ники капель и переточные патрубки создают дополнительное сопротивление движению потоков, что приводит к увеличению энергозатрат.Известен массообменный аппарат дляразделения газожидкостной смеси, состоящий из вертикального цилиндрического кор пуса и горизонтальных перегородок, которыеделят весь корпус на контактные камеры, Контактные элементы, выполнены в виде коаксиальных цилиндров, расположенных в контактных камерах. Завихрители состоят из направляющих цилиндров и размещенных на внутренней их поверхности радиальных вогнутых лопаток, Установлены завихрители под контактными элементами. Для слива жидкости на нижележащую тарелку имеются переточные устройства 2.15 Недостатками этого аппарата являютсяпеременный градиент уровня жидкости на горизонтальных перегородках, что приводит к ухудшению процесса массопередачи в контактных камерах и резкое увеличение сопротивления контактных элементов за счет дополнительных перегородок, направляющих цилиндров и переточных устройств.Известен фракционирующий массообменный а)тпарат, содержащий корпус, включающий ряд коаксиально установленных секций,5 10 15 20 25 зо 35 Поставленйая цель достигается тем, что во фракционирующем аппарате, содержащем корпус, включающий ряд коаксиально установленных цилиндрических секций, турбулизаторов с веерообразно закрепленными на них лопатками, расположенные в каждой секции, патрубки ввода и вывода паровой и жидкой фаз, расстояние между турбулизаторами равно удвоенному расстоянию между цилиндрическими секциями, а угол наклона лопаток турбулизатора к плоскости коаксиальных элементов составляет 11 - 260Лучший диапазон расстояний между турбулизаторами равен 150 в 3 мм.Деление всего объема колонны коаксиаль но расположенными элементами позволяет ликвидировать поперечную неравномерность потоков: однонаправленное движение 2-х фазного потока в объемах секций значительно увеличивает время контактирования фаз и число соударений частиц жидкости и пара, что приводит к увеличению межфазной поверхности и, следовательно, повышает эффек. тивность разделяющей способности аппарата. Отсутствие горизонтальных перегородок (тарелок), направляющих цилиндров и переточных устройств дает возможность резко понизить сопротивление аппарата проходу парового потока.На фиг, 1 показан предлагаемый аппарат, общий вид; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1.Фракционирующий аппарат Состоит из корпуса 1, который делится несколькими коаксиальными элементами 2 на ряд цилиндрических секций 3. Стенки элементов (коаксиально расположенных цилиндров) разделяют весь объем аппарата на несколько объемов и являются опорной конструкцией для крепления турбулизаторов 4. Последние состоят из веерообразно расположенных лопаток 5. Между лопатками 5 турбулизатора 4 и стенками секций имеется пространство для слива жидкости на нижележащий турбулизатор 4. В корпусе 1 имеются патрубок 6 для подачи в аппарат газожидкостной смеси, патрубок 7 для вывода из аппарата паровой фазы, патрубок 8 для подачи в секции жидкости и патрубок 9 для вывода жидкой фазы. Внизу корпуса 1 установлена решетчатая тарелка 10,40Исследования работы фракционирующего аппарата выявили определенную зависимость эффективности разделения смесей от расстояния между турбулизаторами. С увеличением расстояния понижается эффективность работы аппарата, а с уменьшением 4 междутурбулизационного расстояния повышается сопротивление и растут энергозатраты на процесс фракционирования. Эмпирическим путем установлено, что оптимальные условия работы аппарата находятся при расстоянии между турбулизаторами 150 - 300 мм. Повышение эффективности массообмена и увеличение производительности фракционирующего аппарата достигается тем, что коаксиально установленные элементы выполнены в виде цилиндров различного диаметра по всей высоте и делят весь объем аппарата на ряд цилиндрических секций, а неподвижно закрепленные на элементах турбулизаторы с лопатками превращают прямолинейное движение потоков в вихревое. турбулизаторы с веерообразно закрепленными лопатками, расположенные в каждой секции, патрубки ввода и вывода паровой и жидкой фаз, Аппарат выполнен из соединенных между собой отдельных царг 13.