NO317507B1 - Pakket vaeske-damp-kontaktkolonne - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår pakking av en væske-damp-kontaktkolonne og tilveiebringer en kolonne som er pakket med strukturelle pakningsplater anordnet på en ny måte. Den har en spesiell, men ikke utelukkende anvendelse i kolonner, særlig for kryogen luftseparering, ved lokasjoner som offshore, der man kan utsettes for bevegel-ser som forårsaker at kolonnen svinger eller tilter fra den vertikale linje.

Det er velkjent at bruken av strukturert pakking i destillasjonskolonner har mange fordeler, der lavt trykkfall er viktig. Imidlertid er ytelsen for en pakket kolonne meget avhengig av å skape og å opprettholde en balanse mellom den nedoverrettede strøm av væske og den oppoverrettede strøm av damp lokalt i pakkingen. Fordelingen av væske og damp i denne pakning påvirkes av initialpresentasjonen av disse fluider til pakningen og pakningens spesielle karakteristika.

Den strukturerte pakning består karakteristisk av plater av korrugert metall som er bundet sammen i deler og utgjør en serie åpne sikksakk-kanaler. Disse deler eller seksjoner støter mot hverandre og danner et sjikt som fyller kolonnetverrsnittet. Karakteristisk blir flere sjikt av seksjonerte, strukturerte pakninger stablet på hverandre til den ønskede høyde for derved å gi en pakket kolonne. Hvert sjikt har en enkelt retning, der pakningssjiktene og kanalene som dannes, er parallelle. Væsken og dampen spres lettere i retning av kanalene i et gitt sjikt og, ved å følge kanalene, kan fluider fra forskjellige deler av kolonnen blandes og kongregere i pakningen. Karakteristisk er hvert sjikt orientert i vinkel, for eksempel i en vinkel på 90°, i forhold til ved siden av hverandre liggende sjikt, for derved å fremme blanding.

I både stasjonære og bevegelige kolonne oppstår det vanskeligheter ved å opprettholde en enhetlig væske- og dampfordeling i den strukturerte pakning, dette på grunn av migrering av fluid over et kolonnetverrsnitt langs kanalene i pakningen. Denne migrering har en tendens til å skape lokale ubalanser når det gjelder væske- og damp-strømmene, noe som i sin tur fører til dårlig destillasjonsytelse. En manifestasjon på dette fenomen er det velkjente forhold mellom masseoverføringseffektivitet og dia-meteren for den strukturerte, pakkede kolonne: små kolonner har en tendens til å ha høyere masseoverføirngsgrader enn større kolonner. I teorien opptrer hurtig blanding av hele kolonne-innholdet over tverrsnittet lettere i en liten kolonne, som derfor mitigerer virkningene av de lokale strømningsubalanser. Dcke-stasjonære kolonne-installasjoner som for eksempel ved offshore-anvendelse, gir et spesielt problem når det gjelder å opprettholde enhetlig væskefordeling. Den periodiske tilting av kolonnen har en tendens til å tvinge væsken mot veggene i kolonnen for derved å skape alvorlige strømnings-ubalanser mellom væske og damp i pakningen.

Et alternativ til den strukturerte pakning er spiral-viklet pakning som består av en kontinuerlig plate av korrugert pakning som vikles på en kjerne, som går ut fra det innven-dige av kolonnen og vikler seg mot utsiden av kolonnen. En kontinuerlig spiralvei for væske og/eller damp dannes mellom de korrugerte plater når de vikles fra innsiden mot utsiden av kolonnen. Spiral-viklingspakkede kolonner har tilsvarende vanskeligheter når det gjelder å opprettholde strømningsenhetligheten, men fordi tverrblanding ikke så lett kan inntre, nyter ikke godt av den lille kolonnes ytelsesforbedring som observeres ved strukturerte, pakkede systemer. Videre har en spiral-viklet, pakket kolonne en spiral-bevegelsesvei mot veggen av kolonnen som kan føre til akkumulering av væske der, særlig når det gjelder skipsbårede utførelsesformer. Imidlertid kan en spiral-viklet pakning ha fordeler i forhold til en strukturert pakning for visse anvendelser, særlig på grunn av redusert migrering av væske og damp radialt i kolonnen.

