IT8224596A1

IT8224596A1 - Apparecchiatura per il contatto gas liquido

Info

Publication number: IT8224596A1
Application number: IT1982A24596A
Authority: IT
Original assignee: Toyo Engineering Corp
Priority date: 1981-12-04
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1984-06-03
Also published as: JPS5898101A; DE3244521A1; IT8224596A0; GB2111852A; IT1154624B

Description

DESCRIZIONE

Generalit? dell 'invenzione

Questa invenzione riguarda un'apparecchiatura migliorata per il contatto gas liquido?

Le apparecchiature di contatto gas liquido, come torri di assorbimento, torri di rigenerazione, colonne di distillazione e simili, si propongono di soddisfare la loro funzione, in base alla premessa che il liquido che deve essere trattato possa fluire verso il basso dall 'alto sotto l 'azione della gravit?. Pertanto si considera come la cosa migliore, costruire tali apparecchiature sotto forma di alte torri, se non ci sono limitazioni di altezza. Tuttavia torri di grande altezza presentano dei problemi dal punto di vista della resistenza ai terremoti. Inoltre, nel caso dei cosiddetti impianti modulari, che sono costruiti in un posto diverso dal luogo di funzionamento, sono spediti in sezioni, e montati nel luogo di funzionamento, delle strutture a forma di torre che hanno il loro centro di gravit? a grande altezza incontrano difficolt? nella spedizione. Pertanto si ? creduto opportuno che tali impianti siano composti di moduli aventi una altezza massima di 30 metri.

Per queste ragioni, se sono richieste alte prestazioni ? necessario dividere una torre in una pluralit? di sezioni, collegandole in modo opportuno e modificando le portate di gas e di liquido in modo da conformarsi a questa disposizione? Tuttavia la costruzione di una pluralit? di torri singole porta inevitabilmente a degli svantaggi, in quanto i costi sono pi? elevati ed occorre un'area maggiore per l 'installazione.

Descrizione dell 'invenzione

Scopo della presente invenzione ? di fornire un' apparecchiatura per il contatto gas liquido di altezza ridotta?

Altro scopo della presente invenzione ? di fornire un'apparecchiatura per il contatto gas liquido con altezza ridotta della torre, che possa essere confrontato con torri di grande altezza per quanto riguarda l 'efficienza dell 'equipaggiamento, i costi di costruzione e lo spazio occorrente per l 'installazione ?

Gli scopi suddetti della presente invenzione ed altri ancora, sono soddisfatti da una apparecchiatura per il contatto gas liquido, che comprende un involucro esterno in forma di sfera o di cilindro verticale, che ha le estremit? chiuse e che presenta un rapporto altezza-diametro non maggiore di 7 ; almeno una parete disposta all 'interno dell 'involucro esterno; almeno due spazi separati da questa parete; dei mezzi per favorire il contatto gas liquido disposti negli spazi;delle entrate del gas e del liquido e/o delle entrate del gas e del liquido disposte nella parte superiore, media e/o inferiore di ognuno degli spazi,secondo i compiti per cui essi vengono utilizzati; ed inoltre un passaggio del gas e/o un passaggio del liquido che collega gli spazi in serie, parallelo o serie parallelo. Questa apparecchiatura per il contatto gas liquido ? inoltre caratterizzata dal fatto che ? possibile determinare l'area della sezione trasversale degli spazi e cambiare la disposizione, per tenere presente le condizioni operative dei rispettivi spazi.

Breve descrizione dei disegni

La figura 1 ? una illustrazione schematica, in sezione longitudinale (a) ed in sezione trasversale (b), di un esempio di apparecchiatura per il contatto gas liquido secondo la presente invenzione, che comprende un involucro esterno sferico,

la figura 2 ? una illustrazione schematica, in sezione longitudinale (a) ed in sezione trasversare (b), di un altro esempio dell'apparecchiatura per il contatto gas liquido secondo l'invenzione, che comprende un involucro esterno nella forma di un cilindro verticale avente le estremit? chiuse, la figura una sezione trasversale schematica che illustra diverse disposizioni delle pareti nell?apparecchiatura per il contatto gas liquido secondo la presente invenzione,

la figura 4 ? una vista schematica che rappresenta l?uso combinato di una torre di assorbimento (I) e di una torre di rigenerazione (II), ambedue costruite secondo la presente invenzione, e

la figura 5 ? una veduta schematica di una colonna di rettifica costruita secondo la presente invenzione.

