NO165481B

NO165481B - Distillation column.

Info

Publication number: NO165481B
Application number: NO860469A
Authority: NO
Inventors: Jean Paul Gourlia; Laurent Neel; Christian Ptak; Daniel Tondeur
Original assignee: Elf Aquitaine
Priority date: 1985-02-11
Filing date: 1986-02-10
Publication date: 1990-11-12
Also published as: EP0192539B1; NO860469L; FR2577147B1; NO165481C; ES296989U; FR2577147A1; DE3661053D1; IT1188361B; IT8619356A1; EP0192539A1; DK163108B; ES296989Y; DK163108C; DK63286A; IT8619356A0; DK63286D0; BE904202A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en platedestillasjonskolonne av den art som er angitt i krav l's ingress. The present invention relates to a plate distillation column of the type specified in claim 1's preamble.

Den omhandler mer spesielt en destillasjonskolonne hvori platene dannet som halvsirkler dannes alternativt på den ene eller annen side av en vertikal skillevegg som kontinuerlig deler kolonnen i to tette sektorer med gass- og damp -passasje og går nedover aksielt hvor hver plate består av ved en av dennes grenser et gulv for mottagelse av væske og ved den andre et brutt hjørne som danner et avløp hvor nevnte mottagelsesgulv og nevnte avløp er anbragt alternativt i følgen av overlappende plater til de to kanter av platene. It deals more particularly with a distillation column in which the plates formed as semi-circles are formed alternatively on one or the other side of a vertical partition which continuously divides the column into two dense sectors with gas and vapor passage and goes down axially where each plate consists of at one of this borders a floor for receiving liquid and at the other a broken corner which forms a drain where said receiving floor and said drain are arranged alternatively in the sequence of overlapping plates to the two edges of the plates.

I en vanlig kolonne oppstår, en kryssende væskestrøm ved tilføring av gass hvor væsken går gjennom platene alternativt fra venstre mot høyre og høyre mot venstre eller vice versa. Etter gjennomstrømning av platene synes væsken å bestå av de mest flyktige bestanddeler. Ved måling hvor gassmangelen er uniformt fordelt og også ved væskemangel, er overføringskoeffisienten konstant over hele overflaten. Dette gjør at konsentrasjonen av den flyktige blanding i gassen fordeler seg mellom to overlappende plater i mot-setning til avstrømningen av væske i platen. Konsentra-sjonsgradientene til de to faser oppviser motsatte egenskaper og ved tilnærmelsesstedene til kurvene er konsentrasjonsdifferansen liten. Også mellom væsken i den øverste plate finnes en motgående kant i mellom væsken til fore-gående plate hvor fraksjonen til gassen over overliggende andre plate som er rik på flyktig blanding møter væsken som er fattig på denne blanding hvorpå den fattige fraksjon på flyktig blanding møter væsken som er rik på denne blanding. In a normal column, a crossing liquid flow occurs when gas is added where the liquid passes through the plates alternatively from left to right and right to left or vice versa. After passing through the plates, the liquid appears to consist of the most volatile components. When measuring where the lack of gas is uniformly distributed and also when there is a lack of liquid, the transfer coefficient is constant over the entire surface. This means that the concentration of the volatile mixture in the gas is distributed between two overlapping plates in opposition to the outflow of liquid in the plate. The concentration gradients of the two phases exhibit opposite properties and at the points of approach of the curves the concentration difference is small. Also between the liquid in the uppermost plate there is an opposing edge between the liquid and the preceding plate where the fraction of the gas above the overlying second plate that is rich in volatile mixture meets the liquid that is poor in this mixture, whereupon the fraction poor in volatile mixture meets the liquid which is rich in this mixture.