Den kjente teknikk gjør et forsøk på å opprettholde den lokale balanse mellom væske-og dampstrøm i den strukturerte pakning ved å oppdele et sjikt av pakning i en stor kolonne i mindre seksjoner. Denne fordeling tvinger væsken som strømmer i en oppdelt seksjon å forbli i denne seksjon og opprettholder således balansen mellom væske- og dampstrøm.

US 5 486 318 i navnet McKeigue og Krishnamurthy, beskriver variasjoner av paknings-fordelinger ved bruk av fysiske oppdelinger eller ved bruk av forskjellige paknings-orienteringer som midler for en slik oppdeling. Disse variasjoner er antydet i figur 1. Den fysikalske oppdeling P som vist i figur la, er en foretrukket plate med perforeringer som er store nok til at damp kan passere gjennom, men for små til at vesentlige mengder væske kan strømme gjennom. Den andre variasjon som vist i figur lb krever at hver pakningsdel ligger mot en ved siden av liggende del av pakning på loddrett måte, slik at kanalen i pakningsplatene i seksjon A, for eksempel omgis av en enkelt pakningsplate C fra den tilstøtende seksjon B. Kanalene i platen C løper i et plan loddrett på det i seksjon A. Selv om det ikke er påpekt i US '318, supra vil, når væske løper ned kanalene fra flere plater i seksjon A mot seksjon B, væsken ha en tendens til akkumulering på en enkelt plate, plate C. Akkumuleringen av væske fra flere plater mot en enkelt plate resulterer i lokal kanalisering og forringer derved masseoverføirngsytelsen i kolonnen. GB-A-1402883 beskriver en gass-væskekontaktkolonne (se figur 4) som er pakket med utbyttingselementer. Hvert element er en sjalusilignende enhet tildannet av et antall på tvers anordnede, skrådde parallelle strimler og hvert pakningssjikt i kolonnen har en sentraldel dannet av et tverr- (i forhold til strimlene) innrettet par av elementer der strimlene er skrådd i motsatte retninger. En rekke på tre elementer er tilveiebragt ved hver side av den sentrale del der strimlene i hver rekke forløper loddrett på de i den sentrale del. Strimlene i hver rekke er skrådd i motsatte retninger av de i begge naboelementer og det tilsvarende element i den andre rekke.

Til slutt beskriver US-A-3109876 en gass-væskekontaktkolonne som er pakket med et sjakkbrettarrangement av bunter av pakningsark. Dette arrangement gir sentrale kjernebunter som omgis av en ring av 8 bunter der pakningsarkene i nabobunter forløper i retninger loddrett på hverandre. Arrangementet er i det vesentlige som vist i figur IB (kjent teknikk) i foreliggende søknad.

En gjenstand for foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en arrangement for pakning av plater som tillater enhetlig væske-damp-kontakt i en pakket kolonne under svaiing eller tilting slik man må regne med på en skipsbåret destillasjonskolonne for kryogen luftseparering.

I henhold til dette angår foreliggende oppfinnelse en væske-damp-kontaktkolonne omfattende en hul kolonne pakket med minst ett sjikt tildannet av et antall strukturerte pakningsplater orientert for å tilveiebringe væske-damp-kontakt i aksial retning av kolonnen, og kolonnen karakteriseres ved at, sett i aksial retning av kolonnen, pakningsplatene i sjiktlegemet er anordnet i en eller flere seksjoner hvori minst ett bånd omgir en sentral kjerne med, betraktet i nevnte aksiale retning, et polygonalt tverrsnitt med minst 4 sider idet båndet er tildannet av segmenter som hver har, betraktet i nevnte aksiale retning, et trapesoid tverrsnitt hvori pakningsplatene i hvert segment forløper i rett linje i en annen retning enn de i nabosegmentene i det samme bånd.

