RU2466767C2 - Heat-and-mass exchange vortex column - Google Patents
Heat-and-mass exchange vortex column Download PDFInfo
- Publication number
- RU2466767C2 RU2466767C2 RU2011102069/05A RU2011102069A RU2466767C2 RU 2466767 C2 RU2466767 C2 RU 2466767C2 RU 2011102069/05 A RU2011102069/05 A RU 2011102069/05A RU 2011102069 A RU2011102069 A RU 2011102069A RU 2466767 C2 RU2466767 C2 RU 2466767C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- plates
- column
- gas
- plate
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам для проведения процессов ректификации, абсорбции, экстракции, в частности, колонна может быть использована в качестве укрепляющей при переработке больших потоков жидкости в биотехнологии, химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.The invention relates to heat and mass transfer apparatus for carrying out the processes of rectification, absorption, extraction, in particular, the column can be used as a strengthening fluid in the processing of large flows in biotechnology, chemical, oil refining and other industries.
Известна тарелка для контактирования газа или пара с жидкостью [1], включающая горизонтальную перегородку, на которой укреплены корпус контактного устройства и стакан гидрозатвора. Верхняя часть корпуса контактного устройства выполнена с тангенциально направленными отверстиями и снабжена крышкой с пропущенной через нее паровой трубой, а нижняя часть корпуса оканчивается сливной трубой, опущенной в стакан гидрозатвора нижележащей горизонтальной перегородки.A known plate for contacting gas or vapor with a liquid [1], including a horizontal partition on which are mounted the body of the contact device and the glass of the hydraulic seal. The upper part of the housing of the contact device is made with tangentially directed holes and is provided with a lid with a steam pipe passed through it, and the lower part of the housing ends with a drain pipe lowered into the hydraulic seal cup of the underlying horizontal partition.
Однако данная тарелка имеет низкую эффективность массообмена, большие габариты и металлоемка, а наличие застойных зон на тарелке способствует быстрому накоплению отложений на поверхности горизонтальной перегородки при переработке промышленных смесей, образующих осадок.However, this plate has low mass transfer efficiency, large dimensions and metal consumption, and the presence of stagnant zones on the plate contributes to the rapid accumulation of deposits on the surface of the horizontal partition during the processing of industrial mixtures that form sediment.
Низкая эффективность массообмена обусловлена небольшой величиной межфазной поверхности, так как не вся жидкость на ступени диспергируется потоком пара (газа) при выходе его из тангенциально направленных отверстий (устройств для закрутки потока) из-за наличия застойных зон в жидкости между контактными устройствами, размещенными на горизонтальной перегородке, и корпусом тарелки, что также приводит к образованию осадка в застойных зонах на поверхности тарелки и снижению продолжительности ее работы. Высокая металлоемкость тарелки обусловлена сложным конструктивным исполнением контактных устройств.The low mass transfer efficiency is due to the small size of the interfacial surface, since not all liquid at the stage is dispersed by the vapor (gas) stream when it exits from tangentially directed holes (devices for swirling the flow) due to the presence of stagnant zones in the liquid between contact devices placed on a horizontal the partition, and the plate body, which also leads to the formation of sediment in stagnant zones on the surface of the plate and reduce the duration of its operation. The high metal consumption of the plate is due to the complex design of the contact devices.
Наиболее близкой по технической сущности является массообменная колонна [2], состоящая из вертикально установленного корпуса, по высоте которой в чередующемся порядке расположены тарелки; верхние тарелки снабжены центральным переливным стаканом и внешним сливным стаканом, а нижние тарелки - внешним переливным стаканом и сливным патрубком, которые образуют гидрозатворы, причем на тарелках в радиальном направлении размещены профилированные пластины, ориентированные в плоскости тарелки, выполняющие функции устройства для закрутки потока пара (газа).The closest in technical essence is the mass transfer column [2], consisting of a vertically mounted housing, the height of which in an alternating order are plates; the upper plates are equipped with a central overflow cup and an external drain cup, and the lower plates are equipped with an external overflow cup and a drain pipe, which form hydraulic locks, and on the plates in the radial direction there are profiled plates oriented in the plane of the plate, performing the functions of a device for swirling the flow of steam (gas) )
Однако и это устройство обладает недостаточно высокой эффективностью массообмена, низкой производительностью по пару (газу), имеет зоны в жидкости, не диспергированные паром.However, this device also does not have a sufficiently high mass transfer efficiency, low productivity for steam (gas), and has zones in the liquid that are not dispersed by steam.
