CS208881B1 - Dělicí kolona - Google Patents

Abstract

Dělicí kolona k prováděni difuznich a pracích pochodů, popř. k přímému ohřevu či chlazeni dvoufázových plynných e kapalných ecueitav. podle vynálezu pracuje na principu souproudáho stylu kapalná e plynná fáze a obsahuje patře opatřená klasickým či vícenásobným přepadem a prostupnými otvsopy či štěrbinami, Jež jaou překryty separátory ve tvaru šikmých stříšek tvořených vrstvou eiloviny nebo pleteniny, popř. vice vrstvami perforovaných plechů. Vynález, řeší otázku vícenásobné cirkulace kapaliny na patře. Dosahuje ee toho uspořádáním, při němž jeou eeperátory spodními okraji připevněny bud přímo anebo prostřednictvím svislých přepážek v kombinaci se svislými separátory, k horní ploše patra překrývajici Jeden nabo vice otvorů patra. Svislá přepážky a bočni přepážky uzavírající konce eeparátorů mohou být opatřeny otvory. Separátory jeou na patře orientovány bud souběžně s podélnou osou přepadových hran anebo kolmo k této oee.

Description

(54) Dělicí kolona

Dělicí kolona k prováděni difuznich a pracích pochodů, popř. k přímému ohřevu či chlazeni dvoufázových plynných e kapalných ecueitav. podle vynálezu pracuje na principu souproudáho stylu kapalná e plynná fáze a obsahuje patře opatřená klasickým či vícenásobným přepadem a prostupnými otvsopy či štěrbinami, Jež jaou překryty separátory ve tvaru šikmých stříšek tvořených vrstvou eiloviny nebo pleteniny, popř. vice vrstvami perforovaných plechů.

Vynález, řeší otázku vícenásobné cirkulace kapaliny na patře. Dosahuje ee toho uspořádáním, při němž jeou eeperátory spodními okraji připevněny bud přímo anebo prostřednictvím svislých přepážek v kombinaci se svislými separátory, k horní ploše patra překrývajici Jeden nabo vice otvorů patra. Svislá přepážky a bočni přepážky uzavírající konce eeparátorů mohou být opatřeny otvory. Separátory jeou na patře orientovány bud souběžně s podélnou osou přepadových hran anebo kolmo k této oee.

208 881

Vynález ee týká děllol kolony pro prováděni dlfuznich e pracích pochodů, pracující na prlnelpu aouproudého styku kapelná e plynná fáze. Dlfuznlmi proceey ee přitom rozumí procesy destilace a rektlflkece a dále proceey absorpční popř. desorpčnl. Pracími pochody ae pek rozual předavěla vypíráni pevných čl kapalných částic z plynů. Kromě dlfuznich a pracích pochode Je možno děliči kolonu podle vynálezu použít pro přímý ohřev, popřípadě přímé ochlazováni dvoufázových kapalných e plynných soustav.

□a známa řada konstrukčních provedeni aparátů, které pracuji ne principu eeuproudáho etyku kapalná a plynná fáze. Podle druhu separace kapalná fáze Ja možno tyto aparáty dělit na zařízeni a expanzním odlučováním kapalná fáze, zařízeni a rotačním odlučováním kapelná fáze e posléze zařizeni, která Jeou založena na jiných způsobech odlučováni kapalná fáza.

K posledně jmenovaným zařízením patři např. kolonová aparáty, které jeou opatřeny odlučovači matracového typu, vytvořenými z několika vrstev výplně uspořádané z tenkých drátů, jež jeou navzájem spleteny, popřípadě setkány. Oednlm z představitelů posledně popsané skupiny zařízeni Je kontaktní kolona podle NDR patentu 183.343, která je opatřena mřížovými patry rozdělenými na větěi počet podélných, souběžných úseků. Uprostřed každého úseku ústi nad patrem přepad nejbližěiho patra vyěělho. Kapalina stékající přepadem z horního patra je rozdělována vždy rovnoměrně po příslušném úaeku. Plyn, který prochází patrem ve směru odspodu nahoru, unáší ssebou podstatnou část kapaliny, jež ae z takto vzniklá plynokapalnó aměai opět odlučuje na eeparótoru, který tvoři rovinná deska sestavená z několika vrstev kovové pleteniny nebo eltoviny, Po desce eeparátoru stéká kapalina vlivem gravitace do nejnlžěiho mleta eeparátoru, kde je zaústěn přepad pro převod kapaliny na nejbližšl nlžěl patro. Přepad ja veden prostorem patra a spodním koncem úatl uprostřed úseku nejbližěiho nižšího patra.

