RU2588527C2 - Feed section of separation column - Google Patents

Feed section of separation column Download PDF

Info

Publication number
RU2588527C2
RU2588527C2 RU2013102536/05A RU2013102536A RU2588527C2 RU 2588527 C2 RU2588527 C2 RU 2588527C2 RU 2013102536/05 A RU2013102536/05 A RU 2013102536/05A RU 2013102536 A RU2013102536 A RU 2013102536A RU 2588527 C2 RU2588527 C2 RU 2588527C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flow
feed material
feed
section
inlet
Prior art date
Application number
RU2013102536/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013102536A (en
Inventor
Матти ХАППОНЕН
Эса ТАММИНЕН
Симо ЙОРТИККА
Мартти РУСКОАХО
Original Assignee
Несте Ойй
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
Priority claimed from EP10166662.6A external-priority patent/EP2397204B1/en
Application filed by Несте Ойй filed Critical Несте Ойй
Publication of RU2013102536A publication Critical patent/RU2013102536A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2588527C2 publication Critical patent/RU2588527C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to a device which distributes supplied material in separation columns and method for operation thereof. In particular, it relates to distillation columns, in which flow supplied material is, mainly, liquid phase or a mixture of gas and fluid at inlet of column, but in which supplied material is evaporated or converted into vapour in a greater degree, when it enters column. Section of contact column includes inlet of fed material able to contain supplied material, which at least partially represents a liquid, device directing flow of material arranged inside said column section and attached to said fed material inlet. Device directing flow of material, has a row of holes, each hole has area of holes selected so that fed material flow through hole is in constricted state and at least partially evaporated.
EFFECT: technical result is simplification of feed and distribution of instantly evaporated material flow in column.
12 cl, 5 dwg, 1 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретение FIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение, в основном, относится к разделительным колоннам. В частности, оно относится к дистилляционным колоннам, в которых поток подаваемого материала представляет собой жидкую фазу или смесь газа и жидкости на входе колонны, но в которых подаваемый материал испаряется или испаряется больше, когда он поступает в колонну. Такие колонны содержат секцию колонны, в которую поток подаваемого материала направляется из одного или более впусков. Данная область техники испытывает потребность в усовершенствовании ввода потока подаваемого материала в такие колонны и в усовершенствовании распределения подаваемого материала в таких секциях.The present invention mainly relates to separation columns. In particular, it relates to distillation columns in which the feed stream is a liquid phase or a mixture of gas and liquid at the inlet of the column, but in which the feed material evaporates or evaporates more when it enters the column. Such columns comprise a column section into which a feed stream is sent from one or more inlets. This technical field needs to improve the input flow of the feed material into such columns and to improve the distribution of the feed material in such sections.

Общее описание уровня техникиGeneral Description of the Related Art

Мгновенное испарение представляет собой обычное явление в дистилляционных колоннах, где, по меньшей мере, часть потока подаваемого материала изменяет фазовое состояние при уменьшении давления до уровня, преобладающего внутри колонны. Тогда полученный в результате поток подаваемого материала, который поступает в колонну, представляет собой смесь газа и жидкости. На основании технологических требований это оказалось затруднительным в применении, чтобы рационально и эффективно вводить такой подаваемый материал в колонну.Instantaneous evaporation is a common occurrence in distillation columns, where at least a portion of the feed stream changes phase state when pressure decreases to a level prevailing inside the column. Then the resulting feed stream, which enters the column, is a mixture of gas and liquid. Based on technological requirements, this proved to be difficult to use in order to rationally and efficiently introduce such feed into the column.

Когда существует верхняя разделительная секция, по меньшей мере, одна секция выше точки ввода подаваемого материала, одно требование заключается в том, что газовая часть потока подаваемого материала должна быть распределена равномерно в верхней разделительной секции. Связанное с ним требование заключается в том, что в идеальном случае не должно быть пиков скорости газового потока. Когда существует нижняя разделительная секция, по меньшей мере, одна секция ниже точки ввода подаваемого материала, требование заключается в том, что любую жидкую часть потока подаваемого материала необходимо собирать и направлять в нижнюю разделительную секцию. Нижняя разделительная секция может содержать определенную точку, такую как впуск в жидкостный распределитель.When there is an upper separation section, at least one section above the entry point of the feed material, one requirement is that the gas portion of the feed flow must be evenly distributed in the upper separation section. A related requirement is that, ideally, there should be no peaks in the velocity of the gas stream. When there is a lower separation section, at least one section below the entry point of the feed material, the requirement is that any liquid portion of the feed flow must be collected and routed to the lower separation section. The lower dividing section may contain a specific point, such as an inlet to the liquid distributor.

Еще один фактор, влияющий на рациональность и эффективность ввода потока подаваемого материала в колонну, представляет собой любой газовый поток, поступающий вверх из нижней разделительной секции в результате любой разделительной работы нижней секции. Восходящий газовый поток должен проходить через секцию ввода подаваемого материала и затем в верхнюю разделительную секцию. Для идеальной работы газовая часть, полученная из потока подаваемого материала, и восходящий газовый поток необходимо полностью смешивать, чтобы получать один однородный газ, у которого отсутствуют колебания состава или температуры по площади поперечного сечения верхней разделительной секцией.Another factor affecting the rationality and efficiency of introducing the feed stream into the column is any gas flow coming up from the lower separation section as a result of any separation work of the lower section. The upward gas stream must pass through the feed inlet section and then into the upper separation section. For perfect operation, the gas part obtained from the feed stream and the upward gas stream must be completely mixed in order to obtain a single homogeneous gas which does not have fluctuations in composition or temperature over the cross-sectional area of the upper separation section.

В настоящее время промышленная практика заключается в том, чтобы предотвращать мгновенное испарение больших масс внутри колонн путем снижения давления потоков исходных материалов перед вводом подаваемого материала в колонну. Эту функцию осуществляет устройство перед колонной, которое уменьшает давление потока подаваемого материала до уровня, желательного для самой колонны. Поток подаваемого материала, выходящий перед устройством и поступающий в колонну, как правило, через трубу, представляет собой смесь газа и жидкости, содержащую значительную долю газа. Большое количество газа означает, что труба должна иметь относительно большой диаметр, чтобы сохранять низкую скорость потока смеси газа и жидкости внутри трубы, или в случае малого диаметра трубы полученный в результате поток будет иметь нежелательно высокую скорость внутри трубы.Currently, industrial practice is to prevent the instantaneous evaporation of large masses within the columns by reducing the pressure of the feed streams before introducing the feed material into the column. This function is performed by the device in front of the column, which reduces the pressure of the flow of the supplied material to the level desired for the column itself. The flow of material supplied to the device and entering the column, usually through a pipe, is a mixture of gas and liquid containing a significant proportion of gas. A large amount of gas means that the pipe must have a relatively large diameter in order to maintain a low flow rate of the mixture of gas and liquid inside the pipe, or in the case of a small diameter pipe, the resulting stream will have an undesirably high speed inside the pipe.