Рассматриваемая конструкция колонны, а именно ее устройства для закрутки пара (газа), имеют ряд недостатков, вызванных радиальным размещением профилированных пластин на тарелках, что обуславливает выполнение каналов для прохода пара с малым зазором и большой длины, а это ведет к быстрому их забиванию отложениями и непродолжительной работе колонны. Кроме того, трудно обеспечить равномерный расход пара через каналы на периферии тарелки и в ее центральной части вследствие образования полости по центру тарелки (происходит частичное оголение каналов), вызванной центробежной силой при вращении газожидкостной смеси, что снижает контакт пара с жидкостью.The considered design of the column, namely, its device for swirling steam (gas), has several disadvantages caused by the radial placement of profiled plates on the plates, which leads to the implementation of channels for the passage of steam with a small gap and a long length, and this leads to their rapid clogging by deposits and short work of the column. In addition, it is difficult to ensure uniform flow of steam through the channels on the periphery of the plate and in its central part due to the formation of a cavity in the center of the plate (partial exposure of the channels occurs) caused by centrifugal force during rotation of the gas-liquid mixture, which reduces the contact of the vapor with the liquid.
Выполнение каналов небольшой длины не позволяет обеспечить вращение всей газожидкостной смеси на тарелке (как показали исследования, вращается только тот слой жидкости, который находится над каналами), что, естественно, снижает эффективность массообмена. Малая величина зазора канала вытекает из необходимости выполнения требуемого соотношения объемных потоков пара и жидкости, обоснованных технологическими расчетами. В этой связи для промышленного внедрения на тарелках предпочтительнее устанавливать устройства для закрутки пара тангенциального типа.The implementation of the channels of small length does not allow for the rotation of the entire gas-liquid mixture on the plate (as studies have shown, only the liquid layer that is located above the channels rotates), which, of course, reduces the efficiency of mass transfer. The small size of the channel gap follows from the need to fulfill the required ratio of the volumetric flows of steam and liquid, justified by technological calculations. In this regard, for industrial implementation on plates it is preferable to install devices for twisting tangential type steam.
Таким образом, невысокая эффективность массообменной колонны вызвана недостаточной поверхностью контакта фаз, обусловленной образованием полости по центру тарелки, приводящей к частичному оголению каналов для прохода пара, и наличием неаэрированных зон на тарелках, а именно в зазорах между центральным переливным стаканом и сливным патрубком и между внутренним сливным стаканом и внутренним переливным стаканом. Наличие полости обусловлено действием центробежной силы, которая отжимает вращающийся газожидкостный слой на тарелке к периферии колонны, что особенно существенно проявляется с увеличением расхода пара, в этой связи эксплуатация колонны возможна только в узком диапазоне расхода пара (газа). Кроме того, наличие неаэрированных зон приводит к осаждению частиц из жидкости на поверхность тарелок, что снижает продолжительность работы колонны.Thus, the low efficiency of the mass transfer column is caused by an insufficient phase contact surface due to the formation of a cavity in the center of the plate, which leads to partial exposure of the channels for steam passage, and the presence of unaerated zones on the plates, namely in the gaps between the central overflow nozzle and the drain pipe and between the inner drain cup and internal overflow cup. The presence of the cavity is due to the action of centrifugal force, which presses the rotating gas-liquid layer on the plate to the periphery of the column, which is especially noticeable with increasing steam flow, in this regard, the operation of the column is possible only in a narrow range of steam (gas) flow. In addition, the presence of unaerated zones leads to the deposition of particles from the liquid on the surface of the plates, which reduces the duration of the column.
Изобретение решает задачу увеличения эффективности массообмена, производительности по пару (газу) и продолжительности работы колонны, уменьшения неаэрированных застойных зон и улучшения условий диспергирования пара в жидкости на тарелках.The invention solves the problem of increasing the efficiency of mass transfer, productivity of steam (gas) and the duration of the column, reducing unaerated stagnant zones and improving the dispersion of steam in the liquid on the plates.
Технический результат заключается в увеличении эффективности массообмена, производительности по пару (газу) и продолжительности работы колонны за счет увеличения межфазной поверхности контакта, уменьшения неаэрированных застойных зон и улучшения условий диспергирования пара в жидкости на тарелках путем обеспечения более полного контакта пара с жидкостью.The technical result consists in increasing the efficiency of mass transfer, steam (gas) productivity and the duration of the column by increasing the interfacial contact surface, reducing unaerated stagnant zones and improving the dispersion conditions of the vapor in the liquid on the plates by providing a more complete contact of the vapor with the liquid.
