Тепломассообменная колонна Советский патент 1992 года по МПК B01D3/20 B01D53/18 

Изобретение относится преимущественно к аппаратному оформлению процессов вакуумной перегонки нефтепродуктов и может быть использовано ь нефтеперерабатывающей и смежной с ней отраслях промышленности.

Цель изобретения - интенсификация процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз и снижения брызгоуноса.

На фиг. 1 показан продольный разрез колонны; на фиг. 2 - продольный разрез злемента каскадной тарелки с желобами; на фиг. 3 - продольный разрез части каскадной тарелки с перфорированными контактными пластинами: на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 3; на фиг. 5 - часть каскадной тарелки между контактными пластинами размещены слои сеток; на фиг. 6 - вид Б на фиг. 2.

Колонна включает корпус 1 с патрубком для ввода флегмы и патрубок 3 для отвода паровой фазы. В средней части корпус 1 снабжен патрубком 4 для ввода сырья, а в кубовой (нижней) части установлены патрубок 5 для отвода кубового остатка и патрубок 6 для отвода тяжелого продукта.

В верхней части корпуса 1 установлены тарелки 7 и тарелки питания 8 с переливными устройствами 9 и 10. Тарелка питания В соединена через переливное устройство 10 с тарелкой 11 и сливным устройством 12.

Под тарелкой размещены каскадные тарелки 13 и 14с переливными устройствами 15 и 16. В кубовой части колонны размещены тарелки 17 и 18 с переливными устройствами 19 и 20.

Каскадные тарелки 13 и 14 выполнены в виде горизонтально или наклонно установленных пластин 21 снабженных отверстиями 22.

Для улучшения распределения жидкости по длине контактных пластин 21 через оп|иг еленное их количество размещены 23, боковая поверхность которых отверстиями 24 и направляющей пластиной 25.

По обе стороны контактных пластин 21 размещены контактно-сепарационные элементы 26 и 27, выполненные в виде пакетов сеток, просечно-вытяжного листа.

Между контактными пластинами 21 размещены стягивающие приспособления 28, пропущенные нерез пакеты сеток 26. 27 и выполненные Ь виде стержня с загнутыми концами или в виде болта 29 и гайкой 30. Торцы контактных пластин 21 снабжены торцовыми заглушками 31 и 32.

Торцовые заглушки 31 и 32 размещены по обе стороны плоскости контактных пластин (фиг. 3-5) и на некотором расстоянии друг от друга. Углы а и /5 ориентации заглушек 31 и 32 определяются рядом факторов и составляет диапазон изменения .

Верхние плоскости контактных пластин 21 снабжены крепежными элементами 33, которые пропущены сквозь пакеты сеток 26 и 27, а в свободные их концы 34 и 35 загнуты и расположены эквидистантно плоскости пакетов сеток 26 и 27 и торцовых заглушек 31 и 32. Крепежные элементы 33 расположены перпендикулярно большим боковым сторонам контактных пластин 21 (фиг.4).

Контактные пластины 21 дополнительно снабжены в центральной части отверстиями 36, а-вблизи торцовых заглушек 32 отверстиями 37.

Между контактными пластинами 21 дополнительно установлены слои сеток 38 и 39,

Тепломассообменная колонна работает следующим образом.

Жидкий нефтепродукт поступает в среднюю часть корпуса 1 через патрубок 4 на тарелку питания через переливное устройство 9. а дйлеё направляется на тарелку 11. Пройдя переливное устройство 12, жидкая фаза поступает на каскадные тарелки 13 и 14 соединенные переливным устройством 15. Проконтактировав на каскадных тарелках 13 и 14 с поднимающейся паровой фазой, жидкость поступает в переливное устройство 16, а из него в нижнюю часть колонны, где установлены тарелки 17 и 18 и переливнымичустройствами 19 и 20. Легкая

(паровая) фаза образуется за счет испарения легких фракций при нагревании нефтепродукта и наличии вакуума в колонне, и движется в противотоке с тяжелой фазой.

