DE10203323C1 - Material exchanger apparatus, for separating gas-liquid mixtures by absorption and rectification, has plate types in pairs and connected together as tubes and run-off shafts - Google Patents
Material exchanger apparatus, for separating gas-liquid mixtures by absorption and rectification, has plate types in pairs and connected together as tubes and run-off shaftsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die apparative Gestaltung von Stoffaustauschausrüstungen für den chemischen und artverwandten Apparatebau zur Trennung von Gas-Flüssigkeits gemischen durch Absorption und Rektifikation vor allem in der Gas-, Erdöl- und petrochemi schen sowie der chemischen und artverwandten Industrie.The invention relates to the apparatus design of mass transfer equipment for chemical and related apparatus construction for the separation of gas-liquid mixed by absorption and rectification, especially in gas, petroleum and petrochemicals and the chemical and related industries.
Beim Entwurf und Betrieb derartiger Stoffaustauschapparate müssen hohe Anforderungen erfüllt werden wie hohe Leistung und Zuverlässigkeit, hohe Effektivität des Stoff und Wär meaustausches und der Phasentrennung, geringster Ausrüstungsaufwand sowie eine hohe Fle xibilität (turndown) beim Betrieb der Stofftrennapparate, d. h. die Eigenschaft einer Ausrüs tung einen sicheren und funktionserfüllenden Betrieb bei großen Belastungsschwankungen (Teillast 10% und weniger der Nominalleistung) sowohl bezüglich des Gas- als auch Flüssig keitsdurchsatzes zu gewährleisten.When designing and operating such mass transfer devices, high demands must be made such as high performance and reliability, high effectiveness of the material and heat exchanges and phase separation, minimal equipment costs and a high Fle flexibility (turndown) in the operation of the fabric separators, d. H. the property of an equipment safe and function-fulfilling operation with large load fluctuations (Partial load 10% and less of the nominal power) with regard to both gas and liquid to ensure throughput.
Da Stoffaustauschapparate die Hauptausrüstungen bei der Gasaufbereitung und destillativen Stofftrennung sind, ist die Erfüllung dieser Anforderungen mit der Schaffung kompakter mi niaturisierter und flexibler Anlagen verbunden, die sowohl in Chemieunternehmen und in Untergrund-Erdgasspeichern, auf Gasförderfeldern auf dem Festland (onshore) als auch auf dem Kontinentalschelf (offshore) eingesetzt werden können, wo reduzierte Apparateabmes sungen, geringe Apparategewichte und hohe spezifische Leistungen der Anlagen von größter Bedeutung sind,.Since mass transfer devices are the main equipment in gas processing and distillation Separation of materials are, meeting these requirements is compact with the creation of mi niaturized and flexible systems connected, both in chemical companies and in Underground natural gas storage facilities, on gas production fields on the mainland (onshore) as well as on the continental shelf (offshore) can be used, where reduced apparatus dimensions solutions, low apparatus weights and high specific performance of the systems of the greatest Meaning are.
Es sind Konstruktionen von Stoffaustauschapparaten bekannt, die mit im Gleichstrom arbei tenden Kontakt- und Abscheideelementen (KAE) mit einem festangeordneten Axialwirbler-+ am Eintrittsende und einem Fliehkraftabscheider am Austrittsende zur Abtrennung der flüssi gen Phase nach erfolgtem Stoffaustausch ausgerüstet sind (Deutsches Patent 198 28 884 C1). Die Zuführung der flüssigen Phase in die Kontaktzone erfolgt durch Umfangsbohrungen im Bereich der geneigten Schaufeln des Axialwirblers unterhalb des Wirblers. There are known constructions of mass transfer apparatus which work with in cocurrent tendency contact and separation elements (KAE) with a fixed axial whirl + at the inlet end and a centrifugal separator at the outlet end to separate the liquid phase after the exchange of materials has taken place (German Patent 198 28 884 C1). The liquid phase is fed into the contact zone through circumferential bores in the Area of the inclined blades of the axial swirler below the swirler.
