Колонна ректификационная Российский патент 2023 года по МПК B01D3/16 

Изобретение относится к массообменному оборудованию в области переработки углеводородного сырья, химических и пищевых продуктов, в частности к устройствам для ректификации, абсорбции нефтепродуктов, химических и пищевых продуктов путем разделения продуктов по температурам кипения в процессе массо- и теплообмена между жидкостью и паром (газом), и может найти применение в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой, пищевой промышленности.

Известен аппарат колонный с колпачковыми тарелками, содержащий вертикальный цилиндрический корпус, выполненный из днища, царг и крышки, причем на торцах царг закреплены фланцы, колпачковые тарелки, состоящие из оснований в форме диска, барботажных колпачков, переливных труб и гидрозатвора, вертикальные опоры-стойки, установленные на днище и каждом основании, кроме верхнего, одна над другой, а между нижней поверхностью основания и верхним торцом опоры-стойки предусмотрен температурный зазор, отличающийся тем, что наружные края нижней и верхней поверхностей основания зажаты между фланцами соосно расположенных царг, на наружной цилиндрической поверхности основания выполнен кольцевой паз, в который плотно установлено разрезное кольцо, выполненное из двух симметричных полуколец, соединенных между собой крепежными деталями, на нижней и верхней поверхностях каждого основания выполнены кольцевые канавки, расположенные соосно с основанием, кроме того, детали барботажных колпачков, переливных труб и гидрозатвора, заглубленные в основании, расположены внутри окружности наименьшего внутреннего диаметра канавки, на основание верхней тарелки установлены дополнительные вертикальные опоры-стойки, расположенные соосно с нижерасположенными опорами-стойками, причем между нижней поверхностью крышки и верхними торцами дополнительных опор-стоек предусмотрен температурный зазор.

[Патент РФ №2469764, МПК B01D 3/18; B01D 3/32; ВОЮ 53/18, опубл. 20.12.2012, БИ№35].

К недостаткам данной колонны относятся малое время взаимодействия фаз на тарелках, что требует их использования в большом количестве. Это увеличивает высоту колонны и усложняет ее конструкцию.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является колонна ректификационная, содержащая корпус с днищами, патрубки ввода сырья и вывода продуктов, расположенные внутри корпуса чередующиеся по высоте колпачковые тарелки с перетоками двух типов - центральными и боковыми [Патент РФ №2472565, МПК ВОЮ 3/16, опубл. 20.01.2013, БИ №2].

К недостаткам данной колонны относятся малое время взаимодействия фаз на тарелках, что требует их использования в большом количестве. Это увеличивает высоту колонны и усложняет ее конструкцию.

Задачей данного изобретения является создание колонны ректификационной, имеющей тарелки, обеспечивающие длительный контакт фаз, что позволяет сократить число тарелок, уменьшить ее высоту и упростить конструкцию.

Поставленная задача достигается тем, что предлагается колонна ректификационная, содержащая корпус с днищами, патрубки ввода сырья и вывода продуктов, расположенные внутри корпуса чередующиеся по высоте колпачковые тарелки с перетоками двух типов - центральными и боковыми,

Отличительными конструктивными признаками изобретения является то, что на верхних поверхностях колпачковых тарелок размещены спиральные перегородки, имеющие в сечении прямоугольную форму, на одинаковом удалении от витков спиральных перегородок установлены колпачки,расстояние между которыми уменьшается от центров колпачковых тарелок к периферии, боковые перетоки колпачковых тарелок размещены в периферийных их частях между витками спиральных перегородок, центральные перетоки колпачковых тарелок установлены перпендикулярно их плоскостям, в центрах спиральных

перегородок.

На фиг. 1 изображена схема колонны ректификационной.

На фиг. 2 показана тарелка с центральным перетоком.

На фиг. 3 показана тарелка с боковым перетоком.

Колонна ректификационная содержит корпус 1 с днищами 2 и 3, патрубки ввода сырья 4 и вывода продуктов 5 и 6, расположенные внутри корпуса чередующиеся по высоте колпачковые тарелки 7 и 8 с перетоками двух типов - центральными 9 и боковыми 10 соответственно.

На верхних поверхностях колпачковых тарелок 7 и 8 размещены спиральные перегородки 11, имеющие в сечении прямоугольную форму, на одинаковом удалении от витков спиральных перегородок 11 установлены колпачки 12, расстояние между которыми уменьшается от центра тарелки к периферии.

Боковые перетоки 10 колпачковых тарелок 8 размещены в периферийных их частях, между витками спиральных перегородок 11.

Центральные перетоки 9 колпачковых тарелок 7 установлены перпендикулярно их плоскостям, в центрах спиральных перегородок 11.

Колонна ректификационная работает следующим образом.

