RU2445996C2 - Rectification column - Google Patents

Rectification column Download PDF

Info

Publication number
RU2445996C2
RU2445996C2 RU2010118010/05A RU2010118010A RU2445996C2 RU 2445996 C2 RU2445996 C2 RU 2445996C2 RU 2010118010/05 A RU2010118010/05 A RU 2010118010/05A RU 2010118010 A RU2010118010 A RU 2010118010A RU 2445996 C2 RU2445996 C2 RU 2445996C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
steam
tangential
channels
distillation column
coils
Prior art date
Application number
RU2010118010/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010118010A (en
Inventor
Николай Александрович Войнов (RU)
Николай Александрович Войнов
Виктор Анатольевич Паньков (RU)
Виктор Анатольевич Паньков
Александр Николаевич Войнов (RU)
Александр Николаевич Войнов
Original Assignee
Николай Александрович Войнов
Виктор Анатольевич Паньков
Александр Николаевич Войнов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Александрович Войнов, Виктор Анатольевич Паньков, Александр Николаевич Войнов filed Critical Николай Александрович Войнов
Priority to RU2010118010/05A priority Critical patent/RU2445996C2/en
Publication of RU2010118010A publication Critical patent/RU2010118010A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2445996C2 publication Critical patent/RU2445996C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to mass-transfer apparatuses for rectification of fluid mixes. Rectification column comprises still, partial condenser, housing with process branch pipes consisting of rings with horizontal baffles arranged there between. Said baffles have holes provided with heat-transfer devices made up of coils. Horizontal baffles at column bottom section are equipped with contact branch pipes including tangential swirlers, deflector, fluid discharge branch pipe, outer cylinder and hydro lock barrel. Heat-transfer devices are arranged in steam space of rings above horizontal baffles and provided with, at least, one plate flanged on one side and arranged horizontally with clearance between coil turns. Restrictors are arranged in coils to maintain preset consumption of coolant. Extra swirlers with tangential channels are arranged at top end of cylindrical hydro lock barrels. Bottom faces of outer cylinder and fluid discharge branch pipe are located below channels of steam from tangential swirlers. Ratio of said swirler diameter to said branch pipe diameter is made equal to Ds/Db=1.5-3.0.
EFFECT: higher efficiency, reduced overall dimensions and metal consumption.
7 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам для проведения процесса ректификации смеси жидкостей методами перегонки, используемых в спиртовой, нефтехимической, химической, микробиологической, лесохимической и пищевой промышленности.The invention relates to heat and mass transfer apparatus for carrying out the process of distillation of a mixture of liquids by distillation methods used in the alcohol, petrochemical, chemical, microbiological, wood chemical and food industries.

Известна тарелка для контактирования газа (пара) с жидкостью [1], включающая горизонтальную перегородку, контактные устройства, выполненные в виде полых вертикальных цилиндров, коаксиально которым установлены гидрозатворные устройства, а в корпусе контактных устройств в верхней части выполнены тангенциально направленные отверстия для прохода пара газа, закрытые крышкой с пропущенной через нее паровой трубой.A known plate for contacting gas (vapor) with a liquid [1], including a horizontal partition, contact devices made in the form of hollow vertical cylinders, coaxially mounted with hydraulic shutter devices, and tangentially directed holes for passage of gas vapor are made in the upper part of the contact device case closed by a lid with a steam pipe passed through it.

Однако колонна, состоящая из таких тарелок, имеет низкую эффективность и металлоемка. По известным в литературе данным эффективность такой ступени составляет 0,3-0,8, что явно не достаточно. Металлоемкость вызвана большим количеством тарелок и некомпактным конструктивным размещением контактных устройств на горизонтальных перегородках.However, the column, consisting of such plates, has low efficiency and metal consumption. According to data known in the literature, the effectiveness of such a step is 0.3-0.8, which is clearly not enough. The metal consumption is caused by a large number of plates and a non-compact structural arrangement of contact devices on horizontal partitions.

Известна пленочная тарелка Лева [2], состоящая из царг, в которых размещены горизонтальные перегородки (листы) с отверстиями и патрубки для прохода пара и стекающей жидкости.Known film plate Leva [2], consisting of tsar, in which are placed horizontal partitions (sheets) with holes and nozzles for the passage of steam and flowing liquid.

Данное устройство имеет низкое гидравлическое сопротивление и несложное конструктивное оформление, однако эффективность таких тарелок по Мерфри не превышает 0,1.This device has a low hydraulic resistance and a simple design, but the effectiveness of such plates according to Murphy does not exceed 0.1.

Наиболее близкой то технической сущности является контактная тарелка для вихревых тепломассообменных аппаратов [3], состоящая из полотна (горизонтальной перегородки), на котором установлен контактный патрубок, снабженный завихрителем, и коаксиально размещены отбойное устройство с внутренним и внешним цилиндрами. Полотно снабжено узлами подачи и отвода жидкости с тарелки и подвода жидкости в завихритель. Внутренний цилиндр выполнен с глухим основанием с образованием полости, в которую помещен патрубок подачи жидкой фазы, нижний срез наружного цилиндра выполнен с отбортовкой, расположенной с зазором к стенке аппарата и полотну тарелки с образованием кармана, причем полость этого кармана сообщена с узлом подвода жидкости в завихритель, а в кольцевом пространстве между контактным патрубком и внешним цилиндром отбойника установлено теплообменное устройство, соединенное с трубопроводами системы теплоносителя.The closest technical essence is the contact plate for vortex heat and mass transfer apparatus [3], consisting of a web (horizontal partition), on which a contact pipe equipped with a swirl is installed, and a fender with an internal and external cylinders is coaxially placed. The canvas is equipped with units for supplying and discharging liquid from the plate and supplying liquid to the swirl. The inner cylinder is made with a blind base to form a cavity in which the liquid phase supply pipe is placed, the lower cut of the outer cylinder is made with a flange located with a gap to the wall of the apparatus and the plate blade to form a pocket, the cavity of this pocket communicating with the fluid supply unit to the swirl and in the annular space between the contact pipe and the outer cylinder of the chipper installed heat exchanger connected to the pipelines of the coolant system.