Es ist ebenfalls die Anwendung eines Hochgeschwindigkeitsbodens (HGB) in Stofftrennappa raten zur Trocknung von Erdgas mit Glykolen bekannt (Deutsches Patent 199 29 408 C1). Ein solcher Stoffaustauschapparat gewährleistet einen sehr hohen Gasdurchsatz, so dass Gasbelas tungsfaktoren (F-Faktoren) von 6,5 bis 10 bezogen auf den gesamten Kolonnenquerschnitt realisierbar sind, d. h. die Leistung eines solchen Apparates ist 4 bis 5mal höher als die einer konventionellen Stofftrennkolonne mit Glockenböden.It is also the application of a high speed floor (HGB) in cloth separation appa advise to dry natural gas with glycols known (German patent 199 29 408 C1). On Such mass transfer apparatus ensures a very high gas throughput, so that gas loads tion factors (F factors) from 6.5 to 10 based on the total column cross-section are realizable, d. H. the performance of such an apparatus is 4 to 5 times higher than that of one conventional fabric separation column with bubble cap trays.
Ein Nachteil dieses Stoffaustauschapparates ist jedoch die eingeschränkte Flexibilität, d. h. ein stabiler Betrieb dieser Kolonne ist nur bis zu einer unteren Grenze im Teillastbereich von 30% der Nominalleistung möglich. Diese Einschränkung begrenzt den Einsatz dieses Apparates für einige wichtige Anwendungsgebiete, wie z. B. für Erdgasspeicher mit hohen Belastungs schwankungen.A disadvantage of this mass transfer apparatus, however, is the limited flexibility, i. H. on stable operation of this column is only up to a lower limit in the partial load range of 30% of nominal power possible. This limitation limits the use of this device for some important areas of application, such as B. for natural gas storage facilities with high loads fluctuations.
Es sind Konstruktionen von Stoffaustauschapparaten vorgeschlagen worden, die eine Kombi nation unterschiedlicher Böden darstellen z. B. Siebböden und Hochgeschwindigkeitsböden mit Gleichstrom-Kontaktelementen, wobei der Siebboden in dieser Kombination als oberer Boden und der Hochgeschwindigkeitsboden unter dem Siebboden angeordnet ist. Die Flüs sigkeitsströme vom Siebboden und vom Hochgeschwindigkeitsboden werden nach erfolgtem Stoffaustausch einem gemeinsamen Ablaufschacht zugeführt (US-Patent 5,885,488). Eine derartige Konstruktion besitzt gute technisch-ökonomische Leistungsparameter, inbesondere bezüglich der Stoffaustauscheffektivität und bei der Verhinderung der Schaumbildung durch den Hochgeschwindigkeitsboden. Diese Konstruktion besitzt jedoch auch einige Nachteile, wie z. B.Constructions of mass transfer apparatus have been proposed that use a station wagon represent nation of different soils B. sieve trays and high-speed trays with direct current contact elements, the sieve plate in this combination as the upper one Bottom and the high-speed bottom is arranged under the sieve bottom. The rivers Fluid flows from the sieve plate and from the high-speed plate are Mass transfer fed to a common downcomer (US Patent 5,885,488). A such construction has good technical-economic performance parameters, in particular regarding the mass transfer effectiveness and the prevention of foam formation the high-speed floor. However, this construction also has some disadvantages such as B.
- - die Begrenzung des zulässsigen Gasbelastungsfaktors durch die Leistungsfähigkeit des oben angeordneten Siebbodens, d. h. Fmax = 2,5 m/s(kg/m3)0,5 - the limitation of the permissible gas load factor due to the performance of the sieve plate arranged at the top, ie F max = 2.5 m / s (kg / m 3 ) 0.5
- - Die Flüssigkeitsbelastung ist sehr begrenzt und erfordert eine verhältnismässig große Fläche des Bodens für die Ablaufschächte.- The liquid load is very limited and requires a relatively large one Area of the floor for the downcomers.
