МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА Российский патент 1999 года по МПК B01D3/32 

Изобретение относится к сложным массообменным колоннам, например, ректификационным колоннам с встроенными отпарными секциями (или стриппингами) для получения боковых погонов, и может быть использована в нефте- и газоперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен массообменный аппарат, включающий корпус с массообменными тарелками и отдельную отпарную секцию для получения бокового погона с соответствующей тарелки, содержащую кипятильник, массообменные тарелки и патрубки отвода и подвода технологических потоков (Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Справочник под ред. Судакова Е.Н. М.: Химия, 1979, с.227).

К недостаткам известной конструкции относятся повышенная ее металлоемкость, за счет наличия выносных отпарных секций с соответствующей технологической обвязкой, повышенная энергоемкость в связи с необходимостью прогрева отпарных секций.

Наиболее близким по технической сущности аналогом является ректификационная колонна, включающая вертикальный цилиндрический корпус, внутри которого установлены массообменные тарелки основной секции и размещена отпарная секция с массообменными тарелками для получения бокового погона, образованная продольной перегородкой, прикрепленной к стенкам корпуса колонны, и днищем, в качестве которого служит часть глухой тарелки, прикрепленной к корпусу, отсекаемая продольной перегородкой. Верхняя часть продольной перегородки выполнена с отверстиями, а ее кромка может быть снабжена заслонкой установленной с возможностью поворота, при этом заслонка выполнена с прорезями лепесткового типа. (SU 1671336 A1, 1991).

Общими признаками с заявляемым изобретением являются следующие признаки: вертикальный цилиндрический корпус, имеющий основную секцию с массообменными тарелками и отпарную секцию для получения бокового погона, образованную продольной перегородкой и днищем, прикрепленными к боковым стенкам колонны, и снабженную массообменными тарелками, патрубки входа и выхода.

Недостатками данной конструкции являются следующие:
Конструкция не может быть использована для колонн с массообменными тарелками переливного типа, в которой осуществляется направленная подача на нижележащую тарелку жидкости через сливной карман, так как известная конструкция отпарной секции обеспечивает только прием жидкости из межтарельчатого пространства колонны, что не обеспечивает универсальности известной конструкции.

Неустойчивая работа отпарной секции по отбираемому продукту из основной секции, так как при фиксированном положении поворотной заслонки в отпарную секцию будет попадать разное по времени количество жидкости, из-за неравномерного распределения жидкости в межтарельчатом пространстве, свойственного провальным тарелкам (жидкость сливается волнообразно то в одной, то в другой частях колонны), в результате неустойчива работа колонны в целом.

Заявляемое изобретение позволяет обеспечить универсальность конструкции, за счет возможности эффективной работы колонны при различных типах массообменных тарелок, а также обеспечить устойчивую работу колонны, за счет организованного равномерного распределения жидкости по секциям колонны.

Это достигается тем, что в известной массообменной колонне, включающей вертикальный цилиндрический корпус, имеющий основную секцию с массообменными тарелками и отпарную секцию для получения бокового погона, образованную продольной перегородкой и днищем, прикрепленными к боковым стенкам колонны, и снабженную массообменными тарелками, патрубки входа и выхода, новым является то, что над продольной перегородкой отпарной секции установлена в колонне распределительная тарелка с одним или несколькими переточными устройствами, расположенными над основной и отпарной секциями колонны, при этом сливной порог каждого переточного устройства над основной секцией и/или над отпарной секцией выполнен с возможностью изменения периметра и высоты слива.

Кроме того, в колонне с массообменными тарелками переливного типа распределительная тарелка может быть выполнена также переливного типа, при этом ее переточное устройство разделено продольной перегородкой отпарной секции колонны.

Кроме того, в колонне с массообменными тарелками провального типа распределительная тарелка может представлять собой глухую тарелку, снабженную переливными устройствами в виде карманов.

Кроме того, сливной порог с возможностью изменения его периметра и высоты слива может быть выполнен двухслойным в виде двух пластин, одна из которых выполнена с вырезами, а другая с возможностью поворота или с возможностью перемещения относительно другой пластины.

