Тепломассообменный аппарат

 

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 теплоподвода 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц11 4 В Ol D 3/06 ° 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4091881/31-26 (22) 16.07.86 (46.) 23.01.89. Бюл. 11 3 (71) Уфимский нефтяной институт (72) Т.Г.Умергалин, А.Р.Хафизов и Я.Г.Умерrалин (53) 66.015.23(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 822838, кл. В Ol D 3/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 674752, кл. В 01 D 3/32, 1979. (54) ТЕПЛ011АССООБИЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к аппаратам для разделения смеси и может

„„SU„„3452536 А 1 быть использовано в нефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности. 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 теплоподвода 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.

l 452536

Изобретение относится к аппаратам для разделки смеси и может быть использовано в Ъ ефтяной, нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности.

Цель изобретения — повышение разделительной способности аппарата эа счет разделения на смежные ступени конденсации и испарения и предотвра- 10 щения смешения потоков паров соседних .зон.

На фиг. l и 2 приведены схемы работы двух вариантов аппарата (беэ зоны контактирования), продольный разрез; на фиг.3 — разрез А-А на фиг. l; на фиг.4 — разрез Б-Б на фиг.l; 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 сту- 20 пеней 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- 25 ния низкокипящего Л, 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 ll и 12 для организации перекрестного тока потоков в устройствах 9 и 10 и для разделения аппарата на смежные с ступени конденсации и испарения, элементов 13 массообменного контакта

35 (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 п1туцер 2 и разделяется на паровой и жидкий потоки. Паровой поток смеси напранляется в верхнюю часть„ где смешивается с неконденсированной частью пара V<, выводимого из предыдущей ступени конденсации, 50 и внодится в межтрубное 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 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 внодится в последующую ступень конденсации.

Сконденсированная часть паров Ь на2 правляется на элементы 13 массообменного контакта. В послецующей ступени конденсации паровой поток смешивается с испарившейся частью жидкости V<, выводимой иэ элемента массообменного контакта, где подвергается массообменному контакту с потоком L . Смесь паров Ч, и V вновь направляется в межтрубное пространство устройства 9 для частичной конденсации. Пройдя все последующие ступени 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 вво" дуся в иежтрубное пространство устройства IIO подвода тепла. Межтрубное пространство устройства 10 перегородками ll разделено на ступени испарения. При этом перегородки 11 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 Ч, . Смесь жидкости в результате теплообмена частично испаряется, Неиспарившаяся часть жидкости огибает снизу перегородку 11 и вводится в последующую ступень испарения, Испариншаяся часть жидкости V< на элементах 13 массообменного контакта контактирует с жидкостью L и направляется в верхнюю часть аппарата.

Поток, после массообменного контакта смешивается с потоком L u направляется в межтрубное пространст" но устройства 10 для частичного испарения. Пройдя все последующие ступени испарения, неиспариншаяся жидкость через штуцер 4 выводится из агпарата

Проведены расчеты процесса разделения смеси в известных и предлагаемом аппаратах при различных составах исходной смеси гексана — гептана. Принятые составы смеси приведены в табл.1. Расход смеси во всех вариантах принят равным 100 т/ч, суммарный теплоподвод в ступени испарения равен суммарному теплоотводу из ступеней и равен 6000 Икал/ч. Давление в аппарате 1 ата.

Пример 1 (известный аппарат).

Аппарат состоит из одной ступени испарения и одной ступени конденсации.

Иежду ступенями установлены элементы массообменного контактирования. Исходная смесь вводится в свободное пространство под элементы контактирования. В расчетах элементы контактирования рассматриваются как теоретическая ступень контакта.

3 !

4525 в качестве высококипящего продукта

11 2.

При другом варианте исполнения аппарата перегородки 14 и 15 перекры5 вают 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 случаес правой стороны, что достигается путем незначительных смещений перегородок одной относительно другой по горизонтали. Перекрестное течение по межтрубному пространству устройств

9 и 10 обеспечивается эа счет расположения пространства для перетока потоков в перегородках 14 и 15 ниже устройства 9 отвода тепла и выше устройства 10 подвода тепла и разделения зоны контактирования на две 25 части перегородкой 16, которая перпендикулярна перегорбдкам 14 и 15 и выступает над и под устройствами

9 и 10 соответственно.