Кроме того, в нижнюю часть колонны может быть дополнительно подана паровая фаза, через патрубок, который не показан на чертежах.

В верхнюю часть колонны через патрубок 2 в колонну подается флегма орошающая верхние тарелки 7.

Тяжелый остаток выводится через патрубок 6, а легкая фаза через патрубок 3 направляется в дефлегматор.

На всех тарелках, установленных в корпусе 1 колонны осуществляется противоточное взаимодействие стекающей жидкости с поднимающейся легкой фазой.

На каскадные тарелки 13 жидкость поступает из переливного устройства 12.

Распределившись по длине контактных пластин 21, жидкость в виде пластин стекает с одной пластины на другую. Равномерное распределение достигается путем

установки желобов 23, из которых жидкость вытекает из отверстий 24, орошая нижележащую контактную пластину 21. В зависимости от уровня жидкости в желобах 23 жидкость дополнительно перетекает через

верхний обрез боковой стенки желоба и по направляющей пластине 25 одна часть пог ступает во внутрь пакета сеток 26,а другая часть, раздробившись на струи, движется по соответствующей траектории вниз, достигая- нижележащей контактной пластины, при этом, вторично встречая на своем пути пакет сеток 26, где вновь эти струи дробят ся на более мелкие струи и капли. Проходящий между контактными пластинами 24

паровой поток вступает во взаимодействие со струями и каплями жидкости.

Орошение нижележащих контактных пластин 21 осуществляется через отверстия 22, 36 и 37.

Жидкость, находящаяся на контактных пластинах 21 стекает на нижележащие контактные пластины через отверстия 36, оро шая их нижнюю поверхность. А движущийся паровой поток размазывает жидкость в виде пленки, обновляя поверхность контакта фаз, интенсифицируя процесс. Часть жидкости попадает на стягивающие приспособления 28 и 29 орошая их, и на них, она находится в виде тонкой пленки, которая также взаимодействует с движущимся паровым потоком.

Жидкость, стекающая через отверстия 37 попадает на Лакеты сеток 27 орошая их, стекает по ним в виде тонкой пленки, взаимодействует с движущимся потоком газа (пара).

В зависимости от скорости газового (парового) потока в пространстве между контактными пластинами 21 жидкость может срываться с поверхности пакетов сеток 27 и поступает на орошение стягивающих приспособлений 28, внутренних плоскостей пластин 21 и пакеты сеток 26. При таком режиме происходи инверсия фаз - жидкость на первом этапе взаимодействия была сплошной фазой, а затем она становилась дисперсной. В зтом режиме интенсифицируется процесс тепломассопереноса.

Сепарация двухфазного потока осуществляется на контактно-сепарационном элементе - пакете сеток 26.

Пакет сеток 27 выполняет функцию сепарационного элемента по отношению к ниже лежащей тарелке, когда из газового (парового) потока улавливаются капли жидкости.

За счет действия стягивающих приспособлений 28 и 29, 30 изменяется профиль пакета сеток, которые заполнют пространство между контактными пластинами, приобретая извилистую форму, увеличивая свою длину и занимая большой объем, при этом увеличивая длину пути жидкости, которая движется по этим пакетам сеток.

Увеличивая длину пути жидкость взаимодействующей с паром (газом), тем самым увеличивает время взаимодействия и поверхность конт&кта.

Переливаюсь через правые торцы контактных пластин 21, жидкость стекает на нижележащую контактную пластину, где процесс взаимодействия фаз повторяется. Дойдя до желоба 23, жидкость собирается и перераспределяется, а затем направляется вновь на контактные пластины.

Проконтактировав на всех контактных пластинах 21 тарелки 13, жидкость стекает в переливное устройство 15, откуда она направляется на каскадную тарелку 14, где процесс протекает аналогичным образом. После взаимодействия на тарелке 14 жидкость через переливное устройство 16 поступает на взаимодействие в нижнюю часть колонны, где установлены тарелки 17 и 18с переливными устройствами 19 и 20.

