CS255963B1

CS255963B1 - Equipment for liquid partition along horizontal cross section of column apparatus

Info

Publication number: CS255963B1
Application number: CS856033A
Authority: CS
Inventors: Werner Dietrich; Otakar Kautsky
Original assignee: Werner Dietrich; Otakar Kautsky
Priority date: 1985-08-21
Filing date: 1985-08-21
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS603385A1

Abstract

Zařízení pro rozdělení kapaliny rozstřikováním v kolovém aparátu s výkonnou vestavbou na výměnu hmoty a tepla mezi kapalinou postupující kolonovým aparátem směrem dolů a plynem stoupajícím kolonovým aparátem směrem vzhůru je konstruováno tak, že rozstřikovač kapaliny se skládá z nejméně jednoho děrovaného kanálu nebo nejméně jedné trysky, toto zařízení je z obou bočních stran obklopeno stěnami ochranného korýtka bez dna, které jsou svislé nebo upraveny šikmo tak, že jejich vzdálenost je ve spodu menší než v horní části, přičemž se kapalina rozstřikuje do prostoru a na stěny ochranných korýtek, na nichž vytváří vrstvu kapaliny, která směrované stéká nebo přetéká na vložku nebo výplň kolonového aparátu.Liquid separation device Spraying in a wheeled apparatus with a powerful incorporation for mass and heat exchange between the liquid passing through the column apparatus downward and gas rising the column apparatus is up designed so that the liquid sprayer consists of at least one perforated channel or at least one nozzle, this the device is surrounded on both sides the bottom of the protective trough, which are vertical or oblique so that their distance is at the bottom less than the top, taking the liquid splashes into space and walls protective troughs on which he creates a layer of liquid that flows down or overflows on a liner or column filler apparatus.

Description

Vynález se týká zařízení k rozdělování kapaliny po vodorovném průřezu kolonovým aparátem, určeným pro přímý kontakt mezi kapalinou a plynnou fází, v nejméně jednom pásmu vodorovného průřezu kolonovým aparátem.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a device for distributing a liquid across a horizontal cross-section through a column apparatus intended for direct contact between the liquid and the gas phase in at least one horizontal cross-sectional zone through the column apparatus.

Způsob rozdělování kapaliny po vodorovném průřezu kolonového aparátu, určeného pro kontakt mezi kapalnou fází stékající aparátem shora dolů a plynnou fází stoupající aparátem sdola nahoru, význačnou měrou určuje stupeň využití objemu aparátu. Obecně se požaduje, aby se kapalina rozdělovala rovnoměrně po vodorovném průřezu aparátu/ aby byl rozdělovač propustný pro veliké množství kapaliny i plynu bez strhávání kapaliny plynem a tak byl použitelný pro vysoce výkonné vložky nebo výplně kolonového aparátu, a aby byl odolný proti zanášení mechanickými nečistotami a tím proti ucpávání.The method of distributing a liquid over a horizontal cross-section of a column apparatus intended for contact between the liquid phase flowing from the top down apparatus and the gas phase ascending the apparatus downwards, largely determines the degree of utilization of the apparatus volume. Generally, it is desired that the liquid be distributed evenly over the horizontal cross-section of the apparatus / that the manifold is permeable to a large amount of liquid and gas without entrainment of the gas and thus be usable for high performance column fillers or fillers and resistant to clogging and thereby clogging.

Nedostatkem rozdělovačů dosud používaných je to, že nesplňují současně všechny uvedené požadavky. Např. rozdělovače, ve kterých kapalina se rozděluje vytékáním z velkého počtu malých otvorů nebo z úzkých štěrbin, rozdělují kapalinu rovnoměrně, avšak jsou náchylné k ucpávání malých otvorů nebo úzkých štěrbin mechanickými nečistotami. Dále např. zařízení rozdělovačů, které zabírá příliš velký podíl z vodorovného průřezu aparátem, i když je provedeno pro rovnoměrné rozděleni kapaliny a není náchylné k ucpávání, mívá nízký výkon, pokud jde o maximální měrné zatížení kapalinou i plynem vodorovného průřezu aparátem, vyjádřený např. maximálně možným počtem kilogramů kapaliny nebo plynu procházejícím jedním Čtverečným metrem vodorovného průřezu aparátu za hodinu bez zahlcení aparátu.A disadvantage of the distributors used so far is that they do not simultaneously meet all of the above requirements. E.g. Manifolds in which liquid is distributed by leakage from a large number of small holes or narrow slits, distribute the liquid evenly, but are prone to clogging small holes or narrow slots with mechanical impurities. Furthermore, for example, a manifold device that occupies too much of the horizontal cross-section of the apparatus, even if it is designed to distribute the liquid evenly and is not prone to clogging, has a low performance in terms of maximum specific liquid and gas specific cross-sectional load. the maximum number of kilograms of liquid or gas passing through one square meter of horizontal cross-section per hour without flooding the apparatus.