Однако и это устройство имеет низкую эффективность и высокую металлоемкость. Низкая эффективность обусловлена слабым укреплением паров на контактной тарелке, так как контакт поднимающегося пара происходит только со стекающей жидкостью на ступени, а это не достаточно эффективно, что обуславливает большое количество тарелок и повышает металлоемкость колонны.However, this device also has low efficiency and high metal consumption. Low efficiency is due to the weak strengthening of vapors on the contact plate, since rising steam comes into contact only with the flowing liquid at the stage, and this is not effective enough, which leads to a large number of plates and increases the metal consumption of the column.

Изобретение решает задачу повышения эффективности колонны, уменьшения ее габаритов и металлоемкости за счет:The invention solves the problem of increasing the efficiency of the column, reducing its size and metal consumption due to:

получения пара из дополнительной флегмы с высокой концентрацией легколетучих компонентов, что позволяет укрепить поднимающийся пар и тем самым увеличить эффективность процесса ректификации;obtaining steam from additional reflux with a high concentration of volatile components, which allows to strengthen the rising steam and thereby increase the efficiency of the rectification process;

интенсивного перемешивания пара на ступенях вызванного поперечным движением части поднимающегося пара к охлаждаемой поверхности относительно движения основного потока поднимающегося пара;intensive mixing of steam at the steps caused by the transverse movement of a portion of the rising steam to the surface to be cooled relative to the movement of the main flow of the rising steam;

увеличения разделяющей способности паров на ступени путем обеспечения фракционной конденсации непосредственно на ступенях (заключающейся в получении конденсата из поднимающего пара с более высокой концентрацией высококипящих компонентов (труднолетучих), чем в самом паре, что обеспечивает повышение концентрации легколетучих (низкокипящих) компонентов в поднимающемся паре и увеличивает эффективность разделения).increasing the separating ability of vapors on the steps by providing fractional condensation directly on the steps (consisting in obtaining condensate from the rising steam with a higher concentration of high boiling components (hardly volatile) than in the pair itself, which ensures an increase in the concentration of volatile (low boiling) components in the rising pair and increases separation efficiency).

Технический результат заключается:The technical result is:

в получении дополнительной флегмы на поверхности змеевиков, размещенных в паровом пространстве царг под горизонтальными перегородками;in obtaining additional phlegmy on the surface of the coils placed in the steam space of the tsar under horizontal partitions;

в получении дополнительного пара с высокой концентрацией легколетучих компонентов путем нагревания и испарения дополнительной флегмы, размещенной на поверхности пластин, отбортованных с торцов, и горизонтально установленной с зазором под витками змеевиков;in obtaining additional steam with a high concentration of volatile components by heating and evaporating additional reflux, placed on the surface of the plates flanged from the ends, and horizontally installed with a gap under the coils of the coils;

в образовании на поверхности пластин, отбортованных с торцов конденсата, с повышенной концентрацией труднолетучего компонента (ТЛК) разделяемой смеси, вызванной эффектом фракционной ректификации;in the formation on the surface of plates flanged from the ends of the condensate, with an increased concentration of a hardly volatile component (TLC) of a separable mixture caused by the effect of fractional distillation;

интенсивного перемешивания пара вызванного поперечным движением части поднимающегося пара к охлаждаемой поверхности относительно движения основного потока поднимающегося пара.intensive mixing of steam caused by the transverse movement of a portion of the rising steam to the surface to be cooled relative to the movement of the main stream of the rising steam.

Все это позволяет повысить концентрацию легколетучего компонента в паре и тем самым увеличить эффективность процесса ректификации, снизить высоту колонны, а следовательно, уменьшить ее габариты и металлоемкость, чему также способствует установка на верхнем конце цилиндрического гидрозатворного стакана дополнительного завихрителя с тангенциальными каналами.All this makes it possible to increase the concentration of the volatile component in the vapor and thereby increase the efficiency of the rectification process, reduce the height of the column, and therefore reduce its dimensions and metal consumption, which is also facilitated by the installation of an additional swirl with tangential channels at the upper end of the cylindrical hydraulic shutter cup.