Foreliggende oppfinnelse omfatter en forbedring i en væske-damp-kontaktkolonne omfattende en hul kolonne som er pakket med minst et sjikt tildannet av et antall av strukturerte pakningsplater som er orientert for å tilveiebringe væske-damp-kontakt i aksial retning i kolonnen. Forbedringen ligger i at, sett i kolonnens aksiale retning, pakningsplatene i kolonnen i sjiktet er arrangert i en eller flere seksjoner, hvori minst et bånd omgir en sentral kjerne, idet dette bånd er tildannet av segmenter hvori pakningsplatene i hvert segment forløper rettlinjet i en annen retning i forhold til de i de ved siden av liggende segmenter i båndet.

Seksjonene av strukturert pakning er arrangert på ny måte for å dele opp kolonnen i flere mindre kolonner og derved øke ytelsen for kolonnene i forhold til den kjente teknikk.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de ledsagende tegninger, der: Figur la er et skjematisk tverrsnitt av en kolonne som er pakket med strukturerte pakningsark anordnet i seksjoner avgrenset av fysiske oppdelinger i henhold til US 5 486 318;

figur lb er et skjematisk tverrsnitt av en kolonne som er pakket med strukturerte pakningsplater anordnet i seksjoner avgrenset av pakningsorienteringen i henhold til US 5 486 318;

figur 2a er et skjematisk tverrsnitt av en kolonne som er pakket med strukturerte pakningsplater anordnet i seksjoner i henhold til en i dag foretrukken utførelsesform av foreliggende oppfinnelse;

figur 2b er et skjematisk tverrsnitt av en kolonne pakket med strukturerte pakningsplater anordnet i de samme seksjoner som i figur 2a, men dreiet 45° sammenlignet med orienteringen i figur 2a;

figur 3a er et skjematisk tverrsnitt av en kolonne pakket med strukturerte pakningsplater anordnet i seksjoner på samme måte som i figur 2b, men med mindre kjerner og segmenter;

figur 3b viser tverrsnittet i figur 3a lagt på tverrsnittet i figur 2a;

figur 4 er et skjematisk tverrsnitt av en kolonne pakket med strukturerte pakningsplater anordnet i seksjoner i henhold til en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen;

figur Sa er et skjematisk tverrsnitt av en kolonne pakket med strukturerte pakningsplater anordnet i seksjoner ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen;

figur 5b er et skjematisk tverrsnitt av en kolonne pakket med strukturerte pakningsplater anordnet i seksjoner ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen;

figur Sc er et skjematisk tverrsnitt av en kolonne pakket med strukturerte pakningsplater anordnet i seksjoner ifølge en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen;

figur 5d er et skjematisk, partielt tverrsnitt av en kolonne pakket med strukturerte pakningsplater anordnet i seksjoner i henhold til en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen;

figur 6 er et skjematisk riss av en væskefordeler som er foretrukket for bruk i

kolonner ifølge oppfinnelsen; og

figur 7 er et planriss av væskefordelingsplaten i fordeleren i figur 6.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer som nevnt en forbedring i en væske-damp-kontaktkolonne omfattende en hul kolonne pakket med minst et sjikt tildannet av et antall strukturerte pakningsplater orientert for å tilveiebringe væske-damp-kontakt i aksial retning i kolonnen, hvilken forbedring er at pakningsplatene i sjiktlegemet, sett i aksial retning av kolonnen, er anordnet i en eller flere seksjoner hvori minst et bånd omgir en sentral kjerne idet dette bånd dannes av segmenter hvori pakningsplatene i hvert segment forløper rettlinjet i en retning forskjellig fra de i de nærliggende segmenter i det samme bånd.

Det skal være klart at nær veggen av kolonnen, kan pakningsplatene vanligvis ikke anordnes på samme måte som i kolonnelegemet og i henhold til dette vil pakningssegmentene tildannes for tilpasning til kolonneveggen.

