NO163043B - Kolonne for aa bringe en gasstroem i kontakt med en vaeskestroem og anvendelse av kolonnen for avvanning av en fuktig gasstroem. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en kolonne for å bringe en gasstrøm i motstrømskontakt med en væskestrøm og anvendelse av kolonnen for avvanning av en fuktig gasstrøm.

Betegnelsen "gass" som benyttes i beskrivelsen og kra-vene, er ment å skulle innbefatte også damp.

Strømmer av fuktig gass, såsom ubehandlet naturgass, blir vanligvis tørret ved at gasstrømmene bringes i kontakt med en væskeformig absorbent, såsom diethylenglycol eller triethylenglycol. Vanninnholdet i gasstrømmen absorberes av glycolabsorbentstrømmen i en grad som er avhengig av renheten av absorbenten og graden av kontakt mellom gasstrømmen og absorbenten. Gassavvanningsprosesser utføres normalt i kolonner som er utstyrt med innvendige innretninger som fremmer kontakt mellom en gasstrøm og en i motsatt retning av denne strømmende væskeformig absorbent. De innvendige innretninger kan utgjøres av kompakte bunner som er forsynt med åpninger for oppadstrøm-mende gass og fallanordninger for overføring av væske til

det neste, nedenfor anordnede trinn. Særlig foretrekkes det at de innvendige innretninger utgjøres av ett eller flere lag av pakningsmateriale.

Pakningsmaterialer fåes på markedet i et stort utvalg av utformninger, f.eks. i form av Raschig-ringer eller Pall-ringer, som fordeles tilfeldig i en kontaktkolonne, eller

som strukturerte pakningsmaterialer, som f.eks. kan utgjøres av flere tett sammenpakkede, vertikalt anordnede korrugerte plater. Ved drift av en kolonne av den ovennevnte type forsynt med ett eller flere lag av pakningsmateriale bringes en gass-strøm til å strømme i retning oppad gjennom pakningsmaterialet, samtidig som væske bringes til å strømme i retning nedad langs overflaten av pakningsmaterialet. Ved denne type gass/væske- kontaktbehandling må det påsees at væsken fordeles så jevnt som mulig over pakningsmaterialet for at det skal kunne oppnås en optimal kontakt mellom gassen og væsken. Væsken blir derfor vanligvis tilført pakningsmaterialets overflate via flere drypp-punkter som er i det vesentlig jevnt fordelt

over et tverrsnittsareal av kolonnen over pakningsmaterialet.

Selv med de ovennevnte foranstaltninger vil kolonner for gass/væske-kontakt ofte drives ineffektivt som følge av at væske medrives av den oppadstrømmende gass, spesielt ved store gassbelastninger.

Et annet problem som knytter seg til prosesser utført

i kjente kolonner, er tilstopping av passasjene i en væskefordeler. Dette tilstoppingsproblem er særlig brysomt dersom væsken inneholder faste forurensninger og/eller dersom kolonnen drives med en liten væskebelastning som nødvendiggjør bruk av trange væskepassasjer i væskefordeleren.

I tillegg til de ovennevnte risikoer for medrivning

av væske og tilstopping av væskepassasjene i væskefordeleren er det en risiko for utilstrekkelig og ineffektiv kontakt mellom nedadstrømmende væske og oppadstrømmende gass som følge av skjev væskefordeling i kolonnen. En slik skjev væskefordeling kan forårsakes av at kolonner, spesielt store kolonner, normalt heller svakt og/eller av at det forekommer væskestrøm-ningsgradienter langs væskefordelerne.

De vanlige typer av væskefordelere omfatter vanligvis flate kar som er forsynt med åpninger for oppadstrømmende gass og relativt små rør eller hull for nedadrettet væskestrøm-ning. Videre er det kjent væskefordelere som utgjøres av flere parallelle, med spalter forsynte kar eller trau som er utstyrt med et sentralt tilførselssystem. Skjønt disse fordelere normalt vil funksjonere på tilfredsstillende måte når de instal-leres i nøyaktig horisontal posisjon, og når det benyttes relativt store væskebelastninger, vil de opphøre å funksjonere tilfredsstillende når de ikke er montert fullstendig horisontalt eller når kolonnen i hvilken de er installert har en vesentlig helningsvinkel, når de skal anvendes i gassbehand-lingsprosesser som normalt drives med bare små væskebelastninger, eller når åpningene for væskepassering i væskefordeleren begynner å tilstoppes.