- - Die Flexibiliätsgrenzen (turndown) einer solchen Kombination von zwei unterschied lichen Böden ist ebenfalls begrenzt und beträgt maximal 3 (d. h. Teillastfahrweisen bis 30% der Nominallast sind maximal möglich).- The flexibility limits (turndown) of such a combination of two differ soils is also limited and is a maximum of 3 (i.e. partial load modes up to 30% of the nominal load is possible).
Die Grundlage der Erfindung besteht darin, einen Hochgeschwindigkeitsapparat derart zu konstruieren, dass er bei hoher Leistungsfähigkeit gleichzeitig auch eine sehr grosse Flexibili tät besitzt, d. h. durch eine spezielle konstruktive Gestaltung der Stoffaustauschelemente Teil lastfahrweisen (turndown) bezüglich der Gasbelastung von 1 : 12 und mehr zu gewährleisten, wobei der Flüssigkeitsmitriss zwischen den Böden weitgehend unterdrückt wird.The basis of the invention is to provide a high-speed apparatus construct that with high performance at the same time also a very high flexibility activity, d. H. through a special constructive design of the mass transfer elements to guarantee load driving procedures (turndown) with regard to the gas load of 1:12 and more, the liquid entrainment between the soils is largely suppressed.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst, indem der Stoffaustauschapparat, der aus einem ver tikal stehenden zylindrischen Kolonnenmantel besteht und Stutzen für die Zufuhr und die Ab fuhr des Gases sowie der Flüssigkeit besitzt, mit horizontal angeordneten Böden im Inneren versehen ist, wobei als Böden abwechselnd Zweiphasen-Stoffaustauschböden im Gegenstrom (z. B. Ventilböden) und Hochgeschwindigkeitsböden mit Gleichstrom - Kontakt- und Ab scheide-Elementen, die am Fuß Umfangsbohrungen besitzen, verwendet werden, die block weise aus jeweils einem Gegenstromboden und einem Gleichstromboden bestehen, wobei die gleichartigen Böden durch Überlaufrohre bzw. Ablaufschächte für die flüssige Phase mitein ander verbunden sind und der Ablaufschacht des letzten unteren Gegenstrombodens mit ei nem Siphonabschluss im Kolonnensumpf endet und der als Zentralrohr ausgeführte Flüssig keitsablauf des letzten unteren Gleichstrombodens ebenfalls über eine Tauchung in den Ko lonnensumpf geführt wird.The object of the invention is achieved by the mass transfer apparatus, which consists of a ver tical standing column column jacket and spigot for the supply and the Ab drove the gas as well as the liquid, with horizontally arranged floors inside is provided, with alternating two-phase mass transfer trays in countercurrent (e.g. valve trays) and high-speed trays with direct current - contact and Ab sheath elements that have circumferential holes on the foot are used to block as consist of a counter-current plate and a co-current plate, the similar floors with overflow pipes or drainage ducts for the liquid phase are connected and the drain shaft of the last lower counterflow floor with egg nem siphon ends in the column bottom and the liquid designed as a central tube flow of the last lower DC floor also by diving into the Ko is carried out.
Eine derartige konstruktive Ausführung eines Stoffaustauschapparates gewährleistet einen Flexibilitätsfaktor (turndown) von 12, d. h. die Gasbelastung kann um den Faktor 12 bezogen auf die Nominallast verringert werden wodurch sich eine sehr große Flexibilität und große Belastungsgrenzen des Stoffaustauschapparates ergeben.Such a constructive design of a mass transfer apparatus ensures one Flexibility factor (turndown) of 12, d. H. the gas load can be related by a factor of 12 can be reduced to the nominal load resulting in a very great flexibility and great Stress limits of the mass transfer apparatus result.