Наличие большой трубы является нежелательным, потому что для этого требуется большая высота принимающей поток подаваемого материала секции колонны. Это увеличивает суммарную высоту, необходимую для колонны, что неблагоприятно влияет на стоимость проектирования, стоимость сооружения, стоимость эксплуатации и стоимость обслуживания. Размещение большой трубы также является более затруднительным, занимает больший объем пространства и приводит к более значительным расходам. Недостаток наличия малых труб заключается в повышенном риске проблем эрозии вследствие высокой скорости потока и других характеристик смеси газа и жидкости. Как правило, предварительное устройство представляет собой регулирующее поток устройство в форме регулирующего клапана. Регулирующий клапан обеспечивает основную часть снижения давления. Значительная доля газа, образующегося на этой стадии уменьшения давления, создает дополнительные проблемы в проектировании и определении размеров таких клапанов. Это обусловлено тем, что условия выпуска значительно отличаются от условий впуска. Поскольку образуется двухфазный поток (смесь газа и жидкости), расположение клапана перед колонной, а также труб после клапана необходимо тщательно спроектировать во избежание проблем, создаваемых неустойчивостью потока и эрозией.The presence of a large pipe is undesirable because it requires a large height of the column receiving section receiving the flow of feed material. This increases the total height required for the column, which adversely affects the cost of design, cost of construction, cost of operation and maintenance cost. Placing a large pipe is also more difficult, takes up more space and leads to more significant costs. The disadvantage of having small pipes is the increased risk of erosion problems due to the high flow rate and other characteristics of the gas-liquid mixture. Typically, the pre-device is a flow control device in the form of a control valve. The control valve provides the bulk of the pressure reduction. A significant proportion of the gas generated at this stage of pressure reduction creates additional problems in the design and sizing of such valves. This is because the exhaust conditions are significantly different from the intake conditions. Since a two-phase flow is formed (a mixture of gas and liquid), the location of the valve in front of the column, as well as the pipes after the valve, must be carefully designed to avoid problems caused by flow instability and erosion.

С примерами и обсуждением текущей промышленной практики можно ознакомиться в книге «Технология дистилляции», автор Н. Kister, издательство McGraw-Hill, ISBN 0-07-034910-Х, где, в частности, фиг. 2,2j представляет использование тангенциального входа в колонну для выполнения требований, описанных выше.Examples and discussion of current industrial practice can be found in the book “Distillation Technology,” by N. Kister, McGraw-Hill Publishing House, ISBN 0-07-034910-X, where, in particular, FIG. 2.2j represents the use of tangential entry into the column to fulfill the requirements described above.

В книге «Конструкция и применение колонны с насадкой», автор R.F. Strigle-младший, издательство Gulf Publishing Co., 1994 г., второе издание, ISBN 0-88415-179-4, на фиг. 10-15 и 10-16 приведены некоторые примеры потоков исходных материалов, в которых образуются смеси газа и жидкости, когда давление потока подаваемого материала уменьшается до уровня давления в колонне. В одном примере используют камеру, в которой происходит мгновенное испарение. Во втором примере предусмотрен круглый канал вдоль стенок колонны, и подаваемый материал направляется выше в этот канал. Оба примера применяются к колоннам с малым диаметром.In the book "Design and use of columns with packing", by R.F. Strigle, Jr., Gulf Publishing Co., 1994, second edition, ISBN 0-88415-179-4, in FIG. 10-15 and 10-16 are some examples of feed streams in which gas and liquid mixtures are formed when the pressure of the feed stream decreases to the pressure level in the column. In one example, a chamber is used in which flash evaporation occurs. In the second example, a circular channel is provided along the walls of the column, and the feed is directed higher into this channel. Both examples apply to small diameter columns.

Некоторые конкретные примеры, в которых имеют преобладающее значение описанные выше условия в отношении мгновенного испарения потоков исходных материалов, представляют собой нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, в частности работающие при атмосферном и другом давлении дистилляционные колонны и конкретно вакуумные дистилляционные колонны. Как правило, конкретное место в некоторых вакуумных дистилляционных колоннах представляет собой возврат ребойлера в колонну, где смесь газа и жидкости поступает в колонну из ребойлера, когда ребойлер служит в качестве испарительного устройства.Some specific examples in which the conditions described above with respect to the instantaneous evaporation of feed streams are prevailing are oil refineries and petrochemical plants, in particular distillation columns operating under atmospheric and other pressures and specifically vacuum distillation columns. Typically, a specific location in some vacuum distillation columns is the return of the reboiler to the column, where a mixture of gas and liquid enters the column from the reboiler when the reboiler serves as an evaporation device.

Обычные специалисты в данной области техники подтвердят, что описанные выше условия и связанные с ними проблемы присутствуют, по меньшей мере, в некоторой степени во всех контактных устройствах, где в системе присутствует мгновенное испарение подаваемого материала.Conventional specialists in the art will confirm that the conditions described above and related problems are present at least to some extent in all contact devices where instantaneous evaporation of the feed material is present in the system.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы упростить ввод и распределение мгновенно испаряющегося потока подаваемого материала в контактной колонне.An object of the present invention is to simplify the input and distribution of an instantaneously evaporating feed stream in a contact column.

Задача заключается в том, чтобы предусмотреть устройство, распределяющее подаваемый материал, которое практически предотвращает мгновенное испарение потока подаваемого материала до тех пор, пока оно не выходит из устройства, распределяющего подаваемый материал, путем сохранения давления потока подаваемого материала на достаточно высоком уровне. Сохранение давления достигается за счет размещения отверстий с достаточным снижением давления перед указанным устройством, распределяющим подаваемый материал, в котором происходит мгновенное испарение или вскипание. Более конкретно, мгновенное испарение потока подаваемого материала в существенной степени происходит, когда поток проходит через отверстия и поток через отверстия находится в дросселированном (или критическом) состоянии.The objective is to provide a device that distributes the feed material, which practically prevents the instantaneous evaporation of the flow of feed material until it leaves the device that distributes the feed material by maintaining the pressure of the feed stream at a sufficiently high level. The preservation of pressure is achieved by placing holes with a sufficient pressure drop in front of the specified device, distributing the feed material, in which instant evaporation or boiling occurs. More specifically, the instantaneous evaporation of the feed stream substantially occurs when the stream passes through the holes and the stream through the holes is in a throttled (or critical) state.

Кроме того, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предусмотреть устройство, распределяющее подаваемый материал, которое можно использовать для более равномерного распределения газа, образующегося при мгновенном испарении подаваемого материала, по площади поперечного сечения разделительной секции выше местонахождения подаваемого материала по сравнению с распределением при отсутствии или наличии других устройств, распределяющих подаваемый материал. Дополнительная задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы, отдельно или в сочетании с более равномерным распределением подаваемого материала, использовать устройство, распределяющее подаваемый материал для уменьшения максимальной величины местной скорости, по меньшей мере, части газа, мгновенно испаряющегося из подаваемого материала при его введении в разделительную секцию выше расположения подаваемого материала.In addition, the present invention is to provide a device that distributes the feed material, which can be used to more evenly distribute the gas generated by the instantaneous evaporation of the feed material over the cross-sectional area of the separation section above the location of the feed material compared to the distribution in the absence or other devices that distribute the feed. An additional objective of the present invention is to, separately or in combination with a more uniform distribution of the feed material, use a device that distributes the feed material to reduce the maximum local velocity of at least a portion of the gas instantly evaporating from the feed material when it is introduced into separation section above the location of the feed material.

Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы способствовать идеальному и равномерному смешиванию газа, образующегося при мгновенном испарении подаваемого материала с газом, поступающим из разделительной секции, ниже секции впуска подаваемого материала.A further object of the present invention is to facilitate the perfect and uniform mixing of the gas generated by the instantaneous evaporation of the feed material with the gas coming from the separation section below the feed inlet section.

Задачи настоящего изобретения выполняются при использовании устройства и способа, которые далее описаны более подробно.The objectives of the present invention are performed using the device and method, which are further described in more detail.

