RU117304U1

RU117304U1 - GAS AND LIQUID CONTROL PLATE

Info

Publication number: RU117304U1
Application number: RU2011150155/05U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Махлай; Сергей Васильевич Афанасьев; Евгений Алексеевич Салабаев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Тольяттиазот"
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2012-06-27

Abstract

Колпачковая тарелка для контактирования газа и жидкости, включающая паровые патрубки, колпачки и сливные устройства, отличающаяся тем, что содержит дополнительно змеевиковый теплообменник в виде параллельных трубных пучков, уложенных в пространстве между колпачками, а количество теплообменных труб в пучке варьирует от 1 до 4 в зависимости от их диаметра. A cap tray for contacting gas and liquid, including steam pipes, caps and drain devices, characterized in that it additionally contains a coil heat exchanger in the form of parallel tube bundles laid in the space between the caps, and the number of heat exchange tubes in the bundle varies from 1 to 4, depending on from their diameter.

Description

Предлагаемое техническое устройство относится к тарелкам для контактирования газа и жидкости, используемых при осуществлении ректификационных и абсорбционных процессов, в частности при получении карбамидоформальдегидного концентрата и безметанольного формалина.The proposed technical device relates to plates for contacting gas and liquid used in the implementation of distillation and absorption processes, in particular upon receipt of urea-formaldehyde concentrate and methanol-free formalin.

На сегодняшний день тарельчатые колонны являются наиболее эффективными и востребованными аппаратами. Они изготавливаются в виде вертикальных цилиндров, внутри которых одна над другой размещено определенное количество горизонтальных перегородок - тарелок, обеспечивающих возможность движения жидкости сверху вниз, а пара снизу вверх.To date, dish-shaped columns are the most effective and popular devices. They are made in the form of vertical cylinders, inside of which one above the other a certain number of horizontal partitions are placed - plates, which allow the liquid to move from top to bottom and steam from bottom to top.

Достаточно распространены колонны, в которые жидкость поступает в верхнюю часть, переливается с тарелки на тарелку через переливные устройства и удаляется из куба ректификационной колонны или абсорбера.Columns are fairly common, into which liquid enters the upper part, overflows from plate to plate through overflow devices and is removed from the bottom of the distillation column or absorber.

Характер распределения пара и жидкости зависит не столько от конструкции распределяющих устройств, сколько от скорости парового потока. При небольшой скорости (0,3 м/с) пар движется сквозь слой жидкости в виде отдельных пузырьков. Поверхность контакта фаз невелика, и тарелка при этом работает неполным сечением, то есть в «пузырьковом» режиме.The nature of the distribution of steam and liquid depends not so much on the design of the dispensing devices as on the speed of the steam stream. At a low speed (0.3 m / s), the vapor moves through the liquid layer in the form of separate bubbles. The phase contact surface is small, and the plate at the same time operates with an incomplete cross-section, that is, in the "bubble" mode.

С увеличением скорости движения пара от 0,3 до 1,2 м/с выходящие из отверстия или прорези отдельные пузырьки сливаются в сплошную струю, которая на определенном расстоянии от места истечения разрушается вследствие сопротивления слоя жидкости с образованием большого количества пузырьков. При этом на тарелке возникает парожидкостная дисперсная система - пена, которая является нестабильной и разрушается сразу же после прекращения поступления пара. Контакт пара и жидкости происходит на поверхности пузырьков и струй пара, а также на поверхности капель жидкости, которые в большом количестве образуются над барботажным слоем. При пенном режиме работы тарелки достигается максимальная поверхность фаз и, соответственно, скорость массопереноса.With an increase in the vapor velocity from 0.3 to 1.2 m / s, individual bubbles emerging from the hole or slot merge into a continuous stream, which at a certain distance from the outflow site is destroyed due to the resistance of the liquid layer with the formation of a large number of bubbles. At the same time, a vapor-liquid dispersed system appears on the plate - foam, which is unstable and collapses immediately after the cessation of steam supply. The contact of vapor and liquid occurs on the surface of bubbles and jets of steam, as well as on the surface of liquid droplets, which are formed in large quantities over the bubble layer. In the foam operating mode of the plate, the maximum phase surface and, consequently, the mass transfer rate are achieved.

Указанное обстоятельство особенно важно в процессе хемосорбции формальдегида водой или раствором карбамида.This circumstance is especially important in the process of chemisorption of formaldehyde with water or a urea solution.