Nevýhodou popsaného uspořádáni je. že kapalina, která nateče na patro a je plynem stržena a zvednuta, ae po odloučeni od plynu již nevrací na stejné patro, ale odvádí ee na patro níže ležící. Kapalina tedy na patře neelrkuluje. ale prochází Jim pouze jedenkrát. Důsledkem táto okolností je, že patro vykazuje ve srovnání e patry klasického typu podstatně nlžěl účinnost.

Tato nevýhoda ja naproti tomu odetraměna u děliči kolony podle vynálezu, v jejímž plášti jsou v pravidelných odstupech, va vodorovných rovinách umístěna rovněž patra opatřené klasickým či vícenásobným přepadem a prostupnými štěrbinami čl otvory, jž jsou překryty eeparétory ve tvaru šikmých střech, tvořených vrstvou eltoviny nebo pleteniny, popřípadě vloe vrstvami perforovaných plechů. Dělicí koloně podle vynálezu Je přitom charakterizována tim, že eeparétory jeou spodními okraji připevněny přímo, popř. nepřímo k horní ploše patra v poloze překrývající jeden nebo vlče otvorů patra a jejich šikmé části jaou provedeny jako lomené nebo zvlněná.

Uspořádáním patra podle vynálezu se dosáhne několikanásobná cirkulace kapalMy na patře , a tim sa zvýši děliči účinnost kolony. Zvlněná čl lomená provedeni ěikmýoh ploch separétorů, kterým sa účinná plocha eeparétorů podstatně zvýši, umožňuje déle dosaženi velkých výkonů patra při malé tlaková ztrátě, takže kolona vykazuje va srovnáni a aparáty aaaai4nýal klaáiekými patry výkon 3 - 5ti násobně vyšší, s tim aouviai opět možnost podstat néhe snížení průměru patra, což umožní dodávat vyeokokapaoitnl kolony v přijatelných transportních rozměrech přímo až na stavbu, aniž by bylo třeba - tak jako doaud - provádět svařování plášifl kolon na staveništi, což ja značně nákladná. Tato okolnost je zejména výhodná a důležité pro výrobce va vnitráženakých státech.

Použití svislých přepážek, kombinovaných popřípadě sa svislými aeparátory, Je výhodné zejména v případech velkých dynamických výšek kapaliny, kdy hrozí zahlceni části separátoru

Převedením otvorů ve svislých přepážkách a popřípadě i v bočních přepážkách, která uza vlrajl boční čáati saparátonů, a volbou velikosti těchto otvorů, stejně Jako volbou výěky přepadu ja pak možno stanovit přesná stupeň reoirkuleca kapaliny ne patře a tlm i účinnost dělaní kelony, jež je na stupni recirkulaoe bezprostředně závislá.

Experimentálně bylo déle ověřeno, že v případě dalěloh toků kapaliny na patře Je výhod nějii nepořádání, při němž Jsou aeparátory umístěny kolmo k podélné osa přepadové hrany či bran. Při malých délkách toků a extrémně vysokých kapalných zatíženích je naproti tomu výhodnějěl uspořádáni, při němž Jeou aeparátory umístěny souběžně 8 podélnou osou přepadové hrany či hran.