Det er et siktemål med den foreliggende oppfinnelse

å tilveiebringe en forbedret kolonne for å bringe en gasstrøm i motstrømskontakt med en væskestrøm, hvilken kolonne mulig-

gjør gass/væske-kontakt på et høyere ydelsesnivå ved større gassbelastninger enn i de kjente gass/væske-kontaktinnret-ninger.

Med oppfinnelsen tilveiebringes det således en kolonne for motstrømskontakt mellom en gasstrøm og en væskestrøm, omfattende et i det vesentlige horisontalt lag av pakningsmateriale, et gassinnløp og et væskeutløp under dette lag og et gassutløp og et væskeinnløp over laget, samt i det vesentlige horisontale væskefordelingsinnretninger som omfatter flere gasspassasjer og åpninger i hvilke det er montert hovedsakelig vertikale væskedreneringsrør med vegger forsynt med væskepassasjer. Kolonnen er særpreget ved at drenerings-rørenes nedre ender strekker seg ned under væskefordelingsinnretningene og til nær den øvre overflate av laget av pakningsmateriale, og at dreneringsrørene er vertikalt og justerbart montert i åpningene i væskefordelingsinnretningene.

Plasseringen av dreneringsrørene med deres nedre ende anordnet under den nedre overflate av væskefordelingsinnretningen hindrer kryping av væske langs denne nedre overflate under driften av kolonnen.

En slik kryping av væske ville kunne forårsake

ujevn fordeling av væske og ville spesielt ved stor gassbe-lastning kunne føre til medrivning av væske. Fordi de nedre ender av dreneringsrørene i kolonnen ifølge oppfinnelsen er anordnet nær den øvre overflate av laget av pakningsmateriale, vil medrivningen av væske reduseres til et minimum eller sågar hindres fullstendig.

For å redusere til et minimum risikoen for tilstopping av væskepassasjene kan disse passasjer fortrinnsvis ha form av spalter. Bredden av slike spalter bør velges slik at det for en gitt væskestrømning og for gitte væske- og gassdensite-ter er damkanten tilstrekkelig høy til å sikre en praktisk talt jevn fordeling av væske over det totale antall drenerings-rør. Spaltene har fortrinnsvis rektangulær form for derved ytterligere å minimalisere risikoen for gjentetting ved avset-ning av faste forurensninger fra væskestrømmen.

Det er hensiktsmessig å montere dreneringsrørene vertikalt og justerbart i åpninger i væskefordelingsinnretningene, slik at plasseringen av de nedre ender av åpningene i drene-ringsrørenes vegger kan justeres separat for hvert enkelt dreneringsrør, slik at væskefordelingen på dreneringsrørene lar seg justere. Spesielt dersom kolonnen skal anvendes for små væskebelastninger, er det viktig å kunne justere de enkelte dreneringsrør for å forhindre skjev væskefordeling.

Væskefordelingsinnretningen omfatter hensiktsmessig

en bokslignende innretning, såsom en bunn eller plate som strekker seg over praktisk talt hele kolonnens tversnitt, hvilken bunn eller plate er utstyrt med en opprettstående omkretsvegg for å danne en væskesump og med stigerør som til-later oppadstrømmende gass å passere. Alternativt kan væskefordelingsinnretningen utgjøres av flere i det vesentlige parallelle avløpsrenner som er anordnet på avstand fra hverandre, slik at gassen kan passere mellom avløpsrennene.

Oppfinnelsen angår videre en anvendelse av en slik kolonne for avvanning av en fuktig gasstrøm. Som væskeformig absorbent er det gunstig å benytte en glycol, f.eks. diethylenglycol eller triethylenglycol.

Oppfinnelsen skal nu illustreres ytterligere under henvisning til de vedføyede tegninger, hvor fig. 1 viser et tverrsnitt av en mellomliggende seksjon av en kolonne ifølge oppfinnelsen, fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom linjen II-II på fig.l, fig. 3 viser et alternativ til væskefordelingsinnretningen vist på fig. 1, fig. 4 viser et tverrsnitt etter linjen IV-IV på fig. 3, og fig. 5 viser et justerbart drene-ringsrør mer detaljert.