Указанный технический результат достигается тем, что тепломассообменная вихревая колонна, включающая кубовую часть, крышку, вертикальный корпус, выполненный из царг, по высоте которых в чередующемся порядке расположены горизонтальные перегородки тарелок; верхние тарелки снабжены центральным переливным стаканом и внешним сливным стаканом, а нижние тарелки - внешним переливным стаканом и сливным патрубком, на горизонтальных перегородках тарелок размещены устройства для закрутки пара (газа), состоящие из тангенциально установленных профилированных пластин, закрытых крышкой с образованием каналов для прохода пара (газа); в устройствах для закрутки пара (газа) между горизонтальной перегородкой и крышкой установлены с зазором относительно друг друга распределительные диски разного диаметра, на поверхности которых тангенциально размещены дополнительные профилированные пластины с образованием каналов для прохода пара; при этом отношение расстояний Hi и Li от верхних торцов сливного патрубка и внешнего сливного стакана до поверхности устанавливаемого распределительного диска на тарелке к радиальному расстоянию между распределительными дисками δ поддерживается равным Hi/δ=Li/δ=1,25-10, причем отношение радиуса окружности Rб, на которой расположены выходные концы перфорированных пластин, к радиусу Rк окружности, проходящей через середину перпендикуляра, проведенного между двумя пластинами в наименьшем сечении канала для прохода пара (газа) Rк, для верхней тарелки равно Rб/Rк=0,8-0,96 и для нижней тарелки Rк/Rб=0,8-0,96, а отношение суммарной площади f каналов для прохода пара на любом из распределительных дисков в их наименьшем сечении к площади боковой цилиндрической поверхности F радиусом Rк, на котором размещены эти наименьшие сечения, выполнено в соответствии f/F=0,05-0,5; боковые поверхности распределительных дисков выполнены на конус с углом наклона к оси колонны, равным 20-60 градусам; нижние концы внешних сливных стаканов снабжены конической отбортовкой, сужающейся к оси колонны; верхние концы сливных патрубков снабжены конической отбортовкой, расширяющейся к корпусу колонны.The specified technical result is achieved by the fact that the heat and mass transfer vortex column, including a still part, a cover, a vertical body made of tsar, the height of which are arranged in horizontal order in the horizontal partitions of the plates; the upper plates are equipped with a central overflow cup and an external drain cup, and the lower plates are equipped with an external overflow cup and a drain pipe; devices for twisting steam (gas) are placed on the horizontal partitions of the plates, consisting of tangentially mounted profiled plates closed by a lid with the formation of channels for the passage of steam (gas); in devices for twisting steam (gas) between the horizontal partition and the lid, distribution discs of different diameters are installed with a gap relative to each other, on the surface of which additional shaped plates are tangentially placed with the formation of channels for the passage of steam; the ratio of the distances H i and L i from the upper ends of the drain pipe and the external drain cup to the surface of the installed distribution disc on the plate to the radial distance between the distribution discs δ is maintained equal to H i / δ = L i / δ = 1.25-10, moreover, the ratio of the radius of the circle R b , on which the output ends of the perforated plates are located, to the radius R to the circle passing through the middle of the perpendicular drawn between the two plates in the smallest section of the channel for the passage of steam (gas) R k , for the upper th plate is equal to R b / R k = 0.8-0.96 and for the lower plate R k / R b = 0.8-0.96, and the ratio of the total area f of the channels for the passage of steam on any of the distribution discs in their the smallest cross-section to the area of the lateral cylindrical surface F of radius R k on which these smallest cross-sections are located is made in accordance with f / F = 0.05-0.5; the side surfaces of the distribution discs are made on a cone with an angle of inclination to the axis of the column equal to 20-60 degrees; the lower ends of the outer drain cups are equipped with a conical flanging, tapering to the axis of the column; the upper ends of the drain pipes are equipped with a conical flange, expanding to the column body.
Размещение между горизонтальной перегородкой и крышкой с зазором относительно друг друга распределительных дисков разного диаметра, на поверхности которых тангенциально размещены дополнительные профилированные пластины, образующие каналы для прохода пара, обеспечение отношения расстояний Hi и Li от верхних торцов сливного патрубка и внешнего сливного стакана до поверхности устанавливаемого распределительного диска на тарелке к радиальному расстоянию между распределительными дисками δ равным Hi/δ=Li/δ=1,25-10, а также обеспечение отношения радиуса окружности Rб, на которой размещены выходные концы перфорированных пластин, к радиусу окружности, проходящей через середину перпендикуляра, проведенного между двумя профилированными пластинами в наименьшем сечении канала для прохода пара (газа) Rк, для верхней тарелки равным Rб/Rк=0,8-0,96 и для нижней тарелки - Rк/Rб=0,8-0,96, а также соблюдение отношения суммарной площади каналов на любом из распределительных дисков в их наименьшем сечении f к боковой цилиндрической поверхности F радиусом Rк, на которой размещены эти наименьшие сечения, в пропорции f/F=0,05-0,5 позволяют увеличить эффективность колонны, производительность по пару (газу) и продолжительность ее работы.The placement between the horizontal partition and the cover with a gap relative to each other distribution discs of different diameters, on the surface of which are additionally profiled plates tangentially placed forming channels for the passage of steam, ensuring the ratio of the distances H i and L i from the upper ends of the drain pipe and the external drain cup to the surface distributing disc mounted on a plate to a radial distance between the distributing disc δ equal to H i / δ = L i / δ = 1,25-10, as well as providing otno eniya R b circumferential radius on which are placed the outlet ends of the perforated plates, and the radius of the circle passing through the middle of the perpendicular drawn between two profiled plates in the smallest section of the duct for steam passage (gas) R k for the upper plate equal to R b / R a = 0.8-0.96 and for the lower plate - R k / R b = 0.8-0.96, as well as observing the ratio of the total channel area on any of the distribution discs in their smallest section f to the side cylindrical surface F of radius R k, which has the smallest section, in a ratio f / F = 0,05-0,5 can increase the efficiency of the column, a pair of performance (gas) and the duration of its operation.