Podstata zařízení pro rozdělení kapaliny rozstřikováním po vodorovném průřezu kolonového aparátu, určeného pro přímý kontakt mezi kapalinou a plynnou fází v nejméně jednom pásmu vodorovného průřezu kolonovým aparátem podle vynálezu spočívá v tom, že je tvořeno rozstři“ kováčem kapaliny, který se skládá z nejméně jednoho děrovaného kanálu nebo nejméně jedné děrované trysky, kteréžto zařízení je z obou bočních stran obklopeno stěnami ochranného korýtka bez dna, které jsou svislé nebo jsou upraveny šikmo tak, že je jejich vzdálenost ve spodu menší než v horní části.The principle of a device for distributing liquid by spraying over a horizontal cross-section of a column apparatus intended for direct contact between the liquid and the gas phase in at least one horizontal cross-sectional zone of the column apparatus according to the invention consists of a liquid sprayer consisting of at least one perforated the duct or at least one perforated nozzle, the device being surrounded from both sides by a bottom wall of a protective trough which is vertical or inclined so that its distance at the bottom is less than at the top.

Rozdělování kapaliny u zařízení podle vynálezu probíhá tak, že nejdříve se kapalina rozstříkne bud děrovaným kanálem nebo tryskou do prostoru ochranného korýtka a na jeho stěny, načež se z prostoru ochranného korýtka a z jeho stěn převede na vlastni vložku kolonového aparátu nebo na výplň kolonového aparátu a to bud přímým přetékáním nebo pomocí zvláštního přetokového zařízení.The liquid distribution of the device according to the invention is effected by first spraying the liquid either through a perforated duct or a nozzle into the trough space and onto its walls, and then transferring from the trough space and its walls to the actual column insert or column filler. either by direct overflow or by means of a special overflow device.

Pásmem vodorovného průřezu kolonovým aparátem se rozumí taková část uvedeného vodorovného průřezu aparátem, která leží pod příslušným děrovaným kanálem a příslušným ochranným korýtkem. Stěny ochranného korýtka obklopují z obou stran rozstřikovač, který je tedy zapuštěn mezi stěny ochranného korýtka. Stěny ochranného korýtka jsou bud svislé nebo šikmé, takže v tomto druhém případě jejich vzájemná vzdálenost ve spodu je nižší než v horní části.The horizontal section zone of the column apparatus is understood to be that part of the horizontal section of the apparatus which lies below the respective perforated channel and the respective protective trough. The walls of the protective trough surround on both sides a sprinkler, which is thus recessed between the walls of the protective trough. The walls of the protective trough are either vertical or inclined, so that in the latter case their spacing at the bottom is lower than at the top.

Ochranná korýtka mohou být v horní části zakryta víčky, která omezují nebo znemožňují průchod plynu touto horní částí, což přispívá k tomu, aby kapalina nebyla strhávána vzhůru proudem plynu.The protective troughs may be capped at the top by caps that restrict or prevent the passage of gas through the top, thereby helping to prevent the liquid from being entrained up by the gas stream.

Děrované kanály mohou být rovné nebo stočeny do kruhu. Děrované kanály mohou mít různý průřez, např. mohou být tvořeny děrovanými trubkami s kruhovým průřezem nebo sploštělými děrovanými trubkami, přičemž v tomto druhém případě ve svislém průřezu trubky menší rozměr odpovídá vodorovnému směru.The perforated channels may be straight or coiled. The perforated ducts may have different cross-sections, for example they may consist of perforated tubes with a circular cross-section or flattened perforated tubes, in which case the smaller dimension corresponds to the horizontal direction in the vertical cross-section of the tube.

Osa výtokových otvorů děrovaných kanálů a tím i směr výtoku kapaliny je bud ve vodorovné poloze nebo je s výhodou odchýlena od vodorovné polohy směrem dolů.The axis of the orifices of the apertured channels and hence the direction of the liquid outlet is either horizontal or preferably downwardly from the horizontal.