Několik případů provedeni dělící kolony podle vynálezu Je dále znázorněno na připoja*» ném výkrese, kde obr. 1 představuje ve evialém řezu, vedeném podélnou osou kolony, provedeni Štěrbinového patra e jednoduchým přepadem a dvěma řadami separátorů ve formě sedlových stříšek, cbr. 2 zčásti půdorysný pohled a zčásti vodorovný řez vedený rovinou A-A patra podle obr. 1, obr. 2a a obr. 2b dvě alternativy v provedení šikmé čáati separátorů, obr. 3 ve svislém řezu detail provedeni dvou typů separátorů ve tvaru jednostranné stříšky, obr. 4 opět va svislém řezu detail asymetrického provedení separátoru va tvaru sedlové stříšky nesáné svislými přepážkami, obr. 5 axiomatrický pohled na patro ětěrbinového typu, ne němž Je pro názornost jedna řada štěrbin ponechána nezakryté, zatímco další řady jaou překryty jednak sedlovými aeparátory umístěnými kolmo k podélná ose vícenásobného přepadu, jednak aeparátory umiatěnýml souběžně a touto osou, přičemž v levé čéati patra ja navíc znázorněno i provedeni samostatných, zkrácenýeb Jednostranných separátorů, které překrývají otvory kruhové či čtyřúhelníkové, obr. 6 představuje ve svislém řezu provedeni patra se Sedlovými aeparátory umístěnými kolmo k ose vícenásobného přepadu, obr. 7 obdobná provedeni patra se sedlovými aeparátory umístěnými souběžně s vícenásobným přepadem, obr. 8 řez vodorovnou rovinou B-B patra podle obr. 6, obr. 9 řez vodorovnou rovinou B-B patra podle obr. 7, abr. 10 svislý řez části kolony, opatřené jednotokými patry s klasickým přepadem e kruhovými otvory, překrytými aeparátory ve tvaru eedlové střiěky, obr. 11 svislý řez části kolony opatřená patry a vícenásobným přepadem a kruhovými otvory, překrytými aeparátory va tvaru sedlové stříšky, obr. 12 řez vodorovnou rovinou C-C patra podle obr. 10 a obr. 13 řez vodorovnou rovinou D-D patra podle obr, 11.

Dělicí kolona v provedeni podle obr. 1 a 2 sestává z válcového pláětě £, v němž jeou v pravidelných odetupech ned sebou umístěna patra 2 s klasickými přepady 4. Patra 2 jsou opatřena otvory 6 ve formě podélných štěrbin. Na neperforovanou část 5 patra 2 dosedají spodními okraji eeparótory 7 ve tvaru sedlové etřlšky , jejíž šikmé stěny svírají s rovinou patra úhel 60°. Soparátory 7 Jsou na patře umístěny tak, že jejich podélné osa Je souběžné s podélnou osou přepadové hrany. Každý zo eeparátorů 7 přitom překrývá Jednu řadu otvorů 6.

V provedeni podle obr. 1 Jsou znázorněny otvory 6, které probíhají souběžně s podélnou osou separátoru 7 po celém průměru patra 2, zatímco v provedená podle obr. 2 otvory 6, které jsou orientovány kolmo k podélné ose separátoru 7. Separátory 7 ve znázorněném provedení dosedají svými kraji až ke vnitřní etěně pláětě £ kolony.

Na obr. 2a a 2b Jsou znázorněny dvě alternativy v provedeni ěikmé čáeti etřlšky eeparátorů libovolného typu. Zvlněným nebo lomeným provedením šikmých etěn eeparátorů ee zvýši Jejich celková odlučovací plocha, úměrně ee eniží únoeová ryehloet proetupujlclho plynu a tím ee zvýši odlučovací účinek separátoru.

Na obr. 3 Jsou znázorněny dvě alternativy v provedení jednostranného separátoru 12, který mé tvar Jednostranné střlěky. V provedeni znázorněném v levé části vyobrazení navazuje na horní okraj Jednostranného separátoru 12 svislý separátor £7, který pokračuje svislou přepážkou 8, upevněnou k horní ploše patra 2. Použitím svislého eeparátorů 17 ee rovněž zvýěi odlučovací plocha separátoru 12 a tlm ee přiměřeně sníží únoeová rychlost plynu. Kombinaci svislých přepážek 8 se svislým ssparátorem 17 Je možno použít v případě velkého kapalinového zatížení patra, tj. v případě nepříznivého poměru unášené kapaliny k páře.