Недостатком аппарата. является малая меж фа зная поверхность и недостаточная производительность,Цель изобретения - улучшение процесса массообмена путем повышения межфазной поверхности и увеличение производительности аппарата. Аппарат работает следующим образом.Пар через патрубок поступает вниз корпуса 1, разделяясь по цилиндрическим секциям 3, и попадая на турбулизаторы 4, приобретает вращательное движение. Жидкость через патрубок 8 и распределитель направляется,в цилиндрические секции 3, подхватывается и дробится паром, образуя однонаправленный, сильно турбулизированный, двухфазный поток. Во время испытания фракционирующего аппарата было установлено, что турбулизаторный режим возникает и распространяется одновременно во всех секциях 3, так как происходит автоматическое регулирование потоков в них. При увеличении потока пара в одной из секций 3 в ней резко возрастает сопротивление проходу двухфазного потока, что приводит к уменьшению его скорости в этой секции 3 и перераспределению пара по другим секциям. Аналогичное явление было обнаружено и при работе трубчатых ректификационных колоннОднако при повышении скорости пара наблюдалась тенденция к автомодельности потоков в цилиндрических секциях 3, и для более равномерного распределения парового потока внизу корпуса 1 монтировалась решетчатая тарелка 1 О. В цилиндрических секциях 3 под действием центробежной силы происходит многократное соударение частиц жидкости о лопатки 5 турбулизатора 4, жидкость дробится и резко увеличивается межфазовая поверхность массопередачи. У внешних стенок цилиндрических секций 3 капли жидкости, в результате разности термодинамических потенциалов (эффект Ранка), коагулируются и под действием силы тяжести перетекают на нижележащий турбулизатор 4, Внизу аппарата собирается жидкость из всех цилиндрических секций 3 и выводится из него через патрубок 9.92589 формула изобретения 5Использование предлагаемого фракционирующего аппарата позволяет:а) значительно улучшить эффективность фракционирования различных смесей в результате ликвидации поперечной неравномерности распределения потоков по тарелке; 5б) увеличить в 5 - 6 раз производительность аппарата за счет использования однонаправленного вихревого движения двухфазного потока;в) упроетить конструкцию аппарата и снизить его металлоемкость в расчете на единицу продукции (расчет прилагается). Экспериментально установлено, что предел наклона лопаток лимитируется оптимальной динамикой движения 2-х фазного потока, ибо при уменьшении угла наклона лопаток ниже 11 резко возрастает сопротивление турбулизаторов за счет уменьшения. работы зоны контактного устройства, что ведет к захлебыванию колонны, а при увеличении угла более 26 наблюдается провал жид 20 кости и уменьшение эффективности работы цилиндрических секций. Фракционирующий аппарат, содержащий корпус; имеющий ряд коаксиально установленных цилиндрических секций, турбулизаторы с веерообразно закрепленными на них лопатками, расположенные в каждой секции, патрубки ввода и вывода паровой и жидкой фаз, отличающийся тем, что, с целью улучшения процесса массообмена путем повышения межфазной поверхности и увеличения производительности аппарата, расстояние между турбулизаторами равно удвоенному расстоянию между цилиндриЧескими секциями, а угол наклона лопаток турбулизатора к плоскости, цилиндрических секций составляет 11 - 26.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельсТво СССР481291, кл, В 01 Р 3/30, 1974.2. Авторское свидетельство СССР552984; кл, В 01 0 3/30, 1975.3, Авторское свидетельство СССР560625, кл. В 01 0 3/26, 1976 (прототип).Составитель А. Сва . Техред А. ВойкТираж 733ВНИИПИ Государственногопо делам. изОбретений113035, Москва, Ж - 35, Рауфилиал ППП Патент, -г. УжгорФ а Корректор М. Кост Подписное комитета СССР и открытий шская наб., д. 4/5 од, ул. Проектная, 4