Тепломассообменный аппарат Советский патент 1989 года по МПК B01D3/06 B01D3/32 

4 СП

N9 СП

00 О)

Изобретение относится к аппаратам для разделки смеси и может быть использовано в Тнефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промьшшенности.

Цель изобретения - повышение разделительной способности аппарата за счет разделения на смежные ступени конденсации и испарения и предотвра щения смешения потоков паров соседних зон.

На фиг. и 2 приведены схемы работы двух вариантов аппарата (без зоны контактирования), продольный разрез; на фиг.З - разрез А-А на фиг,1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг,5 - разрез В-В на фиг,2; на фиг,6 - разрез Г-Г на фиг,2; на фиг,7-и 8 - изображение смежных ступеней конденсации и испарения двух вариантов аппарата (без корпуса).

Аппарат состоит из корпуса 1, штуцера 2 для ввода сырья F, штуцеров 3 и 4 для вывода продуктов разделе- ния низкокипящего D, и высококипящего D., штуцеров 5-8 для ввода и вывода хладагента d и теплоносителя В, устройств отвода тепла 9 и подвода тепла 10, смещенных -относительно друг друга поперечных перегородок 11 и 12 для организации перекрестного тока потоков в устройствах 9 и 10 и для разделения аппарата на смежные ступени конденсации и испарения, элементов 13 массообменного контакта (зоны контактирования). Аппарат может состоять также из смещенных одной относительной другой по горизонтали перегородок 14 и 15 и перегородки 16, перпендикулярной перегородкам 14 и 15,

Аппарат работает следующим образом Исходная смесь F вводится в аппарат через щтуцер 2 и разделяется на паровой и жидкий потоки. Паровой поток смеси направляется в верхнюю часть, где смешивается с неконденсированной частью пара V, , выводимого из предыдущей ступени конденсации, и вводится в межтрубиое пространство устройства 9 отвода тепла. Межтрубное пространство устройства 9 разделено перегородками 11 на ступени конденсации, причем во избежание смешения потоков пара соседних ступеней нижние концы перегородок 11 погружены в слой жидкости в нижней части аппарата. Одновременно перегородки 11, наряду

20

jQ

J5

25

30

35

40

45

0

с перегородками 12, предназначены для организации перекрестного течения потоков по межтрубному пространству устройств 9 и 10, в результате теплообмена смесь паров частично конденсируется , Несконденсированная часть паров, пройдя по межтрубному пространству устройства 9, огибает сверху перегородку 11 и вводится в последующую ступень конденсации. Сконденсированная часть паров L. направляется на элементы 13 массообменного контакта, В последующей ступени конденсации паровой поток смешивается с испарившейся частью жидкости V, выводимой из элемента массообменного контакта, где подвергается массообмен- ному.контакту с потоком L, Смесь паров V, и У вновь направляется в межтрубное пространство устройства 9 для частичной .конденсации. Пройдя все последующие ступе1ш конденсации, несконденсированные пары через штуцер 3 выводятся из аппарата в качестве низкокипящего продукта D.

Жидкий поток исходной смеси смешивается с неиспарившейся жидкостью L, из предыдущей ступени испарения и вводился в межтрубное пространство устройства 10 подвода тепла. Межтрубное пространство устройства 10 перегородками 11 разделено на ступени испарения. При этом перегородки II разделяют также аппарат на смежные ступени конденсации и испарения, а элементы контакта - на зоны контактирования. Перегородки 12 предназначены дпя организации перекрестного течения жидкости по межтрубному пространству устройства 10, Поток жидкости L,. движется противоположно движению потока пара V, . Смесь жидкости в результате теплообмена частично испаряется. Неиспарившаяся часть жидкости огибает снизу перегородку 11 и вводится в последуюв{ую ступень испарения. Испарившаяся часть жидкости V 2 на элементах 13 массообменного контакта контактирует с жидкостью Lj и направляется в верхнюю часть аппарата.

Поток

L после

массообменного

контакта смешивается с потоком Ь,и направляется в межтрубное пространство устройства 10 для частичного испарения. Пройдя все последующие ступени испарения, неиспарившаяся жидкость через штуцер 4 выводится из аппарата

10

20

в качестве высококипящего продукта Dj.

