RU2022627C1

RU2022627C1 - Horizontal absorber

Info

Publication number: RU2022627C1
Authority: RU
Inventors: Борис Георгиевич Берго; Александр Иванович Пятничко; Тадеуш Казимирович Крушневич
Original assignee: Институт газа АН Украины
Priority date: 1991-11-20
Filing date: 1991-11-20
Publication date: 1994-11-15

Abstract

FIELD: preparation of natural gas for transportation; purification of process gas in gas and petroleum industry. SUBSTANCE: absorber has horizontal body with gas inlet and outlet popes, inlet and outlet partitions with segment-shaped cuts positioned inside the body, bearing and distribution grating 6 sprinkler 11, separator, sectioning partitions, vertical side partitions 7 and 8. Between body of absorber and partitions 7 and 8 there are hermetically installed auxiliary horizontal partitions 9 and 10. Outlet partition has cuts for withdrawal of gas form mass exchange zone. EFFECT: enhanced individual capacity of absorber as a result of horizontal design of absorber operating with flooded headpiece providing the most effective operating condition of mass exchange in such type of apparatuses. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции высокопроизводительных абсорберов для очистки газов, преимущественно природного газа, от сероводорода, диоксида углерода и паров воды перед подачей в магистральные газопроводы. Абсорберы такого типа могут быть также использованы в нефте- и газоперерабатывающей промышленности для очистки технологических газов. The invention relates to the construction of high-performance absorbers for the purification of gases, mainly natural gas, from hydrogen sulfide, carbon dioxide and water vapor before being fed into the main gas pipelines. Absorbers of this type can also be used in the oil and gas refining industry for the purification of process gases.

Известен горизонтальный абсорбер, включающий цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода контактирующих фаз, входную и выходную вертикальные перегородки с сегментными вырезами, установленные между ними опорную решетку, ороситель и сепаратор [1]. A horizontal absorber is known, including a cylindrical body with nozzles for supplying and discharging the contacting phases, inlet and outlet vertical partitions with segment cutouts, a support grid, an irrigation device and a separator installed between them [1].

В известном абсорбере контакт газа и жидкости в прямотоке приводит к тому, что требуется значительно большее количество циркулирующего абсорбента по сравнению с противоточным аппаратом. Производительность такого абсорбера ограничена допустимой величиной уноса абсорбера из массообменной зоны и ухудшением работы сепаратора. In the known absorber, the contact of gas and liquid in the exhaust pipe leads to the fact that a much larger amount of circulating absorbent is required compared to a countercurrent apparatus. The performance of such an absorber is limited by the allowable amount of ablation of the absorber from the mass transfer zone and the deterioration of the separator.

Известен также горизонтальный кассетный абсорбер, выбранный в качестве прототипа, включающий цилиндрический корпус с патрубками подвода и отвода контактирующих фаз, вертикальные входную и выходную поперечные перегородки с сегментными вырезами, расположенные между ними горизонтальную опорно-распределительную решетку, ороситель, сепаратор, секционирующие перегородки и вертикальные боковые перегородки [2]. Also known is a horizontal cassette absorber selected as a prototype, including a cylindrical body with nozzles for supplying and discharging the contacting phases, vertical inlet and outlet transverse partitions with segment cutouts, a horizontal support distribution grid between them, an irrigator, a separator, sectional partitions, and vertical side ones partitions [2].

В известном абсорбере не может быть достигнута максимальная производительность вследствие ограниченной площади сегментного выреза для прохода газа в верхней части выходной перегородки, что приводит к высоким скоростям газа в указанном сечении и повышенному уносу абсорбента. In the known absorber, maximum productivity cannot be achieved due to the limited area of the segment cut-out for gas passage in the upper part of the outlet partition, which leads to high gas velocities in the indicated section and increased absorption of the absorbent.

Однако по производительности массообменной камеры имеется значительный резерв для повышения производительности абсорбера. However, the performance of the mass transfer chamber has a significant reserve for increasing the productivity of the absorber.

Целью изобретения является изменение условий взаимодействия очищаемого газа и абсорбента создать такой абсорбер, который обладал бы более высокой производительностью и уменьшал унос абсорбента с потоком очищенного газа при максимальных нагрузках. The aim of the invention is to change the conditions of interaction of the purified gas and the absorbent to create such an absorber that would have a higher productivity and reduce the entrainment of the absorbent with the stream of purified gas at maximum loads.