Согласно формуле предлагается секция контактной колонны, содержащая:According to the formula, a contact column section is proposed comprising:

- впуск подаваемого материала, способный содержать подаваемый материал, который, по меньшей мере, частично, представляет собой жидкость,- an inlet of a feed material capable of containing a feed material, which is at least partially a liquid,

- устройство, направляющее поток подаваемого материала, расположенное внутри указанной секции колонны и присоединенное к указанному впуску подаваемого материала, причем устройство, направляющее поток подаваемого материала, имеет ряд отверстий, каждое из отверстий имеет площадь отверстия, выбранную таким образом, чтобы поток подаваемого материала через отверстие был в дросселированном состоянии и одновременно, по меньшей мере, частично испарялся.- a device directing the flow of the feed material located inside the specified section of the column and attached to the specified inlet of the feed material, and the device directing the flow of the feed material has a number of holes, each of the holes has a hole area selected so that the flow of the feed material through the hole was in a throttled state and at the same time at least partially evaporated.

Предпочтительно разделительная секция установлена выше, ниже или выше и ниже секции контактной колонны, и разделительная секция предназначена для разделения, дистилляции, теплопередачи, экстракции, промывки или абсорбции.Preferably, the separation section is installed above, below or above and below the contact column section, and the separation section is for separation, distillation, heat transfer, extraction, washing, or absorption.

Предпочтительно устройство, направляющее поток подаваемого материала включает два или более каналов для потока подаваемого материала, расположенных последовательно или параллельно, или параллельно и последовательно.Preferably, the device for directing the feed stream includes two or more channels for the feed stream, arranged in series or in parallel, or in parallel and in series.

Предпочтительно поток подаваемого материала разделяется на, по меньшей мере, две части потока подаваемого материала и каждая часть потока подаваемого материала поступает через свой собственный впуск подаваемого материала и устройство, направляющее поток подаваемого материала.Preferably, the feed stream is divided into at least two parts of the feed stream and each part of the feed stream enters through its own feed inlet and a feed flow guiding device.

Предпочтительно секция контактной колонны дополнительно включает:Preferably, the contact column section further includes:

- по меньшей мере, один дополнительный впуск подаваемого материала, причем каждый дополнительный впуск подаваемого материала содержит подаваемый материал, который представляет собой жидкость или, по меньшей мере, является частично жидким при определенном давлении, иat least one additional inlet of the supplied material, each additional inlet of the supplied material contains the supplied material, which is a liquid or at least partially liquid at a certain pressure, and

- каждый дополнительный подаваемый материал отличается по составу от по меньшей мере одного другого подаваемого материала, причем каждый дополнительный впуск подаваемого материала присоединен к своему собственному устройству, направляющему поток, расположенному внутри указанной секции колонны, причем каждое устройство, направляющее поток, имеет ряд отверстий, каждое из отверстий имеет площадь отверстия, выбранную таким образом, чтобы поток подаваемого материала через отверстие был в дросселированном состоянии и одновременно, по меньшей мере, частично испарялся.- each additional feed material is different in composition from at least one other feed material, wherein each additional feed inlet is connected to its own flow guiding device located inside said column section, each flow guiding device having a number of openings, each of the holes has a hole area selected so that the flow of feed through the hole is throttled and at the same time necks least partially evaporated.

Предпочтительно секция контактной колонны дополнительно включает:Preferably, the contact column section further includes:

- по меньшей мере, один дополнительный впуск подаваемого материала, причем каждый дополнительный впуск подаваемого материала содержит подаваемый материал, который представляет собой жидкость, иat least one additional inlet of the feed material, each additional inlet of the feed material contains a feed material, which is a liquid, and

- каждый дополнительный подаваемый материал схож по составу с указанным подаваемым материалом,- each additional feed material is similar in composition to the specified feed material,

причем каждый дополнительный впуск подаваемого материала присоединен к устройству, направляющему поток подаваемого материала.moreover, each additional inlet of the supplied material is connected to a device directing the flow of the supplied material.

Предпочтительно секция контактной колонны дополнительно содержит:Preferably, the contact column section further comprises:

- собирающее жидкость устройство, расположенное, по меньшей мере, частично под упомянутым устройством, направляющим поток подаваемого материала, и способное изменять направление жидкой части подаваемого материала, поступающего в секцию колонны,- a liquid collecting device located at least partially below said device directing the flow of the feed material, and capable of changing the direction of the liquid part of the feed material entering the column section,

причем собирающее жидкость устройство представляет собой тарелку с проходами для газа, пластинчатый коллектор или аналогичное устройство для по меньшей мере одной из ее целей - сбора жидкости.moreover, the liquid collecting device is a plate with gas passages, a plate collector or similar device for at least one of its purposes - collecting liquid.

Предпочтительно собирающее жидкость устройство согласовано с каналом для потока подаваемого материала устройства, направляющего поток подаваемого материала, и перенаправляет, по меньшей мере, часть газового потока из-под собирающего жидкость устройства в точку выше устройства, направляющего поток подаваемого материала.Preferably, the liquid collecting device is aligned with the feed channel of the device for guiding the flow of the supplied material, and redirects at least a portion of the gas stream from under the liquid collecting device to a point above the device for guiding the flow of the supplied material.

Предпочтительно конструкция собирающего жидкость устройства и конструкция устройства, направляющего поток подаваемого материала, основаны на расчетах вычислительной гидродинамики.Preferably, the design of the fluid collecting device and the design of the device directing the flow of the feed material are based on computational fluid dynamics calculations.

Предпочтительно суммарная площадь всех отверстий устройства, направляющего поток подаваемого материала, выбрана таким образом, чтобы поток через все и каждое из отверстий находился в дросселированном состоянии.Preferably, the total area of all the openings of the device guiding the flow of the feed material is selected so that the flow through all and each of the openings is in a throttled state.

Кроме того, согласно формуле предлагается секция контактной колонны, содержащая:In addition, according to the formula, a contact column section is proposed comprising:

- впуск подаваемого материала, содержащий подаваемый материал при первом давлении, который представляет собой жидкость или является, по меньшей мере, частично жидким, и- an inlet of the feed material containing the feed material at the first pressure, which is a liquid or is at least partially liquid, and

- секцию колонны, работающую при втором давление,- a column section operating at a second pressure,

- устройство, направляющее поток подаваемого материала, расположенное внутри секции колонны и присоединенное к впуску подаваемого материала, причем устройство, направляющее поток подаваемого материала, содержит подаваемый материал из впуска подаваемого материала и имеет ряд отверстий для поступления подаваемого материала в секцию колонны, причем каждое отверстие имеет площадь отверстия,- a device directing the flow of feed material located inside the column section and attached to the inlet of the feed material, the device directing the flow of feed material contains feed material from the inlet of the feed material and has a number of openings for the supply of feed material to the column section, each opening having hole area

- различие между первым и вторым давлением, и- the difference between the first and second pressure, and

причем поток подаваемого материала при прохождении через все отверстия одновременно испаряется частично или полностью или испаряется больше и находится в дросселированном состоянии.moreover, the flow of the supplied material when passing through all the holes simultaneously evaporates partially or completely or evaporates more and is in a throttled state.

