Ректификационная колонна Советский патент 1985 года по МПК B01D3/32 

Изобретение относится к устройствам для проведения тепломассообмена, может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и .химической отраслях промышленности и преимущественно предназначено для разделения в одном колонном аппарате сложных смесей с выводом боковых фракций

Известна ректификационная колонна, которая содержит вертикальный цилиндрический корпус с ректификационными тарелками и соединенные перетоками с корпусом дополнительные цилиндрические аппараты, служащие для отпарки получаемых при разделений сложной смеси боковых фракций 1.

Недостатками данной ректификационной колонны являются относительно высокая металлоемкость, сложность конструкции и относительно большие теплопотери в окружающую среду.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ректификационная колонна, включающая вертикальный цилиндрический корпус с концентрично расположенным в нем внутренним стриппингом, содержащим в среднем две-три ректификационные тарелки и одну глухую тарелку с горловиной.

Внутренний стриппинг занимает часть высоты аппарата, разделяя аппарат на части. Пары из нижней части аппарата в верхнюю часть проходят по горловине. Жидкость из верхней части аппарата проходит ректификационные тарелки внутреннего стриппинга, где происходит отпарка части низкокипящих компонентов. Отпарка части низкокипящих компонентов проводится водяным паром, подаваемым через маточник, расположенный в нижнем сечении внутреннего стриппинга колонны 2.

Недостатками известной колонны явля ются относительно невысокая эффективность отпарки части низкокипящего компонента из-за малой величины, КПД ректификационной тарелки, большие затраты на Отпарку из-за необходимости применения для отпарки дорогостоящего инерта (помимо того, использование инерта в ряде случаев отрицательно сказывается на процесс ра деления в ректификационной колонне), относительно высокая металлоемкость, так как при данном конструктивном оформлении внутреннего стриппинга ректификационная колонна имеет больщую высоту, сложность конструктивного оформления колонны (монтаж дополнительных специальных ректификационных тарелок и маточника в колонне,).

Целью изобретения является интенсификация процесса массообмена путем отпарки низкокипящих компонентов на каждой тарелке парами флегмы.

Поставленная цель достигается тем, что в ректификационной колонне, содержащей

вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальные контактные тарелки, установленные в корпусе по его высоте, переточные трубки, расположенные между тарелками, и стриппинг, помещенный в корпус, стриппинг выполнен в виде наклонных кольцевых труб с выполненными в них окнами, размещенными над контактными тарелками и соединенными с выходными концами переточных патрубков.

Дополнительно колонна снабжена высокопористой насадкой, помещенной в переточные патрубки, в которых выполнены паровые окна.

Колонна снабжена отбойными козырьками, установленными над окнами кольцевых труб.

На фиг. 1 показана ректификационная колонна в изометрии, общий вид; на фиг. 2 то же, сечение; на фиг. 3 - то же (колонна с размещенной в перетоках высокопористой насадкой).

Колонна содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с размещенными кольцевыми трубами 2, которые соединены между собой по высоте перетоками 3. В каждой вышерасположенной кольцевой трубе 2 в месте ее соединения перетоком с нижерасположенной кольцевой трубой 2 выполнено окно 4.Кольцевые трубы 2 расположены наклонно над поверхностью контактных устройств 5, снабженных переливными планками 6, образующими с корпусом 1 аппарата сливные карманы 7. Перетоки 3 расположены в сливных карманах 7. Колонна также имеет патрубок 8 для вывода «товарной боковой фракции. Над каждым окном 4 установлены наклонные отбойные козырьки 9.

Ректификационная колонна работает следующим образом.

