Разделительная колонна

 

1. РАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ КОЛОННА ,. В корпусе которой на определенных расстояниях в горизонтальны плоскостях расположены тарелки, снабженные многократным сливом и проходными отверстиями или прорезями , которые перек{Ж1ты сепараторами в виде косых крь;1ш, образованных слоем решетки или сетки, или несколькими слоями перфорированных листов, отличающаяся тем, что, сепараторы 7, 9 и 12 сво ими нижними краями прикреплены непосредственно или косвенно к верхней плоскости тарелки 2 в положении , перекрывающем одно или неско ко отверстий 6 тарелки 2, и их косы части 10 и 11 выполнены зигзагообразными или волнистыми. ; 2. Колонна по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что нижние края сепараторов 7, 9 и 12 прикреплены к верхней плоскости тарелки 2 посредством вертикальных перегородок 8 3.Колонна по пп1и2,. отличающаяся тем, что нижние края сепараторов 7, 9 и 12 прикреплены к верхней плоскости тарелки 2 посредством вертикальных перегородок 8 с вертикальными сепараторами 17. 4.Колонна по пп. 1-3, отличающаяся тем, что сепараторы 7, 9 и 12 на тарелке 2 расположены перпендикулярно к продольной оси сливной кромки или кромок. 5.Колонна По п. 1-3, от л ичающаяся тем, что сепараторы 7, 9 и 12 на тарелке 2 расположены параллельно продольной оси сливной кромки или кромок. 6.Колонна по пп. 1-5, о т л ичающаяся тем, что-вертикаль ные пер егородки выполнены с -отверстиями 13. 7.Колонна по пп. 1-6, р. т л ичающаяся тем, что сепарато ы 7 9 и 12 по aoKciM закрыты боковыми перегородками 14, которые выполнены с отверстиями .13.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (>9>SU(>i>

3(5D Б 01 D. 3 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 7771395/23-26 (89) 208881 ЧССР (22) 24. 09.80 (46) 23.07.83. Бюл. И> 27 (72) Браун Властимил (ЧССР ) (71) Научно-.исследовательский институт химического оборудования ,Брно (ЧССР) (53) бб ° 015.23.05(0&8.81 (54)(57) 1. РАЗДЕЛИТЕЛЬНАЯ КОЛОННА, в корпусе которой на определенных расстояниях в горизонтальных плоскостях расположены тарелки, снабженные многократным сливом и проходными отверстиями или прорезями, которые перекрыты сепараторами в виде косых крыш, образованных слоем решетки или сетки, или несколькими слоями перфорированных листов, отличающаяся тем, что, сепараторы 7, 9 и 12 своими нижними краями прикреплены непосредственно или косвенно к верхней плоскости тарелки 2 в положении, перекрывающем одно или несколько отверстий 6 тарелки 2,и их косые части 10 и 11 выполнены зигзагооб> разными или волнистыми.

2. Колонна по п. 1, о т л и ч аю ц а я с я тем, что нижние края сепараторов 7, 9 и 12 прикреплены к верхней плоскости тарелки 2 посредством вертикальных перегородок 8.

3. Колонна по пп1 и 2,. о т л ич а ю щ а я с я тем, что нижние края сепараторов 7, 9 и 12 прикреплены к верхней плоскости тарелки 2 посредством вертикальных перегородок 8 с вертикальными сепараторами 17.

4. Колонна по пп. 1-3, о т л ич а ю ц а я с я тем, что сепараторы 7, 9 и 12 на тарелке 2 расположены перпендикулярно к продольной оси сливной кромки или кромок.5. Колонна по и. 1-3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что сепараторы 7, 9 и 12 на тарелке 2 расположены параллельно продольной оси сливной кромки или кромок.

6. Колонна по пп. 1-5, о т л ич а ю щ а я с я тем, что вертикальные перегородки выполнены с отверстиями 13.

7. Колонна по пп. 1-6, о. т л ич а ю щ а я с я тем, что сепараторы 7; 9 и 12 по бокам закрыты боковыми перегородками 14, которые

", выполнены с отверстиями .13.

1029972

15

25

35

50

60 65

Изобретение относится к разделительным колоннам для осуществления циффуз ионных и промыв ных процессов, работающих на принципе прямоточного контакта жидкой и газовой фаз. Диффузионными процессами в данном случае считаются процессы дистилляции н ректификации, а так .же процессы абсорбционные или деаорбционные. Промывным процессом считается в первую очередь промывка твердых или жидких частиц из газов. Кроме диффузионных и промывных процессов разделительную колонну можно испольэовать для непосредственного нагрева или непосредственн го охлаждения двухфазных жидких и газовых систем.

