NO169822B - Innretning for kontakt mellom vaeske og gass - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et apparat for kontakt mellom gass og væske, ifølge kravinnledningen.

Under normal drift blir gass levert til gassinnløpet og væske til væskeinnløpet. Gass strømmer oppover gjennom kontaktapparatet, og væske strømmer nedover gjennom apparatet. Væske blir oppsamlet på brettet og flyter gjennom kanalen eller kanalene til det indre av virvelrøret nedenfor den virveldannende anordning, hvor den blir bragt i kontakt med gassen. Blandingen av gass og væske passerer oppover gjennom det vertikale virvelrør som innvendig er utstyrt med en virveldannende anordning. Som et resultat av virvelen som blir formet i blandingen av den virveldannende anordning, blir væsken atskilt fra gass/væske-blandingen. Væsken blir samlet på den indre overflate i det vertikale virvelrør, ovenfor den virveldannende anordning, og strømmer gjennom passasjen inn i det ringformede rom mellom det ytre rør og virvelrøret. Væsken forlater det ringformede rom nedenfor brettet, og forlater kontaktapparatet gjennom væskeutløpet. Gass, fra hvilken væsken er fjernet, passerer gjennom det koaksiale gassutløpsrør til gassutløpet ovenfor brettet, gjennom hvilken gass forlater kontaktapparatet.

Et slikt kontaktapparat for gass/væske kan bli drevet med et medføringsnivå under 5% av den volumetriske strømtakt for væske som leveres brettet, med volumetrisk strømtakt for væsken på under 5 m<3>/h og med forholdsvis lav volumetrisk strømtakt for gass.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelse å frembringe et kontaktapparat for gass/væske som kan opereres med høyere volumetrisk strømtakt og medføringsnivå under 5%.

For dette formål omfatter kontaktapparatet for gass/ væske ifølge oppfinnelsen et hus utstyrt med et gassinnløp, er væskeinnløp, et væskeut løp og et gassutløp anordnet over gassinn-løpet, og et horisontalt brett anordnet mellom gassinnløpet og væskeinnløpet og utstyrt med en syklonseparator som strekker seg fra nedenfor det horisontale brett til ovenfor det horisontale brett, hvilken syklonseparator omfatter et vertikalt virvelrør som er innvendig utstyrt med en virveldannende anordning, et koaksialt gassutløpsrør anordnet nær den øvre del av det vertikale virvelrør, et ytre rør anordnet rundt virvelrøret slik at det danner et ringformet rom mellom virvelrøret og det ytre rør med åpning under brettet, en passasje i forbindelse med det indre av virvelrøret ovenfor den virveldannende innretning og det ringformede rom, og minst én kanal som strekker seg fra det ytre av syklonseparatoren ovenfor brettet til det indre av virvelrøret nedenfor den virveldannende innretning, hvor det koaksiale gassutløpsrør er utvendig utstyrt med en ringformet avleder, og hvor det ytre rør ved sin øvre ende er utstyrt med et ringformet deksel av hvilket den indre kant er plassert rundt gassutløps-røret nedenfor den ringformede avleder, og med et gassutløp som munner ut nedenfor den ringformede deflektor.

Man fant ut at det med den høye volumet r i ske strømtakt for væske ble medført gass i væsken som strømmet gjennom passasjen og inn i det ringformede rom. Denne gass strømmer ut av det ringformede rom gjennom gassutløpet. Gass som strømmer ut ay gassutløpet blir avledet av den ringformede avledningen som er festet til gassutløpsrøret før gassen strømmer opp til gass-utløpet fra kontaktapparatet. Væske som medfører gass blir atskilt fra gassen når gassen blir avledet av den ringformede avleder, og denne væske blir så returnert til brettet hvor den flyter sammen med væsken som leveres brettet gjennom væskeinn-løpet for kontaktapparatet.

Oppfinnelsen skal nå beskrives mer i detalj gjennom et eksempel, og under henvisningen til tegningene, hvor figur 1 viser skjematisk et tverrsnitt av en første utførelse av kontaktapparatet ifølge oppfinnelsen, figur 2 viser detalj II på figur 1, tegnet i større målestokk enn figur 1, og figur 3 viser skjematisk et tverrsnitt av en annen konstruksjon av kontaktapparatet ifølge oppfinnelsen.