Kjernen kan være av en hvilken som helst form som er komplementær til de omgivende båndsegmenter, men vanligvis vil tverrsnittet for kjernen være en polygon med minst fire sider. I denne forbindelse er alle referanser til tverrsnitt sett i aksial retning av kolonnen hvis ikke annet er sagt. Fortrinnsvis er polygonen regulær og det er i dag mere foretrukket at den har et jevnt antall sider og særlig at den en kvadratisk eller regulær heksagon.

Tverrsnittet for hvert båndsegment kan være en hvilken som helst form som er komplementær til kjernen eller, når det gjelder et andre eller etterfølgende bånd, til det innenfor liggende bånd. Når imidlertid kjernen er av polygonalt tverrsnitt, er det i dag foretrukket at segmentene er av trapesoid tverrsnitt.

Pakningsplatene i segmentene kan forløpe i en hvilken som helst rettlinjet retning forut-satt at den er forskjellig fra den i de ved siden av liggende segmenter i det samme bånd, men, når kjernen er en polygon, er det i dag foretrukket at pakningsplatene forløper enten loddrett på eller særlig parallelt med den ved siden av liggende side av kjernen. Retningen i forhold til kjernen kan være forskjellig i forskjellige seksjoner av det samme bånd eller kan være forskjellig i ved siden av hverandre liggende seksjoner av forskjellige bånd, selv om det i dag er foretrukket at retningen er den samme i ved siden av hverandre liggende seksjoner i forskjellige bånd. I en annen utførelsesform forløper pakningsplatene i alternerende segmenter av det samme bånd parallelt med den ved siden av liggende side av den polygonale kjerne og pakningen i mellomliggende segmenter forløper loddrett på den ved siden av liggende side av kjernen.

Konvensjonelt er hvert segment i et bånd identisk med de komplementære segmenter i båndet.

Hvert segment kan være bundet ved sidene med en aksialt forløpende, perifer vegg, men segmentene er vanligvis avgrenset kun ved pakningsorienteringen.

Pakningsplatene i legemet eller i hvert sjikt kan anordnet i et antall mot hverandre støtende seksjoner eller i en enkelt seksjon. I hvert arrangement, men særlig i det sistnevnte, kan det være to eller flere bånd som konsentrisk omgir kjernen. Det først-nevnte arrangement deler kolonnen lokalt opp i små områder og er velegnet for å øke ytelsen for en hvilken som helst pakket kolonne, mens den sistnevnte deler opp kolonnen radialt og er særlig egnet for å øke ytelsen i en skipsbåret eller tilsvarende montert kolonne som periodisk tilter fra side til side.

Kolonnen kan pakkes med to eller flere sjikt av pakningsplater anordnet ifølge oppfinnelsen og orientert i vinkel slik at segmentene av hvert sjikt ikke aksialt er i linje med de tilsvarende segmenter i det eller de ved siden av liggende sjikt. På egnet måte og sett i kolonnens aksiale retning, er pakningsplatene i legemet av hvert sjikt anordnet i et antall som støter mot seksjonene og sentrene av det minste noen kjerner av hvert sjikt er koaksialt i linje med sentrene for kjerner i det eller de ved siden av liggende sjikt. For å oppnå slik innretning kan størrelsen av seksjonene variere mellom ved siden av hverandre liggende sjikt med form og mønster for kjerne og segmenter felles for sjiktene.

I en i dag foretrukken utførelsesform er kolonneskallet pakket med minst et sjikt tildannet av et antall strukturerte pakningsplater orientert for å tilveiebringe væske-damp-kontakt i aksial retning av kolonnen, hvorved pakningsplatene i legemet av hvert sjikt er arrangert slik at det, sett i aksial retning i kolonnen, er et antall mot hverandre støtende seksjoner i hvert av hvilke minst et bånd omgir en sentral, regulær, polygonal kjerne, idet båndet er dannet av segmenter av trapesoid tverrsnitt identisk med de komplementære segmenter av båndet og pakningsplatene i hvert segment forløper rettlinjet i en annen retning enn de i de ved siden av liggende segmenter i båndet.

