CS207864B1 - Souproudé zařízení kolon - Google Patents

Abstract

Souproudé zařízení kolon je určeno k uskutečňování vzájemného styku kapaliny a plynu, které lze využít v procesech dělení plynů, při petrochemických pochodech, při získávání čistých kapalných složek s pomocí pochodů rektifikace, absorpce, případně v procesech přímé výměny tepla. Dosavadní zařízení používala skloněné nebo lomené tvary seperátorů. Zařízení podle vynálezu používá svislý separátor, případně jeho kombinaci se skloněným separátorem, takže zařízeni může pracovat buď bez recirkulace nebo s částečnou recirkulací podle požadavků technologie. Přitom jako patra se užívá pater s nuceným usměrněním, kdy kinetické energie se využívá k pohybu těžší, kapalné fáze. Používá se vysokých rychlostí plynné fáze, aby došlo k unešení kapaliny, která se přivádí k přepadu a vytvořila se tak dvoufázová proudicí směs. Podstata řešení spočívá v tom, že v každém vnitřním korytovém přepadu je uložen hlavní separátor fází, spojený s nosníkem nejblíže vyššího patra přepážkou. Pod patrem je umístěn vedlejší separátor fází, jehož jeden konec je připojen na vnější přepad, vytvořený jako zdvojená stěna vnitřního korytového přepadu, kdežto druhý konec vedlejšího separátoru fází je připojen na hlavní separátor níže ležícího patra.

Description

(54) Souproudé zařízení kolon

Souproudé zařízení kolon je určeno k uskutečňování vzájemného styku kapaliny a plynu, které lze využít v procesech dělení plynů, při petrochemických pochodech, při získávání čistých kapalných složek s pomocí pochodů rektifikace, absorpce, případně v procesech přímé výměny tepla.

Dosavadní zařízení používala skloněné nebo lomené tvary seperátorů. Zařízení podle vynálezu používá svislý separátor, případně jeho kombinaci se skloněným separátorem, takže zařízeni může pracovat buď bez recirkulace nebo s částečnou recirkulací podle požadavků technologie. Přitom jako patra se užívá pater s nuceným usměrněním, kdy kinetické energie se využívá k pohybu těžší, kapalné fáze. Používá se vysokých rychlostí plynné fáze, aby došlo k unešení kapaliny, která se přivádí k přepadu a vytvořila se tak dvoufázová proudicí směs.

Podstata řešení spočívá v tom, že v každém vnitřním korytovém přepadu je uložen hlavní separátor fází, spojený s nosníkem nejblíže vyššího patra přepážkou. Pod patrem je umístěn vedlejší separátor fází, jehož jeden konec je připojen na vnější přepad, vytvořený jako zdvojená stěna vnitřního korytového přepadu, kdežto druhý konec vedlejšího separátoru fází je připojen na hlavní separátor níže ležícího patra.

Vynález se týká souproudého zařízení kolon k uskutečňování vzájemného styku kapaliny a plynu, které lze využít v procesech dělení plynů, při petrochemických pochodech, při získávání čistých kapalných složek s pomocí pochodů rektifikace, absorpce, případně v procesech přímé výměny tepla.

Je známa celá řada souproudých zařízení, která lze rozdělit do několika skupin. Jako první je skupina aparátů, kde proud plynokapalné, tedy dvoufázové, směsi je stoupavý a separace se dosahuje expanzí této dvoufázové soustavy, kdy rychlost plynu klesne pod pádovou rychlost kapiček, které se vlivem gravitace oddělí. Příkladem těchto zařízení může být zařízení podle sovětského autorského osvědčení 526 365. Jiné zařízení se stoupavým dvoufázovým proudem využívající separátor, je například zařízení podle patentu USA 3,633 882. Jiná známá zařízení využívají odstředivé síly, která působením na dvoufázovou soustavu kapaliny v plynu, odseparuje odstředivou silou těžší, tj. kapalnou fázi od proudu plynu a tato kapalina se odvádí k dalšímu smísení s plynem v nižším stupni. Zařízení spočívající na tomto principu je popsáno například v sovětském autorském osvědčení 570 367.