Figurene 1 og 2 viser en mellomliggende seksjon av

en kolonne for motstrømskontakt mellom en gasstrøm og en væske-strøm. Kolonnen, som generelt er betegnet med henvisnings tall 1, er utstyrt med et innløp (ikke vist) for væske i den øvre del av kolonnen og med et innløp (ikke vist) for gass i den nedre del av kolonnen. Væske og gass kan tas ut fra kolonnen via et væskeutløp (ikke vist) og et gassutløp (ikke vist), henholdsvis i den nedre del av kolonnen og i den øvre del av kolonnen. For å oppnå god kontakt mellom gassen og væsken

er kolonnen utstyrt med et lag 2 av pakningsmateriale, hvilket lag f.eks. kan utgjøres av flere vertikalt anordnede korrugerte plater som er pakket tett sammen på en slik måte at inntil hverandre liggende platers korrugeringer danner en vinkel med hverandre, slik at det dannes en labyrint av passasjer for oppadstrømmende gass og nedadstrømmende væske. Forde-lingen av væske over pakningsmaterialet oppnås ved hjelp av en bokslignende innretning bestående av en hovedsakelig horisontal bunn 3 med en opprettstående omkretsvegg 4. Bunnen 3 understøttes av en bærering 5 som er festet, f.eks. ved

sveising, til den indre overflate av kolonnens vegg, hvilken vegg er angitt ved henvisningstall 6. Bunnen 3 er forsynt med flere jevnt fordelte gasspassasjer (stigerør 7 med øvre ender anordnet i en viss høyde over bunnen). For fordeling av væske er bunnen 3 dessuten utstyret med flere dreneringsrør 8 som er montert i et ytterliggere sett av åpninger i bunnen,

og som rager opp over og ned under bunnen. De nedre ender av disse dreneringsrør 8 er anordnet nær den øvre overflate av laget 2 av pakningsmateriale. De øvre ender av dreneringsrø-rene 8 rager opp over bunnen 3, slik at de danner en oppsam-lingssone for avsetninger av faste forurensninger i væskestrøm-men som tilføres bunnen 3. Hvert av dreneringsrørene 8 er forsynt med en eller flere rektangulære spalter 9 for å sikre

tilstrekkelig damhøyde. Det vil forstås at de øvre ender av gasstigerørene 7 må være anordnet over dreneringsrørene for

å hindre overstrømning av væske. Dreneringsrørenes 8 innerdia-meter må være tilstrekkelig stor til å forhindre tilstopping under driften av kolonnen. Det nødvendige antall dreneringsrør 8, som under enhver omstendighet må være i det vesentlige

i

jevnt fordelt over bunnen 3, avhenger av den krevede grad av fordeling, hvilken i sin tur er avhengig av den anvendte type pakningsmateriale.

Det vises så til figurer 3 og 4, som illustrerer en alternativ utførelse av væskefordelingsinnretningen vist på fig. 1 og 2. I denne utførelse av oppfinnelsen er bunnen 3 erstattet med flere på avstand fra hverandre anordnede, i det vesentlige horisontale avløpsrenner 20 som er anordnet parallelt med hverandre. Hver av avløpsrennene 20 er forbundet med en tilførselsrenne 21 som danner en i det vesentlige rett vinkel med rennene 20. Kolonnens væskeinnløp (ikke vist) må føre væsken i en slik retning at den innførte væske strømmer direkte inn i tilførselsretningen og derfra inn i avløpsrennene 20. Hver av avløpsrennene 20 er utstyrt med én eller flere rader av i det vesentlige på lik avstand fra hverandre anordnede dreneringsrør 22 som er forsynt med spaltelignende åpninger (ikke vist) for gjennomslipping av væske. Under drift passerer gassen avløpsrennene 20 via feltene mellom rennene.

Fig. 5 viser i detalj et justerbart væskedreneringsrør.

Justerbare dreneringsrør er av særlig stor viktighet dersom bunnen eller rennene hvor rørene er montert, er vesentlig forskjøvet i forhold til den normale stilling og dette ikke kan kompenseres av damkanten.

Det justerbare dreneringsrør, som er angitt ved henvisningstall 30, er forsynt med utvendige skruegjenger 31 og er anordnet i en åpning 32 i en væskefordelingsbunn 33, hvilken åpning 32 er forsynt med innvendige skruegjenger 34 som griper inn i skruegjengene i dreneringsrøret 30. Det justerbare drene-ringsrør er dessuten forsynt med en spalte 35 for innføring av væske i røret. Den nedre ende av dreneringsrøret 30 er avskrånet for å sikre en nøyaktig tilførsel av væske til pakningsmaterialet. Det vil forstås at istedenfor det viste skrue-gjengearrangement kan en hvilken som helst annen egnet feste-mekanisme, som kan være i og for seg kjent, benyttes.