Также, согласно формуле предлагается способ эксплуатации секции контактной колонны, включающий следующие стадии, на которых:Also, according to the formula, a method for operating a contact column section is proposed, comprising the following stages, in which:

- подают подаваемый материал, который представляет собой, по существу, жидкость в контактную колонну через впуск подаваемого материала при первом давлении, и- serves the feed material, which is essentially a liquid in the contact column through the inlet of the feed material at the first pressure, and

- обеспечивают функционирование секции контактной колонны при втором давлении,- ensure the functioning of the contact column section at a second pressure,

- вынуждают подаваемый материал испаряться, при его поступлении в контактную колонну из впуска подаваемого материала через устройство, направляющее поток подаваемого материала, имеющее ряд отверстий, и- force the feed material to evaporate when it enters the contact column from the feed material inlet through a device directing the flow of feed material having a number of holes, and

- вынуждают поток подаваемого материала при его прохождении через отверстия находиться в дросселированном состоянии.- force the flow of the supplied material when it passes through the holes to be in a throttled state.

Предпочтительно поток через все и каждое из отверстий находится в дросселированном состоянии.Preferably, the flow through all and each of the openings is in a throttled state.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 представляет схему дистилляционной колонны.FIG. 1 is a diagram of a distillation column.

Фиг. 2А представляет вид сверху секции колонны с устройством, распределяющим подаваемый материал, включающим тарелку с проходами для газа.FIG. 2A is a plan view of a section of a column with a device distributing feed, including a plate with gas passages.

Фиг. 2В представляет вид сбоку секции на фиг. 2А.FIG. 2B is a side view of the section of FIG. 2A.

Фиг. 3А представляет вид сверху секции колонны с распределяющими подаваемый материал устройствами, расположенными в нижней секции контактной колонны.FIG. 3A is a plan view of a section of a column with feed distributing devices located in a lower section of a contact column.

Фиг. 3В представляет вид сбоку секции на фиг. 3А.FIG. 3B is a side view of the section of FIG. 3A.

Подробное описание примерных вариантов осуществленияDetailed Description of Exemplary Embodiments

Существуют многочисленные типы и варианты колонн с контактными устройствами. Некоторые из стандартных колонн с контактными устройствами представляют собой дистилляционные колонны, отпарные колонны и абсорбционные колонны. В отличие от одноцелевых колонн, во многих контактных колоннах осуществляется сочетание двух или более стандартных процессов (т.е. дистилляция и абсорбция). Кроме того, существуют такие категории, как колонны с насадками и вакуумные колонны. Обычные специалисты в данной области техники подтвердят применимость настоящего изобретения во всех типах и вариантах контактных устройств, которые перечислены выше, помимо тех, которые не перечислены особо, но признаны в технике, где такие условия для мгновенного испарения подаваемого материала имеют, по меньшей мере, возможность существования.There are numerous types and options of columns with contact devices. Some of the standard columns with contact devices are distillation columns, stripping columns and absorption columns. Unlike single-purpose columns, many contact columns combine two or more standard processes (i.e., distillation and absorption). In addition, there are categories such as packed columns and vacuum columns. Conventional specialists in the art will confirm the applicability of the present invention in all types and options of contact devices listed above, in addition to those not specifically listed, but recognized in the art, where such conditions for instant evaporation of the feed material have at least the possibility existence.

Фиг. 1 представляет в качестве контактной колонны 1 вакуумную дистилляционную колонну с одним основным впуском 2 подаваемого материала и двумя выпусками 3 и 4. По одному выпуску предусмотрено для каждого продукта, отделяемого от подаваемого материала разделительными секциями 5 и 6, установленными, соответственно, выше и ниже места основного впуска подаваемого материала. Помимо основного впуска 2 подаваемого материала существует возвратный впуск 7 подаваемого материала, обратный ток, расположенный выше основного впуска подаваемого материала, и впуск 8 подаваемого материала, возврат ребойлера, расположенный в нижней секции колонны. Для простоты на чертеже не представлена создающая вакуум система.FIG. 1 represents as a contact column 1 a vacuum distillation column with one main inlet 2 of the feed material and two outlets 3 and 4. One outlet is provided for each product separated from the feed material by separation sections 5 and 6, installed, respectively, above and below the place main feed inlet. In addition to the main inlet 2 of the supplied material, there is a return inlet 7 of the supplied material, a reverse current located above the main inlet of the supplied material, and an inlet 8 of the supplied material, the return of the reboiler located in the lower section of the column. For simplicity, a vacuum generating system is not shown in the drawing.

Секция впуска подаваемого материала представлена более подробно на фиг. 2А и 2В. Фиг. 2 представляет боковую стенку контактной колонны 10, включая внутреннюю часть контактных колонн, устройства 11 и 12, впускающие подаваемый материал, тарелку с нижними панелями 14 и соответствующее число проходов 13 для газа. Устройства 11 и 12, впускающие подаваемый материал, расположенные за пределами контактных колонн, прикреплены к устройствам 16, направляющим поток подаваемого материала внутри колонны. Направляющие поток подаваемого материала устройства 16 содержат соответствующее число отверстий 15, расположенных на их внешних и внутренних стенках и находятся выше дна тарелки 14.The feed inlet section is presented in more detail in FIG. 2A and 2B. FIG. 2 represents the side wall of the contact column 10, including the inside of the contact columns, devices 11 and 12, inlet of the feed material, a plate with bottom panels 14 and the corresponding number of gas passages 13. The devices 11 and 12, the inlet of the feed material located outside the contact columns are attached to the devices 16, directing the flow of the feed material inside the column. The flow guides of the feed material of the device 16 contain the corresponding number of holes 15 located on their outer and inner walls and are located above the bottom of the plate 14.

Основная особенность направляющих поток подаваемого материала устройств заключается в том, что поток подаваемого материала, который проходит через отверстия, находится в критическом (дросселированном) состоянии. Поток дросселируется у отверстий, и это дросселирование устанавливает максимальную скорость потока, который может быть обеспечен через отверстие.The main feature of the devices guiding the flow of the feed material is that the flow of feed that passes through the holes is in a critical (throttled) state. The flow is throttled at the holes, and this throttling sets the maximum flow rate that can be provided through the hole.

Подаваемый материал поступает через впускающие подаваемый материал устройства при некоторой массовой скорости потока и при первом давлении. Контактную колонну выдерживают при втором давлении, которое является ниже, чем первое. Когда подаваемый материал выходит из направляющего поток подаваемого материала устройства, присоединенного к впуску подаваемого материала, на основании разности давлений жидкая часть подаваемого материала расширяется и испаряется, и подаваемый материал поступает в колонну из каждого отверстия, и подаваемый материал, поступающий через отверстия, находится в критическом (дросселированном) состоянии.The feed material enters through the inlet feed material devices at a certain mass flow rate and at the first pressure. The contact column is maintained at a second pressure that is lower than the first. When the feed material leaves the device feed flow guide device connected to the feed material inlet, based on the pressure difference, the liquid portion of the feed material expands and evaporates, and the feed material enters the column from each hole, and the feed material entering through the holes is critical (throttled) state.

В зависимости от массовой скорости потока при впуске подаваемого материала существует точка, в которой разность между первым давлением и вторым давлением в колонне больше не влияет на количество подаваемого материала, поступающего в контактную колонну. Это обусловлено тем, что подаваемый материал больше не может выходить из отверстий направляющего поток подаваемого материала устройства вследствие явления дросселирования. Точка, в которой снижение второго давления не влияет на количество подаваемого материала, поступающего в колонну через отверстия, определяется как критическая точка. Для всех значений второго давления от критической точки до всех значений давления ниже критической точки считается, что поток через отверстия находится в критическом или дросселированном состоянии.Depending on the mass flow rate at the inlet of the feed material, there is a point at which the difference between the first pressure and the second pressure in the column no longer affects the amount of feed material entering the contact column. This is due to the fact that the feed material can no longer exit the openings of the flow guide of the feed material of the device due to the throttling phenomenon. The point at which the decrease in the second pressure does not affect the amount of material supplied to the column through the holes is defined as a critical point. For all values of the second pressure from the critical point to all pressure values below the critical point, it is assumed that the flow through the holes is in a critical or throttled state.