Указанный технический результат достигается тем, что ректификационная колонна, включающая куб, дефлегматор, конденсатор, корпус с технологическими патрубками, состоящий из царг, между которыми размещены горизонтальные перегородки с отверстиями, снабженные теплообменными устройствами, выполненными в виде змеевиков из витков труб, соединенными с трубопроводами системы теплоносителя, в нижней части колонны горизонтальные перегородки снабжены контактными патрубками, включающими тангенциальный завихритель, отбойное устройство, патрубок для отвода жидкости, внешний цилиндр и гидрозатворную полость, выполненную из цилиндрического гидрозатворного стакана; теплообменные устройства размещены в паровом пространстве царг под горизонтальными перегородками и снабжены хотя бы одной пластиной, отбортованной с торцов, горизонтально установленной с зазором под витками змеевика, а в змеевиках размещены дросселирующие устройства для поддержания заданного расхода хладагента, причем на верхнем конце цилиндрических гидрозатворных стаканов установлен дополнительный тангенциальный завихритель, а нижние торцы внешнего цилиндра и патрубка для отвода жидкости расположены ниже каналов для прохода газа в завихрителе, при этом отношение диаметра завихрителя Дз к диаметру патрубка для отвода жидкости Дп, проходящего через него, поддерживается равным Дзп=1,5-3; в верхней части колонны между змеевиком и горизонтальной перегородкой установлена распределительная отбортованная шайба; верхний конец трубопровода для вывода теплоносителя соединен патрубком со штуцером для подачи хладагента в дефлегматор; отношение площади сечения каналов f для прохода пара в тангенциальном завихрителе к площади сечения каналов f1 для прохода пара последующего вышерасположенного завихрителя поддерживается равным f/f1=1,05-1,25; пластина, отбортованная с торцов, выполнена хотя бы с одним отбортованным отверстием, причем отношение высоты отбортовки торцов пластины h1 к высоте отбортовки отверстий h равно 0,8-0,99; в паровом пространстве царг размещено хотя бы одно дополнительное теплообменное устройство, например в виде змеевика, снабженного дополнительной пластиной, отбортованной с торцов; поверхность теплообменного устройства выполнена по величине равной в соответствии с зависимостью F=Q/q=Q/(102-105) м2.The specified technical result is achieved by the fact that the distillation column, including a cube, a reflux condenser, a condenser, a housing with technological nozzles, consisting of tsarg, between which are placed horizontal partitions with openings, equipped with heat exchangers made in the form of coils from pipe turns connected to the system pipelines coolant, in the lower part of the column horizontal partitions are equipped with contact pipes, including a tangential swirler, fender device, pipe a liquid discharge, an outer cylinder and gidrozatvornuyu cavity formed of a cylindrical cup gidrozatvornogo; heat exchangers are placed in the Tsar’s vapor space under horizontal partitions and are equipped with at least one plate flanged from the ends, horizontally mounted with a gap under the coil turns, and throttling devices are placed in the coils to maintain a given refrigerant flow, with an additional installed on the upper end of the cylindrical hydraulic shutter glasses tangential swirl, and the lower ends of the outer cylinder and the nozzle for draining the liquid are located below the channels for the passage of gas and in the swirler, the ratio of the swirl diameter D s to the diameter of the pipe for draining the fluid D p passing through it is maintained equal to D s / D p = 1.5-3; in the upper part of the column between the coil and the horizontal partition there is a flanged washer; the upper end of the pipe for the outlet of the coolant is connected by a pipe with a fitting for supplying refrigerant to the reflux condenser; the ratio of the cross-sectional area of the channels f for the passage of steam in the tangential swirler to the cross-sectional area of the channels f 1 for the passage of steam of the subsequent upstream swirl is maintained equal to f / f 1 = 1.05-1.25; the plate flanged from the ends is made with at least one flanged hole, and the ratio of the flanging height of the ends of the plate h 1 to the flanging height of the holes h is 0.8-0.99; at least one additional heat-exchange device is placed in the Tsarg steam space, for example, in the form of a coil equipped with an additional plate flanged from the ends; the surface of the heat exchanger is made equal in value in accordance with the dependence F = Q / q = Q / (10 2 -10 5 ) m 2 .

Размещение теплообменных устройств в паровом пространстве царг, под горизонтальными перегородками, наличие у них хотя бы одной пластины, отбортованной с торцов, горизонтально установленной с зазором под витками змеевика, а также размещение в змеевиках дросселирующих устройств для поддержания заданного расхода хладагента, установка на верхнем конце цилиндрических гидрозатворных стаканов дополнительного тангенциального завихрителя, размещение торцов внешнего цилиндра и патрубка для отвода жидкости ниже каналов для прохода пара в тангенциальном завихрителе, а также поддержание отношения диаметра завихрителя Дз к диаметру патрубка для отвода жидкости Дп равным 1,5-3 позволяет повысить эффективность разделения колонны, уменьшить ее габариты и металлоемкость.Placement of heat exchangers in the Tsarg steam space, under horizontal partitions, at least one plate flanged from the ends, horizontally installed with a gap under the coil turns, as well as placement of throttling devices in the coils to maintain a given refrigerant flow rate, installation at the upper end of the cylindrical hydraulic shutter glasses of an additional tangential swirl, the placement of the ends of the outer cylinder and the pipe to drain the liquid below the channels for the passage of steam into gentsialnom swirler and the maintenance ratio of the diameter D of the swirler to the diameter of the nozzle for discharging the liquid L n equal to 1.5-3 improves the efficiency of the separation column, to reduce its size and metal.

Размещение теплообменных устройств (змеевиков) в паровом пространстве царг под горизонтальными перегородками устраняет их контакт со стекающей жидкостью, предотвращает тем самым переохлаждение стекающей жидкости. А главное позволяет получать дополнительную флегму из поднимающегося пара, не смешанную со стекающей жидкостью, что обеспечивает повышение эффективности.The placement of heat exchangers (coils) in the steam space of the drawer under the horizontal partitions eliminates their contact with the flowing liquid, thereby preventing overcooling of the flowing liquid. And most importantly, it allows you to get additional phlegm from rising steam, not mixed with flowing liquid, which provides increased efficiency.

Установка под витками змеевиков пластин, отбортованных с торцов и размещенных с зазором к их поверхности, предотвращает преждевременное попадание дополнительной флегмы в стекающую жидкость, обеспечивает ее нагревание поднимающимся паром, а затем ее испарение с получением дополнительного пара, который содержит более высокую концентрацию легколетучих компонентов, чем в поднимающемся паре, что приводит к увеличению эффективности колонны. А наличие зазора предотвращает контакт дополнительной флегмы с поверхностью змеевика и тем самым не допускает переохлаждение флегмы. Наличие отбортовки позволяет удерживать дополнительную флегму в необходимом объеме на поверхности пластин, что обеспечивает требуемую поверхность контакта.The installation under the coils of coils of plates flanged from the ends and placed with a gap to their surface prevents premature ingress of additional reflux into the flowing liquid, ensures its heating by rising steam, and then its evaporation to produce additional steam, which contains a higher concentration of volatile components than in rising steam, which increases the efficiency of the column. And the presence of a gap prevents the contact of additional reflux with the surface of the coil and thereby prevents overcooling of reflux. The presence of flanging allows you to hold additional reflux in the required volume on the surface of the plates, which provides the desired contact surface.

