Пакет контактных элементов, контактное устройство и перекрёстноточная насадочная колонна с их использованием
Владельцы патента RU 2751768:
Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский и проектный институт "ПЕГАЗ" (RU)
Группа изобретений относится к химическому и нефтехимическому машиностроению, в частности к конструкциям насадок, используемых в тепломассообменных колонных аппаратах при осуществлении различных процессов, включающих процессы ректификации, абсорбции, конденсации, нагревании, охлаждении и др. Заявлен пакет контактных элементов, содержащий набор контактных элементов в виде вертикально установленных гофрированных проницаемых листов, расположенных параллельно друг другу, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом. Гофры соседних соприкасающихся друг с другом листов выполнены по диагонали в противоположных направлениях. Пакет скреплен в поперечном направлении шпильками, снабженными средствами фиксации на концевых участках стержня шпильки. Стержень шпильки выполнен с резьбой по всей длине с обеспечением возможности ввернуть шпильку в пакет за счет резьбы. Из указанных пакетов контактных элементов составлено контактное устройство, которое может быть установлено в секционированной перекрёстноточной насадочной колонне системы газ - жидкость или жидкость - жидкость. Перекрёстноточная насадочная колонна выполнена в виде абсорбера очистки природного газа, содержащего корпус цилиндрической формы колонного типа. Корпус разделен по высоте на секции, в которых на опорных узлах размещены опорные горизонтальные конструкции с установленными на них внутренними контактными устройствами, которые уложены рядами в несколько слоев с перекрыванием поверхностью пакета контактных элементов стыков следующего ряда между пакетами контактных элементов предыдущего ряда, как по вертикали, так и по горизонтали на величину не менее двух высот гофр контактного элемента. По вертикали и по горизонтали пакеты скреплены вертикальными и горизонтальными опорными планками с образованием стенки. Группа изобретений обеспечивает исключение вибрации и байпасирования гофрированных проницаемых листов в составе пакета контактных элементов, которая возникает за счет перекрёстных движений газа и жидкости, тем самым повышая надежность закрепления пакетов контактных элементов в составе контактного устройства для улучшения комплекса эксплуатационных характеристик перекрёстноточной насадочной колонны. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 пр., 4 ил.
Изобретение относится к химическому и нефтехимическому машиностроению, в частности, к конструкциям насадок, используемых в тепломассообменных колонных перекрёстноточных насадочных аппаратах при осуществлении различных процессов, включающих процессы ректификации, абсорбции, конденсации, нагревания, охлаждения и др. При этом единичный блок структурированной насадки представляет собой пакет из гофрированных проницаемых листов и является составным элементом, необходимым для сборки контактного устройства в корпусе перекрёстноточной насадочной колонны системы газ - жидкость или системы жидкость - жидкость.
Из уровня техники известны различные элементы насадочного оборудования.
Из патента США №4643853, МКИ B01J 19/32, опубл. 17.02.1987, известен блок регулярной насадки, выполненный в виде пакета, содержащего набор контактных элементов из вертикально установленных гофрированных листов, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом. Гофры на каждом из листов расположены по диагонали и выполнены с отверстиями или насечками вдоль или поперек гофр. В известной конструкции блок регулярной насадки не имеет поперечного крепления, соединяющего гофрированные листы между собой. Поперечное крепление пакета достигается при закреплении контактного устройства в корпусе насадочной колонны. Недостатком данной конструкции является вибрация гофрированных листов пакета, вызванная потоками газов (паров) и жидкости, при эксплуатации насадочной колонны, что ухудшает эксплуатационные характеристики аппарата и качество готового продукта.