Avvanning av en fuktig gasstrøm med

en i motsatt retning strømmende væskeformig absorbent under anvendelse av en kolonne med innvendige innretninger som vist på fig. 1 kan utføres som følger. Fuktig gass innført i den nedre ende av kolonne 1 strømmer oppad gjennom et lag 2 av pakningsmateriale og blir i dette lag bragt i intens kontakt med en væskeformig absorbent som strømmer i retning nedad gjennom laget av pakningsmateriale. Medrivning av væske tilført laget av pakningsmateriale via dreneringsrørene 8, med gass-strømmen som forlater pakningsmaterialet, finner ikke sted eller bare i minimal grad som følge av plasseringen av de

nedre ender av dreneringsrørene under bunnen 3, nær pakningsmaterialet. Spesielt ved avvanningsprosesser er det viktig at tapene av væskeformig absorbent holdes på et minimum for

å eliminere risikoen for korrosjon i gasstransportsystemet på nedstrømssiden av avvanningsapparatet.

Avvannet gass passerer gjennom gassstigerørene 7 og kan viderebehandles i en øvre del av kolonnen, eller den kan tas direkte ut av kolonnen. Brukt væskeformig absorbent tas

ut fra den nedre del av kolonnen og kan tilføres bunn 3 etter å være blitt regenerert på utsiden av kolonnen.

Det er å merke at de væskefordelingsinnretninger som er vist på figurene, hensiktsmessig lar seg kombinere med væskeoppsamlingsinnretninger for oppsamling av væsken og (par-tielt) uttak av væsken fra kolonnens indre og fordeling av den gjenværende del av væsken på en annen del av kolonnens indre. En kombinert væskefordeler og væskeoppsamler kan således med fordel benyttes i fraksjoneringskolonner som er hensiktsmessig utstyrt med sideuttaksledninger og pakningsmateriale for fraksjoneringsformål.

)

Claims (8)

1. Kolonne for motstrømskontakt mellom en gasstrøm og

en væskestrøm, omfattende et i det vesentlige horisontalt lag (2) av pakningsmateriale, et gassinnløp og et væskeutløp under dette lag og et gassutløp og et væskeinnløp over laget, samt i det vesentlige horisontale væskefordelingsinnretninger (3,33) som omfatter flere gasspassasjer (7) og åpninger (32) i hvilke det er montert hovedsakelig vertikale væskedrene-ringsrør (8,30) med vegger forsynt med væskepassasjer (9,35),karakterisert ved at dreneringsrørenes (8,30) nedre ender strekker seg ned under væskefordelingsinnretningene (3,33) og til nær den øvre overflate av laget (2) av pakningsmateriale, og at dreneringsrørene er vertikalt og justerbart montert i åpningene (32) i væskefordelingsinnretningene (3,33).

2. Kolonne ifølge krav 1, karakterisert ved at væskepassasjene (9,35) i dreneringsrørene (8,30) er spaltelignende åpninger.

3. Kolonne ifølge krav 2, karakterisert ved at de spaltelignende åpninger (9,35) har rektangulær form.

4. Kolonne ifølge krav 1-3, karakterisert ved at dreneringsrørene (8,30) har avskrånede nedre ender.

5. Kolonne ifølge krav 1-4, karakterisert ved at væskefordelingsinnretningene (3) utgjøres av et kar som strekker seg i det vesentlige over hele det innvendige tverrsnitt av kolonnen, hvilket kar er forsynt med en opprettstående omkretsvegg (4) for dannelse av en væskesump og med stigerør som gasspassasjer (7).

6. Kolonne ifølge krav 1-4, karakterisert ved at væskefordelingsinnretningene (3) utgjøres av flere innbyrdes i det vesentlige parallelt anordnede avløpsrenner (20) med gasspassasjer (7) mellom rennene.

7. Kolonne ifølge krav 1-6, karakterisert ved at væskefordelingsinnretningene (3) ytterligere er utstyrt med væskeoppsamlingsinnretninger som kommuniserer med et væskeutløp for kolonnen.

8. Anvendelse av en kolonne ifølge krav 1-7, for avvanning av en fuktig gasstrøm.