Тепломассообменный аппарат

(19) (И 1 А 1 ИГРАНИ ТОР СКОМУ РЕТЕНИ СВИ ЕЛЬСТ ете-,ния аппаденсации я смешезон. Аппа" ми теплоеленными между коГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Уфимский нефтяной институт(56) Авторское свидетельство СССРУ 822838, кл. В О 1 Р 3/00, 1981.Авторское свидетельство СССРУ 674752, кл. В 01 Э 3/32, 1979. 54) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ 57) Изобретение относится к аппаатам для разделения смеси и может 151) 4 В 01 Э 3/06 3/3 быть использовано в нефтяной, неперерабатывающей, химической и нхимической промышленности. Цельизобретения - повысить раэделителспособность за счет разделерата на смежные ступени кони испарения и предотвращениния потоков паров соседнихрат включает корпус с зонаподвода и массообмена, раздпоперечными перегородками,торыми размещена горизонтальнаярегородка, делящая зону контактвания на две части. 1 з.п. Ф-лы,8 ил., 3 табл.Изобретение относится к аппаратамдля разделки смеси и может быть использовано в Ъефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности.Цель изобретения - повышение разделительной способности аппарата эасчет разделения на смежные ступениконденсации и испарения и предотвращения смешения потоков паров соседних зон,На фиг.1 и 2 приведены схемы работы двух вариантов аппарата (беэ зоныконтактирования), продольный разрез;на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; нафиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; нафиг,5 - разрез В-В на фиг.2; на, фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.2; нафиг.7-и 8 - изображение смежных ступеней конденсации и испарения двух, вариантов аппарата (без корпуса),Аппарат состоит из корпуса 1,штуцера 2 для ввода сырья Г, штуцеров; 3 и 4 для вывода продуктов разделения низкокипящего Л, и высококипящего Р , штуцеров 5-8 для ввода и вывода хладагента 6 и теплоносителя В,устройств отвода тепла 9 и подводатепла 10, смещенных относительнодруг друга поперечных перегородок 11и 12 для организации перекрестноготока потоков в устройствах 9 и 10 идля разделения аппарата на смежныеступени конденсации и испарения, элементов 13 массообменного контакта35(зоны контактирования). Аппарат может состоять также из смещенных однойотносительной другой по горизонталиперегородок 14 и 15 и перегородки 16,перпендикулярной перегородкам 14 и15.Аппарат работает следующим образом,Исходная смесь Г вводится в аппарат через п 1 туцер 2 и разделяетсяна паровой и жидкий потоки. Паровойпоток смеси направляется в верхнюючасть где смешивается с неконденсированной частью пара Ч выводимогоиз предыдущей ступени конденсации,50и вводится в межтрубное пространствоустройства 9 отвода тепла. Межтрубноепространство устройства 9 разделеноперегородками 11 на ступени конденсации, причем во избежание смешенияпотоков пара соседних ступеней нижниеконцы перегородок 11 погружены в слойжидкости в нижней части аппарата.Одновременно перегородки 11, наряду с перегородками 2, предназначены для органиэации перекрестного течения потоков по межтрубному пространству устройств 9 и 10. В результате теплообмена смесь паров частично конденсируется. Несконденсированная часть паров, пройдя по межтрубному пространству устройства 9, огибает сверху перегородку 11 и вводится в последующую ступень конденсации. Сконденсированная часть паров Ь най правляется на элементы 13 массообменного контакта. В послецующей ступени конденсации паровой поток смешивается с испарившейся частью жидкости Ч, выводимой иэ элемента массообменного контакта, где подвергается массообменному контакту с потоком Ь . Смесь паров Ч, и Ч вновь направляется в межтрубное пространство устройства 9 для частичной конденсации. Пройдя все последующие ступени конденсации, несконденсированные пары через штуцер 3 выводятся из аппарата в качестве низкокипящего продукта Р,.Жидкий поток исходной смеси смешивается с неиспарившейся жидкостью Ь, из предыдущей ступени испарения и вво" дуся в иежтрубное пространство устройства 10 подвода тепла. Межтрубное пространство устройства 1 О перегородками 11 разделено на ступени испарения. При этом перегородки 11 разделяют также аппарат на смежные ступени конденсации и испарения, а элементы контакта - на зоны контактированияПерегородки 12 предназначены дпя организации перекрестного течения жидкости по межтрубному пространству устройства 10. Поток жидкости Ь движется противоположно движению потока пара Ч, . Смесь жидкости в результате теплообмена частично испаряется, Неиспарившаяся часть жидкости огибает снизу перегородку 11 и вводится в последующую ступень испарения, Испарившаяся часть жидкости Ч на элементах 13 массообменного контакта контактирует с жидкостью Ь и направляется в верхнюю часть аппарата. Поток Ь после массообменного контакта смешивается с потоком Ь,и направляется в межтрубное пространст" во устройства 10 для частичного испарения. Пройдя все последующие ступени испарения, неиспарившаяся жидкость через штуцер 4 выводится из агпаратаПроведены расчеты процесса разделения смеси в известных и предлагаемом аппаратах при различных составах исходной смеси гексана - гептана. Принятые составы смеси приведены втабл.1. Расход смеси во всех вариантах принят равным 100 т/ч, суммарный теплоподвод в ступени испарения равен суммарному теплоотводу из ступеней и равен 6000 Мкал/ч. Давление в аппарате 1 ата.П р и м е р 1 (известный аппарат). Аппарат состоит из одной ступени испарения и одной ступени конденсации. Между ступенями установлены элементы массообменного контактирования. Исходная смесь вводится в свободное пространство под элементы контактирования. В расчетах элементы контактирования рассматриваются как теоретическая ступень контакта. 55 34525 в качестве высококипящего продукта 11 .