CS265115B1

CS265115B1 - Rectification column with silver tube condenser

Info

Publication number: CS265115B1
Application number: CS875667A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Csc Sykora; Vaclav Ing Csc Chrz; Pavel Ing Vanecek
Original assignee: Sykora Jiri; Chrz Vaclav; Vanecek Pavel
Priority date: 1987-07-29
Filing date: 1987-07-29
Publication date: 1989-10-13
Also published as: CS566787A1

Abstract

)Rektifikačni kolona se strmotrubným kondenzátorem, zařízení na nízkoteplotní dělení vzduchu je charakterizována tím, že nad horní trubkovnicí kondenzátoru je odlučovač ve tvaru válcové nádoby s hranou, jejíž plášt je svým okrajem spojen s horním okrajem pláště kondenzátoru a prostor odlučovače je propojen potrubím dolního produktu z dolní části kolony. Prostor nad horní trubkovnicí kondenzátoru je přitom oddělen od prostoru odlučovače přepážkou ve tvaru pláště komolého kužele, přičemž pro pláště odlučovače je nad připojením přepážky zaústěno potrubí kapaliny. Nad vnitřním obvodem přepážky je umístěna horizontální deska se svislými rovinnými lopatkami, které jsou šikmé k poloměru pláště odlučovače.The stratum condenser rectification column, the low temperature air separation device, is characterized in that above the upper tube sheet of the condenser is a separator in the form of a cylindrical container with an edge, the jacket of which is connected to the upper edge of the condenser shell by the rim and the separator space is connected by a lower product line the bottom of the column. Here, the space above the upper tube sheet of the condenser is separated from the separator area by a frusto-conical shell, whereby a liquid line is connected to the separator shell above the baffle connection. Above the inner circumference of the partition there is a horizontal plate with vertical planar blades which are inclined to the radius of the separator shell.

Description

Vynález se týká rektifikační kolony se strmotrubným kondenzátorem, zařízení na nízkoteplotní dělení vzduchu.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rectifier column with a tubular condenser, a low temperature air separation apparatus.

Dosud známá provedení těchto kolon mají potrubí dolního produktu zaústěno pod dolní trubkovnici kondenzátoru. Nevýhodou stávajícího provedení je vstup páry do některých trubek kondenzátoru. V koloně je totiž větší tlak než v prostoru uvnitř trubek kondenzátoru.Previously known embodiments of these columns have a downstream product line opening below the lower condenser tube sheet. A disadvantage of the present embodiment is the steam inlet into some condenser tubes. In fact, there is more pressure in the column than in the space inside the condenser tubes.

Kapalný dolní produkt kolony ee po sníženi tlaku v regulačním ventilu částečně odpaří a jako směs kapaliny a páry vstupuje pod dolní trubkovnici kondenzátoru. Pára vstupuje přednostně do trubek v blízkosti přívodu. Vlivem většího podílu páry v těchto trubkách může dojít k úplnému odpaření kapaliny nebo k odpařeni s nepatrným zbytkem kapaliny. Za těchto podmínek se mohou nežádoucí příměsi z kapaliny vylučovat na stěnách trubek. To může vést ke zhoršení výměny tepla nebo v konkrétním případě k vylučování stopových množství uhlovodíků z kapalného kyslíku k výbuchu.After lowering the pressure in the control valve, the liquid bottom product of the column ee partially evaporates and as a mixture of liquid and steam enters under the lower condenser tube. Preferably, the steam enters the tubes near the inlet. Due to the higher proportion of steam in these tubes, the liquid may evaporate completely or evaporate with a slight liquid residue. Under these conditions, unwanted impurities may be deposited from the liquid on the tube walls. This may lead to a deterioration of heat exchange or, in a particular case, to the elimination of trace amounts of hydrocarbons from the liquid oxygen to the explosion.