Таким образом, размер каждого отверстия в направляющем поток подаваемого материала устройстве и суммарная площадь отверстий в направляющем поток подаваемого материала устройстве необходимо устанавливать так, чтобы обеспечивать критическое состояние потока через отверстия. Эти размеры будут изменяться при переходе от одной установки к другой, и конкретные размеры выбирают для работы в технологических условиях каждой установки. Выбор размера каждого отверстия, суммарного числа отверстий и суммарной площади отверстий можно осуществлять в процессе стандартных вычислений или с помощью таких средств, как программное обеспечение вычислительной гидродинамики.Thus, the size of each hole in the feed guide device and the total area of the holes in the feed guide device must be set so as to ensure a critical state of the flow through the holes. These sizes will change during the transition from one installation to another, and specific sizes are chosen for operation in the technological conditions of each installation. The choice of the size of each hole, the total number of holes and the total area of the holes can be carried out in the process of standard calculations or using tools such as computational fluid dynamics software.

Когда поток подаваемого материала в критическом (дросселированном) состоянии, средства увеличения максимальной скорости потока представляет собой только увеличение суммарной площади отверстий или увеличение первого давления.When the feed stream is in a critical (throttled) state, the means for increasing the maximum flow rate is only an increase in the total area of the holes or an increase in the first pressure.

Потоки подаваемого материала 31 и 32 поступают в свои соответствующие впускающие подаваемый материал устройства 11 и 12 снаружи стенки контактной колонны. В настоящем примере впускающие подаваемый материал устройства 11 и 12 представляют собой круглые трубы, имеющие аналогичные диаметры. Кроме того, направляющие поток подаваемого материала устройства 16 представляют собой круглые трубы, имеющие такой же диаметр, как впускающие подаваемый материал устройства. Впускающие подаваемый материал устройства снаружи стенки колонны и направляющие поток подаваемого материала устройства внутри стенки колонны могут быть непрерывными, как представлено на фиг. 2А, или они могут быть отдельными и соединенными на поверхности или вблизи стенки колонны, что не показано на чертеже. Устройство, распределяющее подаваемый материал, согласно настоящему изобретению включает устройства 16, направляющие поток подаваемого материала, расположенные внутри стенок колонны, и их соответствующие отверстия 15.The feed streams 31 and 32 enter their respective feed inlet devices 11 and 12 outside the wall of the contact column. In the present example, the feed inlet devices 11 and 12 are round pipes having similar diameters. In addition, the flow guides of the supply material of the device 16 are round pipes having the same diameter as the inlets of the feed material of the device. The inlet feeds of the device from the outside of the column wall and the flow guides of the feed of the device inside the column wall can be continuous, as shown in FIG. 2A, or they can be separate and connected on the surface or near the wall of the column, which is not shown in the drawing. The device for distributing the feed material according to the present invention includes devices 16 directing the flow of feed material located inside the walls of the column and their corresponding openings 15.

Устройство, распределяющее подаваемый материал, можно использовать в сочетании с тарелкой с проходами для газа, или, в качестве альтернативы, можно использовать другие устройства, известные специалистам в данной области техники. Такие известные устройства могут представлять собой кольцевой канал, ряд соответствующим образом расположенных расширителей или другие конфигурации, которые позволяют проходить через секцию подачи газу, поступающему из разделительной секции снизу, и собирать жидкость, поступающую из распределяющего подаваемый материал устройства и из разделительной секции сверху (если такая секция существует).The feed distribution device may be used in combination with a gas passage plate, or, alternatively, other devices known to those skilled in the art may be used. Such known devices can be an annular channel, a series of suitably arranged expanders, or other configurations that allow passing through the gas supply section coming from the separation section from below and collecting liquid coming from the device distributing the feed material and from the separation section from above (if such section exists).

Устройства 16, направляющие поток подаваемого материала, показанные на фиг. 2А, представляют собой прямые параллельные трубы. Хотя устройства, направляющие поток подаваемого материала, показаны как множество отдельных труб, они могут также представлять собой два или более ответвлений одной трубы, присоединенных к одному впуску подаваемого материала или приспособлению для соединения впуска подаваемого материала. Аналогичным образом, две отдельные прямые трубы могут включать одно или более ответвлений. Возможны многочисленные геометрические конфигурации в зависимости от конструкции контактной колонны, реологических свойств конкретного подаваемого материала, а также желательного распределения подаваемого материала в секции колонны. Размер и число отверстий 15 выбирают таким образом, что впускаемый поток подаваемого материала внутри устройства 16, направляющего поток подаваемого материала, поддерживается, в основном, в жидкой фазе. В качестве альтернативы, поток подаваемого материала содержит в себе очень малую долю газа. Впускаемый поток по мере своего прохождения через отверстия 15 в секцию впуска подаваемого материала испаряется или испаряется больше и одновременно находится в дросселированном состоянии.The feed flow guides 16 shown in FIG. 2A are straight parallel pipes. Although the devices directing the flow of the feed material are shown as a plurality of individual pipes, they can also be two or more branches of the same pipe connected to one feed inlet or a device for connecting the feed inlet. Similarly, two separate straight pipes may include one or more branches. Numerous geometric configurations are possible depending on the design of the contact column, the rheological properties of the particular feed material, as well as the desired distribution of the feed material in the column section. The size and number of holes 15 is chosen so that the inlet flow of the feed material inside the device 16, directing the flow of the feed material, is supported mainly in the liquid phase. Alternatively, the feed stream contains a very small fraction of the gas. The inlet stream as it passes through the openings 15 into the inlet section of the feed material evaporates or evaporates more and is simultaneously in a throttled state.

Как показано на фиг. 2В, когда смесь газа и жидкости выходит из отверстий 15, она образует газовый поток 34 в результате мгновенного испарения (вскипания) и жидкий поток 35. В данном конкретном варианте осуществления, используя два устройства, направляющих поток, как показано, можно обеспечить, что газовый поток 34, образующийся при мгновенном испарении, и газовый поток 33, поступающий через проходы для газа, однородно смешиваются, образуя объединенный газовый поток 36 с помощью тарелки с проходами для газа. Хотя показаны два устройства, направляющие поток, можно использовать дополнительные устройства, направляющие поток, которые являются идентичными двум показанным устройствам или отличаются по длине и/или конструкции.As shown in FIG. 2B, when a mixture of gas and liquid exits the openings 15, it forms a gas stream 34 as a result of flash evaporation (boiling) and a liquid stream 35. In this particular embodiment, using two flow guiding devices as shown, it can be ensured that the gas the stream 34 generated by flash evaporation and the gas stream 33 entering through the gas passages are uniformly mixed, forming a combined gas stream 36 using a plate with gas passages. Although two flow guiding devices are shown, additional flow guiding devices that are identical to the two devices shown or differ in length and / or construction can be used.