Заявляемая совокупность признаков позволяет обеспечить эффективную работу колонны как с массообменными тарелками провального типа, так и с массообменными тарелками переливного типа, так как в зависимости от конструкции переточного устройства осуществляется заданное распределение жидкости по секциям колонны. Кроме того, за счет выполнения сливного порога с возможностью изменения его периметра и высоты слива обеспечивается подача строго заданного количества жидкости в отпарную секцию и в основную секцию, в результате достигается устойчивость работы колонны в целом.

На фиг. 1а, 1б, 1в представлены массообменный аппарат с массообменными тарелками переливного типа и разрезы по А-А и Б-Б. На фиг. 2а, 2б представлены массообменный аппарат с массообменными тарелками провального типа и разрез по А-А. На фиг. 3а, 3б представлены сливной порог, выполненный с возможностью изменения его периметра и высоты слива, в аксонометрии и вид Б.

Массообменная колонна (см. фиг. 1а, 1б, 1в и фиг. 2а, 2б) включает вертикальный цилиндрический корпус 1, имеющий основную секцию 2 с массообменными тарелками 3 и отпарную секцию 4 для получения бокового погона, образованную продольной перегородкой 5 и днищем 6, прикрепленными к боковым стенкам колонны и снабженную массообменными тарелками 7, патрубки входа 8 и выхода 9 технологических потоков. Над продольной перегородкой 5 отпарной секции 4 установлена в колонне распределительная тарелка 10 с одним или несколькими переточными устройствами, расположенными над основной 2 и отпарной 4 секциями колонны, при этом сливной порог каждого переточного устройства над основной секцией 2 и/или над отпарной секцией 4 выполнен с возможностью изменения периметра и высоты слива.

В зависимости от технологических условий работы в колонне могут быть использованы массообменные тарелки переливного типа или провального типа.

При использовании в колонне массообменных тарелок 3 переливного типа с переточными устройствами 11 распределительная тарелка 10 применяется также переливного типа (см. фиг.1а, 1б, 1в). При этом ее переточное устройство 12 разделено продольной перегородкой 5 отпарной секции 4 на отдельные переточные устройства 13 и 14 и сливные пороги 15 и 16, соответственно. Сливной порог 15 и/или 16 может быть выполнен с возможностью изменения его периметра и высоты слива в зависимости от диапазона изменения нагрузки по жидкости основной или отпарной секций колонны. На фиг.1в с указанными возможностями представлен сливной порог 15.

При использовании в колонне массообменных тарелок провального типа (см. фиг. 2а, 2б) распределительная тарелка 10 представляет собой глухую тарелку, снабженную переточным устройством 17 над основной секцией 2 и переточным устройством 18 над отпарной секцией 4, причем эти устройства выполнены в виде карманов со сливными порогами 19 и 20, соответственно. Сливной порог 19 и/или 20 может быть выполнен с возможностью изменения его периметра и высоты слива в зависимости от диапазона изменения нагрузки по жидкости основной или отпарной секций колонны. Причем с возможностью изменения периметра и высоты слива может быть выполнена одна из сторон кармана, например, на фиг.2б представлена одна из сторон сливного порога 20. Каждый из указанных сливных порогов 15 (фиг. 1б) и 20 (фиг. 2б) может быть выполнен двухслойным в виде двух пластин 21 и 22 (см. фиг. 3 б) одна из которых, например, пластина 21 может быть выполнена с вырезами различной формы, например, в виде гребенки треугольного или прямоугольного профиля или в виде отверстий. При этом другая пластина 22 выполнена с возможностью поворота или с возможностью перемещения относительно пластины 21 и может быть снабжена автоматическим или ручным приводом 23 для регулирования положения пластины 21.

Колонна работает следующим образом.

