ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ АБСОРБЕР Российский патент 1994 года по МПК B01D53/18 

Изобретение относится к конструкции высокопроизводительных абсорберов для очистки газов, преимущественно природного газа, от сероводорода, диоксида углерода и паров воды перед подачей в магистральные газопроводы. Абсорберы такого типа могут быть также использованы в нефте- и газоперерабатывающей промышленности для очистки технологических газов.

Известен горизонтальный абсорбер, включающий цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода контактирующих фаз, входную и выходную вертикальные перегородки с сегментными вырезами, установленные между ними опорную решетку, ороситель и сепаратор [1].

В известном абсорбере контакт газа и жидкости в прямотоке приводит к тому, что требуется значительно большее количество циркулирующего абсорбента по сравнению с противоточным аппаратом. Производительность такого абсорбера ограничена допустимой величиной уноса абсорбера из массообменной зоны и ухудшением работы сепаратора.

Известен также горизонтальный кассетный абсорбер, выбранный в качестве прототипа, включающий цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода контактирующих фаз, вертикальные входную и выходную поперечные перегородки с сегментными вырезами, расположенные между ними горизонтальную опорно-распределительную решетку, ороситель, сепаратор, секционирующие перегородки и вертикальные боковые перегородки [2].

В известном абсорбере не может быть достигнута максимальная производительность вследствие ограниченной площади сегментного выреза для прохода газа в верхней части выходной перегородки, что приводит к высоким скоростям газа в указанном сечении и повышенному уносу абсорбента.

Однако по производительности массообменной камеры имеется значительный резерв для повышения производительности абсорбера.

Целью изобретения является изменение условий взаимодействия очищаемого газа и абсорбента создать такой абсорбер, который обладал бы более высокой производительностью и уменьшал унос абсорбента с потоком очищенного газа при максимальных нагрузках.

На фиг. 1 представлен горизонтальный абсорбер, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А фиг.1.; на фиг.3 - узел I на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.1; на фиг.5 - узел II фиг.2.

Заявляемый абсорбер включает цилиндрический горизонтальный корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 газа. В корпусе установлены вертикальные поперечные перегородки 4 и 5 с сегментным вырезом в нижней части во входной перегородке 4 и сегментным вырезом в верхней части в выходной перегородке 5. Между этими перегородками в нижней части корпуса 1 абсорбера установлена горизонтальная опорно-распределительная решетка 6. Кромки отверстий решетки отбортованы вверх, а свободное сечение отверстий составляет 2-8% площади решетки.

Вдоль боковых кромок опорно-распределительной решетки 6 расположены вертикальные продольные боковые перегородки 7 и 8. Между корпусом абсорбера 1 и перегородками 7 и 8 герметично установлены дополнительные горизонтальные продольные перегородки 9 и 10. На вертикальных продольных боковых перегородках 7 и 8 размещен ороситель 11, над которым расположен сепаратор 12 для улавливания уносимых капель абсорбента, выполненный в виде гофрированной рукавной сетки.

Перегородки 4, 5, 7, 8, опорная решетка 6 и ороситель 11 образуют контактную камеру В.

В контактной камере В по всей высоте установлены поперечные перегородки 13, разделяющие контактную камеру В на ряд ячеек (кассет) для исключения продольного перемешивания газа и жидкости. В контактной камере размещена насадка 14 для улучшения перемешивания газа и жидкости и, соответственно, эффективности массообмена.

Выходная вертикальная поперечная перегородка 5 и выходная часть корпуса 1 образуют камеру Г гравитационной сепарации газа.

Входная 4 и выходная 5 вертикальные поперечные перегородки, заключенная между ними часть корпуса 1, вертикальная боковая перегородка 7, горизонтальная продольная перегородка 9 образуют камеру Д выхода газа. Соответственно перегородки 4, 5, 8, 10 и корпус 1 образуют камеру Е выхода газа.

Вертикальные продольные боковые перегородки 7 и 8 установлены с зазором относительно корпуса 1. Щели 15 и 16 служат для отвода части газа из контактной камеры В в камеры Д и Е. В выходной вертикальной поперечной перегородке 5 выполнены вырезы 17 и 18 для вывода газа из камер Д и Е в камеру Г гравитационной сепарации газа.

Входная 4 и выходная 5 вертикальные поперечные перегородки, заключенная между ними часть корпуса 1, вертикальная боковая перегородка 7 и горизонтальная продольная перегородка 9 образуют камеру Ж для отвода насыщенного абсорбента из контактной камеры В. Соответственно перегородки 4, 5, 8, 10 и корпус 1 образуют камеру Н отвода насыщенного абсорбента. В нижней части вертикальных боковых перегородок 7 и 8 выполнены щели 19 и 20 для отвода насыщенного абсорбента из контактной камеры В в камеры Ж и И.

В корпусе абсорбера 1 в камерах Ж и И размещены патрубки 21 и 22 для отвода насыщенного абсорбента из абсорбера.