На фиг. 1 представлен горизонтальный абсорбер, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А фиг.1.; на фиг.3 - узел I на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б фиг.1; на фиг.5 - узел II фиг.2. In FIG. 1 shows a horizontal absorber, a longitudinal section; in FIG. 2 - section aa of figure 1 .; figure 3 - node I in figure 2; figure 4 is a section bB of figure 1; figure 5 - node II of figure 2.

Заявляемый абсорбер включает цилиндрический горизонтальный корпус 1 с патрубками подвода 2 и отвода 3 газа. В корпусе установлены вертикальные поперечные перегородки 4 и 5 с сегментным вырезом в нижней части во входной перегородке 4 и сегментным вырезом в верхней части в выходной перегородке 5. Между этими перегородками в нижней части корпуса 1 абсорбера установлена горизонтальная опорно-распределительная решетка 6. Кромки отверстий решетки отбортованы вверх, а свободное сечение отверстий составляет 2-8% площади решетки. The inventive absorber includes a cylindrical horizontal housing 1 with nozzles for supply 2 and gas outlet 3. Vertical transverse partitions 4 and 5 are installed in the housing with a segment cut in the lower part in the input partition 4 and a segment cut in the upper part in the output partition 5. Between these partitions in the lower part of the absorber housing 1 there is a horizontal support and distribution grid 6. Edges of the holes of the grill flanged up, and the free cross-section of the holes is 2-8% of the lattice area.

Вдоль боковых кромок опорно-распределительной решетки 6 расположены вертикальные продольные боковые перегородки 7 и 8. Между корпусом абсорбера 1 и перегородками 7 и 8 герметично установлены дополнительные горизонтальные продольные перегородки 9 и 10. На вертикальных продольных боковых перегородках 7 и 8 размещен ороситель 11, над которым расположен сепаратор 12 для улавливания уносимых капель абсорбента, выполненный в виде гофрированной рукавной сетки. Along the lateral edges of the support distribution grid 6, there are vertical longitudinal lateral partitions 7 and 8. Between the absorber housing 1 and the partitions 7 and 8, additional horizontal longitudinal partitions 9 and 10 are hermetically sealed. A sprinkler 11 is placed on the vertical longitudinal side partitions 7 and 8, over which a separator 12 is located for collecting entrained absorbent droplets, made in the form of a corrugated hose mesh.

Перегородки 4, 5, 7, 8, опорная решетка 6 и ороситель 11 образуют контактную камеру В. Partitions 4, 5, 7, 8, support grid 6 and sprinkler 11 form contact chamber B.

В контактной камере В по всей высоте установлены поперечные перегородки 13, разделяющие контактную камеру В на ряд ячеек (кассет) для исключения продольного перемешивания газа и жидкости. В контактной камере размещена насадка 14 для улучшения перемешивания газа и жидкости и, соответственно, эффективности массообмена. In the contact chamber B, transverse partitions 13 are installed over the entire height, dividing the contact chamber B into a number of cells (cassettes) to exclude longitudinal mixing of gas and liquid. A nozzle 14 is placed in the contact chamber to improve the mixing of gas and liquid and, accordingly, the mass transfer efficiency.

Выходная вертикальная поперечная перегородка 5 и выходная часть корпуса 1 образуют камеру Г гравитационной сепарации газа. The output vertical transverse partition 5 and the output part of the housing 1 form a chamber G of gravitational gas separation.

Входная 4 и выходная 5 вертикальные поперечные перегородки, заключенная между ними часть корпуса 1, вертикальная боковая перегородка 7, горизонтальная продольная перегородка 9 образуют камеру Д выхода газа. Соответственно перегородки 4, 5, 8, 10 и корпус 1 образуют камеру Е выхода газа. The inlet 4 and outlet 5 are vertical transverse partitions, a part of the housing 1 enclosed between them, a vertical side partition 7, and a horizontal longitudinal partition 9 form a gas outlet chamber D. Accordingly, the partitions 4, 5, 8, 10 and the housing 1 form a gas outlet chamber E.