Сырье, например, углеводородная жидкость поступает через патрубок 8 в корпус колонны 1 с тарелками переливного типа (см. фиг.1а). В результате тепломассообменных процессов, происходящих в колонне, пары поднимаются вверх по колонне, а жидкость стекает вниз по основной секции колонны 2 через переточные устройства 11. Попадая на распределительную тарелку 10 жидкость делится продольной перегородкой 5 на два потока, один из которых поступает в переточное устройство 13, а другой поток в переточное устройство 14 (см. фиг. 1а, 1б, 1в). При этом путем регулирования положения пластины 21 (см. фиг. 3а, 3б) сливного порога 15 с помощью привода 23 обеспечивается подача заданного количества жидкости в отпарную секцию 4. На тарелках 7 отпарной секции 4 осуществляется отпарка легких фракций, за счет нагрева нижней части секции 4 подаваемым паром, далее пары легких фракций, проходя распределительную тарелку 10, поступают в основную часть колонны, при этом температура этих паров превышает температуру паровой фазы в этой части колонны, поэтому пары равномерно распределяются по сечению колонны и используются для проведения процесса ректификации в колонне. Полученный боковой погон выводится из отпарной секции через патрубок выхода 9. Основные продукты, получаемые в колонне, выводятся с верха колонны в паровой фазе, а из нижней кубовой части - в жидкой фазе.

При работе колонны с тарелками провального типа (см. фиг. 2а, 2б) жидкость, поступая на распределительную тарелку, подается через переточное устройство 17 в основную секцию 2 и через переточное устройство 18 в отпарную секцию 4. При этом путем регулирования положения пластины 21 (см. фиг. 3а, 3б) сливного порога 20 с помощью привода 23 обеспечивается подача заданного количества жидкости в отпарную секцию 4. Далее работа колонны аналогична работе колонны с тарелками переливного типа, представленной выше.

Изобретение относится к сложным массообменным колоннам, например, реактификационным колоннам с встроенными отпарными секциями (или стриппингами) для получения боковых погонов и может быть использована в нефте- и газоперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. Массообменная колонна включает вертикальный цилиндрический корпус, имеющий основную секцию с массообменными тарелками и отпарную секцию для получения бокового погона (или стриппинг), образованную продольной перегородкой и днищем, прикрепленными к боковым стенкам колонны, и снабженную массообменными тарелками, патрубки входа и выхода. Новым является то, что над продольной перегородкой отпарной секции установлена в колонне распределительная массообменная тарелка с одним или несколькими переточными устройствами, расположенными над основной и отпарной секциями колонны, при этом сливной порог каждого переточного устройства над основной секцией и/или над отпарной секцией выполнен с возможностью изменения периметра и высоты слива. Конструкция универсальна, так как обеспечивает устойчивую работу колонн с различными типами тарелок. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Массообменная колонна, включающая вертикальный цилиндрический корпус, имеющий основную секцию с массообменными тарелками и отпарную секцию для получения бокового погона, образованную продольной перегородкой и днищем, прикрепленными к боковым стенкам колонны, и снабженную массообменными тарелками, патрубки входа и выхода, отличающаяся тем, что над продольной перегородкой отпарной секции установлена в колонне распределительная тарелка с одним или несколькими переточными устройствами, расположенными над основной и отпарной секциями колонны, при этом сливной порог каждого переточного устройства над основной секцией и/или над отпарной секцией выполнен с возможностью изменения периметра и высоты слива. 2. Колонна по п.1, отличающаяся тем, что в колонне с массообменными тарелками переливного типа распределительная тарелка выполнена также переливного типа, при этом ее переточное устройство разделено продольной перегородкой отпарной секции колонны. 3. Колонна по п.1, отличающаяся тем, что в колонне с массообменными тарелками провального типа распределительная тарелка представляет собой глухую тарелку, снабженную переливными устройствами в виде карманов. 4. Колонна по пп.1,2 или 3, отличающаяся тем, что сливной порог с возможностью изменения его периметра и высоты слива выполнен двухслойным в виде двух пластин, одна из которых выполнена с вырезами, а другая с возможностью поворота или с возможностью перемещения относительно другой пластины.