Außerdem gewährleistet eine solche konstruktive Ausführung durch das Abwechseln der zwei Bodentypen hintereinander eine starke Reduzierung des Flüssigkeitsmitrisses von einem Bo den zum anderen, da die KAE auf den Hochgeschwindigkeitsböden die Rolle von Flüssig keitsabscheidern (Demister) übernehmen, wenn nur die Ventilböden betrieben werden. Außerdem ist es zweckmäßig, den Stoffaustauschapparat so zu gestalten, dass die Hochge schwindigkeitsböden untereinander durch Ablaufrohre mit einem kleinen Durchmesser, die durch die Ventilböden flüssigkeitsdicht hindurchgeführt werden, verbunden sind, wobei die oberen Rohrenden gleichzeitig das Ablaufwehr darstellen, die Ventilböden ihrerseits sind durch Ablaufschächte miteinander verbunden, die als Segmentschächte mit größerem Quer schnitt ausgeführt werden. Eine solche Ausführung des Stoffaustauschapparates gestattet ein sehr rationelle Ausnutzung des Kolonnenquerschnittes.In addition, such a constructive design ensures by alternating the two Soil types one after the other a strong reduction of the liquid entrainment from a Bo the other, because the KAE plays the role of liquid on the high-speed floors separators (demister) if only the valve heads are operated. In addition, it is useful to design the mass transfer apparatus so that the Hochge low-speed floors with each other through drain pipes with a small diameter are passed through the valve bottoms in a liquid-tight manner, the being connected upper pipe ends also represent the drain weir, which are valve bottoms in turn connected to each other by downcomers, which are segment shafts with a larger cross cut. Such a design of the mass transfer apparatus allows one very efficient use of the column cross-section.
Auf den Hochgeschwindigkeits-Stoffaustauschböden befindet sich eine bis auf die Höhe des Ablaufrohres angestaute klare (dampf bzw. gasfreie) Flüssigkeit, die durch die Umfangsboh rungen am Fuße der KAE in das Innere der Elemente gelangt und dort durch den Wirbler in kleinste Tröpfchen zerteilt mit dem Gas in intensiven Stoffaustausch tritt. Der Ablauf dieser klaren Flüssigkeit kann problemlos über ein kleines Ablaufrohr erfolgen, da die zulässige Ab laufgeschwindigkeit bei der klaren Flüssigkeit bis zu 1 m/s beträgt.On the high-speed mass transfer trays there is one up to the height of the Drain pipe pent clear (vapor or gas-free) liquid through the circumferential bore at the foot of the KAE into the interior of the elements and there through the swirler tiny droplets split up with the gas enters into intensive mass transfer. The process of this clear liquid can easily be made through a small drain pipe, since the permissible Ab The running speed for the clear liquid is up to 1 m / s.
Die Flüssigkeit, die von den Ventilböden über die Segment-Ablaufschächte abgeführt wird, ist ein Gas-Flüssigkeitsgemisch und dessen Ablaufgeschwindigkeit darf 0,2 bis 0,3 m/s nicht überschreiten.The liquid that is drained from the valve bottoms via the segment drainage ducts is a gas-liquid mixture and its rate of flow must not be 0.2 to 0.3 m / s exceed.
Zur Erhöhung der Stoffaustauscheffektivität und für eine wirtschaftliche Prozessführung ist es entsprechend der gewählten konstruktiven Lösung zweckmäßig, die Flüssigkeitseinspeisung in die Kolonne über einen Flüssigkeitsverteiler zu regeln, wobei die Flüssigkeit auf den obers ten Hochgeschwindigkeitsboden und/oder den darunterliegenden ersten Ventilboden so auf gegeben wird, dass bei hohen und sehr hohen Gasdurchsätzen die gesamte Flüssigkeit auf den obersten Hochgeschwindigkeitsboden aufgegeben wird und die Ventilböden trocken bleiben, bei kleineren Gasdurchsätzen jedoch wird die Flüssigkeit auf den obersten Ventilboden auf gegeben und der obere Hochgeschwindigkeitsboden bleibt ohne Flüssigkeitsaufgabe, d. h. die Ventilböden sind voll belastet und die Hochgeschwindigkeitsböden arbeiten als Tropfenab scheider, bei mittleren Gasdurchsätzen werden beide Bodenarten betrieben und die Flüssig keitsaufgabe erfolgt durch eine Teilungsregelung auf den obersten Hochgeschwindigkeitsbo den und den obersten Ventilboden gleichzeitig. Eine solche Betriebsführung erlaubt beim Übergang von hohen Gasdurchsätzen zur niedrigeren die