Наиболее близким аналогом заявленного пакета контактных элементов является блок структурированной насадки для тепломассообменных аппаратов, известный из патента РФ № 2184606, МПК B01J 19/32, опубл. 10.07.2002. Пакет контактных элементов включает в себя гофрированные перфорированные листы с наклонным по отношению к вертикали гофрированием, причем в смежных листах гофры имеют одинаковый и противоположный по направлению угол наклона к вертикали. Гофрированные листы выполнены из просечно-вытяжного металлического листа с ромбовидной формой ячеек и перемычками между ними, ширина которых составляет 1,2-2δ, где δ - толщина листа, а угол наклона их к поверхности листа составляет 35-75°.
Недостатком данной конструкции пакета контактных элементов является значительная вибрация гофрированных листов пакета, вызванная потоками газов (паров) и жидкости при эксплуатации контактного устройства в насадочной колонне, что ухудшает эксплуатационные характеристики оборудования и качество готового продукта.
Наиболее близким аналогом заявленного контактного устройства, является контактное устройство для проведения тепломассообмена и раздела фаз в секционированных перекрёстноточных насадочных колоннах в системах газ - жидкость и жидкость - жидкость, охраняемое патентом RU 2568706, МПК B01J19/32, опубл. 20.11.2015. Указанное контактное включает в себя совокупность идентичных контактных элементов, собранных в пакет, расположенных параллельно друг другу. При этом собранные друг на друге в один или несколько рядов пакеты из идентичных контактных элементов скреплены спицами и вертикальными стойками с образованием стенки в секции колонны, формируя различные пространственные фигуры, которые по горизонтальным торцам ограничены горизонтальными сегментными перегородками, сопряженными по дуге с корпусом колонны.
Недостатком данной конструкции является вибрация контактных элементов пакета, вызванная потоками газов (паров) и жидкости при эксплуатации контактного устройства в составе насадочной колонны. В данном техническом решении при сборке контактного устройства пакеты контактных элементов, состоящие из идентичных контактных элементов, скреплены спицами и вертикальными стойками. При этом одна крепежная спица проходит через весь горизонтальный ряд пакетов контактных элементов, являясь поперечным средством крепления контактного устройства, а не отдельного пакета контактных элементов. Недостатком использования спицы в качестве поперечного крепежного элемента является то, что спица имеет гладкую внешнюю поверхность, что позволяет контактным элементам, надетым на спицу, совершать горизонтальные смещения в составе пакета при эксплуатации устройства под давлением перекрестных потоков газовой среды. В период эксплуатации корпус насадочной колонны находится под высоким давлением в десятки атмосфер. Под действием потоков подвижных сред гофрированные листы контактных элементов пружинят и смещаются, вызывая вибрацию с риском возникновения резонансных явлений. Смещение (вибрация) гофрированных листов контактных элементов отрицательно влияет на равномерность прохождения абсорбирующей жидкости через контактное устройство, уменьшая смачиваемость поверхности контактного устройства, а следовательно, и эффективность тепломассообменных процессов в системе газ - жидкость.
Из уровня техники известны различные конструкции насадочных колонн. Например, из авторского свидетельства СССР №1168277, МПК B01D 53/20, опубл. 23.07.1985, известна насадочная колонна, включающая в себя корпус цилиндрической формы, разделенный по высоте на секции. В секциях на опорных узлах размещены опорные горизонтальные конструкции с установленными на них внутренними контактными устройствами, выполненными в форме полого многогранника с глухими вертикальными перегородками. А из патента РФ № 2049542, МПК B01J 19/32, опубл. 10.12.1995, известна насадочная тепломассообменная перекрёстноточная колонна, состоящая из корпуса, в котором размещена насадка, разделенная на секции горизонтальными перегородками с отверстиями для прохода пара и жидкости. При этом горизонтальное сечение колонны на каждой ступени контакта разделено на секции, состоящие из зоны входа паров, зоны контакта пара и жидкости и зоны перетока жидкости на нижерасположенную, а пара - на вышерасположенную ступень, образующие в объеме колонны винтовое движение потоков жидкости и пара вокруг ее вертикальной оси, причем степень секционирования потоков жидкостей и пара одинакова и равна количеству секций на ступени контакта.