I en annen i dag foretrukken utførelsesform er kolonneskallet pakket med minst et sjikt som er dannet av et antall strukturerte pakningsplater orientert for å tilveiebringe væske-damp-kontakt i aksial retning av kolonnen, og pakningsplatene i legemet av hvert sjikt er anordnet slik at, sett i aksial retning av kolonnen, pakningsplatene i hvert sjikt er arrangert i et eller flere bånd som konsentrisk omgir en sentral, regulær, polygonal kjeme, idet båndet er tildannet av segmenter av trapesoid tverrsnitt identisk med de komplementære segmenter av båndet og hvori pakningsplatene i hvert segment forløper rettlinjet i en annen retning enn de i de ved siden av liggende segmenter i båndet.

I en ytterligere i dag foretrukken utførelsesform, er kolonneskallet pakket med minst et sjikt dannet av et antall strukturerte pakningsark orientert for å tilveiebringe væske-damp-kontakt i aksial retning av kolonnen, hvorved pakningsplatene i legemet av hvert sjikt er anordnet slik at, sett i aksial retning av kolonnen, pakningsplatene i hvert sjikt er arrangert i to eller flere bånd som konsentrisk omgjør en sentral, regulær, heksagonal kjerne, idet alle bånd er dannet av identiske segmenter av irregulære, heksagonale tverrsnitt symmetrisk rundt en radial retning fra kjemesenteret.

I en annen i dag foretrukken utførelsesform er kolonneskallet pakket med minst et sjikt dannet av et antall strukturerte pakningsplater orientert for å tilveiebringe væske-damp-kontakt i aksial retning i kolonnen, der pakningsplatene i kolonnen av hvert sjikt er arrangert slik at, sett i aksial retning av kolonnen, pakningsplatene i hvert sjikt er arrangert i et eller flere bånd som konsentrisk omgjør en sentral, regulær, polygonal kjeme med et likt antall sider, idet båndet er dannet av segmenter av trapesoid tverrsnitt som alternerer med segmenter av rektangulært tverrsnitt, der de trapesoide segmenter er identisk med de andre trapesoide segmenter i båndet og har pakningsplater forløpende parallelt med sidene av kjernen og der de rektangulære segmenter er identiske med de andre rektangulære segmenter i båndet og har pakningsplater som forløper loddrett på sidene av kjernen.

Nedenfor følger en beskrivelse som eksempel under henvisning til de ledsagende tegninger, på i dag foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen.

Under en første henvisning til figur 2a, er et kolonneskall 10 pakket med sjikt av korrugerte pakningsplater (anordnet ved bølgelinjer) for å danne en destillasjonskolonne for kryogen luftseparering. I legemet av hvert sjikt er pakningsplatene anordnet i flere mot hverandre støtende seksjoner 11 med et tverrsnitt som hver består av en kvadratisk kjeme 12 omgitt av et bånd av fire trapesoide segmenter 13. Segmentene 13 og kjernene 12 er markert i tykt-trukne linjer og kan være avgrenset av fysiske skiller anordnet ved ingen, noen eller alle skjæringer, særlig mellom ved siden av liggende seksjoner. Som antydet av bølgelinjene, forløper pakningsplatene i hvert segment 13 i samme rette linje som den ved siden av liggende side av kjernen 12.

Væske og damp som trer inn i grenseområdet for hver seksjon 11 vil ikke forlate sek-sjonen gjennom et horisontalt plan fordi alle kanaler i pakningsplatene ved grensen forløper parallelt med grensens periferi.

Det er erkjent at, når man betrakte en side-mot-side rotasjon, kun kjernen 12 for hver seksjon 11 kan reorienteres i hvert fordelingssjikt og fremdeles være i stand til å opprettholde avgrensning av væske og damp til et individuelt tverrsnittsareal som forløper fra toppen av kolonnepakningen til bunnen. Imidlertid kan varierende grader av fluid-avgrensing tilveiebringes ved (a) ingen reorientering av de trapesoide segmenter 13 og 90° reorientering av de kvadratiske kjerner 12 på ved siden av hverandre liggende sjikt; (b) 45° reorientering av de trapesoide segmenter 13 og 45° reorientering av de kvadratiske kjerner på ved siden av hverandre liggende sjikt; eller (3) 45° rotering av sjiktene, mens man opprettholder det geometriske senter 14 i hver seksjon 11 felles blant alle sjiktene.

