Колонна для проведения процессов тепломассообмена

(54) КОЛОННА ДЛЯ ПРТЕПЛОМАССООБМЕНА(57) Колонна преднаведения процесса теректификационных и ОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССОзначена для пропломассообмена вабсорбционных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Уфимский нефтяной институт(56) Авторское свидетельство СССУ 702564, кл. В 01 0 3/32, 1977.Авторское свидетельство СССРФ 1029998, кл. В 01 Э 53/20, 198 процессах при низких нагрузках пожидкости и переменных нагрузках попару. Целью изобретения являетсяобеспечения устойчивой и эффективнойработы колонны в условиях малого иликрайне малого зидкостнвго орошенияэа счет организации ступенчато-поперечного передвижения аидкости в контактной зоне. Контактные устройствавыполнены в виде полых лотков, торцыкоторых попарно соединены соосньаиипереливными устройствами, и в полости лотков размещены вертикальныепластины, никний край которых смещен относительно оси лотков в сторону ввода пара в контактное устройство. Лотки имеют профиль полукруга,швеллера, двутавра. 1 э.п. ф-лы,13 ил.Изобретение относится к конструкциям контактных устройств для проведения процесса тепломассообмена всистемах гаэ(пар) - жидкость иможет быть использовано для осуществления процессов ректификации, отгонки, абсорбции и отпарки в крупнотоннажных производствах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности,Целью изобретения является обеспечение устойчивой и эффективной работы колонны в условиях малого икрайне малого жидкостного орошенияза счет организации ступенчато-поперечного движения жидкости в контактной зоне,На фиг. 1 изображена конструкцияколонны с контактными устройствами,выполненными иэ полукруглых лотковс зубчатыми краями; на фиг. 2фрагмент контактного устройства,выполненного из лотков двутавровогопрофиля (показано соосное расположение вертикальной пластины по отношению к оси лотков); на фиг. 3то же, из лотков швеллерного сечения (показано смещенное расположение вертикальной пластины относительно оси лотков в сторону вводапара в контактное устройство); нафиг. 4 - то же, в наклонной плоскости; на фиг. 5 - то же, (показанодвухзаходное ступенчато-поперечноеперемещение жидкости по контактномуустройству); на фиг. 6 - то же,с тавровым профилем лотков, в плоскости которых выполнены клапанныеконтактные элементы (показана органиэация ступенчато-поперечного перемещения жидкости по контактномуустройству); на фиг. 7 - то же,с вертикальным насадочным отбойником, предназначенным для сепарацииуносимых капель жидкости; на фиг. 8осевое расположение лотков по сечению аппарата; на фиг, 9 - то же,треугольное расположение; на фиг.10 то же, четырехугольное расположение;на фиг, 11 - то же, двухпараллельное расположение; на фиг. 12то же, трехпараллельное расположениетакже показано торцовое соединениелотков соосными переливными устройствами); на фиг. 13 - фрагмент контактного устройства, снабженногоцентральными переливными устройствами, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Конструкция колонны включает контактные устройства, состоящие изполых лотков 1 различного профиляс вертикальными пластинами 2, которые по торцам соединены сооснымипереливными устройствами 3, горизонтальные перегородки 4, обеспечивающие перекрестно-точное движениепара в контактных ступенях и корпус 5.Контакт пара и жидкости в контактном устройстве осуществляетсяв перекрестном токе фаз. Однако, вотличие от известных устройств, впредлагаемом контактном, устройствежидкая фаза подвергается обработкепотоком пара на всем пути ее переме -щения вдоль лотка, т,е. на участкемежду двумя торцовыми переливнымиустройствами. В переливном устройстве, установленном соосно с лотком,происходит изменение направлениятечения жидкости на обратное и потокжидкости перетекает на другую ступень, где также подвергается обработке паром того же состава. Далеепроцесс повторяется, Такой способорганизации контакта фаз можноохарактеризовать как ступенчатопоперечный с перемещением жидкойфазы,Создание такой органиэации контакта фаз в контактном устройствепозволяет обеспечить устойчивуюработу колонны в условиях крайнемалого или малого орошения жидкости,так как нагруженность по жидкоститакого устройства определяется исходя иэ геометрического размера профиля лотка.Эффективность взаимодействия параи жидкости в контактном устройствесо ступенчато-поперечным перемещением жидкости в первую очередь определяется гидродинамической обстановкой как в полости лотка, так ив области непосредственного контактапара и жидкости.Такой областью является линиясоприкосновения вертикальной пластины с поверхностью жидкости в полости лотка 1. При перекрестноточном прохождении пара через этуобласть осуществляется разрыв слояжидкости с образованием пенного слоя,Важной особенностью в достижениитребуемой гидродинамической обстановки на контактном устройстве является выполнение гевметрического1331527 профиля лотка. Так, в случае выполнения лотка полукруглой формы(фиг. 1), обеспечивается интенсивнаобработка всего объема жидкости. Этосуществляется за счет плавногопрофиля изгиба лотка. При такомпрофиле лотка эа счет создания развитой пены имеет место эффект увеличения потоком пара части жидкости иэ лотка. Возврат в процесс этой части жидкости становится возможнымза счет наклонного расположения лотков друг под другом (фиг4). Контактное устройство с полукруглым про филем лотков имеет небольшую задержку жидкости непосредственно в зонеконтакта с паром, что благоприятствует применению этого профиля лотка в контактных устройствах для разделения термолабильных и легкоосмоляющих веществ.