Установка между горизонтальной перегородкой и крышкой с зазором относительно друг друга распределительных дисков разного диаметра, на поверхности которых тангенциально размещены дополнительные профилированные пластины, образующие каналы для прохода пара, позволяет обеспечить диспергирование пара в жидкости по всему сечению колонны (в широком диапазоне изменения диаметра колонны) и тем самым устраняет застойные (не диспергированные паром) зоны в жидкости на тарелках, предотвращает проскок пара на вышележащую тарелку и увеличивает межфазную поверхность. Что обуславливает увеличение эффективности массообмена, производительности по пару и продолжительности работы. (То есть каждый распределительный диск, с размещенными на ней профилированными пластинами, обеспечивает диспергирование определенного слоя жидкости на тарелке, поэтому при наличии требуемого по технологии количества распределительных дисков на тарелке достигается диспергирование жидкости по всему сечению колонны).The installation between the horizontal partition and the lid with a gap relative to each other of distribution discs of different diameters, on the surface of which additional shaped plates are formed tangentially, forming channels for the passage of steam, allows for dispersion of the vapor in the liquid over the entire cross section of the column (in a wide range of variation of the diameter of the column) and thereby eliminating stagnant (not vapor dispersed) zones in the liquid on the plates, preventing the steam from spilling over onto the overlying plate and increasing m zhfaznuyu surface. Which leads to an increase in the efficiency of mass transfer, steam production and duration of work. (That is, each distribution disk, with profiled plates placed on it, provides dispersion of a certain layer of liquid on the plate, therefore, if the number of distribution disks on the plate required by the technology is achieved, liquid dispersion is achieved over the entire cross section of the column).
Выполнение отношений расстояний Hi и Li от верхних торцов сливного патрубка и внешнего сливного стакана до поверхности устанавливаемого на тарелке распределительного диска к радиальному расстоянию δ между распределительными дисками равными Hi/δ=Li/δ=1,25-10 (под устанавливаемым распределительным диском понимается любой рассматриваемый распределительный диск) позволяет эффективно диспергировать пар в жидкости в радиальном направлении на расстояние δ и тем самым устраняет застойные зоны (зоны, не диспергированные жидкостью).Fulfillment of the relationship of the distances H i and L i from the upper ends of the drain pipe and the external drain cup to the surface of the distribution disc mounted on the plate to the radial distance δ between the distribution discs equal to H i / δ = L i / δ = 1.25-10 (under the set a distribution disk is understood to mean any distribution disk considered) allows efficient dispersion of steam in a fluid in a radial direction by a distance δ and thereby eliminates stagnant zones (zones not dispersed by a liquid).
Расстояние Hi и Li - это высота газожидкостного слоя над рассматриваемым распределительным диском нижней или верхней тарелки, а величина δ равна разности радиусов распределительных дисков (Ri-Rj) (для представленных фигуры 3 это радиусы R2 и R1). При выполнении отношений Hi/δ=Li/δ<1,25 столба жидкости над распределительным диском (гидростатического давления) недостаточно для удержания струи и обеспечения ее движения в радиальном направлении. Поэтому в этом случае поток пара устремляется вверх, а не в радиальном направлении, что снижает эффективность диспергирования жидкости, а следовательно, уменьшает межфазную поверхность и эффективность тарелки.The distance H i and L i is the height of the gas-liquid layer above the distribution disk of the lower or upper plate, and the value δ is equal to the difference of the radii of the distribution disks (R i -R j ) (for the presented figure 3 these are the radii R 2 and R 1 ). When the relations H i / δ = L i / δ <1.25, the liquid column above the distribution disk (hydrostatic pressure) is not enough to hold the jet and ensure its movement in the radial direction. Therefore, in this case, the steam flow rises upward, and not in the radial direction, which reduces the dispersion efficiency of the liquid, and therefore reduces the interfacial surface and the efficiency of the plate.
При выполнении отношения Hi/δ=Li/δ>10 не обеспечивается эффективное вращение жидкости над распределительным диском, снижается дробление пузырьков пара и межфазная поверхность. Что также приводит к образованию застойных зон и снижению работоспособности колонны.When the ratio H i / δ = L i / δ> 10 is fulfilled, the effective rotation of the liquid above the distribution disk is not ensured, the fragmentation of the vapor bubbles and the interfacial surface are reduced. Which also leads to the formation of stagnant zones and reduced performance of the column.