Паровой поток V, из предыдущей 3д ступени конденсации вводится через пространство для перетока перегородки 14 или 15 и после смешения с потоком V направляется в межтрубное пространство устройства 9. Частично конденсируясь в межтрубном пространстве, огибает сверху перегородку 16 и BHQBb вводится в межтрубное пространство, где также частично конденсируется. Затем через свободное пространство другой перегородки 15 или 14 вводится в последующую ступень конденсации. Сконденсированная часть пара L, пройдя зону 13 контактирова я смешивается с потоком Ь из 45 предыдущей ступени конденсации. По+: ток жидкости в межтрубном пространст. ве устройства 10 частично испаряется, огибает снизу перегородку 16, вновь проходит межтрубное пространство и вводится в последующую ступень испарения. Испарившаяся часть жидкос ти V в зоне 13 контактирования контактирует с потоком Ь 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

36

4 ступеней примерно в два раза, что приводит к допплнительному повышению разделительной способности 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 поз" воляет выделить большее пространство для монтажа элементов массообменного контактирования. Кроме того, в последнем случае облегч:.ется сборка аппарата.

Отвод и подвод тепла по длине аппарата осуществляется дифференцированно размещением в ступенях устройств отвода н 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 также выполнением 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 объединения ото дельных ступеней конденсации и испарения в множество смежных попарно соединенных ступеней конденсации и испарения .

536

Формула

6 изобретения

Компоненты Значения компонентов исходной смеси, мас./, в смесях! 2 3

Гексан

50

25

75

Гептан

Т аблица 2

Величины теплоотвода и теплоподвода, Икал/ч, по ступеням конденсации и испарения

Пример

1 2 3 4 5 6

-6000

6000

2 -1754 -1342 -1014 -768 "602 -520

520 602 768 )014 1342 1754

5 1452

Пример 2 (предлагаемый аппарат). Аппарат состоит нз шести спа-. ренных ступеней конденсации и испарения. Теплоотвод и теплоподвод в ступенях различен. Исходная смесь

5 вводится между третьей и четвертой ступенями.

Величины теплоотвода .и теплоподвода по ступеням конденсации и испарения приведены в табл.2, основные режимные параметры работы аппарата для различных составов смеси — в ! табл.3.

Иэ представленных данных следует, что при одинаковых суммарных тепловых

1 затратах качество продуктов разде ления в предлагаемом аппарате выше, ; чем в известнол .

В аппарате одноступенчатой кон денсации и испарения (пример 1) разделение смеси осуществляется ме:нее эффективно, чем в аппарате иногог. ступенчатой конденсации и испарения (пример 2). Z5

Таким образом, объединение в одном аппарате нескольких совмещенных ступеней конденсации и испарения и организации дифференцированного отвода и подвода тепла по ступеням позво-,30 ляет повысить эффективность разделения смеси.

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, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения разделительной способности аппарата за счет разделения на смежные ступени конденсации и испарения и предотвращения 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, а концы поперечных перегородок - в зонах отвода и подвода тепла.

2.Алпарат по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что он снабжен горизонтальными перегородками, установ- ленными перпендикулярно поперечным перегородкам и делящими каждую зону контактирования на две части.

Таблица

l 452536

Таблица 3

33ар аме три

Расход, т(ч сырья

21,20 23,00

49,50

50,50

49,40

50,60

78 ° 80

79,00

88,90

82 ° 90

88,90

82,70

82,70

76,80

76,80

74,80

B2,ОО

74,60

93 20 потока Dq

93 ° 80

86,70 87,70

84,30

84 ° 9З

87,02

84,59

$8,63

65,42 потока D потока D

Температура, С сцрья

BOTQlCR D

Копцеитрация гексана и потоке D

Коицеитрачия гептаиа в потоке Dq

Значения параметров для состава смеси имер l Пример 2 Пример l Пр

300,00 300,00 !00,00 100 00

81 ° !О 78,80 77,90

60 67 . 66,28 73,48 76 32

86,00 72 98 75,66!

00,00

77в10

22,90

100,00

77,l0

22,90

l452536

1 452536

Составитеот А.Трифонов

Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Редактор И,Горная

Производственно-полиграфическое предприятие, r Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7109/2 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5