Konsentrasjonsdifferansen. mellom de to faser er liten, overføringen av materialet er meget dårlig og den totale effektivitet til platen synker. Dessuten oppstår like-ledes innblanding av gassen mellom de to plater hvorved gassen møter i hver plate en sirkulerende væske på samme måte med nedsetting av konsentrasjonsdifferanse mellom de to faser og følgelig gir en homogen blanding av gassblandingen som oppviser en konsentrasjonsdifferanse som er meget liten med den flytende fase. The concentration difference. between the two phases is small, the transfer of the material is very poor and the overall efficiency of the plate decreases. In addition, mixing of the gas between the two plates also occurs whereby the gas meets a circulating liquid in each plate in the same way with a reduction in concentration difference between the two phases and consequently produces a homogeneous mixture of the gas mixture which exhibits a concentration difference that is very small with the liquid phase.

Ved oppsummering av de ovenfor angitte egenskaper er det forsøkt å forbedre effektiviteten til platene i kolonnen ved å dele opp gass-strømmen og ved å sirkulere gassen på en helicoid måte fra en plate til en annen for å holde samme gjennomstrømningsgrad av væsken i hver plate. In summarizing the above-mentioned properties, an attempt has been made to improve the efficiency of the plates in the column by dividing the gas flow and by circulating the gas in a helicoidal manner from one plate to another to keep the same flow rate of the liquid in each plate.

Oppdelingen i to sektorer kommer i stand ved hjelp av en vertikal skillevegg hvor det i den ene eller andre del av denne er plassert plater i halvsirkler går nedover aksielt. The division into two sectors is achieved by means of a vertical dividing wall, where in one or the other part of this, plates are placed in semicircles going down axially.

Foreliggende oppfinnelse hvis mål er å ytterligere forbedre effektiviteten til platene er karakterisert ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del nemlig at hver sektor av kolonnen er delt opp ved hjelp av minst en vertikal skillevegg (11) i minst to undersektorer med samme overflate, idet hver skillevegg oppviser over hver plate en utsparing (4e, 5e, 6e) som danner mellom kanten til utsparingen og platen en passasje for væsken som strømmer tvers over platen fra den ende undersektor til den andre, slik at hver undersektor gjennomstrømmes av en gass-strøm som ikke blander seg med andre gjennomstrømmende gass-strømmer, mens de gass-strømmer som sikrulerer langs en eneste undersektor, møter den likeartede totale væskestrøm som strømmer i skruelinjeformede bevegelser fra en plate til en annen. Ytterligere trekk fremgår av kravene 2-8. The present invention whose aim is to further improve the efficiency of the plates is characterized by what is stated in claim 1's characterizing part, namely that each sector of the column is divided by means of at least one vertical dividing wall (11) into at least two sub-sectors with the same surface, in that each partition has above each plate a recess (4e, 5e, 6e) which forms between the edge of the recess and the plate a passage for the liquid that flows across the plate from the end sub-sector to the other, so that each sub-sector is flowed through by a gas flow that does not mix with other through-flowing gas flows, while the gas flows that circulate along a single subsector encounter the similar total liquid flow that flows in helical motions from one plate to another. Further features appear in requirements 2-8.

Faktisk kan effektiviteten til platene bli uttrykt med stigende nummer-rekkefølge av påfølgende sektorer ved gass-strømmene og de separerte damper. Denne følge uttrykt som er gitt ved ligningen: In fact, the efficiency of the plates can be expressed in ascending numerical order of successive sectors by the gas streams and the separated vapors. This follows expressed as given by the equation:

hvor E er effektiviteten til den klassiske plate og p er sektorantallet. Også hvis følgen for effektivitet ved å bruke to sektorer ikke er 0,33 gir dette at anvendelse av fire sektorer er 0,60 og åtte sektorer er 0,75. where E is the efficiency of the classical plate and p is the number of sectors. Also if the efficiency consequence of using two sectors is not 0.33 this means that using four sectors is 0.60 and eight sectors is 0.75.