V provedení znázorněném v pravé čáeti obr, 3 chybí evlelý separátor 17 a svislé přepážka 8 Je protažena až k horní hraně Jednostranného separátoru 12. Boky eeparátorů 12 v obou provedeních jeou uzavženy bočními přepážkami £4, opatřenými ye epodni čáeti otvory 13

Na obr. 4 Je znázorněno provedeni asymetrického eeparátorů 9, který tvoři dvě nestejně velká ěikmé čáeti čí stěny 10 a 11. Na epodni okraje obou těchto části navazuji evlelé přepážky 8 připevněná spodními okřeji k horní ploěe patra 2. Boky eeparátorů 9 Jeou opět uzavřeny bočními přepážkami 14 s otvory 13.

Ne patře znázorněném ne obr, 5 Jsou vedle sebe zobrazeny různé varianty v provedeni eeparátorů i perforaci patra. Patro 2 je opatřeno vícenásobnými korýtkovými přepady 3, mezi nimiž Jsou na větěi části patra 2 vytvořeny štěrbiny 6 kolmé k podélné ose korýtkových přepadů 3. štěrbiny v levé části patra 2 nejsou pro názornost zakryty eeperátory, štěrbiny 6 v pravé části patra 2 jsou zčásti zakryty sedlovými separátory 7 orientovanými kolmo k podélné ose korýtkových přepadů 3 a zčásti separátory 7, orientovanými rovnoběžně e podélnou osou přepadů 3. Sedlové separátory 7 nejsou přitom v této čáeti patra 2 pro jednoduchost uzavřeny bočními přepážkami 14. V levá, krajní části patra 2 jsou znázorněny zkrácené samostatné jednostranné separátory 12 s na ně navazujícími svislými separátory 17 a svislými přepážkami 8. Jednotlivě samostatné separátory 12 jsou v tomto případě uzavřeny bočními přepážkami 14. Boční přepážky 14 i svislé přepážky 8 jednostranných samostatných eeparátorů 12 jeou ve epodni části opatřeny otvory 13. Obdobnými otvory 15 jeou rovněž opatřeny epodni okraje korýtkových přepadů 3 v místě pod úrovni patra 2.

Obr. 6 představuje částečně svislý řez dvěma patry 2, opatřenými vícenásobnými korýtkovými přepady 3, mezi nimiž jeou v patře 2 vytvořeny nenaznačené perforace. Sedlové eepe4 rátory 7 jsou umístěny kolmo k přepadům 3 a jejich boky jsou uzavřeny bočními přepážkami 14 s otvory 13. Dna korýtkových přepadů 3 jsou opatřena otvory 16, zatímco jejich boční stěny otvory 15.

Obr. 7 představuje obdobné provedení patra Jako obr. 6 s tlm rozdílem, že sedlové separátory 7 jsou umístěny rovnoběžně s korýtkovými přepady 3.

Obr. 8 a 9 představuji vodorovné řezy vedená rovinami B-B pater podle obr. 6 a 7.

Patra v provedeni podle obr. 10 a 12 se od dosavadních provedeni liší tím, že otvory 6 v patře jsou kruhové a Jsou uspořádány pod sedlovými ssparátory 7 vždy va dvou řadách. Patra Jsou přitom provedena jako jsdnotoká, s klasickým přepadem 4.

Na obr. 11 a 13 js znázorněno obdobná provedeni vícetokáho patra opatřeného vlcsnásobnými korýtkovými přepady 3.

Příkladným provedením pater podle připojených výkresů nejsou ovšem vyčerpány všechny možné konstrukční obměny a varianty v provedeni pater. Patro samo může být např. vytvořeno rovněž jako patro mřížové, vytvořené z trubek či polotřubek anebo z pravoúhlých či Jiných vhodných profilů. Kromě podélných štěrbin a kruhových otvorů může být patro opatřeno rovněž otvory pravoúhlými. Požadavkem ve všech případech je pouze, aby volná plocha patra, tj. poměr plochy otvorů v patře k aktivní ploše patra, byla větší než 25 % celkové plóehy patra, šikmé etšny separátorů mohou s vodorovnou plochou patra svírat obecně úhel v rozmezí 30 - 75 ° . Separátory mohou být provedeny ve formě Jehlancových nebo kuželových stříšek, popř. stříšek ve tvaru komolého kužele či jehlanu anebo etřlšek ve tvaru enuloidu. Korytové přepady na vicetokých patrech mohou být nahrazeny vícenásobnými přepady trubkovými atp. Obecně je třeba dodržet zásadu, aby vestavba byla co nejjednodušší a měla co nejméně součásti. Tato zásada spolu se skutečností, že patro neobsahuje žádná pohyblivé dily, přispívá k vysoké provozní spolehlivosti dělicí kolony podle vynálezu.