Výtokové otvory děrovaných kanálů jsou dimenzovány dostatečně veliké, aby se neucpávaly mechanickými nečistotami. Průřez děrovanými kanály je dimenzován tak, aby rychlost prouděníThe outlet openings of the perforated ducts are sized sufficiently large that they are not clogged by mechanical impurities. The cross-section of the perforated channels is dimensioned so that the flow velocity

255.963 kapaliny v nich byla dostatečně veliká, při níž se neusazují v kanále mechanické nečistoty. Podle potřeby konkrétního případu výtokové otvory děrovaných kanálů jsou umístěny v protilehlých polohách obou svislých stran kanálů nebo jsou umístěny výstřídaně.The 255.963 fluid was large enough to prevent mechanical impurities from settling in the channel. Depending on the needs of the particular case, the outlet openings of the perforated channels are located in opposite positions of the two vertical sides of the channels or are alternately positioned.

V případě použití nejméně jedné trysky pro rozstřikování kapaliny je s výhodou osa výtoku kapaliny z trysky umístěna ve vodorovném směru a je šikmo namířena pod úhlem menším než 90° na jednu ze stěn ochranného korýtka. Při tomto uspořádání dochází k tříštění kapaliny na této stěně, k odražení části kapaliny na druhou stěnu a tím k rozdělení kapaliny po značně větším úseku ochranného korýtka než odpovídá bezprostřednímu okolí výtoku kapaliny z trysky.If at least one liquid spray nozzle is used, preferably the axis of the liquid discharge from the nozzle is located horizontally and is obliquely directed at an angle of less than 90 ° to one of the walls of the protective trough. In this arrangement, the liquid on this wall is shattered, a portion of the liquid is reflected on the second wall, and thus the liquid is distributed over a considerably larger section of the protective trough than corresponds to the immediate vicinity of the liquid outlet from the nozzle.

Ochranná korýtka mohou být ve spodní části opatřena systémem desek průchodným pro kapalinu i plyn, určeným proti přímému propadu kapaliny z prostoru korýtek mezi postranními stěnami korýtek na vlastní vložku kolonového aparátu nebo na výplň kolonového aparátu.The protective troughs may be provided at the bottom with a system of liquid and gas-permeable plates designed to prevent liquid from falling directly from the trough space between the side walls of the troughs to the actual column insert or to the column filler.

Systém těchto desek může být umístěn případně pod korýtky. Desky proti propadu kapaliny mohou být šikmo umístěny a mohou se vzájemně překrývat. Tyto desky mohou být zapuštěny do šikmých výřezů ve spodní části ochranných korýtek.The system of these plates can optionally be placed under troughs. The liquid drop plates may be inclined and may overlap one another. These plates can be embedded in the slope cuts at the bottom of the protective troughs.

Tím jsou odstraněny nedostatky dosud známých zařízení pro rozdělování kapaliny. Kapalina je zde rozstřikována otvory tak velikými,, že se tyto otvory neucpávají. Proudy a kapky rozstříknuté kapaliny jsou dále rozmělňovány na menší kapky a film kapaliny tím, Že rozstříknutá kapalina naráží na vnitřní stěny korýtek, kteréžto stěny oddělují od sebe vnitřní prostor korýtek a prostor po vnější straně korýtek, kterým plyn stoupá vzhůru aniž způsobuje únos kapaliny, se kterou v těchto místech nepřichází do bezprostředního styku.This removes the drawbacks of the known liquid distribution devices. Here, the liquid is sprayed through holes so large that the holes do not clog. The spray liquid streams and droplets are further comminuted into smaller droplets and liquid film by splashing the spray liquid against the inner walls of the troughs, which walls separate the inner compartments of the troughs and the space on the outer side of the troughs. which does not come into direct contact in these places.

Zařízení podle vynálezu se dá s výhodou použít pro rozdělování kapaliny na vysoce výkonné vestavby kolonového aparátu, sestavené např. ze svislých rovnoběžných desek bud z plného plechu nebo ze sítoviny, např. z tahokovu. Bylo zjištěno, že při použití dosud známých rozdělovačů, např. korýtek s výřezy po stranách, jsou právě uvedené vestavby ze svislých desek ve výkonu omezovány tím, že dochází k zahlcení rozdělovače při nižším výkonu, např. o 40 a více procent, než je maximálně možný výkon samotných vestaveb. Při rozdělování kapaliny pomocí zařízení podle vynálezu není většinou nutné rozšíření vodorovného průřezu kolonového aparátu v místě rozdělovače kapaliny jako je to nutné u jiných rozdělovačů, např. při použití již zmíněných korýtek s výřezy nebo roštových rozdělovačů, jestliže nemá být omezeno plné využití vysoce výkonných vestaveb. Zmíněné rozšíření průřezů aparátu může představovat 50 i více procent, jak bylo experimentálně zjištěno.The device according to the invention can be advantageously used for the distribution of liquid into high-performance column installations, for example composed of vertical parallel plates either of solid sheet or of mesh, for example of expanded metal. It has been found that when using previously known manifolds, such as troughs with side cutouts, the above-mentioned vertical plates are limited in performance by overloading the manifold at less power, e.g., 40 percent or more than the maximum possible performance of the installation itself. When distributing liquid by means of the device according to the invention, it is generally not necessary to extend the horizontal cross-section of the column apparatus at the location of the liquid distributor, as is necessary with other distributors, eg using already mentioned troughs or grate distributors. Said widening of the cross-section of the apparatus may be 50% or more as experimentally determined.