notwendige Flüssigkeitsmenge opti mal zu dosieren und bei hohem Flüssigkeitsdurchsatz beide Bodentypen mit Flüssigkeit zu versorgen, um damit eine hohe Stoffaustauscheffektivität zu gewährleisten.It is to increase the effectiveness of mass transfer and for economical process control appropriate for the chosen design solution, the liquid feed to regulate in the column via a liquid distributor, the liquid on the top th high-speed floor and / or the underlying first valve floor is given that at high and very high gas throughputs, the entire liquid on the top high-speed floor is abandoned and the valve floors remain dry, with smaller gas throughputs, however, the liquid will reach the top of the valve given and the upper high-speed floor remains without liquid feed, i. H. the Valve bottoms are fully loaded and the high-speed bottoms work as drops Scheider, with medium gas throughput both soil types are operated and the liquid The task is performed by a division control on the top high-speed booth the and the top valve bottom at the same time. Such a management allows the Transition from high gas throughputs to the lower the required amount of liquid opti times to dose and with high liquid throughput both soil types with liquid supply in order to ensure a high mass transfer effectiveness.
Im weiteren werden Details der Erfindung ausführlich an Hand eines konkreten Anwendungs beispiels und einer Zeichnung beschrieben. Auf der Zeichnung 1 sind dargestellt:Further details of the invention are described in detail on the basis of a concrete application example and a drawing. Drawing 1 shows:
Fig. 1 das Prinzipschema des Stoffaustauschapparates mit hoher Flexibilität entsprechend der Erfindung als Längsschnitt der Stoffaustauschkolonne. Fig. 1 shows the basic scheme of the mass transfer apparatus with high flexibility according to the invention as a longitudinal section of the mass transfer column.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is in the following described in more detail.
Der Stoffaustauschapparat mit hoher Flexibilität (Fig. 1) besteht aus dem Kolonnenmantel 1 mit den Stutzen 2 für den Gaseintritt und 3 für den Gasaustritt. Die Flüssigkeitseinspeisung erfolgt über den Verteiler 6 auf die beiden Stutzen 4 und 5, die Flüssigkeit wird über den Stut zen 7 oder im Falle einer Entleerung der Kolonne über den Stutzen 8 abgeführt.The mass transfer apparatus with high flexibility ( Fig. 1) consists of the column jacket 1 with the nozzle 2 for the gas inlet and 3 for the gas outlet. The liquid feed takes place via the distributor 6 on the two nozzles 4 and 5 , the liquid is discharged via the nozzle 7 or in the case of an emptying of the column via the nozzle 8 .
Im Inneren der Kolonne befinden sich die Hochgeschwindigkeitsstoffaustauschböden 9 mit den Hochgeschwindigkeitselementen 10, diese Böden sind flüssigkeitsseitig durch die Rohr abläufe 11 mit kleinem Querschnitt untereinander verbunden, das Ablaufrohr durchdringt gas- und flüssigkeitsdicht die Ventilböden 12 mit den darauf befindlichen Ventilen 13. Die Ventil böden 12 sind untereinander durch Segment-Ablaufschächte 14 mit größerem Querschnitt verbunden. Die Abläufe des jeweils letzten Bodens der zwei Bodenarten enden im Boden sumpf 15, wobei das Ablaufrohr durch den Ventilboden 12 geführt und durch einen Siphon verschluss 16 gasdicht gehalten wird. Der Segment-Schachtablauf der Ventilböden endet e benfalls im Sumpf der Kolonne 15 und besitzt ebenfalls einen gasdichten Siphonverschluss 17.Inside the column are the high-speed material exchange trays 9 with the high-speed elements 10 , these trays are connected to one another on the liquid side by the pipe drains 11 with a small cross-section, the drain pipe penetrates the valve trays 12 with the valves 13 thereon in a gas and liquid-tight manner. The valve bottoms 12 are interconnected by segment drain shafts 14 with a larger cross section. The processes of the last floor of the two floor types end in the floor swamp 15 , the drain pipe being guided through the valve floor 12 and being kept gas-tight by a siphon closure 16 . The segment shaft drain of the valve trays also ends in the bottom of column 15 and also has a gas-tight siphon seal 17 .