Недостатком конструкции обеих указанных выше насадочных колонн является отсутствие средств для устранения вибрации контактных элементов в процессе работы контактного устройства в составе оборудования насадочной колонны, что ухудшает эксплуатационные характеристики колонны и качество готового продукта.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения качества готового продукта тепломассообмена и раздела фаз, полученного в секционированных перекрёстноточных насадочных колоннах при повышении эффективности работы оборудования колонны.
Техническим результатом является снижение вибрации гофрированных проницаемых листов в составе пакета контактных элементов и повышение надежности закрепления пакетов контактных элементов в составе контактного устройства для улучшения комплекса эксплуатационных характеристик перекрёстноточной насадочной колонны. При этом снижение вибрации гофрированных листов контактных элементов положительно влияет на равномерность прохождения абсорбирующей жидкости через контактное устройство, обеспечивая смачивание всей поверхности контактного устройства. А повышение надежности закрепления пакетов контактных элементов в составе контактного устройства способствует исключению байпасирования потока газа в стыках, и также препятствует изменению заданной геометрии контактного устройства от действия вибрации в процессе эксплуатации. Указанные признаки, характеризуют повышение жесткости крепления гофрированных проницаемых листов в составе пакета контактных элементов, а также закрепления пакетов контактных элементов в составе контактного устройства и оказывают совместное положительное влияние на повышение эффективности тепломассообменных процессов. В частности, при использовании заявленного изобретения в конструкции абсорбера аминовой очистки природного газа, повышается качество очистки природного газа при экономии энергозатрат и снижении аварийности.
Для решения поставленной задачи заявлена следующая группа изобретений, включающая в себя пакет контактных элементов, контактное устройство для проведения тепломассообмена и раздела фаз в секционированных перекрёстноточных насадочных колоннах, содержащее совокупность пакетов контактных элементов, а также перекрёстноточную насадочную колонну, выполненную в виде абсорбера аминовой очистки природного газа.
Заявленный пакет контактных элементов, содержит набор контактных элементов в виде гофрированных проницаемых листов, расположенных параллельно друг другу, соприкасающихся выступающими гофрами друг с другом, при этом гофры соседних соприкасающихся друг с другом листов выполнены по диагонали в противоположных направлениях. В поперечном направлении пакет скреплен шпильками, снабженными средствами фиксации на концевых участках стержня, причем стержень шпильки выполнен с резьбой по всей длине с обеспечением возможности ввернуть шпильку в пакет за счет резьбы при осуществлении сборки пакета.
В заявленном пакете контактных элементов шпильки могут быть закреплены шайбами на поверхности пакета неразъёмно при помощи сварки.
В другом варианте шпильки могут быть закреплены на поверхности пакета шайбами разъёмно при помощи гаек.
В предпочтительном варианте заявленный пакет контактных элементов выполнен из набора идентичных по длине и по ширине гофрированных листов контактных элементов.
В другом варианте пакет контактных элементов может быть выполнен из набора неидентичных контактных элементов, различающихся по длине гофрированных проницаемых листов. Либо пакет контактных элементов, может быть выполнен из набора неидентичных контактных элементов, различающихся по ширине гофрированных проницаемых листов.
Заявлено контактное устройство, предназначенное для проведения процессов тепломассообмена и раздела фаз в секционированных перекрёстноточных насадочных колоннах в системах газ-жидкость и жидкость-жидкость, включающее совокупность пакетов контактных элементов, состоящих из набора контактных элементов в виде гофрированных проницаемых листов. При этом пакеты контактных элементов скреплены шпильками и уложены рядами в несколько слоев по горизонтали и вертикали с перекрыванием поверхностью пакета контактных элементов стыков следующего ряда между пакетами контактных элементов предыдущего ряда, как по вертикали, так и по горизонтали на величину не менее двух высот гофр проницаемого листа контактного элемента.