Descrizione dettagliata dell'invenzione L?apparecchiatura per il contatto gas liquido della presente invenzione pu? essere impiegata in applicazioni che comportano lo scambio di calore o materia tra un gas ed un liquido, esempi particolari di tali applicazioni sono: assorbimento di gas, stripp ing, rettificazione, rettificazione estrattiva, umidificazione, riscaldamento, raffreddamento e simili.

I mezzi di contatto gas liquido compresi nell? apparecchiatura della presente invenzione possono essere di qualsiasi tipo convenzionale, come torri a riempimento, colonne a piatti, dispositivi a spruzzamento e simili, che sono comunemente impiegati per il contatto gas liquido? Gli spazi che contengono i mezzi per il contatto gas liquido possono essere collegati in serie, parallelo o serie parallelo per il passaggio del gas o per il passaggio del liquido, o per ambedue. Tuttavia ? preferibile che almeno un paio di questi spazi siano collegati in serie per il passaggio del gas o del liquido, o per ambedue.

L?involucro esterno compreso nell 'apparecchiatura della presente invenzione ? a forma di sfera o di cilindro verticale avente le estremit? chiuse e un rapporto altezza-diametro non maggiore di 7 e preferibilmente non maggiore di 5? Generalmente parlando, quando l ?apparecchiatura deve funzionare ad alta pressione o sotto vuoto, l 'involucro esterno costituisce l 'elemento resistente alla pressione, comune a tutti gli spazi . Pertanto un involucro sferico ? preferito perch? la quantit? di materiale resistente

alla pressione richiesto per la costruzione ? minima.

Dove l 'apparecchiatura deve funzionare a pressioni non elevate, ? preferito un involucro esterno avente la forma di cilindro verticale, perch? di facile costruzione.

Delle forme di esecuzione preferite della presente invenzione sono descritte qui di seguito, con riferimento ai disegni allegati.

La figura 1 illustra un esempio di apparecchiatura per il contatto gas liquido che comprende un involucro esterno sferico, e la figura 2 illustra un altro esempio di apparecchiatura per il contatto gas liquido che comprende un involucro esterno che ha la forma di un cilindro verticale con le estremit? chiuse. Nell?apparecchiatura della figura 1, lo spazio interno di un involucro 1 ? diviso dalle pareti 2, 3, 4 e 5 in uno spazio 15 di sezione anulare, negli spazi 16 e 17 di sezione a ventaglio, ed in uno spazio 18 di sezione circolare. Nell'apparecchiatura della figura 2, lo spazio interno di un involucro 1 ? diviso dalle pareti 3, 4 e 5 negli spazi 16 e 17 di sezione a ventaglio ed in uno spazio 18 di sezione circolare. In ambedue le apparecchiature delle figure 1 e 2, dei mezzi convenzionali per il contatto gas liquido 20, 21 e 22 (per esempio: letti di riempimento, colonne a piatti, dispositivi di spruzzamento e simili) sono montati negli spazi 16, 17 e 18 definiti all'interno dell'involucro 1.