Kolonnen med fire sektorer som i hovedsak overlapper likt i følge oppfinnelsen kan erholdes ved oppdeling av sektorene i undersektorer ved hjelp av en vertikal perpendikulær skillevegg ved hvilken vertikale skillevegg kolonnen blir kontinuerlig delt i to sektorer. The column with four sectors which essentially overlap equally according to the invention can be obtained by dividing the sectors into sub-sectors by means of a vertical perpendicular dividing wall by which vertical dividing wall the column is continuously divided into two sectors.

For å danne en kolonne med seks undersektorer plasseres to vertikale skillevegger paralelt med rett vinkel for å gi en kontinuerlig vertikal skillevegg. To form a column of six sub-sectors, two vertical partitions are placed parallel at right angles to provide a continuous vertical partition.

Hver undersektor således erholdt kan være delt opp i to deler som i hovedsak er like ved å plassere en ekstra skillevegg som sikrer separasjon mellom gass-strømmene for en kolonne med åtte eller tolv plater. Angående høyden til den praktiske oppdeling i skilleveggene som danner undersektorer kan denne være lik høyden til avstrømningsstengsel-et. Hver gang man gir skilleveggene en størrelse som er kompatibel med de ønskede funksjonsbetingelser til kolonnen opprettholdes den store fleksibilitet ved anvendelse. Each sub-sector thus obtained can be divided into two parts which are essentially equal by placing an additional partition wall which ensures separation between the gas streams for a column with eight or twelve plates. Regarding the height of the practical division into the partitions that form sub-sectors, this can be equal to the height of the run-off barrier. Every time you give the partitions a size that is compatible with the desired functional conditions of the column, the great flexibility in use is maintained.

Angående passasjen for væske fra en plate til den neste kan hver plate presentere ved en av sine grenser en sirkeldel som utvides til å omfatte kolonnen og forlenges mot motstående sektor hvor denne opptar platene og hvor nevnte segmenter består av et gulv for væske tilbragt fra overliggende plate mot nedenforliggende plate og ved den annen kant et delt hjørne som danner skillevegger. Regarding the passage of liquid from one plate to the next, each plate can present at one of its boundaries a circular part which is expanded to include the column and extended towards the opposite sector where this occupies the plates and where said segments consist of a floor for liquid consumed from the overlying plate towards the slab below and at the other edge a split corner that forms partitions.

De vertikale skillevegger plasser ortogonalt i forhold til vertikalen fortsetter begrenset med skilleveggen for å innebefatte de vertikale rør av høyre sirkelsegment hvor nevnte skillevegg viser ved en halvpart av sin horisontale seksjon en kontinuerlig flate som støtter opp til mottag-elsesgulvene for væske av tilsvarende plate innebefatter samme kolonnesektor og utstyrt med takker ved denne passasje og oppviser ved den andre side av sin horisontale seksjon en følge av flater hvis mindre lengde støter opp til deres nedre kant hvor kantsegmentet til platene umiddelbart overfor danner med denne side en skillevegg. Fortrinnsvis dannes minst en kontinuerlig flate av den vertikale skiller for den vertikale støting av den kontinuerlige vertikale skillevegg. The vertical partition walls place orthogonally to the vertical continues limited with the partition wall to include the vertical pipes of the right circular segment where said partition wall shows at half of its horizontal section a continuous surface which supports up to the receiving floors for liquid of corresponding plate includes the same column sector and equipped with ridges at this passage and exhibits on the other side of its horizontal section a series of surfaces whose smaller length abuts up to their lower edge where the edge segment of the slabs immediately opposite forms with this side a dividing wall. Preferably, at least one continuous surface of the vertical partition is formed for the vertical abutment of the continuous vertical partition wall.