Отверстия 15 могут представлять собой отверстия, вырезанные на поверхности направляющего поток подаваемого материала устройства (устройств), или они могут представлять собой сопла, прикрепленные к устройству (устройствам), направляющему поток подаваемого материала. В том случае, когда они представляют собой отверстия, вырезанные на поверхности устройства (устройств), направляющего поток подаваемого материала, их можно вырезать, используя любое хорошо известное приспособление, такое как плазменный резак, механический резак, механический штамп или лазер. В том случае, когда отверстия представляют собой сопла, прикрепленные к устройству (устройствам), и направляющему поток подаваемого материала, эти сопла могут иметь простую или сложную конструкцию, и их можно изготавливать неотъемлемо с устройством, направляющим поток подаваемого материала. В качестве альтернативы, сопла могут постоянно или временно прикрепляться/присоединяться к устройству, направляющему поток подаваемого материала. Примеры способов прикрепления сопел представляют собой сварку, приклеивание или изготовление нарезных отверстий в устройстве, направляющем поток подаваемого материала, для соответствующей резьбы на соплах.The holes 15 may be holes cut out on the surface of the flow of the feed material of the device (s), or they may be nozzles attached to the device (s) of the flow of the feed material. In the event that they are holes cut out on the surface of the device (s) directing the flow of the supplied material, they can be cut using any well-known device, such as a plasma cutter, mechanical cutter, mechanical stamp or laser. In the case where the holes are nozzles attached to the device (s) and directing the flow of the supplied material, these nozzles can be of simple or complex construction, and they can be made integral with the device directing the flow of the supplied material. Alternatively, nozzles may be permanently or temporarily attached / attached to a device directing the flow of feed material. Examples of nozzle attachment methods are welding, gluing, or making threaded holes in a device directing the flow of feed material for the corresponding thread on the nozzles.

Размер, тип и расположение отверстий выбирают на основании, по меньшей мере, характеристик поступающего подаваемого материала, характеристик среды внутри впускной секция контактной колонны, желательного распределения подаваемого материала или сочетания этих факторов. Чтобы свести к минимуму стоимость эксплуатации и обслуживания, желательно сохранять поток, в основном, жидким, на впуске подаваемого материала и снаружи контактной колонны. Условия сохранения данного потока, в основном, в жидкой фазе зависят от самого подаваемого материала, а также от любых процессов, которые происходят перед контактной колонной. Выбор надлежащего размера и расположения отверстий в устройстве (устройствах), направляющем поток подаваемого материала, обеспечивает испарение подаваемого материала в желательных положениях внутри секции контактной колонны.The size, type and location of the holes is selected based on at least the characteristics of the incoming feed material, the characteristics of the medium inside the inlet section of the contact column, the desired distribution of the feed material, or a combination of these factors. In order to minimize the cost of operation and maintenance, it is desirable to keep the flow, mainly liquid, at the inlet of the feed material and outside the contact column. The conditions for maintaining this flow, mainly in the liquid phase, depend on the feed material itself, as well as on any processes that occur in front of the contact column. Choosing the proper size and location of the holes in the device (s) directing the flow of the feed material, provides evaporation of the feed material in the desired positions inside the section of the contact column.

Фиг. 2А и 2В представляют конкретный вариант осуществления ряда устройств, направляющих поток подаваемого материала, в центральной части контактной колонны. На фиг. 2В ниже впусков подаваемого материала 11 и 12 представлена нижняя разделительная секция, содержащая жидкостной распределитель 21 и разделительное приспособление 22, т.е. слой насадки. Из этой нижней разделительной секции выходит газовый поток 33. Когда впуск подаваемого материала в контактную колонну находится в таком вертикальном положении, что через него поднимается газовый поток, как показано на чертеже, то оказывается выгодным установка проходов для газа 13 и тарелок 14 с проходами для газа. Газовый поток 33 проходит через проходы для газа 13 и, наконец, поступает в верхнюю разделительную секцию. Выше секции впуска подаваемого материала находится верхняя разделительная секция, содержащая разделительное приспособление 20 (слой насадки).FIG. 2A and 2B represent a specific embodiment of a series of devices directing the flow of feed material in the central part of the contact column. In FIG. 2B below the inlets of the feed material 11 and 12, a lower separation section is provided comprising a liquid dispenser 21 and a separation device 22, i.e. nozzle layer. A gas stream 33 exits from this lower separation section. When the material inlet to the contact column is in such a vertical position that a gas stream rises through it, as shown in the drawing, it is advantageous to install gas passages 13 and plates 14 with gas passages . The gas stream 33 passes through the gas passages 13 and finally enters the upper separation section. Above the feed inlet section is an upper separation section comprising a separation device 20 (nozzle layer).

Можно использовать многочисленные конфигурации и конструкции тарелок с проходами для газа в устройствах, направляющих поток подаваемого материала, согласно настоящему изобретению, как обсуждается выше. Тарелки с проходами для газа выполняют двойную функцию. Во-первых, они способствуют равномерному перемешиванию и распределению восходящих газовых потоков при введении исходных газовых потоков из устройств, направляющих поток подаваемого материала. Во-вторых, они удавливают и выделяют любую жидкую фазу из потока потоков подаваемого материала и жидкость, попадающую из разделительной секции, расположенной выше, например, жидкостного распределителя, расположенного наверху разделительной секции ниже тарелки с проходами для газа. Фиг. 2А и 2В представляют один вариант осуществления тарелки с проходами для газа, используемой в сочетании с устройствами, направляющими поток подаваемого материала.You can use the numerous configurations and designs of plates with gas passages in devices that direct the flow of the supplied material according to the present invention, as discussed above. Plates with gas passages have a dual function. Firstly, they contribute to uniform mixing and distribution of upward gas flows when introducing the initial gas flows from devices directing the flow of the supplied material. Secondly, they pressurize and separate any liquid phase from the flow of the feed material and the liquid falling from the separation section located above, for example, the liquid distributor located at the top of the separation section below the gas passage plate. FIG. 2A and 2B represent one embodiment of a gas passage plate used in combination with devices directing the flow of feed material.

Проходы для газа 13 в настоящем варианте осуществления образуются боковыми стенками, образованными вертикальной частью тарелки 14 с проходами для газа. Горизонтальные колпаки проходов для газа, представленные на фиг. 2В, можно прикреплять к одной или нескольким боковым частям, определяющим проход для газа 13. Колпаки прохода для газа могут закрывать полностью или частично верхнее отверстие прохода для газа. В качестве альтернативы, как представлено на фиг. 2В, колпаки прохода для газа могут выступать за пределы верхнего отверстия прохода для газа.Gas passages 13 in the present embodiment are formed by side walls formed by the vertical portion of the gas pass plate 14. The horizontal caps of the gas passages shown in FIG. 2B may be attached to one or more side portions defining a gas passage 13. The gas passage caps may completely or partially cover the upper opening of the gas passage. Alternatively, as shown in FIG. 2B, gas passage caps may extend beyond the upper opening of the gas passage.

Число проходов для газа, их размеры, расположение и конструкция могут изменяться в зависимости от реологических свойств газового потока 33 и газовых потоков 34. Предпочтительно геометрия тарелки с проходами для газа и расположение проходов для газа отражают геометрию устройства (устройств), направляющего поток подаваемого материала. На фиг. 2А и 2В представлены проходы для газа, расположенные рядами параллельно прямым устройствам, направляющим поток подаваемого материала. Кроме того, можно видеть, что в то время как центральный ряд включает имеющие одинаковую форму и разделенные равными промежутками проходы для газа 13, верхние и нижние ряды представляют собой ряды имеющих различные размеры, формы и промежутки проходов для газа, что соответствует как геометрии устройств, направляющих поток подаваемого материала (их внутренние края выровнены по прямой линии параллельно направляющим поток подаваемого материала устройствам), так и геометрии контактных колонн.The number of gas passages, their size, location, and construction may vary depending on the rheological properties of the gas stream 33 and gas flows 34. Preferably, the geometry of the gas passage plate and the location of the gas passages reflect the geometry of the device (s) directing the feed stream. In FIG. 2A and 2B show gas passages arranged in rows parallel to straight devices directing the flow of feed material. In addition, it can be seen that while the central row includes the gas passages 13 having the same shape and equally spaced, the upper and lower rows are rows having different sizes, shapes and gaps of the gas passages, which corresponds to both the geometry of the devices, guiding the flow of feed material (their inner edges are aligned in a straight line parallel to the guiding flow of the feed material devices), and the geometry of the contact columns.