Una entrata gas 25 ? disposta nella parte inferiore dello spazio 16, ed una uscita gas 26 ? disposta nella parte superiore dello spazio 17. Si ha un condotto per il gas 27 per collegare gli spazi 16 e 18 in serie, ed un condotto per il gas 28 per collegare gli spazi 18 e 17 in serie? Le estremit? superiore ed inferiore di ognuno di questi condotti del gas corrisponde ad una entrata del gas ed a una uscita del gas, rispettivamente. Inoltre, delle entrate del liquido 30, 31 e 32 e delle uscite del liquido 33, 34 e 35 sono disposte nella parte superiore e nella parte inferiore degli spazi 16, 17 e 18, rispettivamente. Nelle forme di esecuzione illustrate, gli spazi 16, 17 e 18 sono collegati in serie per il passaggio del gas ed in parallelo per il passaggio del liquido. Tuttavia ? ben comprensibile che, secondo le necessit?, questi spazi possono essere collegati tra loro in uno qualsiasi dei diversi modi ben conosciuti. Per esempio essi possono essere collegati in serie per il passaggio del gas e per il passaggio del liquido, oppure due di essi possono essere collegati in parallelo e poi collegati in serie con il rimanente. E' anche comprensibile che sebbene i condotti del gas 27 e 28 passino attraverso i mezzi per il contatto gas liquido nelle forme di esecuzione illustrate, essi possono anche essere disposti all' esterno dell'involucro 1. Inoltre, quando gli spazi sono collegati in serie per il passaggio del liquido, si avr? una tubazione per portare il liquido dal? la parte inferiore di uno spazio alla parte superiore di un altro spazio, e una pompa sar? installata in questa tubazione? Lo spazio 15 definito nell'apparecchiatura della figura 1 pu? essere utilizzato per esempio per collocarvi un separatore di umidit? per il gas estratto dalla uscita gas 26. In alternativa, dove un tubo di entrata o di uscita del gas o del liquido, che passa attraverso l'involucro estemo deve essere installato nella parte mediana di uno spazio, lo spazio 15 pu? venire impiegato per accogliere la porzione di tubo che porta la curva di dilatazione per lo scarico delle tensioni? Nelle forme di esecuzione illustrate, lo spazio interno dell'involucro 1 ? diviso in tre sezioni dalle pareti 2, 3, 4 e 5, ma la presente invenzione non ? limitata a questo caso? A seconda degli scopi desiderati, lo spazio interno dell'involucro 1 pu? essere diviso in diversi modi come quelli illustrati nella figura 3. Come risulta evidente da questi esenti, la sezione ottima di ogni spazio per gli scopi desiderati, pu? essere determinata variando il diametro delle pareti concentriche e la disposizioni delle pareti radiali? Inoltre, se tra gli spazi si ha una notevole differenza di pressione ? conveniente dividere lo spazio interno dell 'involucro 1 impiegando delle pareti concentriche solamente, escludendo cio? le pareti radiali.

Come gi? detto sopra, un condotto o dei condotti del gas possono essere disposti o nei rispettivi spazi oppure anche all 'esterno dell 'involucro 1 ? In alternativa, un condotto del gas pu? essere stabilito in modo seguente: nell 'apparecchiatura della figura 1 per esempio, lo spazio 18 pu? essere impiegato come passaggio del gas. A questo scopo una apertura (corrispondente ad una uscita gas) ? disposta nella parte superiore della parete 3 in modo da comunicare con lo spazio 16, ed un'apertura (corrispondente ad una uscita gas) ? disposta nella parte inferiore della parete 3 in modo da comunicare con lo spazio 17? Cos?, il gas che ha attraversato lo spazio 16 dalla base alla cima, viene introdotto nello spazio 18 attraverso l 'apertura disposta nella parte superiore della parete 3, fluisce verso il basso attraverso lo spazio 18, e poi viene introdotto alla base dello spazio 17 attraverso l 'apertura disposta nella parte inferiore della parete 3.

La figura 4 rappresenta una forma di esecuzione, in cui si ha l 'uso combinato di una torre di assorbimento (I) e di una torre di rigenerazione (II) , ambedue costruite secondo la presente invenzione? Nella torre di assorbimento sferica (i) funzionante ad alta pressione, un gas ad alta pressione che contiene un componente che deve essere assorbito, viene introdotto mediante una entrata gas 25 nello spazio 16, di qui passa attraverso un letto di contatto gas liquido 20, dove viene a contatto con il liquido di assorbimento introdotto attraverso una entrata liquido 30.