В случае же выполнения лотковв контактном устройстве по профилю швеллера обеспечивается эффект затормаживания пенного слоя за счет наличия углового изгиба, При таком выполнении профиля лотка создается развитая степень перемешивания (циркуляции) жидкости и пены в полости лотка и, следовательно, высокаяэффективность контакта пара и жидкости, Высокая степень циркуляции жидкости в полости лотка, которая, в свою очередь, оказывает активное пеноразрушающее действие, достигается в лотке такого профиля за счет смещения вертикальной пластины в сторону входа пара в контактное устройство (фиг. 3 и 7). Повышение степени циркуляции пенной жидкости в полости лотка может быть достигнуто и за счет выполнения, например, , клапанных элементов в лотке (фиг. 6).Выполнение контактного устройства с лотками по профилю полукруга и швеллера предопределяет некоторую степень уноса паром капель жидкости иэ полости лотков. При этом практически полная степень сепарации этих капель может быть достигнута на перекрестно-точном насадке (фиг. 7).Применение неорошаемой перекрестноточной насадки позволяет создать дополнительную обработку потоком пара скоагулированной жидкости и, кроме тофо, обеспечить полный воэ" врат унесенной части жидкости на орошение нижерасположенного контактного устройства, так как переливунесенной жидкости осуществляетсяя с горизонтальной перегородки 4 нео посредственно в полость лотка (фиг.1)Выполнение контактного устройствас лотками двутаврого профиля (фиг.2)позволяет к достигаемому эффектуустройства с лотками швеллерового1 О профиля обеспечить дополнительноерасширение диапазона устойчивойработы за счет использования отражающего воздействия крайней полочкилотка на сепарацию жидкости изпотока выходящего пара. Кроме того,двутавровый профиль лотка позволяетусилить степень циркуляции жидкостив области входа пара в контактноеустройство за счет направленногоизменения движения потока пара навходе в устройство, что, в своюочередь, повышает эффективность контакта,Таким образом, использование раз".26 личного по профилю лотка в контактном устройстве со ступенчато-поперечным перемещением жидкости позволяет осуществить регулирование гидродинамической обстановки в контактном устройстве и, следовательно, позволяет осуществить конкретный процессс высокой эффективностью контакта вопределенном диапазоне устойчивойработы.Следует также отметить, что наэффективность контакта пара и жидкости в колонне с предлагаемыми контактными устройствами оказываетвлияние величина времени пребыванияпара и жидкости в контакте, Однимиз способов регулирования временипребывания жидкости и пара в контакте в предлагаемом устройстве является выполнение двух- или более за 4 ходного ступенчатого перемещенияжидкости в устройстве (фиг. 5) . Спомощью такой конструкции контактногоустройства становится возможным повьюсить время пребывания жидкости и парав условиях практически малого увеличения занятого объема колонны. Этоявляется важным для проведения такихпроцессов, как отгонка или отпаркаразличных веществОдной из,особенностей предлагаемойконструкции колонны, в отличие отизвестных перекрестно-точных насадочных колонн с расположением насадкипо квадрату и другим фигурам, явля 1331527ется возможность регулирования смещения потоков жидкости как по лоткам,так и по контактному устройству вцелом,Так, при осевом (фиг. 8) и параллельном (фиг. 11 и 12) расположениилотков обеспечивается разделенноесекционированное перемещениежидкостивдоль каждого контактного устройства.В случае же кольцевого соединениялотков по квадрату (фиг. 10) и потреугольнику (фиг. 9) достигается эффект смещения на каждом иэ лотковпри выполнении общих переливных устройств на стыке двух соседних лотков.Кроме того, применение в контактныхустройствах центральных переливныхустройств позволяет обеспечить смещение частей, жидкости по центру контактного устройства,Создание такого способа регулирования степени смешения потоков жидкости по лотку контактного устройстваи в целом по контактному устройствупозволяет повысить эффективность идиапазон устойчивой работы аппаратапри осуществлении различных процессови выполнении конкретных задач пополучению различной степени чистотыпродуктов. ФИспользование предлагаемой конструкции колонны с контактными устройствами, выполненными в форме лотков, позволяет обеспечить устойчивую работу аппарата при эффективном контакте пара и жидкости в области пере.менных нагрузок по пару и крайне малого или малого орошения по жидкости.Формула и э о б р е т е н и я1. Колонна для проведения процессов тепломассообмена, содержащая корпус, разделенный горизонтальными перегородками на контактные ступени, внутри которых установлены в наклон ной или вертикальной плоскости контактные устройства перекрестно-точного типа, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения устойчивой и эффективной работы колонны в условиях малого или крайне малого жидкостного орошения за счет организации с.упенчато-поперечного движения жидкости в контактной зоне, контактные устройства выполнены в виде полых лотков, торцы которых попарно соеди 2 б нены соосными переливными устройствами и снабжены вертикальными пластинами, нижний край которых смещенотносительно оси лотков в сторону ввода пара в контактное устройство.30 2. Колонна по и. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что лотки имеют профиль полукруга, швеллера, двутавра.одписное роизводственно-полиграфическое предприятие, г, Уж л. Проектна 2/5 Тираж НИИПИ Государственнпо делам иэобрет 3035, Москва, Жо комитета СССР ий и открытий Раушская наб., д. 4/