На практике выбор числа проходов для газа, их размеров и расположения лучше всего определять посредством вычислительного анализа, используя, например, размеры колонны, параметры устройства, направляющего поток подаваемого материала, реологические характеристики газового потока 33 и реологические характеристики газового потока 34. Можно использовать компьютерную программу, чтобы оптимизировать конструкцию или моделировать один или более отдельных случаев для определения наиболее целесообразной конструкции.In practice, the choice of the number of passages for gas, their size and location is best determined by computational analysis, using, for example, the dimensions of the column, the parameters of the device directing the flow of the supplied material, the rheological characteristics of the gas stream 33 and the rheological characteristics of the gas stream 34. You can use a computer program to optimize the design or simulate one or more individual cases to determine the most appropriate design.

Функция проходов для газа заключается, в основном, в том, чтобы способствовать обеспечению более однородного смешивания двух газовых потоков 33 и 34, чем можно обеспечить без тарелки с проходами для газа. Тарелки с проходами для газа можно проектировать в сочетании с устройствами, направляющими поток подаваемого материала, или отдельно. Один способ проектирования системы заключается в использовании программного обеспечения вычислительной гидродинамики для моделирования взаимодействий тарелки с проходами для газа, устройств, направляющих поток подаваемого материала, и разделительной колонны, чтобы определить оптимальную конструкцию системы и ее частей.The function of the gas passages is mainly to help ensure a more uniform mixing of the two gas streams 33 and 34 than can be achieved without a plate with gas passages. Plates with gas passages can be designed in combination with devices directing the flow of the feed material, or separately. One way to design a system is to use computational fluid dynamics software to simulate plate interactions with gas passages, devices that direct the flow of feed material, and a separation column to determine the optimal design of the system and its parts.

Для однородной смеси считается преимуществом, что реологические характеристики, например скорость и плотность, обоих потоков близки друг к другу. Таким образом, если известны реологические характеристики газового потока 34, то в зависимости от конструкции устройств, направляющих поток подаваемого материала можно спроектировать высоту, расположение и площадь отверстий, чтобы обеспечить однородную смесь.For a homogeneous mixture, it is considered an advantage that the rheological characteristics, for example speed and density, of both flows are close to each other. Thus, if the rheological characteristics of the gas stream 34 are known, then, depending on the design of the devices guiding the flow of the supplied material, the height, location and area of the openings can be designed to ensure a uniform mixture.

Как представлено на фиг. 2В, площадь прохода для газа является меньше, чем площадь колонны. Таким образом, поток, выходящий из проходов для газа, имеет более высокую скорость и плотность, чем поток 33 в нижней открытой части секции колонны. Кроме того, колпаки прохода для газа и высота вертикальных стенок тарелки 14 с проходами для газа выступают за пределы отверстий в устройствах, направляющих поток подаваемого материала. Когда поток 34 поднимается в секции колонны, он рассеивается таким образом, что скорость, плотность и местная концентрация уменьшаются при увеличении расстояния от отверстий. Расположение верхней части вертикальных стенок проходов для газа и колпаков проходов для газа следует проектировать таким образом, чтобы реологические характеристики потока, выходящего из проходов для газа, и местные реологические характеристики потока из устройств, направляющих поток подаваемого материала, были близки друг к другу, в результате чего сможет образоваться практически однородная смесь.As shown in FIG. 2B, the gas passage area is smaller than the column area. Thus, the stream exiting the gas passages has a higher speed and density than stream 33 in the lower open portion of the column section. In addition, the caps of the gas passage and the height of the vertical walls of the gas passage plate 14 extend beyond the openings in the devices directing the feed stream. When the stream 34 rises in the column section, it is dispersed so that the speed, density and local concentration decrease with increasing distance from the holes. The arrangement of the upper part of the vertical walls of the gas passages and the caps of the gas passages should be designed so that the rheological characteristics of the flow exiting the gas passages and the local rheological characteristics of the flow from devices guiding the flow of the supplied material are close to each other, as a result which can form an almost uniform mixture.

Можно использовать и другие конфигурации прохода для газа для обеспечения желательных реологических характеристик потока, выходящего из проходов для газа. Вместо вертикального положения стенок проходов для газа их можно располагать под углом к потоку 33 из проходов для газа, чтобы получать верхнее отверстие, имеющее меньшую площадь по сравнению с нижним отверстием. Это можно использовать для увеличения местной плотности и скорости потока во время его выхода из проходов для газа. В качестве альтернативы, стенки прохода для газа и/или нижняя часть тарелки могут содержать одно или более отверстий, или их можно располагать таким образом, чтобы позволить потоку 33 выходить из прохода для газа во множестве мест. Это можно использовать для сохранения разности реологических характеристик между потоком 33 и потоком, выходящим из прохода для газа, на низком уровне.Other gas passage configurations may be used to provide the desired rheological characteristics of the flow exiting the gas passage. Instead of the vertical position of the walls of the gas passages, they can be positioned at an angle to the stream 33 from the gas passages to obtain an upper opening having a smaller area compared to the lower opening. This can be used to increase local density and flow rate during its exit from gas passages. Alternatively, the walls of the gas passage and / or the bottom of the plate may contain one or more holes, or they may be positioned so as to allow the stream 33 to exit the gas passage in a variety of places. This can be used to keep the rheological difference between the stream 33 and the stream leaving the gas passage at a low level.

Нижняя часть тарелки с проходами для газа 14 может быть, например, горизонтальной, как представлено на фиг. 2В, может наклоняться в каком-либо направлении или может принимать форму перевернутой пирамиды. В любом случае может существовать одно или множество отверстий, которые позволяют жидкому потоку 35 выходить из тарелки с проходами для газа. В том случае, когда нижняя часть тарелки является наклонной или представляет собой перевернутую пирамиду, отверстие для жидкого потока предпочтительно расположено в точке или области наклона тарелки.The bottom of the gas passage plate 14 may, for example, be horizontal, as shown in FIG. 2B may tilt in any direction or may take the form of an inverted pyramid. In any case, there may be one or more openings that allow fluid stream 35 to exit the gas passage plate. In the case where the lower part of the plate is inclined or is an inverted pyramid, the hole for the liquid flow is preferably located at a point or region of inclination of the plate.

В одном варианте осуществления существует циркуляция потока, в котором поток выходит из колонны, нагревается и затем возвращается в колонну. Секция, в которой поток возвращается, представлена на фиг. 3А и 3В. Этот возвращенный поток также рассматривается как подаваемый материал. Поток, выходящий из колонны, часто находится при своей температуре начала кипения, и это означает, что любое дополнительное нагревание будет вызывать мгновенное испарение (вскипание), которое происходит при возвращении потока в колонну.In one embodiment, there is a circulation of the stream in which the stream exits the column, heats up and then returns to the column. The section in which the stream returns is shown in FIG. 3A and 3B. This return stream is also considered as feed material. The stream leaving the column is often at its boiling point, and this means that any additional heating will cause instant evaporation (boiling), which occurs when the stream returns to the column.