Andre særtrekk ved oppfinnelsen blir belyst ved beskrivelse av utførelsesformer angitt ved eksempler og illustrert ved hjelp av tegningene hvor Other distinctive features of the invention are illustrated by description of embodiments indicated by examples and illustrated with the help of the drawings where

Fig. 1 representerer et oversiktsbilde av det indre av en kolonne med fire undersektorer, Fig. 2 et oversiktsbilde over det indre av en kolonne med seks undersektorer, og Fig. 3 et diagram som viser forskjellen i effektivitet til de foreliggende plater som funksjon og effektiviteten til klassiske plater. Ifølge den viste utførelsesform er det fremstilt i fig. 1 at kolonnen med en utvendig omslutning 1 er utstyrt med semisirkulære plater 4, 5 og 6 som går aksielt nedover og er anbragt vekslende på den ene og annen side av en vertikal skillevegg som kontinuerlig deler kolonnen diametralt i to vertikale sektorer. Fig. 1 represents an overview image of the interior of a column with four sub-sectors, Fig. 2 an overview image of the interior of a column with six sub-sectors, and Fig. 3 a diagram showing the difference in efficiency of the present plates as a function and the efficiency for classical records. According to the embodiment shown, it is produced in fig. 1 that the column with an external enclosure 1 is equipped with semicircular plates 4, 5 and 6 which go axially downwards and are placed alternately on one and the other side of a vertical partition which continuously divides the column diametrically into two vertical sectors.

En av kantene til platene 4, 5 og 6 ender i et sirkelsegment 4a, 5a og 6a som berører skilleveggen til omslutningen 1 og strekker seg mot den motsatte sektor av den som er opptatt av platene.. Dette segment består av et gulv for væske som bringes fra overliggende plate til nedenforliggende plate. Nevnte segmenter 4a, 5a og 6a er anbragt alternerende i rekke til de følgende plater en gang på den ene sideiav plateet, en annen gang på den andre side. One of the edges of the plates 4, 5 and 6 ends in a circular segment 4a, 5a and 6a which touches the partition wall of the enclosure 1 and extends towards the opposite sector to that occupied by the plates. This segment consists of a floor for liquid which is brought from the overlying plate to the underlying plate. Said segments 4a, 5a and 6a are arranged alternately in a row to the following plates, once on one side of the plate, another time on the other side.

De motstående kanter 4b, 5b og 6b til platene er delt opp som en sekant og fremskaffer mellom disse og omslutningen 1 en passasje for avbøyning av væske. Disse kanter 4b, 5b og 6b er utstyrt med avløpsstoppere 4d, 5d og 6d for å regul-ere nivået for fylling i hver plate. Ortogonalt i forhold til den vertikale skillevegg er det plassert vertikale skillevegger 3, 7, 3' og 7<1> som begrenser med skilleveggen til omslutningen 1 de vertikale pipestykker til høyre seksjon i sirkelsegmentet for nedføring av væske. The opposite edges 4b, 5b and 6b of the plates are divided as a secant and provide between these and the enclosure 1 a passage for the deflection of liquid. These edges 4b, 5b and 6b are equipped with drain stoppers 4d, 5d and 6d to regulate the level of filling in each plate. Vertical partitions 3, 7, 3' and 7<1> are placed orthogonally in relation to the vertical partition wall, which limit with the partition wall to the enclosure 1 the vertical pipe pieces to the right section in the circle segment for lowering liquid.

De vertikale skillevegger fremviser i en halvpart av deres horisontale seksjon en kontinuerlig flate 3,3' som støter mot gulvene for mottagelse av væske til platene 4,6 som befinner seg i samme sektor av kolonnen og er utstyrt med skillevegger 4c, 5c og 6c i dette område. The vertical partitions present in half of their horizontal section a continuous surface 3,3' which abuts the floors for receiving liquid of the plates 4,6 located in the same sector of the column and equipped with partitions 4c, 5c and 6c in this area.