Det henvises først til figur 1 og 2. Kontaktapparatet 1 omfatter et hus 2 med et gassinnløp 3 og et væskeutløp 5 som er anordnet på den nedre del av huset 2, og et væskeinnløp 7 og et gassutløp 9 som er anordnet ovenfor gassinnløpet 3. Huset 2 er videre utstyrt med et horisontalt brett 11 anordnet mellom gassinnløpet 3 og væskeinnløpet 7. Det horisontale brett 12 er utstyrt med en syklonseparator 13 som strekker seg fra under det horisontale brett 11 til over det horisontale brett 11.

Syklonseparatoren 13 omfatter et vertikal virvelrør 17 som innvendig er utstyrt med en virveldannende innretning 19, et koaksialt gassutløpsrør 21 anordnet nær den øvre del av det vertikale virvelrør 17, et ytre rør 23 anordnet rundt virvelrøret 17 slik at det dannes et ringformet rom mellom den ytre vegg av virvelrøret 17 og den indre vegg av det ytre rør 23, med åpning nedenfor brettet 11. Syklonseparatoren 13 omfatter videre en passasje 27 i forbindelse mellom det indre av virvelrøret 17 ovenfor den virveldannende innretning 19 og det ringformede rom 25, og kanaler 31 som strekker seg fra det ytre av syklonseparatoren 13 ovenfor brettet 11 til det indre av virvelrøret 17 nedenfor den virveldannende innretning 19.

Det koaksiale gassutløpsrør 21 er utvendig utstyrt med en ringformet avleder 32, og det ytre rør 23 er ved sin øvre ende utstyrt med et gassutløp 33 som munner ut nedenfor den ringformede deflektor 32, og med et ringformet deksel 35 av hvilket den indre kant 36 er plassert rundt gassutløpsrøret 21 nedenfor den ringformede avleder 32, hvor gassutløpet 33 er rommet mellom den indre kant 36 og den ytre vegg av gassutløpet 21.

Under normal drift blir det ført gass til gassinnløpet 3 og væske til væskeinnløpet 7. Gass strømmer oppover gjennom kontaktapparatet 1, og væske strømmer nedover gjennom apparatet 1. Væsken blir oppsamlet på brettet 11 og strømmer gjennom kanalene 31 til det indre av virvelrøret 17 nedenfor virveldannende innretning 19, hvor den blir bragt i kontakt med gassen. Blandingen av gass og væske passerer oppover gjennom det vertikale virvelrør 17 som innvendig er utstyrt med en virveldannende innretning 19. Som et resultat av virvelen som blir dannet i blandingen ved den virveldannende innretning 19 blir væske utskilt fra gass/væske-blandingen. Væsken blir samlet på den indre overflate av det vertikale virvelrør 17 ovenfor den virveldannende innretning 19, og strømmer gjennom passasjen 27 til det ringformede rom 25 mellom det ytre rør 23 og virvelrøret 17. Væsken forlater det ringformede rom 25 nedenfor brettet 11 og forlater kontaktapparatet 1 gjennom væskeutløpet 5. Gass, fra hvilken væsken er fjernet, passerer gjennom det koaksiale gass-utløpsrør 21 til gassutløpet 19, gjennom hvilket gassen forlater kontaktapparatet 1.

Gass som medføres væsken som strømmer gjennom passasjen 27 inn i det ringformede rom 25 strømmer ut av det ringformede rom 25 gjennom gassutløpet 33. Gass-strømmen blir avledet ved den ringformede avleder 32 festet til gassutløpsrøret 21 før gassen strømmer oppover til gassutløpet 9 på kontaktapparatet 1. Væske som medfører gass blir atskilt fra gassen når strømmen blir avledet av den ringformede avleder 32, og denne væske blir så returnert til brettet 11 hvor den blir kombinert med væske som leveres til brettet 11 gjennom væskeinnløpet 7 på kontaktapparatet 1.

Det henvises nå til figur 3 som viser en alternativ konstruksjon av kontaktapparatet ifølge oppfinnelsen. På figur 3 er liknende deler av apparatet gitt de samme henvisningstall som på figur 1, og for enkelhets skyld er ikke alle deler gitt et henvisningstall.

Brettet 11 i kontaktapparatet 1 er utstyrt med en syklonseparator 13', hvilken syklonseparator 13' videre omfatter et annet ytre rør som er anordnet rundt det ytre rør 23 for å danne et annet ringformet rom 42 som åpnes nedenfor brettet 11.