Uvedených výhod rozdělování kapaliny na zařízení podle vynálezu se dosahuje tím, že stěny korýtek oddělují od sebe vnitřní prostor korýtek, kde se rozstřikuje kapalina, a prostor po vnější straně korýtek, kterým plyn stoupá vzhůru aniž způsobuje únos kapaliny, se kterou v těchto místech nepřichází do bezprostředního styku.Said advantages of distributing the liquid to the device according to the invention are achieved by separating the walls of the troughs from the inner space of the troughs where the liquid is sprayed and the space outside the troughs through which the gas rises without causing the liquid to escape. immediate contact.

Na obrázku 1 je znázorněno celkové uspořádání kolonového aparátu X a umístění v něm rozdělovače 2 kapaliny. Na dalších obrázcích obr. 2 až obr. 7 je znázorněno podrobněji zařízení k rozdělování kapaliny podle vynálezu v rozdělovači 2 kapaliny a na deskách přetokového zařízení 12, znázorněných na obr. 1.Figure 1 shows the overall arrangement of the column apparatus X and the location of the liquid distributor 2 therein. 2 to 7 show the liquid distribution device according to the invention in more detail in the liquid distributor 2 and on the plates of the overflow device 12 shown in FIG. 1.

Na obr. 1 je znázorněn kolonový aparát .1, do kterého se nástřikuje kapalina přívodemFIG. 1 shows a column apparatus 1 into which liquid is injected by inlet

4. kapaliny. Kapalina se rozděluje rovnoměrně po vodorovném průřezu kolonového aparátu pomocí rozdělovače 2_ a dále se zavádí přes desky přetokového zařízení 12 na vložku kolonového aparátu nebo na jeho výplň 2' odkud stéká postupně dolů až na dno, odkud odchází z aparátu odvodem 2 kapaliny. Plyn vstupuje do kolonového aparátu X přívodem _6 plynu, dále postupuje vzhůru přes vložku nebo výplň 2 kolonového aparátu, přičemž dochází k výměně hmoty nebo tepla nebo hmoty i tepla mezi kapalinou a plynem, a konečně prochází volným průřezem mezi deskami přetokového zařízení 12 a volným průřezem rozdělovače 2 kapaliny do prostoru pod víkem 15, odkud odchází z aparátu odvodem 7_ plynu.4. Liquids. The liquid is distributed evenly over the horizontal cross-section of the column apparatus by means of a distributor 2 and is then fed through the plates of the overflow device 12 to the column apparatus or packing 2 'from where it flows downwards down to the bottom. The gas enters the column apparatus X through a gas inlet 6, then proceeds upward through the cartridge insert or packing 2, exchanging mass or heat or mass and heat between the liquid and the gas, and finally passes through the free cross-section between plates of overflow device 12 and free cross-section. the liquid distributor 2 into the space under the lid 15, from where it exits the apparatus through a gas outlet 7.

Na obr. 2a je vyobrazen rozstřikovač kapaliny, který se skládá z hlavního rozvodu £ a z děrovaných kanálů % které jsou napojeny na hlavní rozvod £· Každý děrovaný kanál 9 je obklopen ochranným korýtkem 11 zakrytým víčkem 14, znázorněnými na obr. 2b a 2c. Kapalina je přiváděna přívodem _4 kapaliny do hlavního rozvodu odkud odchází do jednotlivých děrovaných kanálů jejichž dírkami je rozstříknuta rovnoměrně do prostoru a na stěny jednotlivých ochranných korýtek 11, odkud je převedena na vlastní vložku kolonového aparátu nebo na jeho výplň 2 přes desky přetokového zařízení 12, znázorněné na obr. 1.Fig. 2a shows a liquid sprayer consisting of a main manifold 8 and perforated channels 9 which are connected to the main manifold 8. Each perforated channel 9 is surrounded by a protective trough 11 covered by a lid 14 shown in Figs. 2b and 2c. The liquid is supplied by the inlet 4 of the liquid into the main distribution system from where it flows into individual perforated channels whose holes are sprayed evenly into the space and on the walls of individual protective troughs 11, from which it is transferred to its own insert or to its filling 2 through the plates of the overflow device 12 shown. in FIG.