I den andre delen av deres horisontale seksjon fremviser skilleveggene en rekke flater 7,7' hvis mindre lengde støt-er mot ved deres nedre kant kantsegmentet til platene 4a, In the second part of their horizontal section, the partitions present a series of surfaces 7,7' whose smaller length abuts at their lower edge the edge segment of the plates 4a,

5a og 6a som danner gulvet for oppholdelse av væske og ved deres øvre grense grenser mot den avdelte vegg til platene umiddelbart ovenfor og danner med denne vegg en avbøynings-hindring. Den kontinuerlige flate 3 til den vertikale skillevegg i venstre hjørne fig. 1 er dannet av den rett-vinklede avstøtning til den vertikale skillevegg 2. Ved den vertikale skillevegg 2 som deler volumet av kolonnen i to sektorer er det festet i dennes nærhet og med rett vinkel en annen vertikal plate 11 som danner med først-nevnte en korskontruksjon og som deler opp hver sektor i to undersektorer som er tette for passasje av gass og damp mellom disse. 5a and 6a which form the floor for retaining liquid and at their upper limit adjoin the partition wall of the plates immediately above and form with this wall a deflection obstacle. The continuous surface 3 to the vertical dividing wall in the left corner fig. 1 is formed by the right-angled abutment to the vertical partition wall 2. At the vertical partition wall 2 which divides the volume of the column into two sectors, another vertical plate 11 is fixed in its vicinity and at right angles, forming with the first-mentioned one cross construction and which divides each sector into two sub-sectors which are tight for the passage of gas and steam between them.

I øvre del av hver plate 4, 5 og 6 fremskaffer skilleveggen II alternativt i den ene eller andre side av skilleveggen 2 utsparingen 4e, 5e og 6e med høyde som minst er lik høyden til væsken som fyller platene og former også et hydraulisk ledd som er tett for gass og damper. Ifølge fremstill-ingsformen i fig. 2 er det til den vertikale skillevegg 2 festet med avstand to vertikale paralelle skillevegger 12 og 13 hvor hver deler opp deres sektorer i tre undersektorer som er tette mellom disse for gass- og damp-passasje. Nevnte skillevegger 12 og 13 fremviser i øvre del av hver plate alternativt i den ene og den andre side av skillevegg lignende utsparinger som utsparingene 4e, 5e og 6e i fig. 1. In the upper part of each plate 4, 5 and 6, the partition II alternatively provides on one or the other side of the partition 2 the recess 4e, 5e and 6e with a height that is at least equal to the height of the liquid that fills the plates and also forms a hydraulic joint which is tight to gas and vapours. According to the manufacturing form in fig. 2, two vertical parallel partitions 12 and 13 are attached to the vertical partition 2 at a distance, each dividing their sectors into three sub-sectors which are closed between them for gas and steam passage. Said partitions 12 and 13 present in the upper part of each plate alternatively on one and the other side of the partition similar recesses as the recesses 4e, 5e and 6e in fig. 1.

Diagrammet angitt i fig. 3 viser økningen av effektiviteten med økningen av antall undersektorer ved å angi effektivi-tetsverdier til de helicoide plater E' i % som funksjon av effektiviteten til klassiske plater i %. Verdiene til-svarer en kolonne med' fire undersektorer og er representert av kurve 1 og tilsvarende en kolonne med seks undersektorer av kurve 2. Man ser at hvis den opprinnelige effektivitet er 80% vil innføringen av fire undersektorer tillate å opp-nå en effektivitet på The diagram shown in fig. 3 shows the increase of the efficiency with the increase of the number of sub-sectors by indicating the efficiency values of the helical plates E' in % as a function of the efficiency of classical plates in %. The values correspond to a column with four sub-sectors and are represented by curve 1 and correspondingly a column with six sub-sectors by curve 2. It can be seen that if the original efficiency is 80%, the introduction of four sub-sectors will allow an efficiency of

Denne økning kan tolkes på to måter. I en tidligere kolonne gir denne istedet for de inneholdte plater en liten energibesparelse for enkle separasjoner og stor for vanskelige separasjoner. I en ny kolonne er lovene for di-mensjonering forandret. ,Foreksempel hvis tredve plater er nødvendige for en gitt separasjon tillater anvendelse av plater i to sektorer å minske høyden til kolonnen med 25% og med 32% for en kolonne med fire sektorer. This increase can be interpreted in two ways. In an earlier column, this instead of the contained plates provides a small energy saving for simple separations and a large one for difficult separations. In a new column, the laws for dimensioning have changed. For example, if thirty plates are required for a given separation, the use of plates in two sectors allows to reduce the height of the column by 25% and by 32% for a column with four sectors.

