CS206880B1

CS206880B1 - Co-current apparatus of columns

Info

Publication number: CS206880B1
Application number: CS413679A
Authority: CS
Inventors: Vlastimil Braun
Original assignee: Vlastimil Braun
Priority date: 1979-06-15
Filing date: 1979-06-15
Publication date: 1981-07-31

Description

Vynález se týká souproudého zařízení kolon pro difuzní pochody, jako jsou destilace, absorpce a praní, případně pochody, při nichž se uvádí do istyku kapalná a plynná fáze, jako je tomu například při přímém chlazení nebo ohřívání.The invention relates to a co-current device of diffusion process columns, such as distillation, absorption and washing, or processes in which the liquid and gaseous phases are brought into contact, such as by direct cooling or heating.

Je známa celá řada konstrukcí aparátů, které lze rozdělit na zařízení rozstřikovací, zařízení se stoupavým proudem a zařízení s proudem vířivým. Nejznámějším souproudým zařízením rozstřikovacím je konstrukce podle patentu USA č. 2,805 845, zahrnující šikmé, tvarované plechy, které jsou v koloně umístěny tak, aby proud plynů unášel shora stékající proud kapaliny do prostoru proti protilehlé stěně kolony, na které se kapalina odlučuje a převádí na další stupeň. Proud plynů postupuje k hornímu stupni, kde opět rozstříkne kapalinu stékající shora po šikmé přepážce, na které vytváří malou zádrž.A number of apparatus designs are known which can be divided into a spray device, a rising current device and an eddy current device. The most well known co-current spray device is a construction of US Patent No. 2,805,845, including inclined, shaped sheets that are positioned in the column so that the gas stream entrains the flow of liquid from above into the space opposite the column to which the liquid separates and converts next stage. The gas stream proceeds to the upper stage, where it again sprays the liquid flowing from above along the inclined septum to form a small trap.

Představitelem zařízení s vířivým proudem je například zařízení podle sovětského autorského osvědčení č. 553 982. V koloně jsou umístěny nad sebou svislé trubky, mezi nimiž je uspořádána soustava lopatek, roztáčejících proud plynu do postupné rotace. Přes stěnu trubky nad soustavou lopatek se přivádí soustavou trubek kapalina, kterou roztočený proud plynu unese vzhůru a odstředivou silou se nad horním koncem trubek kapalný film z vnitřního povrchu trubky odstnkem (11) (Bl) (51) Int. Cl.³ Representative eddy current devices are, for example, the device according to Soviet copyright certificate No. 553 982. In the column, vertical tubes are placed one above the other, with an array of vanes arranged to rotate the gas flow into successive rotation. Liquid is supplied through the tube wall above the blade assembly through which the flow of gas is carried upwardly by the rotating gas stream and, by centrifugal force, a liquid film from the inner surface of the tube is removed by centrifugal force (11) (B1) (51) Int. Cl. ³

B 01 D 3/00 odloučí a nateče zpět do kolony a je odvedem k níže ležícímu stupni, kdežto proud plynu postupuje do další soustavy roztáčecích lopatek.B01D 3/00 separates and flows back into the column and leads to the downstream stage, while the gas stream flows into another set of swivel blades.

Jedním z představitelů zařízení se stoupavým proudem je zařízení podle patentu NDR č. 183 343, sestávající z mřížového patra, rozděleného na úseky, například po 600 mm. Uprostřed úseku vyúsťuje přepad, z něhož vytéká kapalina na obě strany. Plyn procházející mřížovým patrem unáší kapalinu, která se z takto vzniklé.plynokapalné směsi odlučuje na separátoru, který je vytvořen rovinnou deskou, sestavenou z několika vrstev pleteniny nebo síťoviny. Po této odlučovací desce stéká kapalina vlivem gravitace do nejnižšího místa, kde je umístěn přepad, procházející již zmíněným patrem a ústící o jedno patro níže, opět uprostřed úseku mřížového patra.One representative of an ascending current device is a device according to GDR patent No. 183 343, consisting of a lattice tray divided into sections, for example 600 mm. In the middle of the section there is an overflow from which liquid flows on both sides. The gas passing through the lattice tray entrains the liquid which is separated from the gas-liquid mixture thus formed on a separator formed by a planar plate composed of several layers of knitted fabric or netting. On this separating plate the liquid flows due to gravity to the lowest point where the overflow is located, passing through the aforementioned tray and leading down one tray, again in the middle of the section of the grid tray.