Контактное устройство может быть выполнено из пакетов контактных элементов, уложенных рядами так, что соседние пакеты в ряду выполнены из набора контактных элементов, различающихся по длине, с чередованием более длинных и более коротких пакетов.
Контактное устройство может быть выполнено из пакетов контактных элементов, уложенных рядами так, что соседние ряды выполнены из набора контактных элементов, различающихся по ширине с чередованием более широких и более узких пакетов.
Перекрёстноточная насадочная колонна, соответствующая заявленному изобретению для системы газ - жидкость или жидкость - жидкость, характеризуется тем, что она содержит заявленное контактное устройство в любом из указанных выше вариантов его исполнения.
В предпочтительном варианте заявленная перекрёстноточная насадочная колонна относится к системе газ - жидкость и выполнена в виде абсорбера аминовой очистки природного газа, содержащего корпус цилиндрической формы колонного типа, разделенный по высоте на секции, в которых на опорных узлах размещены опорные горизонтальные конструкции, с установленными на них внутренними контактными устройствами (ВКУ), составленными из пакетов контактных элементов, которые выполнены в виде гофрированных проницаемых листов. При этом пакеты контактных элементов скреплены шпильками и уложены рядами в несколько слоев с перекрыванием поверхностью пакета контактных элементов стыков следующего ряда между пакетами контактных элементов предыдущего ряда, как по вертикали, так и по горизонтали на величину не менее двух высот гофр контактного элемента. Причем на внешней стороне контактного устройства по вертикали и по горизонтали пакеты скреплены вертикальными и горизонтальными опорными планками с образованием стенки.
Заявленное изобретение иллюстрируется следующими фигурами.
На фиг. 1 представлен фрагмент контактного элемента, выполненного в виде гофрированного проницаемого металлического листа.
На фиг. 2 представлена шпилька с элементами фиксации.
На фиг. 3 представлено контактное устройство в объемном изображении.
На фиг. 4 представлена перекрёстноточная насадочная колонна системы газ - жидкость, представляющая собой абсорбер аминовой очистки природного газа.
Показанный на фиг. 1 фрагмент контактного элемента, выполнен в виде участка гофрированного проницаемого металлического листа 1 с ромбовидной формой просечек. Форма просечек для перфорации металлического листа контактного элемента может быть иная, поскольку форма просечек выбирается в зависимости от процессов, которые осуществляются в насадочной колонне, и определяет характеристики проницаемости контактной поверхности.
Пакет контактных элементов содержит набор контактных элементов в виде гофрированных проницаемых листов 1, расположенных параллельно друг другу, соприкасающихся выступающими гофрами. На фигуре 3 выделением показан пакет 2 контактных элементов, который размещен в составе контактного устройства 3.
Пакет 2 контактных элементов скреплен в поперечном направлении шпильками 4, снабженными средствами фиксации 5 на концевых участках стержней 6 шпилек. Средствами фиксации 5 могут служить шайбы или плоские элементы, площадь взаимодействия которых с гофрированными проницаемыми металлическими листами 1 контактных элементов, больше площади просечек. Причем стержень 6 шпильки 4 выполнен с резьбой по всей длине для обеспечения возможности ввернуть шпильку в пакет 2 за счет резьбы. При этом боковые грани просечек каждого гофрированного проницаемого металлического листа 1 взаимодействуют со впадинами и выступами профиля резьбы на стержне 6 шпильки 4. Указанное взаимодействие позволяет зафиксировать положение контактного элемента в пакете, жестко скрепить пакет 2, поджать контактные элементы между собой средствами фиксации 5, устраняя тем самым вибрацию контактных элементов под напором потока газовой и жидкостной среды в насадочной колонне.
Отметим, что в качестве средства фиксации 5 наружных проницаемых листов 1 в пакете 2 могут быть использованы шайбы, установленные неразъёмно и закрепленные сваркой, как показано на фиг. 2. В другом варианте шпильки могут быть закреплены на поверхности пакета 2 шайбами разъёмно при помощи затяжки их гайками по резьбе (на чертеже не показано).