Die Funktionsweise des Stoffaustauschapparates mit hoher Flexibilität ist folgende:
Bei einem Gasbelastungsfaktor von
The mode of operation of the mass transfer apparatus with high flexibility is as follows:
With a gas load factor of
mit w-Gasge
schwindigkeit [m/s] bezogen auf den vollen Querschnitt der Kolonne, ρ-Gasdichte unter Be
triebsbedingungen [kg/m3] werden nur die Hochgeschwindigkeitsböden betrieben. Die Flüssig
keitsaufgabe erfolgt über den Flüssigkeitsteiler derart, dass nur Flüssigkeit über den Stutzen 4
auf den Hochgeschwindigkeitsboden gefördert wird. Die derart betriebenen Hochgeschwin
digkeitsböden besitzen einen Flexibilitätsfaktor von 3, d. h. die Gasbelastung kann auf ein
Drittel der Nominalbelastung reduziert werden. Der maximale Durchsatz einer solchen Hoch
geschwindigkeitskolonne wird durch den zulässigen Druckabfall begrenzt, wobei dieser
Druckverlust in Abhängigkeit vom Gasdurchsatz 150 bis 360 mm WS beträgt. Die Ventile 13
der Bodens 12 sind in dieser Betriebweise geöffnet und der Boden ist trocken. Bei einer Re
duzierung des Gasdurchsatzes auf weniger als ein Drittel der Nominalleistung ist der Betrieb
von Hochgeschwindigkeitsböden ungünstig und die Aufgabe der Flüssigkeit erfolgt über den
Flüssigkeitsverteiler 6 und den Stutzen 5 auf den obersten Ventilboden 13, die Flüssigkeitszu
fuhr über den Stutzen 4 wird geschlossen und die auf den Hochgeschwindigkeitsböden 10
befindliche Flüssigkeit regnet auf die darunterliegenden Ventilböden durch die Bohrungen am
Fuße der KAE 10 ab. Ventilböden in der einfachsten Ausführung besitzen einen Flexibilitäts
faktor von 4, so dass der Gasdurchsatz beim Betrieb der Ventilböden um den Faktor 4 redu
ziert werden kann, d. h. die Ventilböden beginnen bei einem Gasbelastungsfaktor
with w gas velocity [m / s] based on the full cross section of the column, ρ gas density under operating conditions [kg / m 3 ] only the high-speed trays are operated. The liquid task is carried out via the liquid divider such that only liquid is conveyed through the nozzle 4 to the high-speed floor. The high-speed floors operated in this way have a flexibility factor of 3, ie the gas load can be reduced to a third of the nominal load. The maximum throughput of such a high-speed column is limited by the permissible pressure drop, this pressure loss being 150 to 360 mm WS depending on the gas throughput. The valves 13 of the bottom 12 are open in this mode of operation and the bottom is dry. With a reduction of the gas throughput to less than a third of the nominal output, the operation of high-speed floors is unfavorable and the liquid is supplied via the liquid distributor 6 and the nozzle 5 to the uppermost valve plate 13 , the liquid feed via the nozzle 4 is closed and the Liquid located on the high-speed floors 10 rains down on the valve floors below through the holes at the foot of the KAE 10 . Valve trays in the simplest version have a flexibility factor of 4, so that the gas throughput during operation of the valve trays can be reduced by a factor of 4, ie the valve trays start with a gas load factor
und arbeiten stabil bis zu einem Gasbelastungsfaktor
and work stably up to a gas pollution factor
Daraus ergibt sich ein minimaler Flexibilitätsfaktor für den sta bilen Betrieb des Stoffaustauschapparates von 3 × 4 = 12, d. h. die Gasbelastung kann sich von der minimalen bis maximalen Belastung um den Faktor 12 verändern. Bei der Verwendung komplizierterer Ventile auf den Ventilböden kann der Flexibilitätsfaktor noch vergrößert wer den, ungefähr bis auf 18.This results in a minimal flexibility factor for the sta bile operation of the mass transfer apparatus of 3 × 4 = 12, d. H. the gas load can vary from change the minimum to maximum load by a factor of 12. When using For more complicated valves on the valve bottoms, the flexibility factor can be increased den, up to about 18.