Tyto nevýhody jsou odstaněny rektifikační kolonou se strmotrubným kondenzátorem podle vynálezu, jehož podstat spočívá v umístění odlučovače nad horní trubkovnici, který svým pláštěm navazuje na plášt kondenzátoru nebo horní trubkovnici, přičemž prostor nad horní trubkovnicí a prostor odlučovače jsou s výhodou odděleny přepážkou ve tvaru pláště komolého Južele, která je na svém vnějším obvodu spojena s pláštěm odlučovače a jejíž vnitřní obvod je umístěn výše než vnější obvod, přičemž do pláště odlučovače je v místě nad připojením přepážky zaústěno potrubí kapaliny, které je svým dolním koncem zaústěno pod dolní trubkovnici kondenzátoru. Řešení je možno podle vynálezu dále zvýhodnit umístěním horizontální desky nad vnitřní obvod přepážky a umístěním svislých horizontálních lopatek; šikmých k poloměru pláště odlučovače, do prostoru mezi desku a vnitřním obvodem přepážky. Dalším zdokonalením podle vynálezu je umístění válcové clony mezi vnější hrany lopatek a plášt odlučovače tak, že potrubí dolního produktu je zaústěno do prostoru mezi pláštěm odlučovače a clonou.These drawbacks are eliminated by the rectifier column with the tubular condenser according to the invention, which consists in placing the separator above the upper tube sheet, the jacket of which is connected to the condenser jacket or upper tube sheet, the space above the upper tube sheet and the separator space are separated by A cone which is connected on its outer perimeter to the separator jacket and whose inner perimeter is located higher than the outer perimeter, and a liquid conduit extends into the separator jacket at a point above the bulkhead connection, the lower end of which is connected below the lower condenser tube. The solution according to the invention can further be advantageous by placing a horizontal plate above the inner circumference of the partition and placing vertical horizontal vanes; inclined to the radius of the separator jacket, into the space between the plate and the inner circumference of the partition. Another improvement according to the invention is the placement of a cylindrical orifice between the outer edges of the blades and the separator jacket so that the lower product pipe is connected to the space between the separator jacket and the orifice.

Výhodou řešení podle vynálezu je oddělení páry z dolního produktu v prostoru odlučovače a přivádění kapaliny do kondenzátoru s výhodou přes prostor mezi pláštěm odlučovače a přepážkou a potrubím kapaliny pod dolní trubkovnici, a současné odloučení kapek kapaliny z páry vystupující z trubek kondenzátoru a procházející otvorem, vymezeným vnitřním obvodem přepážky, a uváděné do rotace lopatkami, čímž dochází k odlučování kapek s výhodou na vnitřní stěně válcové clony odkud stékají do prostoru mezi pláštěm a válcovou stěnou. Pára z trubek kondenzátoru, zbavená takto kapek se nad horním okrajem válcové clony spojuje s parou, odloučenou od kapalného dolního produktu kolony a společně odcházejí výstupním hrdlem páry, tvoříce tak odpařený dolní produkt kolony, přičemž odpařováni dolního produktu v trubkách kondenzátoru je ve všech trubkách rovnoměrné, nebot do všech trubek vstupuje čistá kapalina, ve které není obsažena plynná fáze. Tak lze při dodržení vhodné průměrné hladiny kapaliny dosáhnout stavu, kdy z horních vyústění trubek vystupuje směs kapaliny a páry s dostatečným podílem kapaliny, který zabezpečuje, aby koncentrace nežádoucích příměsí nepřekročila mez₍při které se může vylučovat na stěnách trubek. Koncentrace nežádoucích příměsí pak lze v celém objemu kapaliny regulovat odkalovaním nebo adsorpcí. U kondenzátorů odpařujících zkapalněný plyn se zvýšeným obsahem kyslíku se tak zabrání vylučování uhlovodíků a předejde se eventuální explozi zařízení.An advantage of the solution according to the invention is the separation of steam from the bottom product in the separator space and the supply of liquid to the condenser, preferably through the space between the separator jacket and the baffle and liquid line below the lower tube plate. the inner periphery of the baffle, and rotated by the vanes, whereby the droplets are preferably separated on the inner wall of the cylindrical orifice from where they flow into the space between the shell and the cylindrical wall. The droplet condenser tube vapor above the top of the cylindrical orifice combines with steam separated from the liquid bottom product of the column and together exits the vapor outlet to form the vaporized bottom product of the column, while the evaporation of the bottom product in the condenser tubes is uniform since a clean liquid is introduced into all tubes and is free of the gaseous phase. In this way, a suitable liquid level can be achieved, with a liquid-vapor mixture emerging from the upper orifices of the tubes with sufficient liquid to ensure that the concentration of undesirable impurities does not exceed the limit ₍ at which it can be excreted on the tube walls). In the case of condensers vaporizing a liquefied gas with an increased oxygen content, the formation of hydrocarbons is prevented and a possible explosion of the device is prevented.

Příkladné řešení rektifikační kolony je patrné z přiloženého obrázku. Kolona 2 je vybavena rektifikační patrovou vestavbou 2. Pod patrovou vestavbou je zaústěno vstupní hrdlo _3 a z dolní části kolony pod patrovou vestavbou nad dolním dnem 4 je vyvedeno potrubí J5 dolního produktu, v němž je umístěn regulační ventil ťi· Z prostoru nad patrovou vestavbou 2 pod horním dnem 2 j^e vyvedeno potrubí ji plynu, z nějž je provedena odbočka 9 produktu.An exemplary solution of the rectification column is shown in the attached figure. The column 2 is equipped with a rectifier tray 2. The inlet throat 3 is connected below the tray and from the bottom of the column under the tray above the bottom 4 there is a bottom product piping J5, in which the control valve is located. the upper bottom 2 ^e j pipes lead out her gas, which is a branch 9 of product.