I henhold til mulighet (a) vil segmenteringen som vist i figur 2a kunne legges på seg selv ved å gå fra sjikt til sjikt slik at alle sentrene 14 for hvert sjikt er direkte over hverandre. Platene i kjemen 12 vil forandre retning med 90° ved hver sjiktfordeling. I mulighet (b) er hver seksjon 11 dreiet 45° og sentrene 14 for hvert annet sjikt er i linje, men sentrene 14 for ved siden av liggende sjikt skiftes relativt til hvert annet. Figur 2b viser orientering av et sjikt dreiet 45° i forhold til sjiktet i figur 2a. Mulighet (3), vist i figur 3, involverer også en 45° dreining, men krever at kjernen 12 og segmentene 14 for alle seksjoner 11 i et sjikt er redusert i størrelse sammenlignet med det eller de ved siden av liggende sjikt slik at de geometriske sentere 14 i dreiede og ikke-dreiede sjikt vil være i linje med hverandre vertikalt. Figur 3a viser et sjikt med individuelle elementer med redusert størrelse og dreiet 45° i forhold til sjiktet i figur 2a, mens figur 3b viser figur 2a lagt på figur 3a. Som nevnt ovenfor er kun mulighet (a), figur 2a med 90° rotasjon av kjernene 12 i hver sjiktovergang, tilstrekkelig til å skape full fordeling av fluider over lengden av pakningen av kolonnen.

En variasjon av dreiemuhgheten i figur 2a involverer bruken av fysikalsk atskilling av noen eller alle kanter av de trapesoide segmenter 13; hvert sjikt kan ha mange små avgrensinger eller mer enn et sjikt kan gjøre bruk av få avgrensinger som forløper to eller flere sjikt inn i den pakkede kolonneseksjon opptil en maksimal lengde som faller sammen med den pakkede høyde av kolonnen.

For å forbedre ytelsen i en konvensjonell, pakket kolonne er arealet for seksjonene 11 mindre enn 1 m<2>, og fortrinnsvis 0,3-0,6 m<2>.

Et alternativt, polygonalt arrangement av pakning av plater for oppdeling av kolonnen radialt er vist i figur 4.1 dette arrangement er en rektangulær, heksagonal kjeme 12

(dannet av en sentral, rektangulær del og to ved siden av liggende trapesoide deler)

omgitt av tre konsentriske bånd av trapesoide segmenter 13. Fysikalske skiller kan anordnes ved ingen, noen eller alle skjæringspunkter mellom ved siden av hverandre liggende segmenter. Som i arrangementene i figur 2 og 3 er arrangementet effektivt med henblikk på å opprettholde enhetlig væske-damp-kontakt når kolonnen 10 tilter frem og tilbake som ved bruk på skip.

I den utførelsesform som er vist i figur 4, er pakningsplatene arrangert innenfor av-grensing av en serie av generelle, N-sidede, polygonale bånd med økende størrelse på tvers av kolonnen, der N er et helt og forholdsvis i like tall og fortrinnsvis i området 4 til 64. Polygonene er lokalisert symmetrisk rundt sentrum av kolonnen. Nær veggen av kolonnen kan den polygonale form ikke opprettholdes og pakningssegmentene er frem-stilt ved tilpasning til kolonneveggen. Orienteringen av pakningsplatene i hvert segment er tangentielt til en sirkel som er konsentrisk med kolonnen, bortsett fra nær sentrum av kolonnen, der kjernen er fylt av et antall små segmenter med annen orientering. Hvert sjikt kan dreies hvis ønskelig i en viss vinkel i forhold til ved siden av hverandre liggende sjikt, fortrinnsvis i en vinkel på ti/N i radianer. Arealet av de største paknings-segmenter i et polygonalt arrangement er ventet vesentlig å overskride arealet for de individuelle seksjoner av den utførelsesform som er vist i figurene 2 og 3 for den samme diameter i kolonnen.