Наличие торцовых заглушек 31 и 32 позволяет управлять процессом перетока жидкости, как через правые стороны контактных пластин, так и отверстия 22 и создавать направленные потоки жидкостных струй во внутреннем объеме пространства между контактными пластинами 21.

Торцовые заглушки 31 и 32 ориентированы относительно плоскости контактной

пластины 21 под углом аи/3 диапазон которых составляет 30-60. Этот диапазон определяется в первую очередь конструктивными признаками: расстоянием между пластинами, механическим свойством пакетов сеток, физико-химическими свойствами жидкости.

Крепежные элементы 33 выполняют две фун кции, одна из которых - крепление пакета сеток 26 и 27 к пластинам 21 и заглушкам 31 и 32, а другая выполнение функции продольных перегородок в контактной зоне, что обеспечивает выравнивание жидкостного потока, а как следствие интенсификация про

5 цесса тепломассопереноса.

Между контактными пластинами 21 дополнительно установлены слои сеток, которые дополнительно развивают межфазную поверхность контакта.

0 Использование этого предложения позволяет улучшить качество получаемого продукта за счетулучшения условий взаимодействия фаз на каскадных тарелках, путем увеличения межфазной поверхности, инверсии фаз, снижения брызгоуноса, равномерности распределения жидкости по контактной зоне.

Формула изобретения

0 1. Тепломасообменная колонна, вклю чающая корпус с патрубками для ввода и вывода фаз, по высоте которой установлены контактные устройства, разделенные перегородками с отверстиями, и контактно-сепа5 рационные элементы, расположенные по обе стороны контактных устройств и выполненные из пакетов сеток, отличающая- с я тем, что, с целью интенсификации процесса путем увеличения поверхности контакта фаз и снижения брызгруноса, она снабжена стягивающими приспособлениями, установленными между контактными устройствами и пропущенными через пакеты сеток, при этом стягивающие приспособления выполнены в виде стержней с загнутыми концами и болтом с гайкой.

2.Колонна по П.1, отличающаяся тем, что контактные устройства имеют отверстия и снабжены торцовыми заглушками. прикрепленными к их боковым сторонам и ориентированными в противоположные стороны.

3.Колонна по П.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена крепежными элементами, размещенными поперек контактных устройств и прикрепленными к их верхней плоскости, а свободные концы крепежных элементов пропущены через пакеты сеток и расположены эквидистантно поверхности пакетов сеток или торцовых заглушек. А. Колонна по п.1,оглича ющаяся , , что она снабжена желобами с направляющими пластинами, при этом боковая шв - .

-:

f

«-S верхность желобов имеет отверстия, над КОторыми установлена направляющая пласти на.

Фиг.2 23.

/ 21 JJ, 22

-fOaz.S

Изобретение относится к массообмен- ным процессам, преимущественно к аппа- .ратному оформлению процессов вакуумнойперегонки нефтепродуктов, и позволяет интенсифицировать процесс за счет увеличения поверхности контакта фаз и снижения брызгоуноса. Колбнна включает корпус 1 с патрубком 2 для ввода флегмы и патрубок 3 для отвода паровой фазы, патрубок 4 для ввода сырья, патрубок 5 для отвода кубового остатка и патрубок 6 для отвода тяжелого продукта. В верхней части корпуса 1 установлены тарелки 7 и тарелки В питания с переливными устройствами 9 и 10. Тарелка 8 питания соединена через переливное устройство 10 с.тарелкой 11 и сливным устройством 12. Под тарелкой 11 размещены каскадные тарелки 13 и 14 с переливными устройствами 15 и 16. В кубовой части колонны размещены тарелки 17 и 1В с переливными устрййствами 19 и 20. 3 з.п.ф-лы, бил.«t

Фиг. ff

Вид Б

23

21 -2f

23