Det andre ytre rør 40 er ved sin øvre ende utstyrt med gassutløp 44 og med et ringformet deksel 46 av hvilket den indre kant er plassert rundt gassutløpsrøret ovenfor den ringformede avleder 32.

I tillegg er den nedre ende av virvelrøret 17 utstyrt med en tetningspanne .50 av hvilken sideveggene strekker seg til den nedre overflate av brettet 11. Tetningspannen har et uttak (ikke vist) som er i fluidforbindelse med gassutløpet 5.Tetningspannen 50 hindrer under normal drift at gass strømmer oppover gjennom de ringformede rom 25 og 42. Dette er spesielt viktig ved oppstarting.

Under normal drift blir det ført gass til gassinnløpet 3 og væske til væskeinnløpet 7. Gass strømmer oppover gjennom kontaktapparatet 1, og væske strømmer nedover gjennom apparatet

1. Væske blir oppsamlet på brettet 11 og strømmer gjennom kanalen 31 til det indre av virvelrøret 17 nedenfor den virveldannende innretning 19 hvor den blir bragt i kontakt med gassen. Blandingen av gass og væske passerer oppover gjennom det vertikale virvelrør 17 som innvendig er utstyrt med en virveldannende innretning 19. Som et resultat av virvelen som blir formet i blandingen ved den virveldannende innretning 19, blir væske utskilt fra gass/væske-blandingen. Væsken blir oppsamlet på den indre overflate av det vertikale virvelrør 17 ovenfor den virveldannende innretning 19, og strømmer gjennom passasjen 27 inn i det ringformede rom 25 mellom det ytre rør 23 og virvelrøret 17. Væsken forlater det ringformede rom 25 nedenfor brettet 11 og strømmer inn i tetningspannen 50, hvorfra den blir tømt ut. Væsken forlater kontaktapparatet 1 gjennom væskeutløpet 5. Gass, fra hvilken væsken er fjernet, passerer gjennom det koaksiale gassutløpsrør 21 til gassutløpet 9, gjennom hvilket gassen forlater kontaktapparatet 1.

Gass medført i væsken som strømmer gjennom passasjen 27 inn i det ringformede rom 25 strømmer ut av det ringformede rom 25 gjennom gassutløpet 33. Gass-strømmen blir avledet av den ringformede avleder 32 som er festet til gassutløpsrøret 21 før gassen strømmer oppover til gassutløpet 9 i kontaktapparatet 1. Væske som medfører gass blir skilt fra gassen når strømmen blir avledet ved den ringformede avleder 32. Denne væske strømmer gjennom det ringformede rom 42 inn i tetningspannen 50. Gass medført i væsken kan forlate det ringformede rom 42 gjennom utløpene 44.

Gassutløpene 44 kan erstattes med et gassutløp som dannes mellom den indre kant av det ringformede deksel på det andre ytre rør og det koaksiale gassutløpsrør.

Syklonseparatoren som beskrevet under henvisning til figur 1, kan også bli utstyrt med en tetningspanne som vist på figur 3.

For enkelhets skyld er ikke syklonseparatorene 13 og 13' tegnet i målestokk. Det kan passe at den indre diameter av gassutløpsrøret 21 er mellom 0,5 og 1,0 ganger den indre diameter av virvelrøret 17, og mer passende mellom 0,7 og 0,9 ganger den indre diameter av virvelrøret 17.

Den indre diameter av det ytre rør 23 er mellom 1,1 og 2,0 ganger den ytre diameter av virvelrøret 17, og mer passende mellom 1,2 og 1,4 ganger den ytre diameter av virvelrøret 17.

Den indre diameter av virvelrøret 17 er mellom 50 og 150 mm, og veggtykkelsen for virvelrøret 17, gassutløpsrøret 21 og det ytre rør 23 er mellom 0,5 og 3 mm.

Totallengden på syklonseparatoren 13 er mellom 300 og 900 mm, og passende mellom 450 og 600 mm. Denne store lengde på syklonseparatoren tillater en stor høyde over brettet 11 som er nødvendig for under normal drift å opprettholde et tilstrekkelig væskenivå på brettet slik at væsken kan strømme gjennom kanalene 31 med tilstrekkelig stor strømhastighet inn i virvelrøret 17.

Den nedre ende av det koaksiale gassutløpsrør 21 er passende anordnet mellom 20 mm nedenfor den øvre ende av virvel-røret 17 og 60 mm ovenfor den øvre ende av virvelrøret 17.