Вертикальные продольные боковые перегородки 7 и 8 установлены с зазором относительно корпуса 1. Щели 15 и 16 служат для отвода части газа из контактной камеры В в камеры Д и Е. В выходной вертикальной поперечной перегородке 5 выполнены вырезы 17 и 18 для вывода газа из камер Д и Е в камеру Г гравитационной сепарации газа. Vertical longitudinal side partitions 7 and 8 are installed with a gap relative to the housing 1. Slots 15 and 16 are used to divert part of the gas from the contact chamber B to chambers D and E. In the output vertical transverse partition 5, cut-outs 17 and 18 are made to discharge gas from chambers D and E into the chamber G gravitational gas separation.

Входная 4 и выходная 5 вертикальные поперечные перегородки, заключенная между ними часть корпуса 1, вертикальная боковая перегородка 7 и горизонтальная продольная перегородка 9 образуют камеру Ж для отвода насыщенного абсорбента из контактной камеры В. Соответственно перегородки 4, 5, 8, 10 и корпус 1 образуют камеру Н отвода насыщенного абсорбента. В нижней части вертикальных боковых перегородок 7 и 8 выполнены щели 19 и 20 для отвода насыщенного абсорбента из контактной камеры В в камеры Ж и И. The inlet 4 and outlet 5 vertical transverse partitions, a part of the housing 1 enclosed between them, a vertical lateral partition 7 and a horizontal longitudinal partition 9 form a chamber W for removing saturated absorbent from the contact chamber B. Accordingly, partitions 4, 5, 8, 10 and the housing 1 form chamber H removal of a saturated absorbent. In the lower part of the vertical side walls 7 and 8, slots 19 and 20 are made for removing the saturated absorbent from the contact chamber B to the chambers G and I.

В корпусе абсорбера 1 в камерах Ж и И размещены патрубки 21 и 22 для отвода насыщенного абсорбента из абсорбера. In the housing of the absorber 1 in the chambers G and I are placed pipes 21 and 22 for removal of the saturated absorbent from the absorber.

Для снижения продольной неравномерности распределения потоков газа под выходной частью по длине опорно-распределительной решетки 6 размещен ряд вертикальных поперечных перегородок 23, высота которых увеличивается от середины опорно-распределительной решетки 6 к выходной вертикальной поперечной перегородке 5. Над сепаратором 12 после входной вертикальной поперечной перегородки 4 к корпусу 1 прикреплен ряд поперечных сегментных перегородок 24, высота которых уменьшается от перегородки 4 к середине длины сепаратора 12. To reduce the longitudinal uneven distribution of gas flows under the outlet along the length of the support distribution grid 6, a number of vertical transverse partitions 23 are placed, the height of which increases from the middle of the support distribution grid 6 to the output vertical transverse partition 5. Above the separator 12 after the input vertical transverse partition 4 a number of transverse segmented partitions 24 are attached to the housing 1, the height of which decreases from the partition 4 to the middle of the length of the separator 12.

Очистку газа в описываемом абсорбере производят следующим образом. Gas purification in the described absorber is as follows.