Выполнение отношения радиуса окружности, на которой размещены выходные концы перфорированных пластин Rб, к радиусу окружности, проходящей через середину перпендикуляра (длиной s см. фиг.4), проведенного между двумя профилированными пластинами в наименьшем сечении канала для прохода пара (газа) Rк, для верхней тарелки равного Rб/Rк=0,8-0,96 и для нижней тарелки - Rк/Rб=0,8-0,96, обеспечивает движение потока пара в тангенциальном направлении, вызывая тем самым интенсивное вращательное движение газожидкостной смеси на тарелке, эффективное дробление пузырьков, высокую межфазную поверхность, а следовательно, увеличивает эффективность массообмена.Fulfillment of the ratio of the radius of the circle on which the output ends of the perforated plates R b are located to the radius of the circle passing through the middle of the perpendicular (length s see FIG. 4) drawn between two profiled plates in the smallest section of the channel for the passage of steam (gas) R to , for the upper plate equal to R b / R k = 0.8-0.96 and for the lower plate - R k / R b = 0.8-0.96, provides the steam flow in the tangential direction, thereby causing intense rotational movement of gas-liquid mixture on a plate, effective crushing ue bubbles, high interfacial surface and thus increases the efficiency of mass transfer.
При выполнении отношения Rб/Rк и Rк/Rб менее 0,8 не достигается размещение профилированных пластин, обеспечивающих интенсивное вращение жидкости.When the ratios R b / R to and R to / R b less than 0.8 are not achieved, the placement of profiled plates, providing intensive rotation of the liquid.
При выполнении отношения Rб/Rк и Rк/Rб более 0,96 затруднено конструктивное выполнение устройств для закрутки пара (газа) из-за наличия большого количества перфорированных пластин, что также неэффективно.When the ratios R b / R to and R to / R b are more than 0.96, the constructive design of devices for twisting steam (gas) is difficult due to the presence of a large number of perforated plates, which is also ineffective.
Обеспечение отношения суммарной площади каналов на любом из распределительных дисков в наименьшем их сечении f к боковой цилиндрической поверхности F радиуса Rк, на которой размещены эти наименьшие сечения, равного f/F=0,05-0,5, позволяет обеспечить поверхность соприкосновения струй с жидкостью, достаточную для создания вращательного движения газожидкостного слоя на тарелках, а это, в свою очередь, обеспечивает увеличение эффективности массообмена. При этом поверхность F рассчитывается по известной формуле F=h 2π Rк, где h - высота канала (фиг.3).Ensuring the ratio of the total area of the channels on any of the distribution discs in their smallest cross-section f to the lateral cylindrical surface F of radius R k , on which these smallest cross-sections are placed, equal to f / F = 0.05-0.5, makes it possible to provide a contact surface with liquid sufficient to create a rotational motion of the gas-liquid layer on the plates, and this, in turn, provides an increase in mass transfer efficiency. Moreover, the surface F is calculated according to the well-known formula F = h 2π R k , where h is the height of the channel (figure 3).
При выполнении отношения f/F<0,05 не обеспечивается необходимая поверхность контакта струй пара с жидкостью и, следовательно, не достигается вращение жидкости на тарелках, что неэффективно.When the ratio f / F <0.05 is fulfilled, the necessary contact surface of the steam jets with the liquid is not provided and, therefore, the rotation of the liquid on the plates is not achieved, which is inefficient.
При выполнении соотношения f/F>0,5 усложняется конструктивное оформление тарелок.When the ratio f / F> 0.5 is fulfilled, the design of the plates is complicated.
Выполнение боковых поверхностей распределительных дисков в устройстве для закрутки парового потока на конус с углом 20-60 градусов к оси колонны повышает эффективность тарелок и увеличивает продолжительность их работы. Повышение эффективности обусловлено тем, что время пребывания пара в жидкости выходящего из каналов любого распределительного диска имеет примерно одинаковую величину вследствие одинаковой величины Hi и Li (столба жидкости) для всех распределительных дисков. Увеличение продолжительности работы обусловлено снижением образования отложений на поверхности распределительных дисков при вынужденной остановке колонны вследствие стекания жидкости вместе с загрязнениями по наклонной (конической) поверхности распределительных дисков с тарелки.The implementation of the side surfaces of the distribution discs in the device for twisting the steam flow on a cone with an angle of 20-60 degrees to the axis of the column increases the efficiency of the plates and increases the duration of their work. The increase in efficiency is due to the fact that the residence time of steam in the liquid leaving the channels of any distribution disk is approximately the same due to the same value of H i and L i (liquid column) for all distribution disks. The increase in the duration of operation is due to a decrease in the formation of deposits on the surface of the distribution discs during a forced stop of the column due to liquid draining along with impurities along the inclined (conical) surface of the distribution discs from the plate.