Сборку контактного устройства 3 осуществляют, составляя сначала первый горизонтальный ряд из пакетов контактных элементов, чередуя между собой пакеты контактных элементов, различающиеся по длине и по ширине гофрированных проницаемых листов. Верхняя и боковая поверхность полученного горизонтального ряда имеет регулярные чередующиеся выступы и впадины. Впадины боковой поверхности позволяют вставить в них и закрепить пакеты следующего горизонтального ряда, аналогично как закрепляются между собой кирпичи в кирпичной кладке. После завершения сборки нижнего горизонтального слоя из заданного количества рядов на его поверхности ряд за рядом собирают второй горизонтальный слой и все последующие слои контактного устройства. Так, на фигуре 3 видно, что, формируя второй вертикальный слой, устанавливают второй пакет второго ряда между первым и третьим пакетом первого ряда первого горизонтального слоя. Боковая поверхность 9 первого и третьего пакета первого ряда перекрывает стык 10 второго пакета второго ряда с пакетом нижнего ряда. Аналогично, все пакеты контактных элементов контактного устройства 3 уложены рядами в несколько слоев по горизонтали и вертикали с перекрыванием поверхностью пакета контактных элементов стыков следующего ряда между пакетами контактных элементов предыдущего ряда, как по вертикали, так и по горизонтали.
Таким образом, получают контактное устройство 3, которое устанавливают в секциях перекрёстноточных насадочных колонн 8 (см. фиг. 4), работающих как в системе газ-жидкость, так и в системе жидкость-жидкость. Контактное устройство 3 включает в себя совокупность пакетов 2 контактных элементов, состоящих из набора контактных элементов в виде гофрированных проницаемых листов 1 разного размера, которые скреплены шпильками 4 со средствами фиксации 5 и уложены рядами в несколько слоев по горизонтали и вертикали с перекрыванием поверхностью 9 пакета контактных элементов стыков 10 следующего ряда между пакетами контактных элементов предыдущего ряда как по вертикали, так и по горизонтали на величину не менее двух высот гофр проницаемого листа 1 контактного элемента. Данной величины перекрывания уже достаточно для исключения байпасирования потока газа в стыки между пакетами. (Байпасированием здесь и далее называем обход контактной поверхности потоком природного газа без протекания реакции абсорбции примесей.)
Перекрёстноточная насадочная колонна 8, показанная на фиг.4, предназначена преимущественно для системы газ-жидкость, например, для работы в качестве абсорбера аминной очистки природного газа от кислых примесей. Колонна 8 состоит из корпуса 11 цилиндрической формы колонного типа, разделенный по высоте на секции, в которых на опорных узлах 12 размещены опорные горизонтальные конструкции, с установленными на них внутренними контактными устройствами 3, составленными из пакетов 2 контактных элементов, которые выполнены в виде гофрированных проницаемых листов 1. Пакеты 2 уложены рядами в несколько слоев с перекрыванием поверхностью пакета 9 контактных элементов стыков 10 следующего ряда между пакетами контактных элементов предыдущего ряда, как по вертикали, так и по горизонтали на величину не менее двух высот гофр контактного элемента. При этом на внешней боковой поверхности контактного устройства по вертикали и по горизонтали пакеты скреплены вертикальными и горизонтальными опорными планками (на чертеже не показаны) с образованием стенки 13.
Функционирование заявленных устройств поясняется на примере работы перекрестноточной насадочной колонны системы газ-жидкость, выполненной в виде абсорбера аминовой очистки природного газа от сероводорода H2S, углекислого газа СО2 и частично от меркаптанов и других соединений серы. В абсорбере осуществляется реакция поглощения примесей из природного газа водным раствором аминов, таких как моноэтаноламин (МЭА), диэтаноламин (ДЭА) или метилдиэтаноламин (МДЭА).