Je· známa skupina aparátů, které využívají stoupavý dvoufázový proud, zbavující se těžší kapalné fáze ve vrstvě výplně, vytvořené z různých tělísek nebo sítěmi, případně pleteninou, na způsob demistru. Jako příklad lze uvést zařízení podle patentu NDR 183 343, sestávající z mřížového patra, rozděleného na úseky. 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.

Společnou nevýhodou u shora zmíněných zařízení je, že u nich nelze dosáhnout velké volné plochy a tím i výkonu při přijatelné tlakové ztrátě. Posledně jmenovaná konstrukce sice umožňuje dosáhnout velké volné plochy a tím i výkonu, nevýhodou je však 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.

Zmíněné nevýhody si klade za cíl odstranit souproudé zařízení kolon podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v kaž2 dém vnitřním korytovém přepadu je uložen hlavní separátor fází, spojený s nosníkem nejblíže vyššího patra přepážkou, a pod patrem je umístěn vedlejší separátor fází, jehož jeden konec je připojen na vnější přepad, vytvořený jako zdvojená stěna vnitřního korytového přepadu, a druhý konec vedlejšího separátoru fází je připojen na hlavní separátor fází níže ležícího patra.

Spojovací přepážka je s výhodou prodloužena do hlavního separátoru fází.

Boční stěny vnitřního korytového přepadu mohou být lomené.

Vedlejší separátor fází je lomený, přičemž konec jedné lomené části je připojen na vnější přepad, a konec druhé lomené části je připojen na hlavní separátor fází níže ležícího patra.

Zatímco doposud známá zařízení používala skloněné nebo lomené tvary separátotoru, používá zařízení podle vynálezu svislý separátor, případně jeho kombinaci se skloněným separátorem fází, takže zařízení může podle sestavení pracovat buď bez recirkulace nebo s částečnou recirkulací. Stupeň recirkulace lze tudíž volit podle požadavků technologie. Zařízení podle vynálezu má nesporné přednosti pro malé kapalné nátoky. Při velkých kapalných zatíženích, kdy je třeba se snažit co nejrychleji odstranit kapalinu, má zařízení výhody v nakloněném patru směrem od nátoku, v transportním efektu patra i v použití vedlejšího separátoru fází skloněného směrem do přepadu.

Vzhledem k tomu, že jde o. velmi výkonné zařízení a oproti současným zařízením se sníží jeho průměr 1,5 až asi 2,5krát, je reálné, aby i vnitrozemské státy, jako je například ČSSR, vyráběly vysokokapacitní zařízení přímo v závodě. Doposud bylo možno v závodě vyrábět u těchto vysokokapacitních kolon pouze luby a tyto svařovat v kolony až na staveništi, čímž ovšem vznikaly nepoměrně vyšší náklady.

Příklad provedení souproudého zařízení kolon podle vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněn řez svislou osou kolony se souproudým zařízením, na obr. 2 je řez vodorovnou rovinou v označeném místě na obr. 1, na obr. 3 je znázorněn řez částí zařízení svislou rovinou, na obr. 4 a 5 je, podobně jako na obr. 3, znázorněn řez částí souproudého zařízení svislou rovinou.

S odvoláním na připojené souproudé výkresy uvádí se v následujícím popisu příkladu provedení souproudého zařízení kolon podle vynálezu. Ve válcové koloně s pláštěm 1 jsou v horizontálních rovinách, v pravidelných vzdálenostech od sebe umístěny ϊ

nosníky 2, které jsou vždy ve dvou sousedních rovinách přesazeny. Na každém nosníku 2 je připevněn vnitřní přepad 4, jež má tvar koryta a jehož boční stěny jsou ve své spodní části opatřeny otvory 6. Do každého vnitřního korytového přepadu 4 je uložen hlavní separátor fází 5, který je k nosníku 2 nejblíže vyššího patra 3 připojen přepážkou 9, která může být prodloužena směrem dolů, do hlavního separátoru fází 5 a rozdělit ho na dvě poloviny. Každý korytový přepad 4 je v ěásti horní hrany prostřednictvím patra 3 spojen s dolní hranou nejblíže vyššího korytového přepadu 4. Patro 3 má velkou volnou plochu a je zpravidla opatřeno usměrňovacímí otvory nebo jazýčky, anebo je žaluziového typu. Volná plocha je více než 20 %, a méně než 60 %. Boční stěny korytového přepadu 4 mohou být lomené, jak je zřejmé z dolní části obr. 1, nebo prohnuté, aby napomáhaly transportnímu efektu plynu. Patro 3 může být vodorovné nebo šikmé, avšak vždy nakloněné ve směru toku kapaliny. Pod patrem 3 je umístěn vedlejší separátor fází 7, který může být rovinný 7 nebo lomený, sestavený ze dvou částí 10 a 11 (obr. 4). V provedení s rovinným vedlejším separátorem, znázorněným na obr. 5, napomáhá vedlejší separátor odlučovat podíl kapaliny, který nebyl odloučen hlavním separátorem 5. V tomto případě je násobnost cirkulace 1 a nedochází vlastně k žádné recirkulaci; všechna kapalina vstupující do stupně, je odnesena do přepadu. V provedení znázorněném na obr. 3, část kapaliny, která se neodloučila na hlavním