Поступающая в колонну жидкая фаза сверху вниз по контактны.м устройства.м 5 движется, вступая в контакт с восходящим потоком паровой фазы. Часть жидкости с определенной расчетами тарелки 5 через переливную планку 6 переливается в карман 7, остальная часть жидкости направляется в переток 3, связанный с кольцевой трубой 2 (состав данной жидкости приблизительно соответствует составу «товарной боковой фракции). По перетоку 3 жидкость перетекает в зону нижерасположенного контактного устройства 5, температура в которой несколько выше, чем те.мпература поступающей жидкости. Растекаясь двумя потоками по кольцевой трубе 2, установленной наклонно, жидкость замедляет свое движение и равномерно прогревается за счет тепла пара и жидкости, находящихся в зоне контактного устройства 5 (с целью интенсификации процесса теплопередачи внешняя поверхность кольцевых труб 8 может выполняться ,с оребрением). Образующиеся в процессе нагргва жидкости пары отводятся из кольцевой трубы 2 через окно 4, над которым с целью исключения попадания жидкости с контактного устройства установлен отбойный козырек 9. Вывод паровой фазы из кольцевой трубы 2 через окно 4 осуществляется над поверхностью сливного кармана 7. Неиспарившаяся часть жидкости по перетоку 3 перетекает в следующую зону нижерасположенного контактного устройства 5 и т.д. Пройдя таким образом ряд последовательно расположенных зон контактных устройств 5 (сверху вниз), жидкая фаза, состав которой идентичен составу «товарной боковой фракции, через патрубок 8 выводится из ректификационной колонны.

В случае, когда кольцевые трубы выполняются «глухими,окна 4 размещены в верхнем сечении перетоков 3 и над ними также установлены отбойные козырьки 9. В объеме перетоков 3 устанавливается высокопористая насадка 10. Жидкость нагревается в кольцевых трубах 2, и образующиеся при этом пары в противотоке с жидкой фазой движутся по кольцевым трубам 2, направляясь в перетоки 3, проходят слой высокопористой насадки Ю; контактируя с нисходящим потоком жидкости, и выводятся через окна 4 в зону выщерасположенного контактного устройства 5. Высокопористая насадка (с объемом свободного сечения 80957.) в данном случае играет роль турбулизатора взаимодействующих потоков пара и жидкости, гасит скорость потоков, тем самым увеличивая время их контакта.в перетоке 3, т.е. при расположении высокопористой насадки 10 (мелкоцористая насадка в

данном случае не может быть применена, так как резко увеличивается гидравлическое сопротивление в перетоке и появляется возможность воэЛикновения паровых пробок) в перетоке 3 появляется ряд последовательно расположенных по высоте перетока 3 микрокаскадов взаимодействия пара и жидкости (повышается эффективность контакта).

За счет многократного испарения жидкости от нагрева ее в зонах нижерасположенных контактных устройств осуществляется отпарка части низкокипящих компонентов из жидкости и тем самым доведение ее состава до требуемого товарного.

Таким образом, повышена эффективность 5 работы ректификационной колонны и снижены энергозатраты на процесс разделения за счет многократного испарения жидкости на разных уровнях в зонах контактных устройств путем использования тепла паровой и жидкой фаз, вступающих в контакт на этих устройствах. Полностью исключается потребность в использовании на процесс отпарки «постороннего дорогостоящего инерта.

Предлагаемая конструкция колонны проста. Выполнение внутреннего стриппинга в форме кольцевых труб не требует специальной сложной переделки конструкции колонны, при этом при размещении кольцевых труб над поверхностью контактных устройств, которые, как правило, выполняются в форме квадрата, используется нерабочая поверхность сечения колонны. Кроме того, колонна имеет меньЩую высоту, а следовательно, и меньшую металлоемкость.

Фиг.З

1. РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, горизонтальные контактные тарелки, установленные в корпусе по его высоте, переточные патрубки, расположенные между тарелками, и стриппинг, помещенный в, корпус, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена путем отпарки низкокипящих компонентов на каждой тарелке парами флегмы, стриппинг выполнен в виде наклонных кольцевых труб с выполненными в них окнами, размещенными над контактными тарелками и соединенными с выходными концами лереточных патрубков. 2.Колонна по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена высокопористой насадкой, помещенной в переточные патрубки, в которых выполнены паровые окна. 3.Колонна по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена отбойными козырьками, установленными над окнами кольцевых труб. О) сх о: со