Выполнение угла конусности поверхности распределительного диска менее 20 градусов или более 60 градусов приводит к неоправданному усложнению конструкции тарелок без адекватного увеличения эффективности.Performing a taper angle of the surface of the distribution disc of less than 20 degrees or more than 60 degrees leads to unjustified complication of the design of the plates without an adequate increase in efficiency.
Наличие на нижнем конце внешнего сливного стакана конической отбортовки, сужающейся к оси колонны, обеспечивает более интенсивное вращение жидкости за счет возникновения дополнительной силы (проекции силы инерции на образующую конуса) и, следовательно, большую межфазную поверхность.The presence at the lower end of the outer drain cup of a conical flanging, tapering to the axis of the column, provides a more intensive rotation of the fluid due to the appearance of additional force (projection of the inertia force on the generatrix of the cone) and, therefore, a large interfacial surface.
Установка на верхнем конце сливного патрубка конической отбортовки, расширяющейся к корпусу колонны, увеличивает ее производительность за счет увеличения периметра слива жидкости, что повышает рабочий диапазон нагрузки по пару.Installing a conical flange at the upper end of the drain pipe, expanding to the column body, increases its productivity by increasing the perimeter of the fluid drain, which increases the working load range for a couple.
Размещение в устройствах для закрутки потока пара (газа) распределительных дисков разного диаметра и установка на них дополнительных профилированных пластин, а также выполнение оптимальных конструктивных соотношений элементов тарелки позволяют устранить проскок пара через оголенные каналы и убрать застойные зоны (не диспергированные паром) в жидкости на тарелках в колоннах разного диаметра в широком диапазоне изменения расхода пара.Placing distribution discs of different diameters in the devices for swirling the flow of steam (gas) and installing additional profiled plates on them, as well as the optimal design ratios of the plate elements, eliminate steam leakage through the bare channels and remove stagnant zones (not dispersed by steam) in the liquid on the plates in columns of different diameters in a wide range of changes in steam flow.
При предлагаемом конструктивном оформлении пар, выходящий из каналов, образованных профилированными пластинами на распределительном диске определенного диаметра, диспергирует столб жидкости на тарелке на величину δ в радиальном направлении, обеспечивает его вращение и увеличение эффективности массообмена за счет развитой межфазной поверхности. Установка определенного числа распределительных дисков на тарелке позволяет создать вращающийся газожидкостный слой по всему сечению колонны. При этом также устраняется проскок пара (без контакта с жидкостью) на тарелке при сравнительно больших нагрузках по пару. Кроме того, диспергирование пара по всему объему жидкости на тарелках устраняет образование застойных зон, что препятствует накоплению осадка на поверхности устройств и увеличивает продолжительность работы колонны.With the proposed structural design, the steam leaving the channels formed by the profiled plates on the distribution disk of a certain diameter disperses the liquid column on the plate by a value of δ in the radial direction, provides its rotation and increase the mass transfer efficiency due to the developed interfacial surface. Installing a certain number of distribution discs on a plate allows you to create a rotating gas-liquid layer over the entire cross section of the column. This also eliminates the breakthrough of steam (without contact with the liquid) on the plate with relatively large loads of steam. In addition, the dispersion of steam throughout the volume of liquid on the plates eliminates the formation of stagnant zones, which prevents the accumulation of sediment on the surface of the devices and increases the duration of the column.
На фиг.1 представлен общий вид тепломассообменной вихревой колонны.Figure 1 presents a General view of the heat and mass transfer vortex columns.
На фиг.2 представлена царга тепломассообменной вихревой колонны.Figure 2 presents the king of the heat and mass transfer vortex columns.
На фиг.3 представлено устройство для закрутки пара (газа).Figure 3 presents a device for swirling steam (gas).
На фиг.4 представлен разрез колонны по сечению А-А нижней тарелки.Figure 4 presents a section of the column along section AA of the lower plate.
На фиг.5 представлен разрез колонны по сечению Б-Б верхней тарелки.Figure 5 presents a section of the column along section BB of the upper plate.
На фиг.6 представлен распределительный диск с профилированными пластинами.Figure 6 presents the distribution disk with profiled plates.
На фиг.7 представлена царга тепломассообменной вихревой колонны с распределительными дисками, выполненными на конус.Figure 7 presents the casing of a heat and mass transfer vortex column with distribution discs made on a cone.