Claims

1. Plate distillation column where the plates (4,5,6) shaped like semicircles are arranged alternately on one and the other side of a continuous vertical partition (2) which divides the column into two hermetically closed sectors equipped with passage for gas and steam and which are mutually axially displaced, where each plate carries at one of its edges a receiving area (4a, 5a, 6a) for liquid and at the other an upright edge (4d, 5d, 6d) which forms an overflow, the receiving areas and the overflows being arranged alternately in order to the above plates on one or the other side of the plate, characterized in that each sector of the column is divided by means of at least one vertical dividing wall (11) into at least two sub-sectors with the same surface, each dividing wall showing above each plate a recess (4e, 5e, 6e) which forms between the edge of the recess and the plate a passage for the liquid that flows across the plate from one sub-sector to the other, so that each sub-sector is flowed through by a gas flow that does not mix with other flowing gas flows, while the gas flows that circulate along a single subsector, it encounters the uniform total fluid flow flowing in helical motions from one plate to another.

2. Column with at least four sub-sectors according to claim 1, characterized in that the vertical partition (11) which divides the sectors into sub-sectors is arranged perpendicular to the continuous vertical partition (2) which divides the column into two sectors.

3. Column with six sub-sectors according to claim 1, characterized in that two parallel vertical partitions (12,13) arranged at right angles to the continuous vertical partition (2) divide the column into six sub-sectors which are hermetically sealed for the passage of gas and steam and is equipped with recesses in at least each plate.

4. Column with at least eight sub-sectors according to claim 2, characterized in that each sub-sector obtained by dividing the continuous vertical partition wall (2) and by the vertical partition wall (11) which is equipped with recesses, is divided by means of a further vertical intermediate wall in two sectors with the same surface.

5. Column according to one of claims 1 to 4, characterized in that the recess (4e, 5e, 6e) in each vertical partition (11) divides each sector into sub-sectors and has a height equal to the height of the overflow (4d, 5d, 6d) to ensure a hydraulic seal at the separation area of the sectors in the column.

6. Column according to one of claims 1 to 5, characterized in that each semicircular plate has at one of its edges a circle segment (4a, 5a, 6a) which extends to the column housing (1) and extends in the direction of the area which is cut off by means of the plate, as the areas (4a, 5a, 6a) form the inlet surface for the liquid that flows from the plate above to the plate below, and on the other edge has an upright edge that forms the overflows (4d, 5d, 6d).

7. Column according to one of claims 1 to 6, characterized in that the vertical partitions (3,7 and 3',7') placed orthogonally in relation to the vertical continuous partition wall (2), limit with the partition wall (1) vertical pipe parts with circular segment-shaped ground plan, in that the vertical partition walls with half of their horizontal diameter connect a continuous surface (3, 3') which connects the plate (4, 6) liquid receiving surface in this section of the column, and in these places are provided with recesses (4c, 5c , 6c), and forms with the other half of its horizontal diameter a series of surfaces (7, 7') of smaller length, whose lower edge borders the plate segment (4a, 5a, 6a) which forms the liquid inlet surface, and whose upper edge immediately borders against the cut-off edge of the plate arranged above which forms with this edge a dividing wall for the overflows (4d, 5d, 6d).

8. Column according to claim 7, characterized in that at least one of the continuous surfaces (3, 3') of the vertical partitions is formed by a section at right angles to the vertical continuous partition wall (2).