Известны аппараты, которые работают на принципе прямоточного контакта жидкой и газовой фаз. В зависимости от вида сепарации жидкой фа эы можно эти аппараты разделить на оборудование с экспанзионным отделением жидкой фазы и на оборудование, которое основано на других. способах сепарации жидкой фазы.

К последней группе оборудования относятся колонные аппараты, которые оборудованы сепараторами матрасного типа, выполненными из нескольких слоев насадки упорядоченной тонкой проволоки, которые взаимно сплетены или сотканы. Известна контактная колонна согласно пате ту ГДР 9 183343, которая оборудована решетчатыми тарелками, которые разделены на большое число продольных параллельных отсеков. В середине каждого отсека над тарелкой расположен слив.иэ ближайшей вышерасположенной тарелки, в верхней тарелке — стекающая сливом жидкость

1as, который проходит через тарелку снизу вверх, захватывает существенную часть жидкости, которая из гаэожидкостной смеси опять сепарируется на свпараторе,4бстоящем из плоской плиты, собранной из нескольких слоев металлической решетки или сетки. По плите сепаратора стекает жидкость за счет гравитации в самую низкорасположенную точ ку сепаратора, где установлен слив для перевода жидкости на ближайшую нижерасположенную тарелку. Слив проходит через пространство тарел-. ки и своим нижним концом выходит в центре участка блйжайшей нижерасаоложенной тарелки.

Недостатком известной колонны является то, что жидкость, которая протекает на -тарелку и газом захватывается и поднимается, после сейарации от rasa уже не попадает на ту же тарелку, а выводится на тарелку, расположенную ниже.

Таким образом, жидкость на тарелке не циркулирует, а проходит через нее только один раэ, вследствие чего тарелка обладает малой эффективностью.

В корпусе предлагаемой разделительной колонны на определенных расстояниях в горизонтальных плоскостях расположены тарелки, снабженные многократным сливом и проходными отверстиями или щелями, которые перекрыты сепараторами в виде косых крыш, образованных слоем сетки или решетки, или несколькими слоями перфорированного листа, сепараторы своими нижними краями прикреплены непосредственно или косвенно к верхней плоскости тарелки в положении, перерывающем одно или несколько отверстий тарелки, и их косые части выполнены зигзагообразными или волнистыми.

За счет компоновки тарелки достигается многократная циркуляция жидкости на тарелке, т.е. повышение разделительной эффективности колонны. Волнистое или зигзагообразное исполнение косых плоскостей сепараторов, в результате которого эффективная поверхность сепаратора существенно повышается, позволяет достигнуть большой производительности тарелки при небольшой потери давления.

Таким образом, колонна по сравнению с аппаратом, оборудованным известными тарелками, обладает

3-5-кратной производительностью.

Наблюдается воэможность существенного уменьшения диаметра тарелки, в результате которого есть воэможность поставлять высокопроизводительные колонны с приемпимыми транспортными габаритами непосредственно с завода на строительную площадку, без необходимой сварки корпуса колонны на площадке, что связано с большими затратами.

Применение вертикальных перегородок выгодно при больших динамических высотах жидкости, когда существует опасность захлебывания части сепаратора.

3а счет выполнения отверстий в вертикальных перегородках или в боковых перегородках, которые прикрывают боковые части сепараторов, и за счет выбора размера этих отверстий, также как и эа счет выбора высоты слива, можно точно определить степень циркуляции жидкости на та- релке, т.е. определить эффективность разделения в колонне, степень которой непосредственно зависит от степени циркуляции.

Экспериментально было установлено, что в случае больших потоков

1029972

4 жидкости на,тарелке более выгодна компоновка, когда сепараторы расположены перпендикулярно к продольной оси сливной кромки или кромок. Нри небольшой длине потока и при сверхвысоких жидкостных нагрузках более 5 выгодна компоновка, когда сепараторы расположены параллельно продольной оси сливной кромки или кромок.