В качестве контактных элементов для формирования пакетов контактных элементов внутренних контактных устройств абсорбера аминовой очистки природного газа используют гофрированные проницаемые перфорированные металлические листы со сквозными ячейками. Предпочтительно, гофрированные проницаемые листы выполнены из просечно-вытяжного стального листа с ромбовидной формой просечек. Угол наклона гофр к вертикали составляет 20-70°, предпочтительно 45°, а угол изгиба листов в вершинах гофр составляет 80-140°, предпочтительно 90°.
Перед монтажом контактного устройства в корпус абсорбера в сборочном цехе предварительно собирают пакеты контактных элементов из набора контактных элементов заданных размеров. Контактные элементы в виде гофрированных проницаемых листов, располагают параллельно друг другу и укладывают в стопку так, что они соприкасаются выступающими гофрами друг с другом, при этом гофры соседних соприкасающихся друг с другом листов расположены по диагонали и ориентированы в противоположных направлениях. После чего пакет скрепляют в поперечном направлении шпильками.
Шпилька для соединения контактных элементов выполнена с резьбой по всей длине. На фиг. 2 показано, что на стержне 6 шпильки 4 выполнена метрическая резьба по всей длине наружной поверхности стержня шпильки для обеспечения возможности взаимодействия стержня шпильки с краями ромбовидных отверстий контактных элементов при ее вкручивании в пакет. Вкручивание шпильки позволяет уплотнить и жестко закрепить пружинящие контактные элементы в пакете. На один пакет устанавливают 8-12 шпилек, закрепляя их на концевых участках стержня 6 шпильки 4, например, шайбами и сдвоенными гайками (гайка и контргайка). Закрепление контактных элементов на резьбе шпилек снижает их вибрацию при эксплуатации абсорбера.
Из готовых пакетов контактных элементов во внутренней полости корпуса абсорбера в каждой секции собирают по два контактных устройства в виде вертикальных параллельно установленных колонн. Корпус абсорбера разделен по высоте на секции, в которых на опорных узлах закреплены опорные горизонтальные конструкции, на которых размещают внутренние контактные устройства перекрёстноточной насадки. Очистку природного газа производят при подаче природного газа противотоком снизу навстречу потоку жидкости, поступающей сверху на контактные устройства.
При создании контактного устройства 3, как показано на фиг. 3, устанавливают пакеты 2 контактных элементов в несколько рядов при вертикальной ориентации гофрированных проницаемых листов 1 с образованием чередующихся ступенчатых выступов и впадин на поверхности каждого ряда. Пакеты последующего ряда устанавливают в ответные впадины предшествующего ряда, что позволяет скрепить ряды пакетов контактного устройства без спиц с перекрытием щели в месте стыка пакетов. Таким образом, скрепление пакетов контактного устройства достигается за счет чередующейся укладки неидентичных пакетов.
Пример
В соответствии с заявленным изобретением изготовлен абсорбер аминовой очистки природного газа, который представляет собой аппарат, содержащий корпус цилиндрический формы колонного типа высотой 26 м, работающий под давлением, приблизительно, 50 атм. Согласно уравнениям химических реакций, протекающих в абсорбере, скорость абсорбции выше при высоком давлении и относительно низкой температуре осуществления реакции 30-40°.
Корпус 11 абсорбера разделен по высоте на секции, в которых на опорных узлах 12 размещены опорные горизонтальные конструкции с установленными на них внутренними контактными устройствами, то есть, как показано на фиг.4, в секциях корпуса абсорбера, расположенных одна над другой, установлено в каждой по две колонны контактных устройств.
Контактное устройство состоит из совокупности пакетов контактных элементов, содержащих наборы контактных элементов в виде гофрированных проницаемых стальных листов. Пакеты контактных элементов скреплены шпильками и уложены рядами в несколько слоев по горизонтали и вертикали с перекрыванием поверхностью пакета контактных элементов стыков следующего ряда между пакетами контактных элементов предыдущего ряда, как по вертикали, так и по горизонтали на величину не менее двух высот гофр контактного элемента.