Successivamente, il gas viene portato da un condotto dei gas 27 in uno spazio 17 per portarlo a contatto con un liquido di assorbimento introdotto attraverso un'entrata liquido 32, e poi viene portato mediante un passaggio del gas 28 in uno spazio 18 per portarlo a contatto con un liquido di assorbimento introdotto mediante una entrata liquido 31, per cui a questo punto tutto il componente che deve essere assorbito ? stato rimosso dal gas? Il gas estratto dallo spazio 18 viene portato mediante un condotto del gas 29 in uno spazio 15, dove viene separata l?umidit? in esso contenuta? In seguito, il gas viene scaricato fuori dal sistema per mezzo della uscita gas 26? Il liquido di assorbimento estratto dalle uscite liquido 33, 34 e 35 dei rispettivi spazi, viene ridotto alla pressione atmosferica per mezzo di una valvola riduttrice di pressione 50, e poi mediante una tubazione 40 viene portato negli spazi 16' e 17' in una torre di rigenerazione (II) che ha la forma di un cilindro verticale? Mentre fluisce verso il basso attraverso i letti di contatto gas liquido 20' e 21' montati nei rispettivi spazi, il liquido di assorbimento rilascia il gas assorbito (che ? scaricato fuori dal sistema per mezzo di una uscita gas 26')? Successivamente, il liquido di assorbimento viene estratto dalle uscite liquido 33' e 35' dei rispettivi spazi, e messo in pressione per mezzo di una pompa 51? Quindi, una parte del liquido di assorbimento viene inviata nella tubazione 42, depressurizzato di nuovo, e introdotto in uno spazio 18' per l'ulteriore rigenerazione, mentre il resto viene inviato nella tubazione 43 e riciclato negli spazi 16 e 17 mediante le entrate liquido 30 e 32? Il liquido di assorbimento estratto dallo spazio 18', viene messo in pressione per mezzo di una pompa 52, viene inviato nella tubazione 44 ed introdotto nello spazio 18 per mezzo dell*entrata liquido 31? Secondo questa forma di esecuzione, il liquido di assorbimento riciclato pu? dunque essere assoggettato ad una efficace rigenerazione multistadio e ad una estrazione intermedia.

La figura 5 rappresenta una colonna di rettifica costruita secondo la presente invenzione, in cui lo spazio interno ? diviso sostanzialmente nello stesso modo della figura 1 . I letti di contatto gas liquido 21 , 20 e 22 corri spondono nell 'ordine alle sezioni superiore, media ed inferiore di una colonna di rettifica di tipo convenzionale. Nel caso di una rettifica che comporta delle differenze di temperatura tra gli spazi, ? conveniente montare sulle pareti, dei mezzi convenzionali di assorbimento delle tensioni (i soffietti 90 e 91 in questo esempio) per scaricare le tensioni termiche dovute alle diverse espansioni termiche tra le pareti e l 'involucro esterno, e fabbricare la pareti stesse con un materiale a bassa conducibilit? termica. Nell 'apparecchiatura della figura 5, una sostanza di alimentazione preriscaldata in forma di liquido o vapore o miscela dei due, viene alimentata attraverso una tubazione 47? La frazione liquida della sostanza alimentata viene miscelata con il riflusso liquido intermedio, che ? fluito verso il basso attraverso il letto di contatto gas liquido 21 montato nello spazio 17, e che ? stato inviato per mezzo di una pompa 52' , da una uscita liquido 35 ' . Quindi, il liquido miscelato fluisce verso il basso verso il letto di contatto gas liquido 20 montato nello spazio 16, dove esso subisce una rettifica per contatto in controcorrente col vapore, che proviene dalla parte superiore del letto di contatto gas liquido 22 dello spazio 18, con un condotto del gas 28'. Durante questa fase, un prodotto laterale sotto forma di liquido o vapore viene estratto da una uscita 48, che ha una curva di dilatazione 49 per 10 scarico delle tensioni disposta nello spazio 15? 11 liquido che si ? raccolto al fondo dello spazio 16 ed ? divenuto meno ricco in componenti bassobollenti, viene estratto da una uscita liquido 33', ed inviato nella parte superiore del letto di contatto gas liquido 22 dello spazio 18, per mezzo di una pompa 51'? Mentre fluisce verso il basso attraverso il letto di contatto 22, il liquido subisce un'altra rettifica per contatto col vapore inviato da una caldaia 80 attraverso una entrata vapore 25'. Il liquido che si ? raccolto al fondo dello spazio 18 viene estratto da una uscita liquido 34' e inviato nella caldaia 80, dove esso ? riscaldato fino all'ebollizione da una sorgente di calore alimentata attraverso una linea 63 e scaricata attraverso una linea 64? Il vapore prodotto viene inviato mediante l'entrata vapore 25' al letto di contatto 22, dove ha luogo la rettifica sopradescritta? Una parte del li uido ottenuto dallo spazio 18 viene estratto da una uscita 45 come prodotto alto bollente.