Bei mittleren Gasdurchsätzen werden beide Bodenkonstruktionen gemeinsam betrieben, in diesem Fall wird über den Flüssigkeitsverteiler 6 die Flüssigkeit, sowohl über den Stutzen 4 auf den oberen Hochgeschwindigkeitsboden als auch über den Stutzen 5 auf den oberen Ven tilboden aufgegeben, was einen hohen Stoffaustauschwirkungsgrad bei großen L/G-Verhält nis (L-Flüssigkeitsstrom, G-Gasstrom) eine Verdopplung gegenüber dem Betrieb mit einem Bodentyp bedeutet. Die Ablaufrohre der Hochgeschwindigkeitsböden können mit einem klei nen Querschnitt ausgeführt werden, wodurch sich die aktive Bodenfläche vergrößert, da die ablaufende Flüssigkeit gasfrei, d. h. klar ist und deshalb eine hohe Ablaufgeschwindigkeit zu lässt.At medium gas throughputs, both floor constructions are operated together, in this case the liquid is given via the liquid distributor 6 , both via the connection 4 to the upper high-speed floor and via the connection 5 to the upper Ven tilboden, which results in a high mass transfer efficiency at large L / G ratio (L-liquid flow, G-gas flow) means a doubling compared to operation with a soil type. The drain pipes of the high-speed floors can be designed with a small cross-section, which increases the active floor area, since the liquid that runs off is gas-free, ie clear and therefore allows a high running speed.
Der Flüssigkeitsablauf der Ventilböden ist ein Gas-Flüssigkeitsgemisch und der dafür not wendige Ablaufschacht erfordert einen größeren Querschnitt.The liquid outlet of the valve bottoms is a gas-liquid mixture and is necessary for this agile drainage shaft requires a larger cross-section.
Ein wichtiger Vorteil der vorgeschlagenen konstruktiven Lösung ist die starke Reduzierung des Flüssigkeitsmitrisses zwischen den Böden, da insbesondere die Anordnung der Hochge schwindigkeitsböden oberhalb der Ventilböden eine effektive Abscheidung der mit dem Gas mitgerissenen Tropfen bei höheren Geschwindigkeiten in den KAE gestattet.An important advantage of the proposed constructive solution is the strong reduction of the liquid miter between the soils, in particular the arrangement of the Hochge Velocity plates above the valve plates an effective separation of the gas entrained drops allowed at higher speeds in the KAE.
Die vorliegende Erfindung gestattet die Schaffung von Stoffaustauschapparaten mit höchster Flexibilität bezüglich der Variation und Schwankungen der Gas- und Flüssigkeitsbelastung und vereinigt sowohl die Vorzüge des Hochgeschwindigkeitsbodens, d. h. die Schaffung kom pakter miniaturisierter hochintensiver Trennkolonnen mit den Vorzügen der Ventilböden, die einen großen stabilen Arbeitsbereich besitzen.The present invention allows the creation of the highest mass transfer apparatus Flexibility with regard to the variation and fluctuations in gas and liquid loads and combines both the advantages of high-speed flooring, i.e. H. creating com Compact miniaturized, high-intensity separation columns with the advantages of the valve plates have a large stable working area.