Nevýhodou shora zmíněných známých zařízení je, že u nich nelze dosáhnout velké volné plochy a tím i výkonu při přijatelné tlakové ztrátě. Nevýhodou posledně jmenované konstrukce, která sice umožňuje dosáhnout velké volné plochy a tím i výkonu, je velká spotřeba materiálu na přepady zařízení a vzhledem k tomu, že jsou velmi dlouhé, je nutno je vyztužovat s ohledem na značný hydrostatický tlak kapaliny v korytě přepadu.A disadvantage of the aforementioned known devices is that they cannot achieve a large free area and hence performance at an acceptable pressure drop. The disadvantage of the latter construction, which allows to achieve a large free space and hence the power, is the high consumption of material for the overflows of the equipment and since they are very long, they have to be reinforced due to the considerable hydrostatic pressure of the liquid in the overflow.

Souproudé zařízení kolon podle vynálezu si klade za cíl odstranit, anebo alespoň podstatně zmírnit nevýhody popsaných známých zařízení a jeho podstata spočívá v tom, že je tvořeno vodorovnými koryty, umístěnými v plášti kolony v pravidelných odstupech, ve vodorovných řadách vedle sebe a střídavě přesazené nad sebou, opatřenými ve svých dnech alespoň dvěmi řadami otvorů a napojenými bezprostředně u vnitřní stěny kolony na obvodové koryto, přičemž každé vodorovné koryto je spojeno s dvěma nejblíže vyššími vodorovnými koryty šikmým patrem, například z děrovaného plechu nebo z různě tvarovaných profilů, jehož spodní hrana je situována pod horním okrajem vodorovného koryta, a horní hrana pod otvory nejblíže vyššího sousedního vodorovného koryta a mezi svislými stěnami vodorovných koryt, uspořádanými ve svislé rovině, jsou umístěny odlučovače kapaliny, tvořené matrací sestávající z několika svislých vrstev síťoviny nebo pleteniny.The aim of the co-current column apparatus according to the invention is to eliminate, or at least substantially mitigate the disadvantages of the known devices described above, and consists in the fact that it consists of horizontal troughs arranged at regular intervals in the column casing. provided at their bottom with at least two rows of apertures and connected immediately to the inner wall of the column to a perimeter trough, each horizontal trough being connected to the two nearest higher horizontal troughs by an inclined tray, for example perforated sheet metal or variously shaped profiles, below the upper edge of the horizontal channel, and the upper edge below the openings closest to the higher adjacent horizontal channel and between the vertical walls of the horizontal channels arranged in a vertical plane are liquid separators consisting of a mattress consisting of several vertical layers of netting or knitting.

Vodorovná koryta ve variantě provedení jsou napojena přímo na vnitřní stěnu kolony. :The horizontal troughs in the variant are connected directly to the inner wall of the column. :

Šikmé patro je s výhodou na spodní části opatřeno usměrňovacímí přepážkami nebo separačními přepážkami na horní části šikmého patra.Preferably, the inclined tray is provided at the bottom with baffle baffles or separation baffles at the top of the inclined tray.

Šikmé patro je v jiné variantě vytvořeno mříží, například z polotrubek nebo z pravoúhlých profilů.In another variant, the inclined floor is formed by a grille, for example from semi-tubes or from rectangular profiles.

V další variantě je šikmé patro vytvořeno žaluziemi se štěrbinami,In another variant, the inclined floor is formed by louvers with slits,

V jiné variantě je šikmé patro vytvořeno úhra- . bečným plechem s otvory.In another variant, the inclined tray is punched. plain plate with holes.

V další variantě je šikmé patro tvořeno jazýčkovým plechem s otvory.In another variant, the inclined floor is formed by a reed plate with holes.

Souproudé' zařízení podle vynálezu patří mezi zařízení se stoupavým proudem. Jeho výhodou je, že plyn kapalinu nezvedá, nýbrž ji jen urychluje ve vodorovném směru. Šikmo uspořádaná patra umožňují zvýšit volnou plochu patra, takže změna rychlosti ve volném průřezu kolony a v otvorech nebo štěrbinách šikmého patra je oproti ostatním typům malá a proto je nízká i tlaková ztráta jednoho stupně při vysokém plynném zatížení.The co-current device according to the invention is a rising current device. Its advantage is that the gas does not lift the liquid but only accelerates it horizontally. The inclined trays allow to increase the free area of the tray so that the velocity change in the free cross section of the column and in the slots tray openings or slots is small compared to the other types and therefore the pressure drop of one stage at low gaseous load is low.