Для снижения продольной неравномерности распределения потоков газа под выходной частью по длине опорно-распределительной решетки 6 размещен ряд вертикальных поперечных перегородок 23, высота которых увеличивается от середины опорно-распределительной решетки 6 к выходной вертикальной поперечной перегородке 5. Над сепаратором 12 после входной вертикальной поперечной перегородки 4 к корпусу 1 прикреплен ряд поперечных сегментных перегородок 24, высота которых уменьшается от перегородки 4 к середине длины сепаратора 12.

Очистку газа в описываемом абсорбере производят следующим образом.

Необработанный газ подают в аппарат через патрубок 2 и далее через сегментный вырез в нижней части входной вертикальной поперечной перегородки 4 под горизонтальную опорно-распределительную решетку 6. За счет малого свободного сечения решетки 6 (2-8%) газ равномерно распределяется по всей ее площади и поступает в контактную камеру В, заполненную насадкой 14. Абсорбент через ороситель 11 подают на насадку. Проходя по насадке сверху вниз, абсорбент контактирует с поднимающимся снизу вверх газом и насыщается извлекаемыми компонентами газа. Насыщенный абсорбент через отверстия 15 и 16 отводят в камеру Д и Е и далее через патрубки 21 и 22 на размещенные вне аппарата регуляторы уровня, которые поддерживают статистический уровень жидкости в контактной камере в пределах 0,2-0,8 от высоты слоя насадки. Обработанный в контактной камере газ поступает в сепаратор 12, где происходит коагуляцию и сепарирование уносимых газом капель абсорбента. Очищенный и отсепарированный газ разделяют на три потока. Первый поток газа через сегментный вырез в верхней части выходной вертикальной поперечной перегородки 5 выводят в камеру Г. Второй поток газа через щель 15 между корпусом 1 и вертикальной боковой перегородкой 7 направляют в камеру Д и далее через вырез 17 в выходной вертикальной поперечной перегородке 5 в камеру Г. Третий поток газа через щель 16 между корпусом 1 и вертикальной боковой перегородкой 8 направляют в камеру Е и далее через вырез 18 в выходной вертикальной поперечной перегородке 5 в камеру Г. Из камеры Г весь поток очищенного газа через патрубок 3 выводят из аппарата.

Секционированием контактной зоны В поперечными перегородками 13 на кассеты предотвращают поперечную неравномерность распределения потоков газа и жидкости по длине контактной камеры В обеспечивают противоток газа и жидкости в пределах каждой кассеты. Такая конструкция позволяет изменять производительность (мощность) аппарата последовательной установкой необходимого количества кассет по длине абсорбера. Поперечные перегородки 23 и 24 снижают динамические напоры и инжектирующее действие потоков газа, что позволяет получить дополнительно более равномерное распределение потоков газа в кассетах абсорбера и соответственно повысить его производительность.

При постоянной допустимой скорости газа в выходном сегментном вырезе, определяемой из условий минимального уноса абсорбента, производительность абсорбера может быть увеличена на 40% за счет отвода части газа через дополнительные боковые отверстия в выходной перегородке.

Например, для абсорбера диаметром 2,4 м выходное сечение для газа составляет ⊘ 68 м². По данному предложению сечение увеличивается на ⊘ 3 м², что составляет 44%.

Изобретение относится к конструкции высокопроизводительных абсорберов, используемых преимущественно в установках подготовки природного газа к транспорту, и может быть использовано также в нефте- и газоперерабатывающей промышленности для очистки технологических газов. Предложено решение задачи повышения единичной производительности абсорбера путем использования горизонтальной конструкции абсорбера, работающего в режиме с затопленной насадкой как наиболее эффективного режима массообмена в аппаратах такого типа. Предложенный абсорбер включает горизонтальный корпус с патрубками подвода и отвода газа, размещенные в корпусе входную и выходную перегородки с сегментными вырезами, опорно-распределительную решетку 6, ороситель 11, сепаратор, секционирующие перегородки, вертикальные боковые перегородки 7 и 8. Между корпусом абсорбера и перегородками 7 и 8 герметично установлены дополнительные горизонтальные перегородки 9 и 10, а в выходной перегородке выполнены вырезы для вывода газа из массообменной зоны. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ АБСОРБЕР, включающий цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода контактирующих фаз, входную и выходную вертикальные поперечные перегородки с сегментными вырезами, установленные между ними горизонтальную опорно-распределительную решетку, ороситель, сепаратор, секционирующие перегородки, продольные вертикальные боковые перегородки, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными герметично соединенными горизонтальными продольными перегородками, размещенными между корпусом абсорбера и продольными вертикальными боковыми перегородками, установленными в верхней части с зазором относительно корпуса, а выходная поперечная перегородка имеет дополнительные боковые вырезы. 2. Абсорбер по п.1, отличающийся тем, что он снабжен продольными рядами дополнительных вертикальных перегородок, размещенных под опорной решеткой с равномерным увеличением их высоты в ряду от середины ее к выходной перегородке с вырезами, и размещенных над сепаратором поперечных вертикальных перегородок с равномерным уменьшением их высоты в ряду от входной перегородки к середине сепаратора.