Na obr. 2a jsou dírky u jednoho děrovaného kanálu 9_ umístěny v protilehlých polohách a u jiného děrovaného kanálu 9^ jsou umístěny v střídavých polohách. Počet dírek, jejich průměr a rozmístění dírek závisí na množství rozstřikované kapaliny a její čistotě. Osa výtokových dírek je často s výhodou odchýlena od vodorovné roviny směrem dolů.In Fig. 2a, the holes in one perforated channel 9 are located in opposite positions and in another perforated channel 9 are located in alternate positions. The number of holes, their diameter and the position of the holes depends on the amount of liquid to be sprayed and its purity. The axis of the spout holes is often preferably deflected downwards from the horizontal.

Na obr. 3a a 3b je znázorněno jiné zařízení pro rozstřikování kapaliny, a to trysky IQ. Trysky 10 rozstřikují kapalinu ve vodorovné rovině šikmo na stěny ochranného korýtka 11, kde se proud kapaliny tříští, což přispívá k rovnoměrnosti rozdělení kapaliny.Figures 3a and 3b show another liquid spraying device, the nozzle 10. The nozzles 10 spray the liquid in a horizontal plane at an angle to the walls of the protective trough 11, where the liquid stream is shattered, which contributes to a uniform distribution of the liquid.

Na obr. 4a je znázorněno zařízení, u kterého rozstřikovací děrovaný kanál 9_ je stočen do kruhu a podobně ochranné korýtko 11.FIG. 4a shows a device in which the spray-through channel 9 is twisted into a circle and the like in a protective trough 11.

Na obr. 5 je vyobrazen kruhový svislý řez děrovaného kanálu 9_.FIG. 5 shows a circular vertical section of the perforated channel 9.

Na obr. 6 je vyobrazen oválný svislý řez děrovaného kanálu 9_, který je výhodný tím, že ve vodorovné rovině zabírá relativně málo místa v kolonovém aparátu 1_.FIG. 6 shows an oval vertical section of the perforated channel 9, which is advantageous in that it occupies relatively little space in the column apparatus 7 in a horizontal plane.

Na obr. 7 je boční pohled na ochranné korýtko 11, ve kterém jsou ve spodní části šikmé výřezy 13, do kterých jsou zapuštěny desky přetokového zařízení 12. Tyto desky jsou určeny proti propadu kapaliny a proto se s výhodou překrývají. Kapalina při jejich použití přetéká na vložku J3 kolonového aparátu buč ze stěn ochranných korýtek 11 nebo z desek přetokového zařízení mohou být umístěny i pod ochrannými korýtky 11.Fig. 7 is a side view of the protective trough 11, in which there are sloping slots 13 at the bottom, into which the plates of the overflow device 12 are embedded. These plates are designed to prevent the liquid from falling and therefore preferably overlap. In their use, the liquid overflows to the column insert 13 either from the walls of the protective troughs 11 or from the plates of the overflow device can also be placed under the protective troughs 11.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Apparatus for distributing a liquid across a horizontal cross-section of a column apparatus, intended for direct contact between a liquid and a gaseous phase in at least one horizontal cross-sectional zone of a column apparatus by spraying, characterized in that it consists of a liquid sprayer consisting of at least one perforated channel ) or at least one nozzle (10), the device being surrounded on both sides by bottom walls of a protective trough (11) which are vertical or inclined so that their distance is lower at the bottom than at the top.

Device according to claim 1, characterized in that the protective trough (11) is covered in the upper part by a lid (14).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the perforated channels (9) are formed by perforated tubes of circular or oval cross-section with a smaller oval dimension in the horizontal direction, which are straight or twisted into a circle.

Device according to Claims 2 and 3, characterized in that the axis of the outflow openings and hence the direction of the liquid outlet is deflected downwards from the horizontal.

Device according to Claims 2 to 4, characterized in that the outflow openings on both sides of the perforated ducts (9) are located in opposite positions or are arranged alternately.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the axis of the liquid outlet from the at least one nozzle (10), preferably located in the horizontal direction, is obliquely directed at an angle of less than 90 ° to one wall of the protective trough (11).

Device according to one of Claims 2 to 6, characterized in that in the lower part of the protective troughs (11) there are placed systems of the overflow device (12) against the liquid overflow.

Device according to claim 7, characterized in that the plates of the overflow device (12) are inclined and preferably overlap one another.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the plates of the overflow device (12) are provided in angled slots (13) at the bottom of the protective troughs (11).