Насадочная тепломассообменная перекрестноточная колонна

 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности, конкретно к аппаратам для проведения тепломассообменных процессов в системах газ (пар) жидкость. Изобретение решает задачу повышения эффективности тепломассообмена за счет увеличения числа контактных ступеней при винтовом движении потоков пара и жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что в известной насадочной тепломассообменной перекрестноточной колонне, включающей корпус, в котором размещена насадка, разделенная на секции горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода пара (газа) и жидкости, согласно изобретению горизонтальное сечение колонны на каждой ступени контакта разделено на секции, состоящие из зоны входа паров (газов), зоны контакта пара (газа) и жидкости и зоны перетока жидкости на нижерасположенную и пара (газа) на вышерасположенную ступень, образующие в объеме колонны винтовое движение потоков жидкости и пара (газа) вокруг ее вертикальной оси, причем степень секционирования потоков жидкостей и пара (газа) одинакова и равна количеству секций на ступени контакта. 3 ил.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности, конкретно к аппаратам для проведения тепломассообменных процессов в системах газ (пар) жидкость.

Известна насадочная колонна, включающая цилиндрический вертикальный корпус с расположенными по высоте насадочными секциями, выполненными в форме полого многогранника. Колонна снабжена глухими перегородками, соединенными в ее центре [1] Известна также тепломассообменная колонна, содержащая корпус в котором размещена насадка разделенная на секции горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода пара (газа) и жидкости, в которой с целью повышения эффективности массообмена, увеличен путь пара (газа) в пределах одной контактной ступени. Для достижения этой цели колонна снабжена установленной на расстоянии от корпуса колонны вертикальной глухой перегородкой, обеспечивающей вращательно-колебательное движение потока пара в объеме колонны [2] Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности тепломассообмена за счет увеличения числа контактных ступеней при винтовом движении потоков пара и жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в известной насадочной перекрестноточной колонне, включающей корпус, в котором размещена насадка, разделенная на секции горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода пара (газа) и жидкости, согласно изобретению горизонтальное сечение колонны на каждой ступени контакта разделено на секции, состоящие из зоны входа пара (газа), зоны контакта пара (газа) и жидкости и зоны перетока жидкости на нижерасположенную и пара (газа) на вышерасположенную ступень, образующие в объеме колонны винтовое движение потоков жидкости и пара (газа) вокруг ее вертикальной оси, причем степень секционирования потоков жидкости и пара (газа) одинакова и равна количеству секций на ступени контакта.

Известно, что геометрическая высота слоя насадки для перекрестно-точного контакта выше действующих фаз в системе пар-жидкость определяется следующим образом [3] H · · , где = b эквивалентная толщина насадочного блока, мм; G_вх объемный расход потока пара (газа), м³/с; L_вх объемный расход потока жидкости, м³/с; П плотность жидкостного орошения, м³/(м² ˙с); ω_г линейная скорость потока пара (газа), м/с.

При этом F_г площадь под проход газа, м²; F_ж площадь под проход жидкости, м²;
l длина слоя насадки, м.

Отсюда H .

При одинаковой длине слоя насадки и скорости движения потока пара ω_г, определяемой из условий динамики контактирующих потоков пара и жидкости, высота слоя насадки зависит от объемного расхода потока пара. Отсюда следует, что уменьшение объемного расхода уменьшает высоту слоя насадки.

Увеличение числа заходов пара (газа) в N раз уменьшает высоту слоя насадки в N раз (фиг. 1) и количество контактов на одной ступени в N раз, при этом увеличивается число контактов в N раз на той же высоте, что и при однозаходовом варианте (фиг.2), т. е. число контактов не изменяется, но изменяется концентрация жидкости, поступающей на каждую ступень контакта на той же высоте колонны.

На фиг. 1 показана развертка по периметру тепломассообменной перекрестноточной колонны, разделенной на 3 секции; на фиг. 2 развертка по периметру тепломассообменной перекрестноточной колонны несекционированной) с одним паровым входом); на фиг. 3 тепломассообменная перекрестноточная колонна с числом секций, равным двум в аксонометрии.

Предлагаемая колонна состоит из цилиндрического корпуса 1, горизонтальных перегородок 2 с отверстиями 3 для прохода газа, которые ограничены вертикальными перегородками 4 и сливными планками 5, на горизонтальных перегородках установлены пакеты насадки 6, над которыми установлена распределительная плита 7, причем каждый вышележащий пакет смещен относительно нижележащего в противоток пара (газа) на величину угла, равную половине угла пакета насадки в вертикальной проекции.

Колонна работает следующим образом.

Поток пара (газа) поступает с отверстий 3 (на фиг. 3 N=2) для прохода пара 3 в перегородках 2 и направляется в пакеты насадки 6, пар проходит пакеты насадки в перекрестном токе, контактируя с перетекающей под действием гидростатического напора жидкости с вышележащей ступени контакта смещенной относительно нижележащей в противоток пара на величину угла, равную половине угла пакета насадки в вертикальной проекции.

Аналогично двигаются остальные потоки пара и жидкости, создавая тем самым винтовые N-заходовое на фиг. 3 N=2 движение потока пара и жидкости, при этом поток пара движется относительно потока жидкости по обратному винту.

Использование многозаходовой конструкции тепломассообменной перекрестноточной колонны с винтовым движением потоков пара и жидкости позволяет увеличить путь движения газа (пара) и число контактных ступеней по высоте колонны.

Формула изобретения

НАСАДОЧНАЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ ПЕРЕКРЕСТНОТОЧНАЯ КОЛОННА, включающая корпус, в котором размещена насадка, разделенная на секции горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода пара (газа) и жидкости, отличающаяся тем, что горизонтальное сечение колонны на каждой ступени разделено на секции, состоящие из зоны входа паров (газов), зоны контакта пара (газа) и жидкости и зоны перетока жидкости на нижерасположенную и пара (газа) на вышерасположенную ступень, образующие в объеме колонны винтовое движение потоков жидкости и пара (газа) вокруг ее вертикальной оси, причем степень секционирования потоков жидкости и пара (газа) одинакова и равна количеству секций на ступени контакта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3