Det kan passe med en indre diameter av det andre ytre rør 40 som er mellom 1,05 og 1,25 ganger den ytre diameter av det ytre rør 23. Figur 1 og 3 viser et kontaktapparat som omfatter et brett utstyrt med én syklonseparator. Apparatet kan utstyres med et flertall brett, hvor hvert brett er utstyrt med et flertall av syklonseparatorer.

Når et brett er utstyrt med flere syklonseparatorer, vil syklonseparatorene bli anordnet i rekker. I dette tilfelle kan tetningspannene for en rekke syklonseparatorer kombineres i form av en renne.

Kontaktapparatet ifølge oppfinnelsen kan med fordel benyttes for å fjerne uønskede komponenter, såsom hydrogensulfid, fra en gassblanding ved å kontakte gassblandingen med en væske som absorberer disse uønskede komponenter.

Kontaktapparatet kan danne strippeseksjonen og/eller anrikningsseksjonen i en destillasjonskolonne.

For å illustrere effekten av kontaktapparatet, er de følgende tester utført.

Testene ble utført med et enkelt brett utstyrt med en enkelt syklonseparator. I testene var væsken parafin, og gassen nitrogen. For å være i stand til å måle medføring av væske med gass ut av gassutløpet, ble væsken oppsamlet separat.

I testene for en forutbestemt volumetrisk strømtakt for gassen levert gjennom gassinnløpet, ble den volumetriske strømtakt for væsken levert gjennom væskeinnløp variert til væskemedføringsnivået var 5% av væskens volumetriske strømtakt. Nedenfor er det henvist til overflategasshastighet, som er definert som gassens volumetriske strømtakt dividert med virvel-rørets 17 tverrsnittsflate.

I den første test ble en syklonseparator, som vist på figur 1, testet. Dimensjonene til syklonseparatoren var: indre diameter for det ytre rør 150 mm, indre diameter for virvelrøret 110 mm, indre diameter for gassutløpet 90 mm, totallengde for syklonseparatoren 475 mm, og avstand mellom gassutløpsrøret og øvre ende av virvelrøret 30 mm. Gassutløpsrøret var utstyrt med en ringformet avleder plassert 25 mm ovenfor øvre ende på det ytre rør, og med en diameter på 130 mm. Den øvre ende på det ytre rør var utstyrt med et gassutløp i form av en 5 mm bred slisse. Syklonseparatoren var utstyrt med en tetningspanne av den type som er vist på figur 3.

Virvelrøret var utstyrt med en virveldannende innretning i form av seks blader.

For en overflategasshastighet på 16,8 m/s ble 5% med-føringsnivået nådd ved en volumetrisk strømtakt i væsken på 3,8 m<3>/h, for en overflategasshastighet på 13,2 m/s ble 5% med-føringsnivået nådd ved en volumetrisk strømtakt i væsken på 6,1 m<3>/h, og for en overf lategasshastighet på 7,0 m/s ble 5% med-føringsnivået nådd ved en volumetrisk strømtakt i væsken på 8.0 m<3>/h.

I den andre test ble det brukt en syklonseparator som den i første test, utstyrt med et andre ytre rør, som vist på figur 3. Det andre rørs indre diameter var 170 mm. Den øvre ende på det andre ytre rør var anordnet 25 mm ovenfor den ringformede avleder, og var utstyrt med et gassutløp i form av en slisse, 24 mm bred.

Virvelrøret var utstyrt med en virveldannende innretning i form av seks blader.

For en overflategasshastighet på 17,0 m/s ble 5% med-før ingsnivået nådd ved en volumetrisk strømtakt i væsken på 4.1 m<3>/h, for en overflategasshastighet på 14,4 m/s ble 5% med-føringsnivået nådd ved en volumetrisk strømtakt i væsken på 6.2 m<3>/h, og for en overf lategasshastighet på 11,4 m/s ble 5% medføringsnivået nådd ved en volumetrisk strømhastighet i væsken på 8,1 m<3>/h.

For sammenlikning ble det testet en syklonseparator som ikke var utstyrt med en ringformet avleder, og hvor den øvre ende på det ytre rør ikke var utstyrt med gassutløp. Syklonseparatorens dimensjoner var: indre diameter av det ytre rør 130 mm, indre diameter av virvelrøret 110 mm, indre diameter av gass-utløpet 85 mm, totallengde for syklonseparatoren 290 mm, og avstanden mellom den nedre ende på gassutløpsrøret og den øvre ende på virvelrøret 40 mm. Virvelrøret var utstyrt med en virveldannende innretning i form av fire blader.