Необработанный газ подают в аппарат через патрубок 2 и далее через сегментный вырез в нижней части входной вертикальной поперечной перегородки 4 под горизонтальную опорно-распределительную решетку 6. За счет малого свободного сечения решетки 6 (2-8%) газ равномерно распределяется по всей ее площади и поступает в контактную камеру В, заполненную насадкой 14. Абсорбент через ороситель 11 подают на насадку. Проходя по насадке сверху вниз, абсорбент контактирует с поднимающимся снизу вверх газом и насыщается извлекаемыми компонентами газа. Насыщенный абсорбент через отверстия 15 и 16 отводят в камеру Д и Е и далее через патрубки 21 и 22 на размещенные вне аппарата регуляторы уровня, которые поддерживают статистический уровень жидкости в контактной камере в пределах 0,2-0,8 от высоты слоя насадки. Обработанный в контактной камере газ поступает в сепаратор 12, где происходит коагуляцию и сепарирование уносимых газом капель абсорбента. Очищенный и отсепарированный газ разделяют на три потока. Первый поток газа через сегментный вырез в верхней части выходной вертикальной поперечной перегородки 5 выводят в камеру Г. Второй поток газа через щель 15 между корпусом 1 и вертикальной боковой перегородкой 7 направляют в камеру Д и далее через вырез 17 в выходной вертикальной поперечной перегородке 5 в камеру Г. Третий поток газа через щель 16 между корпусом 1 и вертикальной боковой перегородкой 8 направляют в камеру Е и далее через вырез 18 в выходной вертикальной поперечной перегородке 5 в камеру Г. Из камеры Г весь поток очищенного газа через патрубок 3 выводят из аппарата. Untreated gas is fed into the apparatus through the pipe 2 and then through a segment cutout in the lower part of the inlet vertical transverse partition 4 under the horizontal support and distribution grid 6. Due to the small free cross section of the grid 6 (2-8%), the gas is evenly distributed over its entire area and enters the contact chamber B filled with the nozzle 14. The absorbent through the sprinkler 11 is fed to the nozzle. Passing through the nozzle from top to bottom, the absorbent contacts the gas rising from the bottom up and is saturated with the extracted gas components. Saturated absorbent through openings 15 and 16 is discharged into chamber D and E and then through nozzles 21 and 22 to level controllers located outside the apparatus, which maintain the statistical liquid level in the contact chamber within 0.2-0.8 of the height of the nozzle layer. The gas processed in the contact chamber enters the separator 12, where coagulation and separation of absorbent droplets carried away by gas takes place. The purified and separated gas is divided into three streams. The first gas stream through the segment cutout in the upper part of the output vertical transverse partition 5 is led out to the chamber D. The second gas stream through the slot 15 between the housing 1 and the vertical side partition 7 is directed to the chamber D and then through the cutout 17 in the output vertical transverse partition 5 into the chamber D. The third gas stream through the slot 16 between the housing 1 and the vertical side wall 8 is directed to the chamber E and then through the cutout 18 in the output vertical transverse partition 5 to the chamber D. From the chamber D the entire stream of purified gas through pipe 3 is removed from the device.

Секционированием контактной зоны В поперечными перегородками 13 на кассеты предотвращают поперечную неравномерность распределения потоков газа и жидкости по длине контактной камеры В обеспечивают противоток газа и жидкости в пределах каждой кассеты. Такая конструкция позволяет изменять производительность (мощность) аппарата последовательной установкой необходимого количества кассет по длине абсорбера. Поперечные перегородки 23 и 24 снижают динамические напоры и инжектирующее действие потоков газа, что позволяет получить дополнительно более равномерное распределение потоков газа в кассетах абсорбера и соответственно повысить его производительность. By sectioning the contact zone B by the transverse partitions 13 onto the cassettes, the transverse uneven distribution of gas and liquid flows along the length of the contact chamber B is provided to provide a backflow of gas and liquid within each cassette. This design allows you to change the performance (power) of the device by sequentially installing the required number of cassettes along the length of the absorber. The transverse partitions 23 and 24 reduce the dynamic pressure and the injecting effect of the gas flows, which makes it possible to obtain an even more uniform distribution of gas flows in the absorber cartridges and, accordingly, increase its productivity.

При постоянной допустимой скорости газа в выходном сегментном вырезе, определяемой из условий минимального уноса абсорбента, производительность абсорбера может быть увеличена на 40% за счет отвода части газа через дополнительные боковые отверстия в выходной перегородке. With a constant allowable gas velocity in the outlet segment cutout, determined from the conditions of minimum ablation of the absorbent, the absorber productivity can be increased by 40% due to the removal of part of the gas through additional side openings in the outlet partition.

Например, для абсорбера диаметром 2,4 м выходное сечение для газа составляет ⌀ 68 м². По данному предложению сечение увеличивается на ⌀ 3 м², что составляет 44%.For example, for an absorber with a diameter of 2.4 m, the outlet cross section for gas is ⌀ 68 m ² . According to this proposal, the cross-section increases by ⌀ 3 m ² , which is 44%.

Claims

1. HORIZONTAL ABSORBER, including a cylindrical body with nozzles for supplying and removing contacting phases, inlet and outlet vertical transverse partitions with segment cutouts, a horizontal support distribution grid installed between them, a sprinkler, a separator, sectional partitions, longitudinal vertical side partitions, characterized in that that it is equipped with additional hermetically connected horizontal longitudinal partitions located between the absorber body and the longitudinal vertices al lateral partitions installed in the upper part with a gap relative to the housing, and the output transverse partition has additional side cutouts.

2. The absorber according to claim 1, characterized in that it is provided with longitudinal rows of additional vertical partitions placed under the support grid with a uniform increase in their height in a row from its middle to the output partition with cutouts, and transverse vertical partitions placed over the separator with a uniform decrease their heights in a row from the inlet partition to the middle of the separator.