При другом варианте исполнения аппарата перегородки 14 и 15 перекрывают все поперечное сечение аппарата, включая межтрубное пространство устройств 9 и 10, за исключением пространства, необходимого для перетока потоков пара и жидкости в соседнюю ступень конденсации или испарения. При этом пространство для перетока потоков оставляется в одном случае с левой стороны перегородки, в другом случае с правой стороны, что достигается . ig путем незначительных смещений перегородок одной относительно другой по j горизонтали. Перекрестное течение по межтрубному пространству устройств 9 и 10 обеспечивается за счет расположения пространства для перетока потоков в перегородках 14 и 15 ниже устройства 9 отвода тепла и вьпле устройства 10 подвода тепла и разделения зоны контактирования на две части перегородкой 16, которая перпендикулярна перегородкам 14 и 15 и выступает над и под устройствами 9 и 10 соответственно.

Паровой поток V, из предыдущей ступени конденсации вводится через пространство для перетока перегородки 14 или 15 и после смешения с потоком Vj направляется в межтрубное пространство устройства 9. Частично конденсируясь в межтрубном пространстве, огибает сверху перегородку 16 и вновь вводится в межтрубное пространство, где также частично конденсируется. Затем через свободное пространство другой перегородки 15 или 14 вводится в последующую ступень конденсации. Сконденсированная часть L,, пройдя зону 13 контактироступеней примерно в два раза, что приводит к допллнительному повьшению разделительной спо.собности аппарата.

Корпус аппарата в первых двух вариантах исполнения в поперечном се- чении может быть как круглого, так и овального или прямоугольного вида. Овальный или прямоугольный вид позволяет выделить большее пространство для монтажа элементов массообменного контактирования. Кроме того, в последнем случае облегчается сборка аппарата.

Отвод и подвод тепла по длине аппарата осуществляется дифференцированно размещением в ступенях устройств отвода и подвода тепла различной поверхности. Причем поверхность устройства отвода тепла возрастает в направлении движения пара, и поверхность устройства подвода тепла - в направлении движения жидкости. Отвод и подвод тепла можно организовать 25 также вьтолнением устройств в ступенях различной теплопроводности. Теплопроводность устройств должна возрастать в направлении движения потоков пара и жидкости.

В аппарате элементы 13 массообменного контакта могут отсутствовать. И в этом случае преимущество аппарата сохраняется из-за обьединения отд дельных ступеней конденсации и испарения в множество смежных попарно соединенных ступеней конденсации и испарения.

30

35

Проведены расчеты процесса разде- Q ления смеси в известных и предлагаепара jjj,

вания, смешивается с потоком L

предыдущей ступени конденсации ток жидкости в межтрубном пространстве устройства 10 частично испаряется, огибает снизу перегородку 16, вновь проходит межтрубное пространст- g.

мом аппаратах при различных составах исходной смеси гексана - гептана. Принятые составы смеси приведены в табл.1. Расход смеси во всех вариан из 4g тах принят равным 100 т/ч, суммарный . теплоподвод в ступени испарения равен суммарному теплоотводу из ступеней и равен 6000 Мкал/ч. Давление в аппарате 1 ата.

Пример 1 (известный аппарат).

во и вводится в последующую ступень испарения. Испарившаяся часть жидкое- ти V в зоне 13 контактирования контактирует с потоком Lj и направляется на смешение с потоком V . При этом перегородка 16 делит как зону контактирования, так и смежные ступени конденсации и испарения.на две части и тем самым увеличивает число

55

Ап тарат состоит из одной ступени испарения и одной ступени конденсации. Между ступенями установлены элементы массообменного контактирования. Исходная смесь вводится в свободное пространство под элементы контактирования. В расчетах элементы контактирования рассматриваются как теоретическая ступень контакта.

10

20

, еig в

ь

452536

ступеней примерно в два раза, что приводит к допллнительному повьшению разделительной спо.собности аппарата.

Корпус аппарата в первых двух вариантах исполнения в поперечном се- чении может быть как круглого, так и овального или прямоугольного вида. Овальный или прямоугольный вид позволяет выделить большее пространство для монтажа элементов массообменного контактирования. Кроме того, в последнем случае облегчается сборка аппарата.

Отвод и подвод тепла по длине аппарата осуществляется дифференцированно размещением в ступенях устройств отвода и подвода тепла различной поверхности. Причем поверхность устройства отвода тепла возрастает в направлении движения пара, и поверхность устройства подвода тепла - в направлении движения жидкости. Отвод и подвод тепла можно организовать 25 также вьтолнением устройств в ступенях различной теплопроводности. Теплопроводность устройств должна возрастать в направлении движения потоков пара и жидкости.

В аппарате элементы 13 массообменного контакта могут отсутствовать. И в этом случае преимущество аппарата сохраняется из-за обьединения отд дельных ступеней конденсации и испарения в множество смежных попарно соединенных ступеней конденсации и испарения.