K hornímu dnu ]_ je přivařen plášt 10 kondenzátoru, ve kterém je umístěna dolní trubkovnice 11 a horní trubkovnice 12.· ^Do otvorů v trubkovnicích jsou zaústěny teplosměnné trubky 13 a cirkulační středová trubka 24. Potrubí 2 plynu je zaústěno do pláště 10 kondenzátoru v části mezi oběma trubkovnicemi 11, 12. Nad dolní trubkovnicí 11 z pláště 10 kondenzátoru vystupuje potrubí 15 kapaliny, které je zavedeno do kolony 2 nad patrovou vestavbu 2.A condenser jacket 10 is welded to the upper bottom 10, in which the lower tube sheet 11 and the upper tube sheet 12 are located. ^The heat exchange tubes 13 and the circulating central tube 24 enter into the openings in the tube sheets. A liquid line 15 extends above the lower tube plate 11 from the condenser shell 10 and is introduced into the column 2 above the tray assembly 2.

K plášti 10 kondenzátoru je přivařen nad horní trubkovnicí 12 plášt 16 odlučovače 20, na nŽjž nahoře navazuje dno 17 odlučovače. V dolní části odlučovače 20 je umístěna přepážka 25./ která má tvar pláště komolého kužele a je na svém vnějším obvodu přivařena svarem 19 k plášti 16 odlučovače. Její vnitřní obvod umístěný na její horní straně vymezuje otvor, kterým je prostor nad horní trubkovnicí 12 spojen s prostorem odlučovače 20.Above the upper tube sheet 12, the sheath 16 of the separator 20 is welded to the condenser jacket 10, to which the bottom 17 of the separator adjoins at the top. In the lower part of the separator 20 there is a partition 25 / which has the shape of a truncated cone shell and is welded on its outer periphery by welding 19 to the separator shell 16. Its inner circumference located on its upper side defines an opening through which the space above the upper tube sheet 12 is connected to the space of the separator 20.

K přepážce jsou připojeny svislé rovinné lopatky 21, které jsou orientovány šikmo k poloměru pláště 16 odlučovače 20. K horním hranám lopatek 21 je přivařena deska 22. Mezi vnějšími hranami 23 lopatek 21 a pláštěm 16 odlučovače je umístěna válcová clona 24., jejíž osa je totožná s osou pláště 16 odlučovače a zaústění prvního potrubí se výškově nachází mezi její dolní a horní hranou.A vertical planar vanes 21 are attached to the partition and are oriented obliquely to the radius of the separator jacket 16. A plate 22 is welded to the upper edges of the vanes 21. Between the outer edges 23 of the vanes 21 and the separator jacket 16 is a cylindrical orifice 24. coincident with the axis of the separator jacket 16 and the opening of the first conduit is at a height between its lower and upper edges.

Vynález je možno výhodně využít u zařízení na dělení vzduchu jeho rektifikací za nízkých teplot, u kterých se vzduch děli v jediné koloně za zvýšeného tlaku na tlakový dusík a kyslíkem obohacenou kapalinu, která se pak odpařuje v kondenzátoru a tvoří tak chladicí médium pro vytvoření zpětného toku v koloně.The invention can be advantageously utilized in an air separation device by its low-temperature rectification, in which the air is split in a single column under increased pressure to pressurized nitrogen and oxygen-enriched liquid, which vaporizes in the condenser to form a cooling medium to generate backflow in the column.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

A rectifying column with a tubular condenser, in which the space below the lower tube sheet and the space above the upper tube sheet are interconnected by the internal spaces of the condenser tubes and both tube sheets are connected by a condenser jacket, characterized in that a separator (20) in the form of a cylindrical container with a bottom, the jacket (16) of which is connected with its lower edge to the upper edge of the condenser jacket (10) and the space of the separator (20) is connected by the lower product line (5) to the bottom of the column (1).

Rectification column according to claim 1, characterized in that the space above the upper tube sheet (12) is separated from the space of the separator (20) by a partition. (18) in the form of a truncated cone shell, which is connected to its separator shell (16) and its inner circumference is located higher than the outer circumference, with an outlet into the separator shell (16) above the bulkhead (18) a liquid line (15) which, at its lower end, terminates below the lower tubesheet (11) of the condenser.

, n

3. A rectification column according to claim 1 or 2, characterized in that a horizontal plate (22) is disposed above the inner periphery of the partition (18) and vertical planar blades are located in the space between said plate (22) and the smallest diameter of the partition (18). (21) which are inclined to the radius of the separator jacket (16).

Rectification column according to Claims 1, 2 and 3, characterized in that a cylindrical wall (24) is arranged between the outer edges (23) of the blades (21) and the separator jacket (16) such that the piping (5) of the bottom product is located. opening into the space between the separator jacket (16) and the orifice (24).