В установившемся режиме подлежащая разделению жидкость (смесь) поступает во внутренний объем корпуса 1 через патрубок ввода сырья 4 на расположенную в центральной части корпуса 1 колпачковую тарелку 7. Далее жидкость движется между спиральными перегородками 11 к центру колпачковой тарелки 7, при этом происходит взаимодействие с парами, исходящими из колпачков 12, что приводит к интенсивному массообмену.

Пары, после взаимодействия с жидкой фазой, движутся вверх и поступают на вышележащую колпачковую тарелку 8, проходя через колпачки 12.

Достигнув центра колпачковой тарелки 7 жидкость через центральный переток 9 поступает в центральную часть нижележащей колпачковой тарелки 8,

где движется между спиральными перегородками 11, взаимодействуя с парами,

исходящими из колпачков 12 и, достигнув периферийной части, поступает через боковой переток 10 на следующую (нижележащую) колпачковую тарелку 7.

Обогащенная высококипящим компонентом жидкая фаза, пройдя все колпачковые тарелки, выводится из колонны через патрубок вывода продуктов 5 в нижней части днища 3, а обогащенный низкокипящим компонентом пар - через патрубок вывода продуктов 6 в верхней части днища 2.

Организация течения жидкой фазы между спиральными перегородками 11 увеличивает время контакта фаз на каждой колпачковой тарелке, позволяет сократить количество колпачковых тарелок, что обеспечивает уменьшение высоты колонны и упрощение ее конструкции.

Благодаря тому, что спиральные перегородки 11 имеют в сечении прямоугольную форму, для их изготовления может быть использован листовой материал, что упрощает конструкцию колпачковых тарелок и колонны в целом.

Жидкая фаза, двигаясь между спиральными перегородками 11, барботируется потоками пара, проходящими через колпачки 12. При этом она проходит значительно большее расстояние, чем при движении от центра колпачковой тарелки к периферии или наоборот, что имеет место в большинстве существующих конструкций. Это позволяет при помощи одной колпачковой тарелки, вышеописанной конструкции, выделить из жидкой фазы низкокипящего компонента больше, чем при использовании тарелок с организацией движения жидкой фазы от центра тарелки к периферии или наоборот.

За счет того, что колпачки 12 установлены на одинаковом удалении от витков спиральных перегородок 11, обеспечивается равномерное взаимодействие фаз, исключаются застойные зоны и внутренние (байпасные) потоки, что увеличивает время контакта жидкости и пара на каждой тарелке.

За счет того, что расстояние между колпачками 12 уменьшается от центра колпачковой тарелки к периферии, удается задействовать наиболее интенсивные потоки пара на периферийных участках (интенсивность потоков пара минимальна в центральных частях тарелок, где выполнены центральные перетоки 9).

Благодаря тому, что боковые перетоки 10 колпачковых тарелок 8 размещены в периферийных их частях, между витками спиральных перегородок 11, а центральные перетоки 9 колпачковых тарелок 7 установлены перпендикулярно колпачковой тарелке, в центрах спиральных перегородок 11 удается обеспечить требуемое движение жидкой фазы по колпачковым тарелкам. Смена направления движения жидкой фазы от тарелки к тарелке позволяет интенсифицировать процесс ректификации.

Предлагаемая конструкция колонны ректификационной при простой конструкции имеет относительно небольшое количество колпачковых тарелок и большее время взаимодействия фаз на колпачковых тарелках.

Изобретение относится к массообменному оборудованию в области переработки углеводородного сырья. Изобретение касается колонны ректификационной, содержащей корпус с днищами, патрубки ввода сырья и вывода продуктов, расположенные внутри корпуса чередующиеся по высоте колпачковые тарелки с перетоками двух типов - центральными и боковыми. На верхних поверхностях колпачковых тарелок размещены спиральные перегородки, имеющие в сечении прямоугольную форму, на одинаковом удалении от витков спиральных перегородок установлены колпачки, расстояние между которыми уменьшается от центров колпачковых тарелок к периферии, боковые перетоки колпачковых тарелок размещены в периферийных их частях между витками спиральных перегородок, центральные перетоки колпачковых тарелок установлены перпендикулярно их плоскостям, в центрах спиральных перегородок. Технический результат - сокращение числа тарелок, уменьшение ее высоты и упрощение конструкции. 3 ил.

Колонна ректификационная, содержащая корпус с днищами, патрубки ввода сырья и вывода продуктов, расположенные внутри корпуса чередующиеся по высоте колпачковые тарелки с перетоками двух типов - центральными и боковыми, отличающаяся тем, что на верхних поверхностях колпачковых тарелок размещены спиральные перегородки, имеющие в сечении прямоугольную форму, на одинаковом удалении от витков спиральных перегородок установлены колпачки, расстояние между которыми уменьшается от центров колпачковых тарелок к периферии, боковые перетоки колпачковых тарелок размещены в периферийных их частях между витками спиральных перегородок, центральные перетоки колпачковых тарелок установлены перпендикулярно их плоскостям, в центрах спиральных перегородок.