Наличие дросселирующих устройств позволяет поддерживать в полости змеевиков заданную температуру жидкости (температуру стенки) за счет подачи определенного расхода хладагента. При отсутствии дросселирующих устройств поддержание температуры стенки не обеспечивается в требуемом диапазоне, что приводит к потере эффективной работы колонны в целом.The presence of throttling devices makes it possible to maintain a predetermined liquid temperature (wall temperature) in the coil cavity by supplying a certain flow rate of refrigerant. In the absence of throttling devices, maintaining the wall temperature is not provided in the required range, which leads to the loss of the effective operation of the column as a whole.

Установка на верхнем конце цилиндрических гидрозатворных стаканов дополнительного тангенциального завихрителя позволяет создавать две зоны контакта пара с жидкостью в царге (две тарелки в одной царге), что естественно снижает металлоемкость ступени и увеличивает ее эффективность за счет более интенсивной крутки парового потока в царге.The installation of an additional tangential swirl at the upper end of the cylindrical hydraulic shutter cups allows you to create two zones of steam contact with the liquid in the drawer (two plates in one drawer), which naturally reduces the metal consumption of the stage and increases its efficiency due to a more intense twisting of the steam flow in the drawer.

Установка торцов внешнего цилиндра и патрубка для отвода жидкости ниже уровня размещения каналов для прохода газа в завихрителе обеспечивает стабильную и эффективную работу колонны за счет создания гидрозатвора (который препятствует проходу пара через канал для прохода жидкости, образованный внешним цилиндрам и патрубком).The installation of the ends of the outer cylinder and the nozzle for draining the liquid below the level of placement of the channels for the passage of gas in the swirl ensures stable and efficient operation of the column by creating a water seal (which prevents the passage of steam through the channel for the passage of fluid formed by the outer cylinders and nozzle).

Поддержание отношения диаметра завихрителя Дз к диаметру патрубка для отвода жидкости Дп, проходящего через него, равным 1,5-3 позволяет обеспечить интенсивную аэрацию жидкости в зазоре, образованном патрубком и завихрителем. При выполнении отношения Дзп<1,5 снижается объем аэрируемый жидкости на ступени, что не эффективно. При выполнении отношения Дзп>3 снижается эффективность разделения из-за неполного контакта жидкости со струями пара, выходящих из каналов завихрителя (то есть не обеспечивается интенсивная аэрация жидкости в центральной части ступени).Maintaining the ratio of the diameter D of the swirler to the diameter of the nozzle for discharging the liquid L n therethrough equal to 1.5-3 enables intensive aeration of the liquid in the gap formed by the nozzle and swirler. When the ratio D s / D p <1.5 is satisfied, the volume of the aerated liquid at the stage decreases, which is not effective. When the ratio D s / D p > 3 is fulfilled, the separation efficiency decreases due to incomplete contact of the liquid with the steam jets leaving the swirler channels (that is, intensive aeration of the liquid in the central part of the stage is not provided).

Установка в верхней части колонны между змеевиком и горизонтальной перегородкой распределительной отбортованной шайбы позволяет устранить попадание стекающей жидкости с горизонтальной перегородки на поверхность змеевика, размещенного под ней, и таким образом предотвращается смешение дополнительной флегмы, образованной на змеевике со стекающей жидкостью, что позволяет повысить эффективность ступени.Installation in the upper part of the column between the coil and the horizontal partition of the flanged washer allows eliminating the ingress of flowing liquid from the horizontal partition onto the surface of the coil placed underneath, and this prevents the mixing of additional reflux formed on the coil with the flowing liquid, which improves the efficiency of the stage.

Соединение патрубком верхней части трубопровода для вывода теплоносителя со штуцером для подачи хладагента в дефлегматор обеспечивает подвод в полость дефлегматора воду (хладоагент), близкую к температуре пара в дефлегматоре, что позволяет получить флегму в дефлегматоре с температурой, близкой к температуре пара, контактирующей с ней, а это увеличивает эффективность.The connection of the upper part of the pipe to the coolant with the nozzle for supplying refrigerant to the reflux condenser ensures that water (refrigerant) is supplied to the cavity of the reflux condenser, which is close to the temperature of the steam in the reflux condenser, which makes it possible to obtain reflux in the reflux condenser with a temperature close to the temperature of the steam in contact with it, and it increases efficiency.

Выполнение отношения площади сечения каналов для прохода пара в тангенциальном завихрителе f к площади сечения каналов последующего вышерасположенного тангенциального завихрителя f1 равным f/f1=1,05-1,25 позволяет поддерживать одинаковую скорость выхода пара из каналов по высоте колонны, что обеспечивает требуемую крутку газожидкостной смеси по высоте колонны. Снижение скорости пара по высоте колонны происходит из-за конденсации части поднимающегося пара на каждой царге (вследствие изменения расхода пара по высоте колонны).Fulfillment of the ratio of the cross-sectional area of the channels for the passage of steam in the tangential swirl f to the cross-sectional area of the channels of the subsequent upstream tangential swirl f 1 equal to f / f 1 = 1.05-1.25 allows you to maintain the same speed of steam exit from the channels along the height of the column, which provides the required twisting the gas-liquid mixture along the height of the column. The decrease in steam velocity along the height of the column is due to the condensation of a portion of the rising steam on each drawer (due to a change in steam consumption over the height of the column).

Выполнение отношения f/f1<1,05 является нетехнологичным при изготовлении. При отношении f/f1>1,2 не достигается одинаковой крутки потока по высоте колонны, а снижение крутки ведет к понижению эффективности разделения.The fulfillment of the ratio f / f 1 <1.05 is non-technological in manufacturing. When the ratio f / f 1 > 1.2 is not achieved the same twist of the flow along the height of the column, and a decrease in twist leads to a decrease in the separation efficiency.