D?altra parte, il vapore che ? risalito al di sopra del letto di contatto 20 montato nello spazio 16, viene convogliato nel condotto 27' e introdotto nello spazio 17 al di sotto del letto di contatto gas liquido 21, Mentre sale verso l'alto attraverso il letto di contatto 21, il vapore subisce una rettifica per contatto controcorrente con il liquido di riflusso che sta scendendo dall'alto. Il vapore che ? risalito nella parte superiore del letto di contatto 21 ed ? diventato pi? ricco in componenti basso bollenti, come risultato della rettifica, passa attraverso i tubi di raffreddamento 71 di un condensatore 70, e viene raffreddato dall'acqua di raffreddamento fornita attraverso la linea 61 e scaricata attraverso la linea 62, il condensato prodotto viene raccolto in un serbatoio 72 e quindi fluisce verso il basso attraverso il letto di contatto 21, dove il liquido di riflusso entra in contatto col vapore che sale verso l'alto per effettuare la rettifica sopra descritta. Una parte del liquido raccolto nel serbatoio 72 viene estratto da una uscita 46, come prodotto basso-bollente.

Il processo di rettifica ora descritto ? solo esemplificativo, e qualsiasi altro processo di rettifica pu? essere eseguito nell'apparecchiatura della presente invenzione? Se capita l'occasione, anche la cosiddetta distillazione estrattiva pu? essere effettuata nell'apparecchiatura secondo la presente invenzione (si tratta di una rettifica in cui un opportuno liquido, che ? altamente miscibile con alcuni componenti della sostanza alimentata e poco miscibile con altri componenti della stessa, viene aggiunto in un punto prefissato lungo uno dei letti di contatto 20, 21 e 22), Quando l'apparecchiatura viene utilizzata come apparecchio di rettifica, il modo di impiegare gli spazi divisi da pareti deve essere determinato considerando le differenze di temperatura tra essi? Nell'esempio sopra descritto, lo spazio centrale 18 ? assegnato alla sezione pi? calda.Tuttavia, la disposizione pu? variare secondo la dimensione dell'apparecchiatura, le differenze di temperature e simili.

Secondo la tecnica nota, le apparecchiature di contatto gas liquido come torri di assorbimento, torri di rigenerazione, colonne di distillazione e simili, hanno la tendenza ad assumere delle altezze troppo grandi. La presente invenzione d? la possibilit? di ridurre l'altezza di tali apparecchiature, senza che ne derivi una diminuzione di efficienza? Come risultato, l'intero impianto pu? essere ridot

Claims

RIVENDICAZIONI

1 . Un'apparecchiatura di contatto gas liquido che comprende un involucro esterno che ha la forma di una sfera o di un cilindro verticale con le estremit? chiuse ed un rapporto altezza-diametro non maggiore di 7, almeno una parete disposta verticalmente in detto involucro esterno; almeno due spazi separati da detta parete; dei mezzi di contatto gas liquido montati in ognuno di detti spazi; delle aperture per introdurre un gas e/o un liquido in detti spazi ; delle aperture per estrarre un liquido e/o un gas da detti spazi ; ed un condotto del gas e/o un condotto del liquido che collega detti spazi in serie, parallelo o serie parallelo.
2. Un'apparecchiatura di contatto gas liquido secondo la rivendicazione T , in cui i detti mezzi di contatto gas liquido sono scelti tra: letti di riempimento, colonne a piatti e dispositivi a spruzzamento.
3. Un'apparecchiatura di contatto gas liquido secondo la rivendicazione 1 , in cui almeno un paio dei detti spazi sono collegati in serie mediante un condotto del gas e/o un condotto del liquido?
4. Un'apparecchiatura di contatto gas liquido secondo la rivendicazione 1 in cui l 'involucro esterno ha la forma di una sfera o di un cilindro verticale con le estremit? chiuse e con un rapporto altezza-diametro non maggiore di 5?
5 Un' apparecchiatura di contatto gas liquitto secondo la rivendicazione 1 , in cui dei mezzi di scarico delle tensioni sono disposti tra il detto involucro esterno e le dette pareti?