При формировании стенки 13 контактного устройства 3 дополнительно используются вертикальные и горизонтальные опорные планки. Стенки по горизонтальным торцам ограничены горизонтальными сегментными перегородками, сопряженными по дуге с корпусом 11 абсорбера. То есть устойчивость пакетов наружного слоя контактного устройства по вертикали и по горизонтали обеспечивается за счет вертикальных и горизонтальных опорных планок.
Герметичность между корпусом 11 абсорбера и контактным устройством 3, а также других конструктивных соединений абсорбера обеспечивается за счет герметизирующих планок переменного сечения.
Процесс очистки газа от примесей происходит в абсорбере за счет встречного контакта природного газа, подаваемого в нижнюю часть колонны абсорбера, с подаваемым сверху в колонну раствором жидких аминов (МЭА, МДА, ДМДА), которые обладают абсорбирующей способностью в отношении сероводорода и углекислоты (далее - жидкость). Вход по стрелке 14 сырого природного газа осуществляется через штуцер абсорбера во внутренний коллектор, в котором первичный поток сырого природного газа за счет отбойника разделяется на два потока, которые проходят снизу вверх через контактные устройства до выхода из абсорбера очищенного газа по стрелке 16. В пакетах 2, формирующих контактные устройства 3, на гофрированных проницаемых листах 1 происходит контакт природного газа с жидкостью, стекающей сверху вниз. Перекрестная направленность потока газа по стрелке 20 через пакеты контактных устройств осуществляется за счет центральных 19 и боковых 18 горизонтальных перегородок, расположенных попеременно на каждом ярусе контактных элементов. Вход жидкости по стрелке 15 осуществляется через штуцеры на площадки - распределители, предпочтительно, на трех (хотя возможно и на одном или двух) уровнях корпуса абсорбера. Жидкость удерживается на распределителях на определенном расчетном уровне за счет высоты переливной планки, откуда, переливаясь, жидкость стекает через направленные под углом жалюзи в пакеты контактных элементов контактного устройства сверху вниз, где и происходит контакт с потоком газа, движущимся снизу - вверх. Направленность потока жидкости навстречу потоку газа происходит за счет конструктивной особенности гофрированных контактных элементов пакетов, гофры которых выполнены по диагонали в противоположных направлениях.
В процессе контакта потока природного газа и жидкости происходит абсорбция нежелательных компонентов H2S и СО2 и переход указанных примесей из газа в жидкость. Поток очищенного природного газа по стрелке 16 через каплеотбойник выходит из абсорбера через верхний штуцер. Жидкость в виде раствора амина, насыщенного примесями CO2 и H2S, выводится из нижней части аппарата, по стрелке 17.
При использовании заявленного изобретения в конструкции абсорбера аминовой очистки природного газа достигнуто повышение качества очистки природного газа от сероводорода и углекислого газа при повышении эффективности работы и снижении количества аварийных остановов абсорбера.
Снижение аварийности работы оборудования абсорбера при повышении качества очистки природного газа достигается за счет снижения вибрации контактных элементов и пакетов контактных элементов в составе контактного устройства. Снижение вибрации контактных элементов улучшает смачивание контактных элементов жидкостью и, следовательно, улучшает протекание процессов абсорбции. Кроме того, повышение качества очистки достигается за счет исключения байпасирования потока газа в стыках пакетов контактных элементов в пространство между пакетами, поскольку в рядах стыки пакетов сдвинуты с перекрыванием поверхностью пакета контактных элементов стыков одного ряда стыков между пакетами контактных элементов предыдущего ряда, как по вертикали, так и по горизонтали на величину не менее двух высот гофр контактного элемента, а на внешней поверхности контактного устройства по вертикали и по горизонтали пакеты скреплены вертикальными и горизонтальными опорными планками, также закрывающими щели стыков между пакетами на внешней поверхности контактного устройства.