Выполнение у пластин отбортованных с торцов отверстий при соблюдении отношения высоты отбортовки пластины h1 к высоте отбортовки отверстий на ней h равной h1/h=0,8-0,99 позволяет жидкости стекать через отбортовку пластин и препятствует тем самым попаданию флегмы на поверхность змеевика, а также позволяет увеличить скорость движения пара по сечению царги, что повышает эффективность. При выполнении отношения h1/h<0,8 обеспечивается незначительный объем флегмы на пластине, что снижает эффективность. При выполнении отношения h1/h>0,99 флегма из-за перекосов при установке начинает стекать через отверстия, попадая на теплопередающую поверхность, что не эффективно.Performing holes on the flanged plates at the ends of the holes, while respecting the ratio of the flanging height of the plate h 1 to the flanging height of the holes on it h equal to h 1 / h = 0.8-0.99, allows the liquid to drain through the flanging of the plates and thereby prevents reflux from entering the coil surface , and also allows you to increase the speed of steam along the section of the drawer, which increases efficiency. When the ratio h 1 / h <0.8, a small amount of reflux on the plate is provided, which reduces the efficiency. When the ratio h 1 / h> 0.99 is fulfilled, phlegm due to distortions during installation starts to flow through the holes, falling on the heat transfer surface, which is not effective.

Размещение в паровом пространстве царги хотя бы одного дополнительного теплообменного устройства (змеевика) и наличие под ним пластины, отбортованной с торцов, позволяет неоднократно получать дополнительную флегму на ступени и проводить ее испарение с получением вторичного пара с более высокой концентрацией ЛЛК, чем в основном паре, что приводит к увеличению эффективности.Placing at least one additional heat exchanger (coil) in the steam chamber and the presence of a plate flanged from the ends underneath it allows repeatedly obtaining additional reflux at the stage and evaporating it to obtain a secondary vapor with a higher concentration of LLA than in the main pair, leading to increased efficiency.

Выполнение величины поверхности теплообменного устройства (змеевика) в соответствии с зависимостью F=Q/q=Q/(102-105) м2 позволяет проводить процесс ректификации при заданной тепловой нагрузке и тем самым обеспечить каждую ступень дополнительной флегмой исходя из требуемого числа теоретических ступеней разделения (количество которых изменяются в широком диапазоне) и позволяет проводить процесс ректификации с высокой эффективностью. Где q - удельной тепловая нагрузка по конденсирующему пару на охлаждаемой поверхности, равная q=(102-105) Вт/м2; Q - тепло, затраченное на конденсацию поднимающегося пара на ступени, Вт.The implementation of the surface area of the heat exchanger device (coil) in accordance with the dependence F = Q / q = Q / (10 2 -10 5 ) m 2 allows the rectification process to be performed at a given heat load and thereby provide each stage with additional reflux based on the required number of theoretical separation stages (the amount of which varies over a wide range) and allows the rectification process to be carried out with high efficiency. Where q is the specific thermal load on the condensing pair on the cooled surface, equal to q = (10 2 -10 5 ) W / m 2 ; Q is the heat expended in the condensation of the rising steam at the stage, W.

При выполнении F<Q/1052) не обеспечивается достаточного количества флегмы на ступенях, что снижает эффективность разделения.When performing F <Q / 10 5 (m 2 ), a sufficient amount of reflux on the steps is not provided, which reduces the separation efficiency.

При выполнении F>Q/1022) снижается расход поднимающего пара, которого становится уже не достаточно для эффективного ведения процесса ректификации, в этой связи снижается эффективность верхних ступеней и колонны в целом.When F> Q / 10 2 (m 2 ) is fulfilled, the consumption of raising steam decreases, which is no longer sufficient for efficiently carrying out the rectification process, in this connection the efficiency of the upper stages and the column as a whole decreases.

На фиг.1 изображен общий вид одноэлементной ректификационной колонны.Figure 1 shows a General view of a single-element distillation column.

На фиг.2 представлен корпус многоэлементной ректификационной колонны.Figure 2 presents the case of a multi-element distillation column.

На фиг.3 показана верхняя часть корпуса одноэлементной ректификационной колонны.Figure 3 shows the upper part of the body of a single-element distillation column.

На фиг.4 представлена нижняя часть корпуса одноэлементной контактной колонны.Figure 4 presents the lower part of the housing of a single-element contact column.

На фиг.5 показана верхняя часть одноэлементной колонны с размещением пластин, отбортованных с торцов между витками змеевика.Figure 5 shows the upper part of a single-element column with the placement of plates flanged from the ends between the turns of the coil.

На фиг.6 показана верхняя часть корпуса одноэлементной ректификационной колонны с размещением дополнительных теплообменных устройств.Figure 6 shows the upper part of the housing of a single-element distillation column with the placement of additional heat transfer devices.

На фиг.7 показано дросселирующее устройство, размещенное в корпусе трубки змеевика.7 shows a throttling device located in the housing of the coil tube.