На фиг. 1 представлена колонна, по высоте которой размещены тарелки 10 с прорезями с простым сливом и двумя рядами сепараторов в виде двускатной крыши, продольный разрез, на фиг. 2 - частично горизонталь- ная проекция и частично горизонтальный разрез А-A на фиг. 1, на фиг. 3— аксонометрический вид тарелки с прорезями, на котором один ряд прорезей оставлен незакрытым, в то время, как остальные ряды перекрыты перпендикулярно к продольной оси много.кратного слива расположенными двускатными сепараторами и сепараторами, расположенными параллельно этой оси, причем в левой части тарелки еще показана компоновка самостоятельных укороченных односторонних сепараторов с отверстиями круглой или четырехугольной формы, на фиг. 4 — вертикальный разрез тарелки с двускатными сепараторами, расположенными перпендикулярно к продольной оси многократного слива; на фиг. 5 — вертикальный разрез тарелки с двускатными сепараторами, расположенными параллельно много- 35 кратному сливуу на фиг. б — разрез

Б-Б на фиг. 4; на фиг. 7 . разрез

В-В на фиг. 5; на фиг. 8 — вертикаль. ный разрез участка колонны, снабженной тарелками с многократным.сли- gp вом и круглыми отверстиями, перекрытыми сепараторами в виде двускатной крыши; на фиг. 9 - разрез Г-Г на фиг. 8.

Разделительная колонна (фиг. 1 45 и 2) состоит из цилиндрического корпуса 1, в котором на регулярном расстоянии друг от друга расположены тарелки 2 с классическими сливами 4.

Тарелки 2 оборудованы отверстиями б в виде продольных прорезей. На неперфорированную часть 5 тарелки 2 прилегают своими нижними краями сепараторы 7 с формой двускатной крыши, косые стенки которых с плоскостью тарелки образуют угол 60 . Се- 55 параторы 7 на тарелке расположены так, что их продольная ось параллельна продольной оси сливной кромки. Каждый иэ сепараторов 7 одновре.менно перекрывает один ряд отверс- 6р тий б. В исполнении согласно фиг. 1 изображены отверстия 6, которые про.ходят параллельно продольной оси сепаратора 7 по всему диаметру тарелки 2, а в исполнении согласно фиг. 2 отверстия 6 ориентированы перпендикулярно к продольной оси сепаратора 7. Сепараторы 7 прилегают своими краями к- внут ренней стенке корпуса 1 колонны. Волнистым или зигзагообразным исполнением косых стенок сепараторов увеличивается общая поверхность сепарации, пропорционально понизится скорость уноса проходящего газа и в результате этого увеличится сепарационная эффективность сепаратора.

Существуют два варианта исполнения одностороннего сепаратора 12, который имеет форму односторонней крыши. К верхнему краю одностороннего сепаратора 12 прикреплен вертикальный сепаратор 17, который продолжается вертикальной перегородкой 8, прикрепленной к верхней плос-. кости тарелки 2. В результате использования вертикального сепаратора 17 также увеличится сепарационная поверхность сепаратора 12 и соответственно понизится скорость уноса газа.

Сочетание вертикальных перегородок 8 с вертикальным сепаратором 17 можно использовахь в случае большой жидкостной нагрузки тарелки, т.е, в случае неблагоприятного отношения уносимой жидкости и пара;

Мозможно выполнение сепаратора

12 без вертикального сепаратора 17, а вертикальная перегородка 8 удли-. нена до самого верхнего ребра одностороннего сепаратора 12. Боковые стенки сепараторов 12 в обоих исполнениях закрыты боковыми перегородками 14, в нижней части которых выполнены отверстия 13.

Возможно выполнение несимметричного сепаратора 9, который состбит иэ двух неодинаковых косых частей или стенок 10 и 11. К нижним краям обеих указанных частей прилегают вертикальные перегородки 8; .прикрепленные своими нижними краями к. верхней поверхности тарелки 2. Воковые пространства сепараторов 9 закрыты боковыми перегородкаМи 14 с отверстиями 13.

На тарелке, приведенной на фиг. 3, рядом изображены разные исполнения сепараторов и перфораций тарелки. Тарелка 2 оборудована многократными желобчатыми сливами

3, между которыми в большей части тарелки 2 созданы прорези б, которые перпендикулярны к продольной оси желобчатых сливов 3. Нрорези в левой части тарелки 2 не перекрыты сепараторами, прорези б.в правой части тарелки 2 частично перекрыты двускатными сепараторами 7, ориентированными перпендикулярно к продольной оси желобчатых сливов

3 и частично сепараторами 7, ориентированными параллельно продоль-

1029972

50 ой оси сливов 3. При этом двускат«ые сепараторЫ 7 для упрощения в настоящей части тарелки 2 не закрыты боковыми перегородками 14. В чевой. крайней части тарелки 2 изображены укороченные самостоятельные односторонние сепараторы 12 и к яиМ примыкающие вертикальные сепа-. раторы 17 с вертикальными перегород<ами. 8. Отдельные самостоятельные

=епараторы 12 в указанном случае закрыты боковыми перегородками 14.

