Тепло-массообменный аппарат Советский патент 1983 года по МПК B01D3/32 

Изобретение относится к внутренним контактным устройствам вакуумных ректификационных колонн и может най ти применение в нефтеперерабатываю-. щей, нефтехимической, коксохимической и химической промышленности.

Известны вакуумные колонны с та-, рельчатыми контактными устройствами, в которых контакт паров и жидкости осуществляется в барботажном слое по схеме перекрестного тока {пар движется вверх, жидкость - торизон тально), причем на каждом таком устройстве пар преодолевает гидравличес кое сопротивление слоя жидкости и самого устройства С1. в ,

Недостатком таких вакуумных KO-i лонн является то, что барботажные .устройства имеют большое гидравли- ческое сопротивление (0,-0,6 кПа каждая) и создают большой (10.15 кПа) перепад давлений между зоной ввода сырья и верхом колонны. Это заметно снижает эффективность колонны по отбору дистиллятных продуктов. Другим недостатком (для .-всех перекрестно-поточных контактных устройств) является трудность, а для колонн диаметром свыше м - невозможность равномерного распределения потоков пара и жидкости по площади барботажа, и, как следствие, ухудшение разделительной способности koлонны.

Наиболее близким к предлагаемому по конструкции и достигаемому эффекту является тепло-массообменный аппарат,, содержащий вертикальный корпус, насадочнае элементы, выполненные в виде вертикально расположенных ромбов из мелкоячеистой сетки, и опорно-распределительные устройства, размещенные в вершинах и средних частях ромбов 23.

Недостатками известного аппарата являются низкая разделительная способность вследствие отсутствия противоточного контакта массообменивающихся фаз, имеющего место в ректификационных контактных устройствах, и невозможность его использования при разделении нефтепродуктов в одной колонне с выводом «нескольких боковых Погонов..

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет улучшения распределения жидкости по насадочным элементам и снижения их гидравлического сопротивления.

Поставленная цель достигается тем, что известный тепло-массообменный аппарат, сбдержащий вертикальный корпус } насадочные элементы, выполненные Ы ёиде вертикально расположенных ромбов из мелкоячеистой сетки, и опорнораспределительные устройства, размещенные в вершинах и средних частях ромбов, снабжен установленными в корпусе между ромбами горизонтальными распределительными тарелками с окнами, выполненными в них соосно средним частям ромбов, сборными стаканами, закрепленными на распределительных тарелках под нижними вершинами ромбов и соединенными с их опрр- . но-распределйтельными устройствами, и уравнительными трубами, соединяющими стаканы между собой, а опорнораспределительные устройства верхних вершин ромбов, расположенных ниже распределительной тарелки, помещены внутрь сборных стаканов.

Кроме того, боковые стороны ромбов выполнены в виде пакетов.

На чертеже изображен тепло-массообменный аппарат, продольный разрез.

Тепло-массообменный аппарат состоит из вертикального корпуса 1, насадочных элементов 2, выполненных в виде вертикально расположеннь1х ромбов из мелкоячеистой сетки, опорнораспределительных устройств 3, размещенных в вершинах и средних частях ромбрв 2, установленных в корпусе между ромбами 2 горизонтальных распределительных тарелок 4 с окнами 5, выполненными соосно средним частям ромбов 2, сборных стаканов 6, закрепленных на распределительных тарелках k под нижними вершинами ромбов 2, и соединенных с их опОрно-распределительными устройствами 3, и уравнительных труб 7 соединяющих стаканы 6 между собой.

Опорнс -распределительные устройста 3 верхних вершин ромбов помещены внутрь сборных стаканов 6.

Боковые стороны ромбов 2 выполнеы в виде пакетов.

Апппрат.работает следующим обраом

Жидкая фаза, стекая по насадочным лементам 2, лишается легкокипящих ракций и в виде остатка выводится з корпуса 1. Паровая фаза, поднимась вверх, проходит сквозь наклонно становленные сетчатые пакеты ром310

бов 2. Пакеты вязаной сетки из провопрки диаметром 0,3-0,5 мм имеют толщину 80-120 мм и служат капиллярнопленочным контактным устройством, где паровая фаза контактирует со стекающим по ним потоком орошающей жидкости.

Верхний ряд пакетов каждой секции имеет устройства 3 для струйного распреде ения орошающей жидкости. Нижний ряд пакетов каждой секции опирается на стаканы 6 распределительной тарелки , имеющей окна 5 для прохода пара.

Паровая фаза, подвергаясь ректи.фикации. конденсируется на насадочных элементах 2 за счет циркуляции на них охлаждённого потока жидкой фазы, избыток которой отводится как легкий погон. .;

Для того, чтобы по сечению колонны поток пара распределялся равномерно снизу до верха колонны направле.ния укладки пакетов в смежных сек|ЦИ ях (нижней, средней,, верхней и конденсационнрй) повернуты на 90 один относительно другогоi

Таким образом, предлагаемый аппарат позволяет получить, следующие преимущества. Сократить до 2-2,5 кПа перепад давлений между зоной ввода сырья и верхом колонны, что приводит к углублению испарения сырья и повышений отбора и качества погрнов. Расширить диапазон нормальной работы колонны при колебаниях нагрузок по пару и жидкости, так как предлагаемые контактные устройства практически не имеют ограничений по минимальной .на2. 4 .

грузке,, а максимально допустимую имеют выше в 1, раза по сравнению с барботажными устройствами. При проектировании это дaet возможность . до 30 уменьшить сечение вакуумной колонны и .сократить ее металлоемкость. Повысить надежность работы конденсационной секции колонны (зоны верхнего циркуляционного орошения), где паро- . вая нагрузка изменяется от значений близких к нулю (верх колонны) до иак симума (нижний ряд этой секции). Для барботажных устройствприходится дифференциальнсх перекрывать сечение тарелок этой секции, чтобы обеспечить нормальную их работу. За счет наклонного расположения пакетов и из вааимного примыкания верхними створами упорядочить движение орошающей жид- кости в пленочно-капиллярном режиме и колоннах диаметром до 8-9 м и достичь равномерного ее распределения по сечению колонны. Обеспечить-свободный доступ в любую точку колонны при ее ревизии в перИод эксплуатации.

Эти преимущества позволяют по ориентировочным оценкам получить существенный экономический . Углубление отбора дистиллятов на t,21,5 от мазута за счет сокращений перепада давлений и углубления испарения сырья при себестоимости дистиллятов как минимум 2$ руб./т дает годовой эффект около 370 тыс. руб. За. счет уменьшения металлоемкос тй колонны и улучшения ее эксплуатационной надежности годовой эффект состав ляет не менее 70 тыс. руб./г.

1. ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, содержащий вертикальный корпус, насадочные элементы, выполненные в виде вертикально расположенных ромбов из мелкоячеистой сетки, и опорно-распределительные устройства, размещенные в вершинах и средних частях ромбов, отлича1 и ийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет улучшения распределения жидкости по насадочным элементам и снижения их гидравлического сопротив ления, он снабжен установленными в корпусе между ромбами горизонтальными распределительными тарелками с окнами, выполненными в них соосно средним частям ромбов, сборными стаканами, закрепленными на распределительных тарелках под нижними вершинами ромбов и соединенными с их опорно-распределительными устройствами, и уравнительными трубами, соединяющими стаканы между собой, а опорно-распределительные устройства верхних вершин ромбов, расположенных ниже распределительной тарелки помещены внутрь (Л сборных стаканов. 2. Аппарат по п. 1,отличающ и й-с я тем, что боковые стороны ромбов выполнены в виде пакетов.