Ректификационная колонна состоит из куба 1, снабженного теплообменной рубашкой 2, нагревателями 3, системой технологических патрубков 4, и бобышек под приборы автоматизации 5. А также включает дефлегматор 6, конденсатор 7, корпус с технологическими патрубками 8, состоящий из царг 9, в которых размещена горизонтальная перегородка 10 с отверстиями. В нижней части колонны горизонтальные перегородки 10 снабжены контактными патрубками 11, включающие завихритель с тангенциальными каналами 12, отбойное устройство 13, патрубок для отвода жидкости 14, внешний цилиндр 15 и гидрозатворную полость 16, выполненную из цилиндрического гидрозатворного стакана 17. В паровом пространстве царг 9 под горизонтальными перегородками 10 установлены змеевики 18, снабженные хотя бы одной пластиной 19, отбортованной с торцов вверх и горизонтально установленной с зазором под витком змеевика 18, выполненные из трубок 20, в которых размещены дросселирующие устройства 21, например изготовленные из цилиндрической втулки с калибровочным отверстием 22 для создания заданного расхода хладагента. Концы трубок 20 соединены при помощи муфт 23 с системой теплоносителя, состоящей из трубопроводов подвода холодной воды 24 и отвода нагретой воды 25, причем верхняя часть трубопровода 25 соединена со штуцером 26 для подачи хладагента в дефлегматор 6 патрубком 27. На верхнем конце цилиндрических гидрозатворных стаканов 17 установлен дополнительный тангенциальный завихритель 28. Причем нижние торцы внешнего цилиндра 15 и патрубка для отвода жидкости 14 размещены ниже каналов для прохода пара в тангенциальных завихрителях 12 и 28. На пластинах, отбортованных с торцов, 19 могут быть выполнены отбортованные отверстия 29. В зазоре между горизонтальными перегородками 10 и змеевиками 18 установлена распределительная отбортованная шайба 30. В паровом пространстве царг 9 размещен хотя бы один дополнительный змеевик 31 (фиг.6), снабженный дополнительной пластиной 32, отбортованной с торцов. Царги 9 стянуты между собой шпильками 33 (фиг.2).The distillation column consists of a cube 1, equipped with a heat-exchange jacket 2, heaters 3, a system of technological pipes 4, and bosses for automation devices 5. It also includes a reflux condenser 6, a condenser 7, a housing with technological pipes 8, consisting of a drawer 9, in which horizontal partition 10 with holes. In the lower part of the column, horizontal partitions 10 are equipped with contact nozzles 11, including a swirl with tangential channels 12, a fencing device 13, a nozzle for draining the liquid 14, an external cylinder 15, and a water seal cavity 16 made of a cylindrical water seal glass 17. In the vapor space there is a casing 9 under horizontal baffles 10 are installed coils 18, equipped with at least one plate 19, flanged from the ends up and horizontally installed with a gap under the coil of the coil 18, made of tubes 20, in which throttling devices 21 are placed, for example, made of a cylindrical sleeve with a calibration hole 22 to create a given flow rate of refrigerant. The ends of the tubes 20 are connected by means of couplings 23 to a coolant system consisting of pipelines for supplying cold water 24 and for discharging heated water 25, the upper part of the pipeline 25 being connected to a fitting 26 for supplying refrigerant to the reflux condenser 6 by a pipe 27. At the upper end of the cylindrical hydraulic shutter glasses 17 an additional tangential swirler 28 is installed. Moreover, the lower ends of the outer cylinder 15 and the nozzle for draining the liquid 14 are located below the channels for the passage of steam in the tangential swirls 12 and 28. On the plates, it is selected At the ends 19, flanged holes 29 can be made. Flanged washer 30 is installed in the gap between the horizontal partitions 10 and the coils 18. At least one additional coil 31 (Fig. 6) equipped with an additional plate 32 is placed in the steam chamber of the drawer 9; beaded from the ends. Tsars 9 are pulled together by pins 33 (figure 2).

Ректификационная колонна работает следующим образом.Distillation column operates as follows.

Пары смеси поднимаются из куба 1 колонны, проходят через каналы тангенциальных завихрителей 12 и 28, размещенных в нижней части колонны, взаимодействуют со стекающей жидкостью на горизонтальных перегородках 10, образуя развитую межфазную поверхность и интенсивный массообмен. При этом часть поднимающегося пара конденсируется на поверхности змеевиков 18 с образованием флегмы, которая затем стекает на отбортованные пластины 19, нагревается там поднимающимся парами, что обеспечивает ее частичное испарение и образование конденсата на ее внешней поверхности, что способствует укреплению пара по высоте колонны. Затем пары смеси поступают на верхнюю (укрепляющую) часть колонны, а жидкость по патрубкам 14 поступает в куб. Пары проходят через отверстия в горизонтальных перегородках 10 и частично конденсируются на поверхности змеевиков 18 с образованием дополнительной флегмы, которая стекает на пластины 19 или дополнительную пластину 32 и испаряется с поверхности слоя жидкости, образованного на них, а затем стекает на перегородки 10. Откуда жидкость через отверстия поступает на отбортованные шайбы 30 и затем перетекает на нижележащую горизонтальную перегородку. На выходе с верхней царги укрепленные пары поступают в дефлегматор 6 с образованием флегмы, а затем в конденсатор 7, откуда жидкость отводится в виде дистиллята. Подвод охлаждающей воды в змеевики 18 осуществляется по трубопроводу холодной воды 24 в дросселирующие устройства 21 и отвод нагретой воды - по трубопроводу 25. Нагретая вода через штуцер 26 подается в дефлегматор 6.The vapor of the mixture rises from the cube 1 of the column, passes through the channels of the tangential swirls 12 and 28, located in the lower part of the column, interact with the flowing liquid on the horizontal partitions 10, forming a developed interfacial surface and intense mass transfer. In this case, part of the rising steam condenses on the surface of the coils 18 with the formation of reflux, which then flows onto the flanged plates 19, is heated there by rising pairs, which ensures its partial evaporation and the formation of condensate on its outer surface, which helps to strengthen the vapor along the height of the column. Then the mixture vapors enter the upper (reinforcing) part of the column, and the liquid through the nozzles 14 enters the cube. Vapors pass through openings in the horizontal partitions 10 and partially condense on the surface of the coils 18 with the formation of additional reflux, which flows onto the plates 19 or additional plate 32 and evaporates from the surface of the liquid layer formed on them, and then flows onto the partitions 10. Where does the liquid through the hole enters the flanged washers 30 and then flows onto the underlying horizontal partition. At the exit from the upper side, the fortified pairs enter the reflux condenser 6 with the formation of reflux, and then to the condenser 7, from where the liquid is discharged in the form of distillate. The supply of cooling water to the coils 18 is carried out through the cold water pipe 24 to the throttling devices 21 and the heated water is discharged through the pipe 25. The heated water through the nozzle 26 is supplied to the reflux condenser 6.

