Аппарат для контакта жидкости с газом

 

Аппарат для контакта жидкости с газом относится к тепломассообменным аппаратам для разделения углеводородных смесей, может использоваться в газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности. Аппарат содержит корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, размещенные по высоте аппарата секции с вогнутыми слоями насадки, ограниченные по профилю насадки сверху и снизу основаниями. Под основанием каждой секции насадки установлены с возможностью перемещения по оси аппарата провальные тарелки с живым сечением отверстий, обеспечивающим режим захлебывания аппарата на максимальных нагрузках по газу и жидкости. За счет этого обеспечивается дополнительное время контакта жидкости с газом во всем объеме насадок как верхней, так и нижней секций. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промышленности и относится к тепломасообменным аппаратам для разделения, например углеводородных смесей.

Известен аппарат (патент США N 2055162, кл. 261-24, 1977) для контакта жидкости с газом, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, и размещенными по высоте аппарата секции с вогнутыми слоями насадки на основании.

Насадка заполняет аппарат горизонтальными секциями и выполнена в виде линз (чичевиц), благодаря применению специальной технологии засыпки от периферии к центру она размещается в аппарате вогнутыми слоями.

Недостатком аппарата является узкий диапазон эффективной работы в связи с тем, что ограничен угол вогнутых слоев насадки, который не может быть больше угла естественного откоса линз, засыпанных на горизонтальное плоское основание.

Поэтому при более высоких нагрузках по газу вышеуказанный эффект непродольного отражения ниспадающей жидкости (эффект транспортировки ее от ступени к центру) не будет иметь место в достаточной степени. В этом случае (при повышенных нагрузках) газ движется в основном по вертикальной оси аппарата без контакта с жидкостью, стекающей в основном по стенкам аппарата.

Недостатком конструкции является также постоянный угол наклона вогнутых слоев насадки от периферии к центру. В связи с этим сила, действующая на поток жидкости и направляющая его к центру, одинакова. Однако оторвать жидкость, стекающую по стенке аппарата, и направить ее в центр значительно труднее, чем обеспечить транспорт жидкости по слою насадки от соседних к центру зон к оси аппарата. Поэтому для преодоления указанного недостатка в аппарат необходимо засыпать линзы разных размеров (а значит, требуется и изготавливать различные линзы) для обеспечения переменного угла наклона слоев насадки и транспорта жидкости к центру аппарата. Кроме того, не все слои насадки одной секции одинаковы, т. е. не проходят от стенки аппарата до его центра (имеются "мертвые" зоны), а следовательно, эти слои не обеспечивают аппарата, что, в свою очередь, снижает диапазон эффективной работы колонны.

Недостатком аппарата является также трудность монтажа и демонтажа наполнителя.

Известен аппарат для контакта жидкости с газом (патент РФ N 1007710, кл. B 01 D 53/20, 1983 - прототип) содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, размещенные по высоте аппарата секции с вогнутыми слоями насадки на основании, при этом каждая секция снабжена верхним основанием, причем основания по оси выполнены вогнутыми и установлены с возможностью их относительного перемещения по высоте аппарата.

Недостатком этого аппарата является низкая эффективность, так как насадка, например, из сетчатого вязанного рукава имеет большой свободный объем и не может задерживать большое количество жидкости.

Целью изобретения является расширение диапазона эффективной работы аппарата и уменьшение его размеров.

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для контакта жидкости с газом, содержащем корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости и размещенные по высоте аппарата секции с вогнутыми слоями насадки ограниченные по профилю насадки сверху и снизу основаниями, под основанием каждой секции насадки установлены с возможностью перемещения по оси аппарата провальные тарелки с живым сечением отверстий, обеспечивающим режим захлебывания аппарата на максимальных нагрузках по газу и жидкости.

Установление провальных тарелок под основанием каждой секции насадки с возможностью перемещения их по оси аппарата и выполнение их с живым сечением отверстий, обеспечивающим режим захлебывания аппарата на максимальных нагрузках по газу и жидкости, позволило расширить диапазон эффективной работы аппарата и уменьшить его высоту.

Заявителю не известно из существующего уровня техники устройств, в которых бы использовалась подобная конструкция для обеспечения эффективной работы.

На чертеже изображен аппарат для контакта жидкости с газом.

Устройство состоит из корпуса 1 со штуцерами 2 и 3 входа и выхода газа и штуцерами 4 и 5 входа и выхода жидкости. По оси аппарата размещена тяга 6, закрепленная с помощью, например, резьбового соединения 7 во втулке 8 опорной перекладины 9, связанной с корпусом 1. По высоте тяги 6 расположены вогнутые по центру основания, например, в виде крестовин 10, между которыми находятся пакеты 11 насадок. Основания снабжены втулками 12.

Вверху тяга 8 имеет, к примеру, резьбовое соединение 13, играющие роль прижимного устройства для уплотнения всех пакетов насадки, в частности, к внутренней стенке аппарата при их монтаже. Группы пакетов 11 насадки отделены друг от друга дистанционными патрубками 14, размещенными на тяге 6, и образуют зону, свободную от насадки, или зону с меньшей, чем пакеты 11, плотностью насадки.

Провальные тарелки 15 установлены на тяге 6 под нижним основанием каждой секции насадки с возможностью перемещения по высоте аппарата. Провальные тарелки выполнены с отверстиями, живое сечение которых обеспечивает режим захлебывания аппарата на максимальных нагрузках.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость через штуцер 4 подается на пакеты 11 насадки и смачивает ее развитую поверхность. За счет определенной вогнутости крестовин 10, а следовательно, и пакетов 11 насадки под действием силы тяжести жидкость стекает к центру аппарата, к тяге 6, а газ барбатирует через этот жидкостный поток, образуя в слое насадки развитую поверхность массообмена.

В зоне аппарата между пакетами насадки, образованной дистанционными патрубками 14, поднимающийся газовый поток распыляет в центре жидкость, обеспечивая массобмен в этой зоне и обеспечивает ее к периферии. Далее жидкость, попадая на слои насадки транспортируется к центру и процесс повторяется.

После каждой секции насадки жидкость попадает на провальную тарелку 15, которая расположена на некотором расстоянии от нижнего основания 10 секции насадки 11. Расстояние, на котором располагается провальная тарелка, зависит от угла наклона крестовин 10 и диаметра аппарата.

Так как провальная тарелка выполнена с отверстиями, живое сечение которых рассчитано, исходя из режима захлебывания аппарата на максимальных нагрузках по газу и жидкости, жидкость на ее поверхности барбатирует. Часть жидкости протекает на нижнюю секцию насадки, а другая часть попадает на верхнюю, тем самым обеспечивается дополнительное время контакта ее с газом во всем объеме насадок, как верхний так и нижней секций. Это ведет к увеличению эффективности массообмена и увеличивает диапазон эффективной работы аппарата с двух до трех. За счет повышения эффективности снижается высота аппарата.

Формула изобретения

Аппарат для контакта жидкости с газом, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости и размещенные по высоте аппарата секции с вогнутыми слоями насадки, ограниченные по профилю насадки сверху и снизу основаниями, отличающийся тем, что под основанием каждой секции насадки установлены, с возможностью перемещения по оси аппарата, провальные тарелки с живым сечением отверстий, обеспечивающим режим захлебывания аппарата на максимальных нагрузках по газу и жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1