Боковые перегородки 14 и вертикаль-. ные перегородки 8 односторонних самостоятельных сепараторов 12 в нижней части выполнены с отверстиями 15

13. Аналогичными отверстиями 15 оборудованы и нижние края желобчатых сливов 3 в точке ниже уровня тарелки 2.

На фиг. 4 представлен частичный разрез в вертикальном направлении по цвум тарелкам 2, оборудованным многократными желобчатыми сливами 3, межцу которыми в тарелке 2 выполнены . перфорации. Двускатные сепараторы

7 расположены перпендикулярно к сливам 3 и их боковые пространства закрыты боковыми перегородками 14 с отверстиями 13. Днища жедобчатых сливов

3 выполнены с отверстиями 16, в то время как в их боковых стенках имеют.я отверстия 15.

На фиг. 5 представлено аналогич«ое исполнение тарелки как на фиг.4,. голько двускатные сепараторы 7 рас- чоложены параллельно желобчатым 35

:ливам 3.

Тарелки в исполнении согласно риг. 8 от известных исполнений отчичаются тем, что отверстия 6 в тарелке имеют круглую форму и распо- 40 чожены под двускатными сепараторали 7 всегда в двух рядах. При этом гарелки выполнены как однопоточеые с классическим сливом 4.

На фиг. 9 изображено аналогич- 45 се исполнение многопоточной тарелки, снабженной многократными жечобчатыми сливами 3.

Примерами компонбвки тарелок, = огласно приложенным чертежам, не исчерпаны все возможные конструктивные варианты исполнения тарелок. Тарелка сама может быть, например, изготовлена как тарелка решетчатая, образованная из труб или полутруб. или других подходя55 цих профилей. Кроме продольных прорезей и круглых отверстий тарелка может быть выполнена с отверстиями прямоугольного сечения. косые стенки сепараторов могут 60 с горизонтальной плоскостью тарелки в общем случае образовать угол в пределах .30-75 . Сепараторы могут быть выполнены в виде пирамидных или конических крыш или крыш в виде усеченного конуса, или пирамиды или крыш с формой части тора, Желобчатые сливы на многопоточных тарелках могут быть заменены многократными трубными сливами и т.п.

Следует только соблюдать общий принцип, чтобы внутреннее устройство было как можно простым и состояло из минимального числа деталей.

Этот принцип вместе с фактом, что тарелка не состоит из подвижных частей, способствует высокой эксплуатационной надежности колонны.

Колонна работает следующим образом.

Жидкость, поступающая на тарелку через слив ближайшей вышерасположенной тарелки, протекает вдоль тарелки в горизонтальном направлении вокруг отверстий в тарелке в направлении слива или слива этой тарелки.

Газ, выходящий из отверстий тарелки, уносится под действием собственной кинетической энергии жидкости в направлении к сепараторам, где жидкость отделяется и за счет гра-. витации стекает по косым поверхностям сепараторов назад на ту же тарелку, где смешивается со свежей жидкостью, поступающей из слива ближайшей вышерасположенной тарелки и вместе с ней рециркулирует. Оставшаяся часть жидкости движется в направлении к сливу, через который оттекает на нижерасположенную тарел. ку. Газ, из которого отделено большинство уносимой жидкости, поднимается к вышерасположенной тарелке, где процесс повторяется.

Количество жидкости, поступающее через отверстия 13 в вертикальных перегородках 8 или боковых перегородках 14, или жидкости, поступающей через нижнюю часть сепараторов, точно определено и в связи с этим очень точно определить рециркулируемое количество жидкости, выдержать: потерю давления тарелки и на основ = этих параметров вывести и эффективность оборудования. В результате этого можно соответствующий диффузионный или промывной процесс проводить в заранее определенных пределах. ПроектировщнкУ оборудования таКим образом дается возможность точно выполнить условия разделения при заданных гидравлических условиях.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной ведомством по изобретательству Чехословацкой Социалистической республики.

1029972

1029972 фиг.8

Г-Г, 4мг. 9

Редактор В. Иванова Техред О.Неце

Корректор А. Тяско

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 5030/7 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

° т