Предлагаемая ректификационная колонна по сравнению с известными позволяет увеличить эффективность ступеней, уменьшить габариты колонны и повысить ее разделяющую способность, что снижает капитальные и текущие затраты, а следовательно, уменьшает себестоимость выпускаемого продукта.The proposed distillation column in comparison with the known ones allows to increase the efficiency of the steps, reduce the dimensions of the column and increase its separation ability, which reduces capital and current costs, and therefore reduces the cost of the product.

Источники информацииInformation sources

[1] Авторское свидетельство №190345, МПК5 B01D и B01Y. Тарелка для контактирования газа или пара с жидкостью / Жаворонков Н.М., Николаев Н.А. - заявка №773280/23-5 от 09.4.1962. Опубл. 29.12.66. БИ №2.[1] Copyright certificate No. 190345, IPC 5 B01D and B01Y. Plate for contacting gas or steam with a liquid / Zhavoronkov N.M., Nikolaev N.A. - application No. 773280 / 23-5 from 09.4.1962. Publ. 12/29/66. BI No. 2.

[2] В.М.Рамм. Абсорбция газов. - М.: Химия, 1976 (стр.435 рис.5-18).[2] V.M. Ramm. Gas absorption. - M.: Chemistry, 1976 (p. 435 Fig. 5-18).

[3] Пат. РФ №2152240, МПК B01D 3/26, B01D 3/30. Контактная тарелка для вихревых тепломассообменных аппаратов / Халитов Р.А.: заявитель и патентообладатель Халитов Р.А. - заявка №96112796/12 от 18.06.1996. Опубл. 10.07.2000.[3] Pat. RF №2152240, IPC B01D 3/26, B01D 3/30. Contact plate for vortex heat and mass transfer apparatuses / Halit R.A .: applicant and patent holder Halit R.A. - application No. 96112796/12 dated 06/18/1996. Publ. 07/10/2000.

Claims (7)

1. Ректификационная колонна, включающая куб, дефлегматор, конденсатор, корпус с технологическими патрубками, состоящий из царг, между которыми размещены горизонтальные перегородки с отверстиями и снабженных теплообменными устройствами, выполненными в виде змеевиков из витков труб, соединенными с трубопроводами системы теплоносителя, в нижней части колонны горизонтальные перегородки снабжены контактными патрубками, включающими тангенциальный завихритель, отбойное устройство, патрубок для отвода жидкости, внешний цилиндр и гидрозатворную полость, выполненную из цилиндрического гидрозатворного стакана, отличающаяся тем, что теплообменные устройства размещены в паровом пространстве царг под горизонтальными перегородками и снабжены хотя бы одной пластиной, отбортованной с торцов, горизонтально установленной с зазором под витками змеевика, а в змеевиках размещены дросселирующие устройства для поддержания заданного расхода хладагента, на верхнем конце цилиндрических гидрозатворных стаканов установлены дополнительные завихрители с тангенциальными каналами, причем нижние торцы внешнего цилиндра и патрубка для отвода жидкости расположены ниже каналов для прохода пара тангенциальных завихрителей, при этом отношение диаметра завихрителя, на котором размещены тангенциальные каналы, к диаметру патрубка для отвода жидкости выполняется равным Дзп=1,5-3,0.1. A distillation column, including a cube, a reflux condenser, a condenser, a housing with technological nozzles, consisting of casing, between which are placed horizontal partitions with openings and equipped with heat exchange devices made in the form of coils from pipe turns connected to the pipelines of the coolant system, in the lower part the horizontal partitions are equipped with contact nozzles, including a tangential swirl, a baffle device, a nozzle for draining fluid, an external cylinder and a water trap a cavity made of a cylindrical hydraulic shutter glass, characterized in that the heat exchangers are placed in the steam chamber of the casing under horizontal partitions and are equipped with at least one plate flanged from the ends, horizontally installed with a gap under the coil turns, and throttling devices are placed in the coils to maintain specified refrigerant flow, additional swirls with tangential channels are installed at the upper end of the cylindrical hydraulic shutter glasses, m the lower ends of the outer cylinder and the nozzle for draining the liquid are located below the channels for the passage of a pair of tangential swirls, while the ratio of the diameter of the swirl on which the tangential channels are placed to the diameter of the nozzle for draining the liquid is equal to D s / D p = 1.5-3 , 0. 2. Ректификационная колонна по п.1, отличающаяся тем, что в царгах верхней части колонны между змеевиком и горизонтальной перегородкой установлена распределительная отбортованная шайба.2. The distillation column according to claim 1, characterized in that a beaded distribution washer is installed between the coil and the horizontal partition in the collets of the upper part of the column. 3. Ректификационная колонна по п.1 или 2, отличающаяся тем, что конец трубопровода для вывода теплоносителя соединен патрубком со штуцером для подачи хладагента в дефлегматор.3. The distillation column according to claim 1 or 2, characterized in that the end of the pipe for the outlet of the coolant is connected by a pipe with a fitting for supplying refrigerant to the reflux condenser. 4. Ректификационная колонна по п.1, отличающаяся тем, что отношение площади сечения каналов f для прохода пара в тангенциальном завихрителе к площади сечения каналов f1 для прохода пара последующего выше расположенного завихрителя поддерживается равным f/f1=1,05-1,25.4. The distillation column according to claim 1, characterized in that the ratio of the cross-sectional area of the channels f for the passage of steam in the tangential swirler to the cross-sectional area of the channels f 1 for the passage of steam of the subsequent higher swirler is maintained equal to f / f 1 = 1.05-1, 25. 5. Ректификационная колонна по п.1, отличающаяся тем, что пластина, отбортованная с торцов, выполнена с отбортованными отверстиями, причем отношение высоты отбортовки торцов пластины h1 к высоте отбортовки отверстий на ней h равно 0,8-0,99.5. The distillation column according to claim 1, characterized in that the plate flanged from the ends is made with flanged holes, and the ratio of the flanging height of the ends of the plate h 1 to the flanging height of the holes on it h is 0.8-0.99. 6. Ректификационная колонна по п.1, отличающаяся тем, что в паровом пространстве царги размещено хотя бы одно дополнительное теплообменное устройство, например, в виде змеевика, снабженного дополнительной пластиной, отбортованной с торцов.6. The distillation column according to claim 1, characterized in that at least one additional heat exchange device, for example, in the form of a coil equipped with an additional plate flanged from the ends, is placed in the steam chamber of the drawer. 7. Ректификационная колонна по п.1, отличающаяся тем, что поверхность теплообменного устройства выполнена в соответствии с зависимостью F=Q/(102-105) м2, где Q - тепло, затраченное на конденсацию поднимающегося пара на ступени, Вт. 7. The distillation column according to claim 1, characterized in that the surface of the heat exchanger is made in accordance with the dependence F = Q / (10 2 -10 5 ) m 2 , where Q is the heat expended in the condensation of the rising steam at the stages, W.
RU2010118010/05A 2010-05-04 2010-05-04 Rectification column RU2445996C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010118010/05A RU2445996C2 (en) 2010-05-04 2010-05-04 Rectification column