Тепломассообменная вихревая колонна состоит из кубовой части 1, крышки 2, вертикального корпуса 3, выполненного из царг 4, по высоте которых в чередующемся порядке расположены горизонтальные перегородки 5 верхних тарелок, снабженные центральным переливным 6 и внешним сливным 7 стаканами и горизонтальные перегородки 8 нижних тарелок, снабженные внешним переливным стаканом 9 и сливным патрубком 10. На горизонтальных перегородках 5 и 8 размещены устройства для закрутки парового потока 11, состоящие из крышек 12 и распределительных дисков 13 разного диаметра, установленных с зазором относительно друг друга. На распределительных дисках 13 с одной стороны тангенциально установлены профилированные пластины 14 и с другой стороны дополнительные пластины 15. Профилированные пластины 14 и 15 образуют каналы 16 для прохода пара и обеспечения вращательного движения пара (газа). Распределительные диски 13 могут быть выполнены на конус с углом 20-60 градусов к оси колонны (фиг.7). Нижний конец внешнего сливного стакана 7 снабжен отбортовкой 17, направленной к оси колонны. Верхний конец сливного патрубка 10 снабжен отбортовкой 18, направленной в сторону корпуса колонны. Колонна также снабжена сепарационными устройствами 19, опорой 20 и системой технологических штуцеров и бобышек 21, 22, 23.The heat and mass transfer vortex column consists of a
Геометрические параметры устройства для закрутки пара (газа). Радиус Rб окружности, на которой размещены выходные концы профилированных пластин 15, равен 0,05-3 м. Высота Hi и Li 0,01-0,4 м. Площадь сечения выходных каналов, размещенных на распределительном диске, рассчитывается по известной зависимости f=Gп/u, где Gп - объемный расход пара, поступающего в каналы рассматриваемого распределительного диска, u=4-80 м/с - скорость пара в канале при вращательном движении газожидкостного слоя на тарелке.The geometric parameters of the device for swirling steam (gas). The radius R b of the circle on which the output ends of the profiled
Тепломассообменная вихревая колонна работает следующим образом. Рабочая жидкость через штуцер 22 поступает в колонну и по кольцевому зазору, образованному корпусом колонны и внешним сливным стаканом 7, попадает на нижнюю тарелку верхней царги, вступает в контакт с паром (газом), а затем через сливной патрубок 10 стекает на верхнюю тарелку нижележащей царги, где также происходит контакт пара с жидкостью. После прохождения всех тарелок колонны жидкость поступает в кубовую часть 1 колонны. Пар (газ) поступает в нижнюю часть колонны через штуцера 21, проходит в каналы 16, образованные профилированными пластинами 14 и 15, приобретает вращательное движение, а затем в виде струй диспергируется в жидкость, размещенную на тарелке, обеспечивая вращение газожидкостной смеси. За счет чего происходит дробление пузырьков пара и создание большой поверхности контакта фаз. Затем пар (газ) с нижней тарелки поднимается вверх за счет перепада давления, созданного в кубовой части 1 и гидрозатвора в кольцевом зазоре между корпусом царги и внешним сливном стакане 7, и поступает в каналы 16 устройства для закрутки парового потока 11 вышележащей тарелки, диспергируется в жидкости тарелки. Так как распределительные диски имеют разный диаметр по отношению к внутреннему диаметру колонны, то тем самым обеспечивается полное диспергирование всей жидкости, размещенной на тарелке, без образования застойных зон. В верхней части колонны пар поступает в сепарационные устройства 19, снабженные устройствами для закрутки потока, отделяется от капель жидкости и выводится из колонны, а капли жидкости возвращаются на тарелку.Heat and mass transfer vortex column operates as follows. The working fluid through the
Использование заявляемой тепломассообменной вихревой колонны позволяет увеличить ее эффективность, производительность и продолжительность работы, что снижает капитальные и текущие затраты, а следовательно, и себестоимость выпускаемого продукта.The use of the inventive heat and mass transfer vortex column allows to increase its efficiency, productivity and duration of work, which reduces capital and current costs, and therefore the cost of the product.
Источники информацииInformation sources
1. Тарелка для контактирования газа или пара с жидкостью. SU 190345, МПК B01j, B01d, опуб. 29.12.1966, бюл. №2 от 11.2.1967.1. A plate for contacting gas or steam with a liquid. SU 190345, IPC B01j, B01d, publ. 12/29/1966, bull. No. 2 dated 11.2.1967.