207884 separátoru 5, je odloučena na vedlejším separátoru 7 a všechna se vrátí na vstup na patro jako recirkulované množství kapaliny. Tato kapalina nateče do vnějšího přepadu 8, tvořeného stěnou 12, která je uspořádána podél boční části vnitřního korytového přepadu 4 po celé jeho délce. Mezi stěnou 12 a patrem 3 je ponechána dostatečná mezera pro průtok kapaliny. V provedení znázorněném na obr. 4 je použit lomený vedlejší separátor fází s díly 10 a 11, z něhož část odloučené kapaliny odteče přímo do hlavního separátoru 5 a přes něj do vnitřního korytového přepadu 4 a část kapaliny z dílu 10 odteče do vnějšího přepadu 8 jako recirkulační kapalina.

Funkce souproudého zařízení kolon podle vynálezu je tato. Plyn vstupuje pod patro 3, prochází jeho otvory, kterými je usměrněn proti hlavnímu separátoru fází 5, na který narazí spolu s kapalinou, kterou nabral na patře a částečně odseparován stoupá buď přímo na výše ležící patro, pokud není použit i vedlejší separátor fází 7, nebo přes tento vedlejší separátor 7 a teprve z něho k výše ležícímu patru. Posláním vedlejšího separátoru, který již odseparovává mnohem menší množství kapaliny než hlavní separátor a může být tedy slabší, je odebrat zbylé množství kapaliny z částečně již ochuzené dvoufázové soustavy. Stupeň recirkulace lze volit poměrem a/b vedlejšího separátoru 7.

Tato dvoustupňová separace je v některých případech výhodnější než separace jednostupňová.

Claims (5)

Předmět

1. Souproudé zařízení kolon, vytvořené z nosníků, umístěných v plášti kolony ve vodorovných rovinách v navzájem pravidelných vzdálenostech a přesazených vždy ve dvou sousedních rovinách, z korytových přepadů, uložených na nosnících, přičemž každý korytový přepad je ve spodní části boční stěny opatřen otvory a prostřednictvím vodorovného nebo šikmého patra, opatřeného otvory, je v části horního okraje spojen s dolním okrajem nejblíže vyššího korytového přepadu, vyznačené tím, že v každém vnitřním korytovém přepadu (4j je uložen hlavní separátor fází (5), spojený s nosníkem (2) nejblíže vyššího patra (3) přepážkou (9), a pod patrem (3j je umístěn vedlejší separátor fází (7 j, jehož jeden konec je připojen na vnější přepad (8J, vytvořený jako zdvojená stěna vnitřního korytového přepadu (4], a druhý konec vedlejšího separátoru fází (7) je připojen na hlavní separátor fází (5) níže ležícího patra (3).

2. Souproudé zařízení kolon podle bodu 1, vyznačené tím, že spojovací přepážka (9) je prodloužena do hlavního separátoru fází (5).

3. Souproudé zařízení kolon podle bodu 1, vyznačené tím, že boční stěny vnitřního korytového přepadu (4j jsou lomené.

4. Souproudé zařízení kolon podle bodů 1 a 2, vyznačené tím, že vedlejší separátor fází je lomený, přičemž konec jedné lomené části (10) je připojen na vnější přepad (8), a konec druhé lomené části (lij je připojen na hlavní separátor fází

(5 J níže ležícího patra (3).