Отличительные признаки объектов заявленного технического решения влияют на повышение жесткости крепления гофрированных проницаемых листов в составе пакета контактных элементов, а также закрепления пакетов контактных элементов в составе контактного устройства и оказывают совместное положительное влияние на повышение эффективности тепломассообменных процессов.
1. Пакет контактных элементов для перекрёстноточных насадочных колонн, содержащий набор контактных элементов в виде гофрированных проницаемых листов, расположенных параллельно друг другу, соприкасающихся друг с другом выступающими гофрами, при этом гофры соседних соприкасающихся друг с другом листов выполнены по диагонали в противоположных направлениях, отличающийся тем, что пакет контактных элементов из гофрированных проницаемых листов скреплен в поперечном направлении шпильками, снабженными средствами фиксации на концевых участках стержня шпильки, причем стержень шпильки выполнен с резьбой по всей длине с обеспечением возможности ввернуть шпильку в пакет за счет резьбы.
2. Пакет контактных элементов по п. 1, отличающийся тем, что шпильки закреплены на поверхности пакета неразъёмно, а в качестве средства фиксации использованы шайбы, закрепленные сваркой на концевых участках стержня шпильки.
3. Пакет контактных элементов по п. 1, отличающийся тем, что шпильки закреплены на поверхности пакета шайбами разъёмно при помощи гаек, установленных на концевых участках стержня шпильки.
4. Пакет контактных элементов по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен из набора идентичных контактных элементов.
5. Пакет контактных элементов по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен из набора неидентичных контактных элементов, различающихся по длине гофрированных проницаемых листов.
6. Пакет контактных элементов по п. 1, отличающийся тем, что он выполнен из набора неидентичных контактных элементов, различающихся по ширине гофрированных проницаемых листов.
7. Контактное устройство для секционированных перекрёстноточных насадочных колонн, включающее совокупность пакетов контактных элементов по п. 1, отличающееся тем, что пакеты контактных элементов в виде гофрированных проницаемых листов скреплены шпильками и уложены рядами в несколько слоев по горизонтали и вертикали с перекрыванием поверхностью пакета контактных элементов стыков следующего ряда между пакетами контактных элементов предыдущего ряда, как по вертикали, так и по горизонтали на величину не менее двух высот гофр проницаемого листа контактного элемента.
8. Контактное устройство по п. 7, отличающееся тем, что оно выполнено из пакетов контактных элементов из гофрированных проницаемых листов, уложенных рядами так, что соседние пакеты в ряду выполнены из набора контактных элементов, отличающихся по длине с чередованием более длинных и более коротких пакетов.
9. Контактное устройство по п. 7, отличающееся тем, что оно выполнено из пакетов контактных элементов из гофрированных проницаемых листов, уложенных рядами так, что соседние ряды выполнены из набора контактных элементов, отличающихся по длине с чередованием более широких и более узких пакетов.
10. Перекрёстноточная насадочная колонна системы газ - жидкость или жидкость - жидкость, отличающаяся тем, что она содержит контактное устройство по любому из пп. 7-9.
11. Перекрёстноточная насадочная колонна системы газ - жидкость, выполненная в виде абсорбера очистки природного газа, содержащего корпус цилиндрической формы колонного типа, внутренняя полость которого разделена по высоте на секции, в которых на опорных узлах размещены опорные горизонтальные конструкции с установленными на них контактными устройствами, составленными из пакетов контактных элементов по п. 1, отличающаяся тем, что пакеты контактных элементов скреплены шпильками, снабженными средствами фиксации на концевых участках стержня шпильки, и уложены рядами в несколько слоев с перекрыванием поверхностью пакета контактных элементов стыков следующего ряда между пакетами контактных элементов предыдущего ряда, как по вертикали, так и по горизонтали на величину не менее двух высот гофр проницаемого листа контактного элемента, при этом по вертикали и по горизонтали пакеты скреплены вертикальными и горизонтальными опорными планками с образованием стенки.