For overf lategasshastighet på 12,1 m/s ble 5% med-føringsnivået nådd ved en volumetrisk strømtakt i væsken på2,0 m<3>/h, for en overf lategasshastighet på 9,0 m/s ble 5% medføringsnivået nådd ved en volumetrisk strømtakt i væsken på 4,0 m<3>/h, og for en overf lategasshastighet på 7,2 m/s ble 5% medføringsnivået nådd ved en volumetrisk strømtakt i væsken på 5,0 m<3>/h.

Konklusjonen er at syklonseparatoren ifølge oppfinnelsen kan drives ved høyere væskevolumetrisk strømtakt med medføring på 5%, og med høyere gassvolumetrisk strømtakt enn syklonseparatoren som ikke er utstyrt med ringformet avleder og hvor den øvre ende på det ytre rør i syklonseparatoren ikke var utstyrt med gassutløp.

Claims (10)

1. Apparat for kontakt mellom gass og væske, omfattende et hus (2) med et gassinnløp (3), et væskeutløp (5), et væskeinn-løp (7) og et gassutløp (9) anordnet ovenfor gassinnløpet (3) og et horisontalt brett (11) anordnet mellom gassinnløpet (3) og væskeinnløpet (7) og med en syklonseparator (13) som strekker seg fra nedenfor brettet (11) til ovenfor brettet (11), hvor syklonseparatoren (13) omfatter et vertikalt virvelrør (17) som innvendig har en virveldannende innretning (19), et koaksialt gassutløpsrør (21) anordnet nær det vertikale virvelrørs (17) øvre ende, et ytre rør (23) omkring virvelrøret (17) slik at det dannes et ringrom mellom virvelrøret og det ytre rør med åpning nedenfor brettet, en passasje (27) som forbinder virvelrørets (17) indre ovenfor den virveldannende innretning med ringrommet, og minst én kanal (31) som strekker seg fra syklonseparatorens (13) ytre ovenfor brettet til virvelrørets indre nedenfor den virveldannende innretning, KARAKTERISERT VED at det koaksiale gassutløpsrørs (21) ytre har en ringformet avleder (32), at det ytre rør (23) ved sin øvre ende har et ringformet deksel (35) hvis indre kant er plassert rundt gassutløpsrøret (21) nedenfor den ringformede avleder (32) og at det ytre rør (23) også omfatter et gassutløp (33) som munner ut nedenfor den ringformede avleder.

2. Apparat ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at gass-utløpet (33) er anordnet mellom dekslets (35) indre kant og det koaksiale gassutløpsrør (21).

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at syklonseparatoren (13) omfatter et andre ytre rør (40) som er anordnet rundt det ytre rør (23) og som ved sin øvre ende har et ringformet deksel (46) hvis indre kant er anordnet omkring gass-utløpsrøret (21) ovenfor den ringformede avleder, idet dekslet (46) omfatter et gassutløp (44).

4. Apparat ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at gass-utløpet (44) er avgrenset av den indre kant av det ringformede deksel (46) på det andre ytre rør (40) og det koaksiale gass-utløpsrør (21).

5. Apparat ifølge krav 1-4, KARAKTERISERT VED at virvelrørets (17) nedre ende omfatter en tetningspanne (50).

6. Apparat ifølge krav 1-5, KARAKTERISERT VED at gass-utløpsrørets (21) indre diameter er mindre enn eller lik virvel-rørets (17) indre diameter.

7. Apparat ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at gass-utløpsrørets (21) indre diameter er mellom 0,7 og 1,0 ganger virvelrørets indre diameter.

8. Apparat ifølge krav 1-7, KARAKTERISERT VED at det ytre rørs (23) indre diameter er mellom 1,1 og 1,6 ganger virvel-rørets (17) ytre diameter.

9. Apparat ifølge krav 3-8, KARAKTERISERT VED at det andre ytre rørs (40) indre diameter er mellom 1,05 og 1,25 ganger det ytre rørs (23) ytre diameter.

10. Apparat ifølge krav 1-9, KARAKTERISERT VED at gassutløpsrørets (21) nedre ende er anordnet mellom 20 mm nedenfor virvelrørets (17) øvre ende og 60 mm ovenfor virvel-rørets (17) øvre ende.