При другом варианте исполнения аппарата перегородки 14 и 15 перекры 5 вают все поперечное сечение аппарата, включая межтрубное пространство устройств 9 и 10, за исключением пространства, необходимого для перетока потоков пара и жидкости в соседнюю ступень конденсации или испарения, При этом пространство для перетока потоков оставляется в одном случае с левой стороны перегородки, в другом случаес правой стороны, что достигается путем незначительных смещений перегородок одной относительно другой погоризонтали. Перекрестное течение по межтрубному пространству устройств 9 и 10 обеспечивается эа счет расположения пространства для перетока потоков в перегородках 14 и 15 ниже устройства 9 отвода тепла и выше устройства 10 подвода тепла и разделения зоны контактирования на две25 части перегородкой 16, которая перпендикулярна перегородкам 14 и 15 и выступает над и под устройствами 9 и 10 соответственно.Паровой поток Ч, из предыдущей ступени конденсации вводится через пространство для перетока перегородки 14 или 15 и после смешения с потоком Ч направляется в межтрубное пространство устройства 9. Частично конденсируясь в межтрубном пространстве, огибает сверху перегородку 16 и вновь вводится в межтрубное пространство, где также частично конденсируется. Затем через свободное пространство другой перегородки 15 или 14 вводится в последующую ступень конденсации. Сконденсированная часть пара Ь , пройдя зону 13 контактироВанняр смешивается с потоком Ь из 45 предыдущей ступени конденсации. По+: ток жидкости в межтрубном пространст. ве устройства 10 частично испаряется, огибает снизу перегородку 16, вновь проходит межтрубное пространство и вводится в последующую ступень испарения. Испарившаяся часть жидкос ти Ч в зоне 13 контактирования контактирует с потоком Ь и направляется на смешение с потоком Ч, . При этом перегородка 16 делит как зону контактирования, так и смежные ступени конденсации и испарения.на две части и тем самым увеличивает число 364ступеней примерно в два раза, что прн"водит к допдлнительному повышениюразделительной способности аппарата.Корпус аппарата в первых двухвариантах исполнения в поперечном се-.чении может быть как круглого, так иовального или прямоугольного вида,Овальный или прямоугольный вид поз"воляет выделить большее пространстводля монтажа элементов массообменногоконтактирования. Кроме того, в последнем случае облегч".ется сборкааппарата.Отвод и подвод тепла по длинеаппарата осуществляется дифференцированно размещением в ступенях устройств отвода н подвода тепла различной поверхности. Причем поверхностьустройства отвода тепла возрастаетв направлении движения пара, и поверхность устройства подвода тепла - внаправлении движения жидкости. Отводи подвод тепла можно организоватьтакже выполнением устройств в ступенях различной теплопроводности. Теплопроводность устройств должна возрастать в направлении движения потоков пара и жидкости.В аппарате элементы 13 массообменного контакта могут отсутствовать.И в этом случае преимущество аппарата сохраняется из-за объединения от;сдельных ступеней конденсации и испарения в множество смежных попарносоединенных ступеней конденсации ииспарения,536 Формула 6изобретения Компоненты Значения компонентов исходной смеси, мас.%, в смесях 2 3 Гексан 50 25 25 50 Гептан Т аблица 2 Величины теплоотвода и теплоподвода, Мкал/ч,по ступеням конденсации и испарения Пример 1 1 2 3 4 5 6-6000 6000 2 -1754 -1342 -1014 -768 "602 -520 520 602 768 1014 1342 1754 5 1452П р и м е р 2 (предлагаемый аппарат). Аппарат состоит нз шести спа-. ренных ступеней конденсации и испарения. Теплоотвод и теплоподвод в ступенях различен. Исходная смесь5 вводится между третьей и четвертой ступенями.Величины теплоотвода и теплоподвода по ступеням конденсации и испарения приведены в табл.2, основныережимные параметры работы аппарата для различных составов смеси - втабл,3.Иэ представленных данных следует,что при одинаковых суммарных тепловых затратах качество продуктов разделения в предлагаемом аппарате выше, ; чем в известном.В аппарате одноступенчатой кон денсации и испарения (пример 1)разделение смеси осуществляется менее эффективно, чем в аппарате многог ступенчатой конденсации и испарения (пример 2). 25Таким образом, объединение в одном аппарате нескольких совмещенных ступеней конденсации и испарения и организации дифференцированного отвода и подвода тепла по ступеням позво" З 0 ляет повысить эффективность разделения смеси. 1,Тепломассообменный аппарат для разделения смеси, включающий корпус, устройства для отвода тепла в верхней части и подвода тепла в нижней части корпуса с установленными между ними элементами массообменного контакта, разделенными на зоны контактирования поперечными перегородками, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разделительной способности аппарата за счет разделения на смежные ступени конденсации и испарения и предотвращения смешения потоков паров соседних зон, устройства подво-, да и отвода тепла снабжены вертикальными перегородками, установленными на корпусе аппарата между поперечными перегородками, при этом концы вертикальных перегородок размещены в зоне контактирования, а концы поперечных перегородок - в зонах отвода и подвода тепла. 2.Алпарат по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что он снабжен горизонтальными перегородками, установ. ленными перпендикулярно поперечным перегородкам и делящими каждую зону контактирования на две части.Таблица 11452536 Таблица Э Значения параметров для состава смеси Параметры имерПример 2 ПримерПр 00,0 00,0 0 00,0 00,00 49,50 49 7,О 22,90 0,50 50,60 88,91452536 Составитеот А.Трифоновактор И.Горная Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник и ГКНТ СССПроектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг аказ 7109/2 НИИПИ Госуда Тираж 600 Подписное венного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5