Figur 5a viser et pakningsplatearrangement tilsvarende det figur 4, men der kjernen 12 er atskilt. Figur 5b viser et pakningsplatearrangement der kjernen 12 er en regulær heksagon og er omgitt av ett eller flere bånd dannet av rektangulære segmenter 13a alternerende med generelt trapesoide segmenter 13. Pakningsplatene i segmentene 13a forløper perpendi-kulært på kjernen mens, som i de andre viste utførelsesformer, de i segmentene 13 for-løper parallelt med den ved siden av liggende side av kjernen 12. Figur 5c viser et pakningsplatearrangement tilsvarende det i figur 5a, men der kjernen 12 er en regulær heksagon og er omgitt av ett eller flere bånd av trapesoide segmenter 13. Figur 5d viser et pakmngsplatearrangement hvori kjernen 12 er en regulær heksagon og er omgitt av to eller flere bånd som hver tildannes av irregulære heksagoner med en basis med en lengde like kjernesiden og symmetrisk rundt en radius fra kjernens senter. Figurene 6 og 7 viser en væskefordeler som er foretrukket for bruk med kolonner ifølge oppfinnelsen. Fordeleren er i overensstemmelse med en foretrukken utførelsesform av det som utgjør gjenstanden for det paralleltløpende EP 0 930 088.

Under henvisning til figur 6 omfatter fordeleren en tank 1 hvorfra hovedfordelingsrøret 2 forløper for avlevering av væske fra tanken. En antall grenrør forløper fra hovedrøret 2 over en rekke reservoarceller 4 i en væskefordelingsplate 5 (se figur 7) som er lokalisert over den strukturell pakning 6 i en ikke-vist destillasjonskolonne av en enhet for kryogen luftseparering, montert på et ikke-vist skip. Hvert grenrør 3 har en serie av-leveringsrør 6 i avstand fra hverandre, individuelt innrettet med en respektiv reservoarcelle 4 i den respektive rekke.

Som vist i figur 7 er fordelingsplaten 5 en sirkulær skive som dekker hele tverrsnittet av kolonnen over pakningen og har identiske boringer 4, 8 med kvadratiske tverrsnitt tildannet deri i enhetlige sikksakk-rekker. Alternerende boringer i (dampstigerpassasjer) er åpne både ved toppen og bunnen og tillater fri flyt av damp derigjennom og de gjen-værende boringer 4 (reservoarceller) er blinde idet de er lukket ved bunnen bortsett fra et sentralt, ikke-synlig hull, som tillater en begrenset strøm av væske derigjennom.

Eksempel

En fordeler som beskrevet ovenfor under henvisning til figurene 6 og 7 er utstyrt med en skipsbåret kolonne for kryogen luftseparering med en diameter på 2,9 m, pakket med strukturerte pakningsplater som beskrevet ovenfor. Kolonnen produserer rundt 1000 tons/dag (900 tonn) oksygen med en væskestrømningshastighet på 0,042 mVsek. og en dampstrømningshastighet på 5,04 mVsek. Fordeleren er dimensjonert for ±12° tilting av kolonnen fra vertikallinjen med en 15 sekunders periode en midlere list på 2° fra den vertikale.

Hver reservoarcelle i fordelingsplaten er ca. 0,050 m x 0,050 m i kvadrat og 0,38 m høy med en hullstørrelse på 0,005 m, noe som gir en 30 sekunders inventur av væske. Høyden for væskehodet i tankene er 1,2 m og den totale høyde for fordelingssystemet er ca. 3 m. Dette system gir en total strømnings variasjon på ±5% i drift.

Hvis i motsetning til dette den samme kolonne skulle utstyres med en konvensjonell rørfordeler, ville et væskehode på 7,5 m være nødvendig for å oppnå ±5° strømnings-variasjon. Den totale høyde for den konvensjonelle rørfordeler ville være ca. 9 m (dvs. rundt 3 ganger mer enn det som er nødvendig ved den ifølge oppfinnelsen eksempli-fiserte fordeler).