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010118010/05A RU2445996C2 (en) 2010-05-04 2010-05-04 Rectification column

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010118010A RU2010118010A (en) 2011-11-27
RU2445996C2 true RU2445996C2 (en) 2012-03-27

Family

ID=45317371

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010118010/05A RU2445996C2 (en) 2010-05-04 2010-05-04 Rectification column

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2445996C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488427C1 (en) * 2012-01-25 2013-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Separation of low-boiling component from mix of vapors and device to this end
RU2755176C1 (en) * 2020-11-17 2021-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Contact stage of thermal rectification column
RU2767419C1 (en) * 2021-06-07 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Rectification diabatic column
RU2817641C1 (en) * 2023-05-03 2024-04-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГУ им. М.Ф. Решетнёва) Thermal rectification column contact stage

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3446840A1 (en) * 1983-12-23 1985-10-31 Christian Carl Ingenieur GmbH, 7320 Göppingen Distillery device in the form of a free-standing water bath still
SU1357030A1 (en) * 1986-02-04 1987-12-07 Сибирский технологический институт Method of performing rectification and absorption in multistage concurrent apparatus
EP0343260A1 (en) * 1988-05-02 1989-11-29 Firma Arnold Holstein Process and device for the treatment of fruit spirits
SU1648526A1 (en) * 1989-05-10 1991-05-15 Предприятие П/Я В-8469 Fractionating tower
RU2152240C1 (en) * 1996-06-18 2000-07-10 Халитов Рифкат Абдрахманович Contact plate for vortex mass-transfer heat-exchange apparatuses

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3446840A1 (en) * 1983-12-23 1985-10-31 Christian Carl Ingenieur GmbH, 7320 Göppingen Distillery device in the form of a free-standing water bath still
SU1357030A1 (en) * 1986-02-04 1987-12-07 Сибирский технологический институт Method of performing rectification and absorption in multistage concurrent apparatus
EP0343260A1 (en) * 1988-05-02 1989-11-29 Firma Arnold Holstein Process and device for the treatment of fruit spirits
SU1648526A1 (en) * 1989-05-10 1991-05-15 Предприятие П/Я В-8469 Fractionating tower
RU2152240C1 (en) * 1996-06-18 2000-07-10 Халитов Рифкат Абдрахманович Contact plate for vortex mass-transfer heat-exchange apparatuses

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2488427C1 (en) * 2012-01-25 2013-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) Separation of low-boiling component from mix of vapors and device to this end
RU2755176C1 (en) * 2020-11-17 2021-09-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Contact stage of thermal rectification column
RU2767419C1 (en) * 2021-06-07 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) Rectification diabatic column
RU2817641C1 (en) * 2023-05-03 2024-04-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГУ им. М.Ф. Решетнёва) Thermal rectification column contact stage

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010118010A (en) 2011-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2525279C (en) Fluid distillation apparatus having improved efficiency
US9677830B2 (en) Gas distributor for heat exchange and/or mass transfer column
EP1809965B1 (en) Wastewater heat recovery device and method
FI112781B (en) Method and apparatus for producing pure steam
JP2006528913A5 (en)
CN100531842C (en) Compact distiller unit for separation of mixed fluids and distillation process for separation of such mixed fluids
RU2445996C2 (en) Rectification column
US20070108038A1 (en) Fluid distillation apparatus having improved efficiency
KR102362523B1 (en) Vertical tube heat exchanger and heat exchange method
CN103458982B (en) Device and method for condensing steam in a vessel
US5927388A (en) Condenser for binary/polynary condensation
RU2437698C1 (en) Method rectification
RU2666381C2 (en) Vertical straight-tube countercurrent condenser
RU2465030C1 (en) Distillation column reflux condenser
RU2463097C1 (en) Heat exchanger
CN101641558A (en) Falling film evaporator
RU2149669C1 (en) Climbing-film evaporator
RU2767419C1 (en) Rectification diabatic column
RU155224U1 (en) COMBINED EVAPORATOR FILM TYPE
CN105602607B (en) A kind of composite gasoline fractionating column of ethylene unit
RU2096076C1 (en) Apparatus for liquid-phase isoprene synthesis
RU2755176C1 (en) Contact stage of thermal rectification column
RU2749474C1 (en) Vertical shell and tube heat exchanger
SU1149986A1 (en) Apparatus for vapour condensation
RU2314139C1 (en) Film evaporator with the streaming down film

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150505