2. Массообменная колонна. SU №439297, МПК B01d 3/30, опубл. 15.08.74, бюл. №30 от 22.01.1975.2. Mass transfer column. SU No. 439297,
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102069/05A RU2466767C2 (en) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | Heat-and-mass exchange vortex column |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011102069/05A RU2466767C2 (en) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | Heat-and-mass exchange vortex column |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011102069A RU2011102069A (en) | 2012-10-10 |
| RU2466767C2 true RU2466767C2 (en) | 2012-11-20 |
Family
ID=47078932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011102069/05A RU2466767C2 (en) | 2011-03-30 | 2011-03-30 | Heat-and-mass exchange vortex column |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2466767C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU177443U1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-02-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | DEVICE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES |
| RU2708361C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-12-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Vortex contact stage of heat-mass-exchange devices |
| RU2734359C2 (en) * | 2016-02-18 | 2020-10-15 | Кох-Глич, Лп | Support structure of chordal wall for cross-flow plates in mass exchange column and method associated with it |
| RU200612U1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-11-02 | Владимир Федорович Саранцев | VORTEX SIEVE CONTACT DEVICE OF THE HEAT AND MASS EXCHANGER |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU439297A1 (en) * | 1972-01-04 | 1974-08-15 | Уфимский Нефтяной Институт | Mass transfer column |
| SU1464327A1 (en) * | 1986-12-01 | 1996-06-20 | Краснодарский политехнический институт | Tower for heat-mass-exchanging processes between gas (vapor) and liquid |
| RU2071804C1 (en) * | 1992-04-01 | 1997-01-20 | Халитов Рифкат Абдрахманович | Vortex-type mass-exchange column |
| EP0772483B1 (en) * | 1994-07-29 | 2000-03-22 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Column for contacting gas and liquid |
| US7032893B2 (en) * | 2001-01-05 | 2006-04-25 | Morinaga Milk Industry Co., Ltd. | Gas-liquid contact apparatus, gas-liquid contact method, liquid deodorizing method, aromatic component producing method, and food and drink |
-
2011
- 2011-03-30 RU RU2011102069/05A patent/RU2466767C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU439297A1 (en) * | 1972-01-04 | 1974-08-15 | Уфимский Нефтяной Институт | Mass transfer column |
| SU1464327A1 (en) * | 1986-12-01 | 1996-06-20 | Краснодарский политехнический институт | Tower for heat-mass-exchanging processes between gas (vapor) and liquid |
| RU2071804C1 (en) * | 1992-04-01 | 1997-01-20 | Халитов Рифкат Абдрахманович | Vortex-type mass-exchange column |
| EP0772483B1 (en) * | 1994-07-29 | 2000-03-22 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Column for contacting gas and liquid |
| US7032893B2 (en) * | 2001-01-05 | 2006-04-25 | Morinaga Milk Industry Co., Ltd. | Gas-liquid contact apparatus, gas-liquid contact method, liquid deodorizing method, aromatic component producing method, and food and drink |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2734359C2 (en) * | 2016-02-18 | 2020-10-15 | Кох-Глич, Лп | Support structure of chordal wall for cross-flow plates in mass exchange column and method associated with it |
| RU177443U1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-02-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный энергетический университет" | DEVICE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES |
| RU2708361C1 (en) * | 2018-12-26 | 2019-12-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) | Vortex contact stage of heat-mass-exchange devices |
| RU200612U1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-11-02 | Владимир Федорович Саранцев | VORTEX SIEVE CONTACT DEVICE OF THE HEAT AND MASS EXCHANGER |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011102069A (en) | 2012-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2482910C1 (en) | Apparatuses for bringing vapor and fluid in contact provided with vortex contact stages | |
| RU2674424C1 (en) | Gas distributor for the heat-exchange and/or mass-exchange column | |
| US7601310B2 (en) | Distributor system for downflow reactors | |
| RU2466767C2 (en) | Heat-and-mass exchange vortex column | |
| US3233879A (en) | Fixed centrifugal gas and liquid contacting device | |
| US3233389A (en) | Axial-flow centrifugal vapor-liquid contacting and separating device and method | |
| JP5389639B2 (en) | Three-phase steam distributor | |
| US4238426A (en) | Centrifugal-whirling contact tray | |
| RU2484876C1 (en) | Vortex contact stage for contacting gas or vapor with fluid | |
| CN101479029A (en) | Three phase vapor distributor | |
| RU2279302C1 (en) | Method for separation of a liquid from a gas and the device for its realization | |
| RU2708361C1 (en) | Vortex contact stage of heat-mass-exchange devices | |
| RU200779U1 (en) | Distribution tray for heat and mass exchangers | |
| RU2760690C1 (en) | Centrifugal-vortex two-flow separator | |
| RU200612U1 (en) | VORTEX SIEVE CONTACT DEVICE OF THE HEAT AND MASS EXCHANGER | |
| SU704639A1 (en) | Column for heat -and mass-exchange processes | |
| RU2272000C2 (en) | Apparatus for purifying of water from liquid petroleum products | |
| CN105505442A (en) | Extraction tower for solvent deasphalting and applications thereof | |
| RU2798834C2 (en) | Column with sieve plates and method of its modernization | |
| RU2271848C1 (en) | Mass-exchange contact device | |
| CN207342432U (en) | A kind of vertical liquid separation tank prepared for propane | |
| SU1510852A1 (en) | Heat-mass-exchange apparatus | |
| RU2093240C1 (en) | Mass-exchange lattice column | |
| SU1261150A1 (en) | Contact arrangement for heat-mass-exchanging apparatus | |
| SU963143A2 (en) | Mass-exchange column tray |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130331 |