Die Erfindung kann in den unterschiedlichsten Industriezweigen eingesetzt werden. Sie kann angewendet werden in der Erdgasindustrie in Anlagen zur Aufbereitung und Verarbeitung von Gasen bei mittleren und hohen Drücken, einschließlich der Trocknung mit Glykol, bei Amin wäschen zur Gasreinigung sowie zur Absorption, Desorption und Rektifikation von Kohlen wasserstoffgemischen u. a., zur Abtrennung von Rohöl, Methanol, Aminen oder Gaskondensa ten aus Gasen. In der chemischen Industrie kann diese Erfindung eingesetzt werden in den verschiedensten Stofftrennaufgaben in Kombination mit anderen Stofftrennausrüstungen für die Trennung der Systeme Gas-Flüssigkeit.The invention can be used in a wide variety of industries. she can are used in the natural gas industry in plants for the preparation and processing of Gases at medium and high pressures, including drying with glycol, with amine washes for gas cleaning as well as for the absorption, desorption and rectification of coal hydrogen mixtures u. a., for the separation of crude oil, methanol, amines or gas condensate gases. In the chemical industry, this invention can be used in the various material separation tasks in combination with other material separation equipment for the separation of the gas-liquid systems.
Das bevorzugte Einsatzgebiet sind Gastrocknungsanlagen mit Glykol in Erdgasspeichern mit sehr großen saisonalen oder tageszeitlichen Durchsatzschwankungen. Das Gewicht (Masse) dieses neuen Stoffaustauschapparates ist 2 bis 2,5mal kleiner als das Gewicht der besten kon ventionellen Stoffaustauschapparate mit strukturierter Packung, deren Flexibilitätsfaktor be züglich des Gasdurchsatzes zwar 10 erreichen kann aber bezüglich der Flexibilität der Flüs sigkeitsdurchsatzes bei einer Durchsatzerhöhung um mehr als den Faktor 2 den Austausch des Flüssigkeitsverteilers in der Kolonne erfordert.The preferred area of application is gas drying systems with glycol in natural gas storage facilities very large seasonal or daily fluctuations in throughput. The weight (mass) this new mass transfer apparatus is 2 to 2.5 times smaller than the weight of the best con conventional mass transfer devices with structured packing, whose flexibility factor be in terms of gas throughput, it can reach 10 in terms of the flexibility of the rivers fluid throughput when the throughput increases by more than a factor of 2, the exchange of the Liquid distributor in the column required.
Der vorliegende Erfindung gestattet Flexibilitätsfaktoren bezüglich der Gasbelastung bis zu 12 (bei speziellen Konstruktionen der Ventile bis zu 18) und bezüglich der Flüssigkeitsbelastung in Bereichen von sehr kleinen Belastungen bis zur maximalen Belastung LMax. The present invention allows flexibility factors with regard to the gas load up to 12 (with special valve designs up to 18) and with regard to the liquid load in ranges from very small loads to the maximum load L Max .
11
Kolonnenmantel
column jacket
22
Stutzen für den Gaseintritt
Nozzle for gas entry
33
Stutzen für den Gasaustritt
Nozzle for the gas outlet
44
, .
55
Stutzen für die Flüssigkeitseinspeisung
Spigot for the liquid feed
66
Flüssigkeitsverteiler
liquid distributor
77
Stutzen für den Flüssigkeitsaustritt
Nozzle for the liquid outlet
88th
Stutzen für die Kolonnenentleerung
Spigot for column emptying
99
Gleichstrom-Hochgeschwindigkeitsboden
DC high speed ground
1010
Kontakt- und Abscheide-Elemente (KAE)
Contact and separation elements (KAE)
1111
Rohr-Ablaufschacht
Pipe downcomer
1212
Ventilboden
valve tray
1313
Ventile
valves
1414
Segment-Ablaufschacht
Segment downcomer
1515
Kolonnensumpf
column bottom
1616
Siphonverschluss des Rohr-Ablaufschachtes
Siphon closure of the pipe drain shaft
1717
Siphonverschluss des Segment-Ablaufschachtes
Siphon lock of the segment drain shaft
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2002103323 DE10203323C1 (en) | 2002-01-29 | 2002-01-29 | Material exchanger apparatus, for separating gas-liquid mixtures by absorption and rectification, has plate types in pairs and connected together as tubes and run-off shafts |
Applications Claiming Priority (1)
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=28684685
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---|---|---|---|
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Country | Link |
---|---|
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