Kolona v provedeni podle vynálezu pracuje v zásadě následujícím způsobem : kapalina, která na patro natéká přepadem nejbllžšlho vyššího patra, teče po patře ve vodorovném amšru kolem otvorů v patře směrem k přepadu nebo přepadům tohoto patra. Plyn, vystupující z otvorů patra, unáší asebou kapalinu působením vlastni kinetické energie emšrem k separátorům, kde se kapalina odloučí a vlivem gravitace stéká po šikmých plochách separátorů zpět na totéž patro, kde ee misi s čerstvou kapalinou natékající z přepadu vyššího patra a spolu a ni recirkuluje. Zbývající část kapaliny se pohybuje směrem k přepadu, kterým odtéká na níže ležící patro. Plyn, z něhož je oddělena většina unášené kapaliny, stoupá k výše ležícímu patru, kde ae procea opakuje.

Množství kapaliny, natékající otvory 13 ve svislých přepážkách 8 nebo bočnich přepážkách 14, popř. kapaliny natékající spodní části separátorů je přesně definováno,v souvislosti s tim je možno velmi přesně určit recirkulujici množství kapaliny, dodržet tlakovou ztrátu patra a z těchto hodnot odvodit i účinnost zařizaní. V důsledku toho Je možno příslušný dlfuzni, práci či jiný proces vést v předem určených raszicti. Projektantu zařizaní sa tak poskytuje příležitost splnit přesně podmínky děleni při zadaných hydraulických podmínkách.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Děliči kolona, v jejímž plášti jsou v pravidelných odstupech vs vodorovných rovinách umístěna patra opatřená klasickým či vícenásobným přepadem a prostupnými otvory či štěrbinami, Jež jsou překryty separátory ve tvaru šikmých stříšek, tvořených vrstvou síťoviny nebo pleteniny, popř. více vrstvami perforovaných plachů, vyznačená tim, že separátory ( 7, 9, 12 ) jsou spodními okraji připevněny přimo, popř. nepřímo k horni ploše patra ( 2 ) v poloze překrývajíc! jeden nebo více otvorů ( 6 ) patra ( 2 ) a jajich šikmé části ( 10, 11 ) Jsou provedeny Jako lomené či zvlněná.
2. 2. Dělicí kolona podle bodu 1, vyznačená tim, že spodní okraje separátorů ( 7, 9, 12 ) jsou k horní ploše patra ( 2 ) připevněny prostřednictvím svislých přepážek ( 8 ).
3. 3. Dělicí kolona podle bodů 1 a 2 , vyznačená tím, že spodní okraje separátorů ( 7,

   9, 12 ) jsou k horni ploše patra ( 2 ) připevněny prostřednictvím svislých přepážek ( 8 ) kombinovaných se svislými separátory ( 17 ).
4. 4. Dělicí kolona podle bodů 1 až 3, vyznačená tím, že separátory ( 7, 9, 12 ) jeou na patře ( 2 ) uspořádány kolmo k podélné ose přepadové hrany nebo hran.
5. 5. Dělicí kolona podle bodů 1 až 3, vyznačená tim, že separátory ( 7, 9, 12 ) jsou na patře ( 2 ) uspořádány souběžně s podélnou osou přepadové hrany nebo hran.
6. 6. Dělicí kolona podle 1 až 5, vyznačená tim, že svislá přepážky ( 8 ) jsou opatřeny otvory ( 13 ) . ,
7. 7. Dělicí kolona podle bodů 1 až 6, vyznačená tim, že separátory ( 7, 9, 12 ) jsou na bocích uzavřeny bočními přepážkami ( 14 ), opatřenými popřípadě rovněž otvory ( 13 ).