Известна конструкция колпачковой тарелки [Касаткин А.Г.Основные процессы и аппараты химической технологии. М.:Альянс.2009. С.451], включающая дно, герметически соединенное с корпусом колонны 1, колпачок 2, паровой патрубок 3 и сливное устройство 4. причем колпачок 2 имеет прорези для лучшего массообмена в системе пар-жидкость (Фрагмент показан на фиг.1). Температура жидкой фазы на тарелке поддерживается за счет ее циркуляции через выносной теплообменник с помощью насоса.The known design of the cap plate [Kasatkin AG. Main processes and apparatuses of chemical technology. M .: Alliance. 2009. S.451], including the bottom, hermetically connected to the column body 1, cap 2, steam pipe 3 and drain device 4. wherein cap 2 has slots for better mass transfer in the vapor-liquid system (The fragment is shown in FIG. 1). The temperature of the liquid phase on the plate is maintained due to its circulation through the external heat exchanger using a pump.

Эффективность работы указанных массообменных устройств тесно связана с равномерностью их орошения и их существенным недостатком является разброс температуры по сечению колонны.The efficiency of these mass transfer devices is closely related to the uniformity of their irrigation and their significant drawback is the temperature spread over the cross section of the column.

Задачей полезной модели является совершенствование конструкции колпачковой тарелки с одновременным повышением ее эффективности в процессе эксплуатации.The objective of the utility model is to improve the design of the cap plate while increasing its efficiency during operation.

Поставленная задача достигается тем, что колпачковая тарелка снабжена змеевиковым теплообменником в виде параллельных трубных пучков, уложенных в пространстве между колпачками, причем в каждом пучке содержится от 1 до 4 теплообменных труб.The task is achieved in that the cap plate is equipped with a coil heat exchanger in the form of parallel tube bundles laid in the space between the caps, and each bundle contains from 1 to 4 heat transfer tubes.

Сущностью предлагаемой полезной модели является колпачковая тарелка для контактирования газа и жидкости, включающая паровые патрубки, колпачки и сливные устройства и дополнительно змеевиковый теплообменник в виде параллельных трубных пучков, уложенных в пространстве между колпачками, причем количество теплообменных труб в пучке варьирует от 1 до 4 в зависимости от их диаметра.The essence of the proposed utility model is a cap plate for contacting gas and liquid, including steam nozzles, caps and drain devices, and an additional coil heat exchanger in the form of parallel tube bundles laid in the space between the caps, and the number of heat transfer tubes in the bundle varies from 1 to 4, depending from their diameter.

На фиг.2 показан общий вид усовершенствованной конструкции колпачковых тарелок, установленных в верхней части абсорбционной колонны и предназначенных для извлечения формальдегида из абгаза, выходящего с хемосорбционного аппарата крупнотоннажной установки получения карбамидоформальдегидного концентрата.Figure 2 shows a General view of the improved design of the cap plates installed in the upper part of the absorption column and designed to extract formaldehyde from the gas leaving the chemisorption apparatus of the large-capacity plant for producing urea-formaldehyde concentrate.

При их изготовлении в пространстве между колпачками параллельными рядами укладывают трубные пучки из нержавеющей стали AISI 304, каждый из которых включает три теплообменных трубы, причем верхняя может возвышаться относительно колпачка не более 0,5 своего диаметра. Благодаря этой конструкции, температура жидкой фазы, находящейся на колпачковой тарелке и контактирующей с абгазом поддерживается постоянной на всей поверхности тарелки и регулируется теплоносителем, подаваемым в трубные пучки.During their manufacture, in the space between the caps, parallel bundles of AISI 304 stainless steel are laid in parallel rows, each of which includes three heat-exchange pipes, the upper one can rise relative to the cap with no more than 0.5 of its diameter. Due to this design, the temperature of the liquid phase located on the cap plate and in contact with the gas is kept constant on the entire surface of the plate and is regulated by the coolant supplied to the tube bundles.

Таким образом, предлагаемая полезная модель отличается от известных тем, что она сочетает достоинства колпачковых тарелок и трубчатых теплообменников, то есть является комбинированной.Thus, the proposed utility model differs from the known ones in that it combines the advantages of cap plates and tubular heat exchangers, that is, it is combined.

Это делает конструкцию более надежной в управлении и эксплуатации. В отличие от известной модели реализация предлагаемого технического решения позволит повысить эффективность хемосорбции формальдегида водой и в 1,2 раза снизить концентрацию загрязняющих веществ в абгазе, направляемом на каталитическую очистку.This makes the design more reliable in management and operation. In contrast to the known model, the implementation of the proposed technical solution will increase the efficiency of formaldehyde chemisorption with water and reduce the concentration of pollutants in the exhaust gas sent for catalytic treatment by 1.2 times.

Claims

A cap plate for contacting gas and liquid, including steam nozzles, caps and drain devices, characterized in that it further comprises a coil heat exchanger in the form of parallel tube bundles laid in the space between the caps, and the number of heat transfer tubes in the bundle varies from 1 to 4 depending from their diameter.