Navržené zařízení umožňuje dosahovat vysokého výkonu nejen pro plyn, ale i pro kapalinu, což jak je dále vysvětleno, je podstatná výhoda. Poměry množství kapaliny a páry tekoucí v koloně jsou dány technologickými výpočty a nelze je měnit. Při rostoucím plynném výkonu, jehož se u těchto zařízení dosahuje, zmenšuje se úměrně plocha kolony ale kapalné zatížení zůstává stejné, což má za následek, že měrné kapalné zatížení na 1 m² plochy průřezu kolony o stejný podíl vzroste. Oproti klasickým patrům se plynné zatížení, a tudíž i měrné kapalné zatížení zvyšuje několikrát, čímž lze podstatně snížit průměry kolonových aparátů, takže bude možné i při stále rostoucích kapacitách vyrábět a kompletovat tyto aparáty i ve výrobních závodech a nikoliv jen na místě finální montáže. Tato výrazná výhoda umožní, aby i vnitrozemské státy, jako je ČSSR, vyráběly vysokokapacitní zařízení přímo v závodech a aby tudíž opustily dosavadní praxi, tj. vyrábět pouze luby a tyto svařovat v kolony až na staveništi, což je podstatně nákladnější, než výroba v závodě.The proposed device makes it possible to achieve high power not only for gas but also for liquid, which, as explained below, is a substantial advantage. The ratio of liquid and vapor flowing in the column is given by technological calculations and cannot be changed. With increasing performance of the gas, which is achieved in these devices, reduces proportionately the column surface but liquid load remains the same, resulting in that specific liquid load per 1 m ² of column cross-sectional area increases in the same proportion. Compared to conventional trays, the gaseous load, and therefore the specific liquid load, increases several times, making it possible to substantially reduce the diameters of the column apparatuses, so that even at ever-increasing capacities these apparatuses can be manufactured and assembled in manufacturing plants and not only at the final assembly site. This significant advantage will enable landlocked countries such as Czechoslovakia to produce high-capacity equipment directly in factories and thus to abandon existing practice, ie to produce only seams and weld them to the column at the construction site, which is significantly more expensive than factory production. .

Příklad provedení souproudého zařízení kolon podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 je řez svislou rovinou procházející osou kolony, na obr. 2 je řez vodorovnou rovinou, na obr. 3 a 4 je jeden stupeň souproudého zařízení v řezu svislou rovinou a na obr. 5 je axonometrický pohled na část šikmého patra.An exemplary embodiment of a co-current column apparatus according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a section through a vertical plane passing through the column axis, Fig. 2 is a section through a horizontal plane; and Fig. 5 is an axonometric view of a portion of the inclined tray.

S odvoláním na připojené výkresy se v následujícím uvádí popis příkladu provedení souproudého zařízení podle vynálezu. Ve válcqvé koloně s pláštěm 1 jsou v horizontálních rovinách, v pravidel^ ných vzdálenostech vedle Sebe a přesazené nad ; sebou umístěna vodorovná koryta 2, která jsou připojena buď přímo k plášti kolony 1 nebo ústí ďo _; okrajového koryta 3, které je pevně spojeno s pláštěm kolony 1. V každém vodorovném korytě , 2 jsou vytvořeny po obou jeho bocích, případně í v jeho dně, dvě řady otvorů 8, kterými kapalina· natéká na šikmé patro 5. Koryta 2, přes jednu vodorovnou řadu koryt jsou uspořádána tak, aby byla nad sebou v jedné svislé rovině. Mezi takto vytvořenými svislými stěnami koryt jsou umístěny, odlučovače kapaliny 4, ve tvaru plochých matrací¹tvořených několika vrstvami , síťoviny, a to buď plechové nebo drátové, popřípadě několika vrstvami kovové tkaniny. V některých případech může být horní strana 9 odlučovače 4 vyhnuta (obr. 4). Každé koryto 2 je spojeno š nejbližšími dvěma výše uloženými koryty šikmým patrem 5 pod ostrým úhlem alfa v rozmezí 30 až asi 75°. Šikmé patro 5 je vytvořeno například děrovaným plechem nebo mříží z polotrubek, případně z pravoúhlých profilů, nebo žaluziemi 10 se štěrbinami 13, případně jazýčkovým plechem 12 s otvory 15 (obr. 5), nebo úhrabečným plechem 11 s otvory 14 (obr. 4). Šikmé patro 5 je k výškově přesazeným sousedním korytům 2 připojeno tak, aby jeho horní hrana byla pod otvory 8 v horním korytu 2 a jeho spodní hrana, upevněná k boku koryta 2, byla pod horním okrajem koryta 2 tak, aby se tam vytvářela malá zádrž kapaliny. V některých případech, a to za i účelem zrovnoměrnění toku plynu v průřezu stupně, přidávají se na spodní stranu šikmého patra 5 usměrňovači přepážky 6, které usměrňují proud ¹ plynů do žádaného směru. I k horní části šikmého patra 5 lže s výhodou připojit odlučovací přepážky 7, napomáhající odlučování kapaliny z plynokapal: né směsi.With reference to the accompanying drawings, a description of an exemplary embodiment of a co-current device according to the invention is given below. In a cylindrical column with jacket 1, they are in horizontal planes, at regular distances adjacent to each other and offset from each other; horizontal troughs 2 which are connected either directly to the shell of the column 1 or the mouth 10o _; In each horizontal trough 2, two rows of openings 8 are formed on both its sides or in its bottom 8, through which liquid flows to the inclined tray 5. The trough 2, via one horizontal row of troughs are arranged to be one above the other in one vertical plane. Between the vertical channels formed in this way are arranged, liquid separators 4, in the form of flat mattresses ¹ consisting of several layers, netting, either sheet metal or wire, or several layers of metal fabric. In some cases, the upper side 9 of the separator 4 can be bent (Fig. 4). Each trough 2 is connected to the two nearest troughs 5 at an acute angle alpha in the range of 30 to about 75 °. The inclined tray 5 is formed, for example, by a perforated sheet or a half-tube or rectangular profile grid, or louvers 10 with slots 13, or a tongue plate 12 with holes 15 (Fig. 5), or a squaring plate 11 with holes 14 (Fig. 4). . The inclined tray 5 is connected to the height offset adjacent troughs 2 so that its upper edge is below the openings 8 in the upper trough 2 and its lower edge, fixed to the side of the trough 2, is below the upper edge of the trough 2 liquid. In some cases, in order to equalize the gas flow in the cross-section of the step, rectifiers 6 are added to the underside of the inclined tray 5, which direct the gas flow ¹ in the desired direction. The separating partitions 7 can also be advantageously connected to the upper part of the inclined tray 5 to assist in the separation of the liquid from the gas-liquid mixture.