Kolonnen er pakket med pakningsplater som er anordnet på den måte som er vist i figur 2a, i 16 identiske kvadrat seksjoner som hver har sider på 0,52 m og består av en kvadratisk kjerne med sider 0,12 m omgitt av fire trapesoide segmenter bestående av 20 til 40 plater i pakningen hver, avhengig av korrugeringshøyden. 8 trapesoide elementer er anordnet rundt periferien av kolonnen, der enkelt ulike-formede elementer nær veggene fyller inn det sirkulære tverrsnitt. Kjernene er dreiet 90° for hvert suksessive sjikt, mens de trapesoide segmenter ikke er dreiet.

Claims (16)

1. Væske-damp-kontaktkolonne omfattende en hul kolonne (10) pakket med minst ett sjikt tildannet av et antall strukturerte pakningsplater orientert for å tilveiebringe væske-damp-kontakt i aksial retning av kolonnen, karakterisert ved at, sett i aksial retning av kolonnen, pakningsplatene i sjiktlegemet er anordnet i en eller flere seksjoner (11) hvori minst ett bånd omgir en sentral kjerne (12) med, betraktet i nevnte aksiale retning, et polygonalt tverrsnitt med minst 4 sider idet båndet er tildannet av segmenter (13) som hver har, betraktet i nevnte aksiale retning, et trapesoid tverrsnitt hvori pakningsplatene i hvert segment (13) forløper i rett linje i en annen retning enn de i nabosegmentene (13) i det samme bånd.

2. Kolonne ifølge krav 1, karakterisert ved at det polygonale tverrsnitt er et rektangulært polygon.

3. Kolonne ifølge krav 1, karakterisert ved at det polygonale tverrsnitt er et kvadrat.

4. Kolonne ifølge krav 1, karakterisert ved at det polygonale tverrsnitt er en regulær heksagon.

5. Kolonne ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at pakningsplaten i minst noen segmenter (13) i et bånd forløper parallelt til den ved siden av liggende side av kjernen (12).

6. Kolonne ifølge krav 5, karakterisert ved at pakningsplatene i alle segmenter (13) i et bånd forløper parallelt med nabosiden av kjernen (12).

7. Kolonne ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at pakningsplaten i minst noen segmenter (13) i et bånd forløper loddrett på nabosiden av kjernen (12).

8. Kolonne ifølge krav 7, karakterisert ved at pakningsplatene i alternerende segmenter (13) i et bånd forløper parallelt med nabosiden av kjernen (12) og pakningen i de mellomliggende segmenter (13) i båndet forløper loddrett på nabosiden av kjernen (12).

9. Kolonne ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at hvert segment (12) i et bånd er identisk med de komplementære segmenter (13) i båndet.

10. Kolonne ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at hvert segment (13) i et bånd er bundet ved sine sider av en aksialt forløpende, perifer vegg.

11. Kolonne ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at, betraktet i aksial retning, pakningsplatene i legemet av sjiktet er anordnet i et antall mot hverandre støtende seksjoner (11).

12. Kolonne ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 10, karakterisert ved at, betraktet i aksial retning, pakningsplatene i legemet av sjikt er anordnet i en enkel seksjon (11).

13. Kolonne ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at to eller flere av båndene konsentrisk omgir kjernen (12).

14. Kolonne ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at to eller flere sjikt er orientert i vinkel slik at segmentene (13) i hvert sjikt ikke er aksialt i linje med de tilsvarende segmenter (13) av ett eller flere nabosjikt.

15. Kolonne ifølge krav 14, karakterisert ved at, betraktet i aksial retning, pakningsplatene i legemet av hvert sjikt er anordnet i et antall av de mot hverandre støtende seksjoner (11) og sentrene (14) i i det minste noen kjerner (12) av hvert sjikt koaksialt er innrettet med sentrene (14) av kjernene (12) i nabosjiktet eller - sjiktene.

16. Kolonne ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den strukturerte pakning består av plater av korrugert metall bundet sammen i seksjoner og utgjør en serie av åpne sikksakkforløpende kanaler.