30

35

Проведены расчеты процесса разде- Q ления смеси в известных и предлагае

Ап тарат состоит из одной ступени испарения и одной ступени конденсации. Между ступенями установлены элементы массообменного контактирования. Исходная смесь вводится в свободное пространство под элементы контактирования. В расчетах элементы контактирования рассматриваются как теоретическая ступень контакта.

Пример 2 (предлагаемый аппарат). Аппарат состоит из шести спа-. репных ступеней конденсации и испарения . Теплоотвод и теплоподвод в ступенях различен. Исходная смесь вводится между третьей и четвертой ступенями.

Величины теплоотвода -и теплоподво- да по ступеням конденсации и испарения приведены в табл.2, основные режимные параметры работы аппарата для различных составов смеси - в табл.3.

Из представленных данных следует, что при одинаковых суммарных тепловых затратах качество продуктов разделения в предлагаемом аппарате вьше, чем в известноь}.

В аппарате одноступенчатой конденсации и испарения (пример 1) разделение смеси осуществляется менее эф ективно, чем в аппарате многог ступенчатой конденсации и испарения (пример 2).

Таким образом, объединение в одном аппарате нескольких совмещенных ступеней конденсации и испарения и организации дифференцированного отвоФормула и

зоб

р е т е н и я

1.Тепломассообменный аппарат для разделения смеси, включающий корпус, устройства для отвода тепла в верхней части и подвода тепла в нижней части корпуса с установленными между ними элементами массообменного контакта,

10 .разделенными на зоны контактирования . поперечными перегородками, отличающийся тем, что, с целью повьшения разделительной способности аппарата за счет разделения на смежные ступени конденсации и испарения и предотврагцения смешения потоков паров соседних зон, устройства подво-, да и отвода тепла снабжены вертикальными перегородками, установленными : на корпусе аппарата между поперечными перегородками, при этом концы вертикальных перегородок размещены в зоне контактирования 5 а концы поперечных перегородок - в зонах отвода

25 И подвода тепла.

15

20

2.Аппарат поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что он снабжен горизонтальными перегородками, установ-т да и подвода тепла по ступеням позво- 130 ленными перпендикулярно поперечным ляет повысить эффективность разделе- перегородкам и делящими каждую зону ния смеси.контактирования на две части.

Таблица 1

рмула и

6

зоб

р е т е н и я

1.Тепломассообменный аппарат для разделения смеси, включающий корпус, устройства для отвода тепла в верхней части и подвода тепла в нижней части корпуса с установленными между ними элементами массообменного контакта,

.разделенными на зоны контактирования . поперечными перегородками, отличающийся тем, что, с целью повьшения разделительной способности аппарата за счет разделения на смежные ступени конденсации и испарения и предотврагцения смешения потоков паров соседних зон, устройства подво-, да и отвода тепла снабжены вертикальными перегородками, установленными : на корпусе аппарата между поперечными перегородками, при этом концы вертикальных перегородок размещены в зоне контактирования 5 а концы поперечных перегородок - в зонах отвода

И подвода тепла.

Изобретение относится к аппаратам для разделения смеси и может быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и нефте-, химической промьшшенности. Цель изобретения - повысить разделительную способность за счет разделения аппарата на смежные ступени конденсации и испарения и предотвращения смешения потоков паров соседних зон. Аппарат включает корпус с зонами тепло- подвода и массообмена, разделенными поперечными перегородками, между которыми размещена горизонтальная перегородка, делящая зону контактирования на две части. 1 з.п. ф-лы, 8 ил., 3 табл.

-60006000-1754-1342 -1014

520602 768

Таблица 2

-602

1342

-520 1754

потока D, потока Dj

пература,с сырья

потока DI потока Djr

центрация гекса- в потоке Dj

ентрация гептав потоке DI

21,202J.OO49.5049,40

88 90 82,90 91,20

60,67

88,90 81,10 91,80

66,28

84,5986,00

82,7082,70

78,8077,90

86,7087,70

,4876,32

V

-Ll

-н -н

8

7-1

100,00100,00

.1077,10

22,9022,90

82,70

77,90

87,70

76,32

75,66

76,80 74,80 82,00

84,93

76,80 74,60 84,10

87,02

58,6365,42

. - /

7

7

7

L-/

Г г

13 /J /b pIoJgV;/

/гЛ

Фие.5

.

Фиг. 2

В б

О%ТУ

Ф1/е.

г- г

фие.б

О О ОО

о о оо

ОО о о

о о о о

у

//

к

Фиг.7