Zařízení podle vynálezu pracuje takto. Kapalina, ať již ve formě refluxu nebo nástřiku, se přivede rozdělovačem do vodorovných koryt 2, odkud otvory 8 natéká na šikmá patra 5, kde proudem plynu stržena a vržena proti stěně odlučovače 4, kapalina se odloučí a steče do níže ležícího koryta. Plyn se zatím obrátí a přechází do výše ležícího, šikmého patra 5. V případě, že plyn nestačí unést celé množství kapaliny, steče tato po šikmém patře 5 k níže ležícímu korytu 2, kde se vytvoří malá zádrž, která pomalu přetéká přes okraj korytaThe device according to the invention operates as follows. The liquid, whether in the form of reflux or injection, is fed into the horizontal troughs 2 through the distributor, from which the openings 8 flow onto the inclined trays 5 where they are entrained and thrown against the separator wall 4 by a gas stream. Meanwhile, the gas reverses and passes to the inclined floor 5. In the event that the gas is not sufficient to carry the entire amount of liquid, it runs down the inclined floor 5 to the downstream trough 2 where a small retainer is formed which slowly overflows over the edge of the trough.

[dovnitř koryta a s hladiny je soustavně vysokou ! rychlostí plynu strhávána část této kapaliny proti i odlučovači. V jednotlivých stupních se celý proces ) opakuješ. Při menším množství kapaliny se užívá i[inside the trough and with the level is consistently high! at the gas velocity, part of this liquid is entrained against the separator. In each stage, the whole process) is repeated. If less liquid is used i

Claims

SUBJECT

Ϊ. A contiguous column device, characterized in that 1 is formed by horizontal troughs (

2) placed in the column jacket (1) at regular intervals, even in horizontal rows side by side and alternately overlapping; having in their days at least two rows of openings (8) and connected directly to the inner wall of the column (1) and the perimeter trough (3), each horizontal trough (2) being connected to the two nearest higher horizontal troughs (2) inclined tray (5), for example of perforated sheet metal or of variously shaped profiles, the lower edge of which is situated below the upper edge of the horizontal channel (2), and the upper edge below the openings (8) nearest the higher adjacent horizontal channel (2) and between the vertical walls of the horizontal troughs (2) arranged in a vertical plane there are liquid separators (4) formed by a mattress consisting of several vertical layers of the net; or knits.

2. The co-current device of the columns according to item 1, the edge troughs 3, which allow equalization of the liquid level in the individual horizontal troughs 2 and thus equalize the distribution of the liquid along the cross-section of the column.

BACKGROUND OF THE INVENTION characterized in that the horizontal troughs (2) are connected directly to the inner wall of the column (1).

Column current device according to Claims 1 and 2, characterized in that the inclined tray (5) is provided at the bottom with baffle baffles (6) or separation baffles (7) at the top.

Co-current device of columns according to Claims 1 to 3, characterized in that the inclined tray (5) consists of a grille, for example of half-tubes or of rectangular profiles.

Column current device according to Claims 1 to 3, characterized in that the inclined tray (5) is formed by louvers (10) with slots (13).

Co-current device of columns according to Claims 1 to 3, characterized in that the inclined tray (5) is formed by a rake plate (11) with openings (14).

7. Column current device according to claim 1, characterized in that the inclined tray (5) is formed by a reed plate (12) with openings (15).