Фиг. 3А представляет боковую стенку контактной колонны 40, которая ограничивает внутреннюю часть контактных колонн. Колонна 40 содержит устройство 42, впускающее подаваемый материал. Впускаемый поток подаваемого материала поток возвращается в колонну после его нагревания в контуре, как описано выше. Устройство, направляющее поток подаваемого материала 46, содержит соответствующее число отверстий 45, расположенных на внешней стенке 41 устройства 46, направляющего поток подаваемого материала. Устройство, направляющее поток подаваемого материала, представлено в виде двух круглых трубчатых дуг, которые расположены выше нижнего поддона колонны. Поток в контур выходит из выпуска 43. Поток подаваемого материала из указанного контура поступает в устройство 42, впускающее подаваемый материал. Выше секции впуска подаваемого материала находится верхняя разделительная секция, содержащая разделительное приспособление 47 (слой насадки).FIG. 3A represents the side wall of the contact column 40, which defines the interior of the contact columns. Column 40 includes a device 42, inlet of the feed material. The inlet feed stream is returned to the column after it is heated in the loop as described above. The device directing the flow of the supplied material 46 contains a corresponding number of holes 45 located on the outer wall 41 of the device 46, directing the flow of the supplied material. The device directing the flow of the supplied material is presented in the form of two round tubular arcs that are located above the lower pallet of the column. The flow in the circuit leaves the outlet 43. The flow of the supplied material from the specified circuit enters the device 42, the inlet of the supplied material. Above the feed inlet section is an upper separation section comprising a separation device 47 (nozzle layer).

Размер и число отверстий 45 выбирают таким образом, чтобы впускаемый подаваемый материал внутри устройства, направляющего поток 46, оставался, в основном, в жидкой фазе. Хотя подаваемый материал предпочтительно находится в жидкой фазе, в нем может, в качестве альтернативы, содержаться очень небольшая доля газа. Когда впускаемый поток проходит через отверстия 45 в секцию впуска подаваемого материала, он одновременно испаряется или испаряется больше и находится в дросселированном состоянии. Когда смесь газа и жидкости выходит из отверстий 45, она образует газовый поток 49 в результате мгновенного испарения (вскипания) и жидкий поток 48. В данном конкретном варианте осуществления, используя устройство, направляющее поток, можно обеспечить, чтобы газовый поток 49, образующийся при мгновенном испарении, распределялся практически равномерно в верхней разделительной секции.The size and number of openings 45 is chosen so that the intake feed material inside the flow directing device 46 remains substantially in the liquid phase. Although the feed material is preferably in the liquid phase, it may, alternatively, contain a very small fraction of the gas. When the inlet stream passes through the openings 45 into the inlet section of the feed material, it simultaneously evaporates or evaporates more and is in a throttled state. When a mixture of gas and liquid exits the openings 45, it forms a gas stream 49 as a result of instant evaporation (boiling) and a liquid stream 48. In this particular embodiment, using the flow guiding device, it is possible to ensure that the gas stream 49 generated by the instantaneous evaporation, distributed almost evenly in the upper separation section.

Поскольку отсутствует или практически отсутствует восходящий поток из-под направляющего поток подаваемого материала устройства, отсутствует необходимость в проходах для газа и тарелках, которые описаны в предыдущем примере. Однако можно использовать круглую перегородку 50 под устройством, направляющим поток подаваемого материала, чтобы отклонять жидкость от прямого стока в поддон вдоль стенок колонны. Эта перегородка может оказаться полезной для выравнивания мерных сопел, а также для поддержания более устойчивого уровня жидкости в поддоне.Since there is no or practically no upward flow from under the device directing the feed stream of the device, there is no need for gas passages and plates, which are described in the previous example. However, a circular baffle 50 may be used under the device directing the flow of the feed material in order to deflect the liquid from direct flow into the sump along the walls of the column. This baffle may be useful for leveling nozzle alignment, as well as maintaining a more stable fluid level in the sump.

Конкретный пример на фиг. 3А представляет собой впускающее подаваемый материал устройство 42 в виде круглой трубы, имеющей номинальный диаметр 6 дюймов (15,24 см). Устройство, направляющее поток подаваемого материала 46, также представляет собой круглую трубу с номинальным диаметром, составляющим 4 дюйма (10,16 см). Контактное устройство 40 имеет диаметр 1,8 м. Форма отверстий 45 является круглой, и все они имеют одинаковый диаметр 14 мм. Суммарное число отверстий равно 34, и их расположение представлено на фиг. 3В.The specific example of FIG. 3A is a feed inlet device 42 in the form of a round pipe having a nominal diameter of 6 inches (15.24 cm). The device directing the flow of feed material 46 is also a round pipe with a nominal diameter of 4 inches (10.16 cm). The contact device 40 has a diameter of 1.8 m. The shape of the holes 45 is round, and they all have the same diameter of 14 mm. The total number of holes is 34, and their location is shown in FIG. 3B.

Поток углеводородов поступает в контактное устройство 40 через устройство 42, впускающее подаваемый материал. Поток углеводородов характеризует кривая дистилляции согласно стандарту ASTM D86, точки которой приведены в следующей таблице:The flow of hydrocarbons enters the contact device 40 through the device 42, the inlet of the feed material. The hydrocarbon flow is characterized by a distillation curve according to ASTM D86, the points of which are shown in the following table:

Figure 00000001
Figure 00000001

Кроме того, поток углеводородов имеет плотность API 36, 96. Данная информация полностью характеризует поток.In addition, the hydrocarbon stream has a density of API 36, 96. This information fully characterizes the stream.

Давление на устройстве, впускающем подаваемый материал, регулируют, используя установленный выше по потоку регулирующий клапан на впуске теплообменного контура, чтобы получить абсолютное давление 20 кПа на впуске в устройство, направляющее поток 46. Температура потока составляет 281,2°C после теплообменного контура, в то время как температура до контура и выхода из контактной колонны находится на уровне ее температуры начала кипения, составляющей 263°C. Когда скорость потока углеводородов через отверстия составляет 952 кг/ч, перепад давления составляет 10,7 кПа и абсолютное давление в контактном устройстве составляет 9,3 кПа. Когда давление в контактном устройстве дополнительно снижается, отсутствует увеличение потока через отверстия, показывая, что поток достиг дросселированного состояния, т.е. уменьшение давления ниже по потоку не производит воздействия на скорость потока. На практике контактная колонна работает при абсолютном давлении 1,7 кПа, и поток углеводородов через отверстия находится в дросселированном состоянии.The pressure at the feed inlet device is controlled using the upstream control valve at the inlet of the heat exchange circuit to obtain an absolute pressure of 20 kPa at the inlet to the flow guide device 46. The flow temperature is 281.2 ° C after the heat exchange circuit, in while the temperature to the circuit and exit from the contact column is at the level of its boiling point of 263 ° C. When the flow rate of hydrocarbons through the openings is 952 kg / h, the pressure drop is 10.7 kPa and the absolute pressure in the contact device is 9.3 kPa. When the pressure in the contact device is further reduced, there is no increase in flow through the holes, indicating that the flow has reached a throttled state, i.e. a decrease in pressure downstream does not affect the flow rate. In practice, the contact column operates at an absolute pressure of 1.7 kPa, and the flow of hydrocarbons through the holes is in a throttled state.

В любой секции контактных колонн, в которой имеется впуск подаваемого материала, который вводит подаваемый материал в систему, существует возможность неравномерного распределения газовой части подаваемого материала в секции выше впуска подаваемого материала. Кроме того, существует возможность того, что местные скорости газовой части подаваемого материала будут нарушенными или неидеальными для указанной выше секции. Размещение устройства, распределяющего подаваемый материал, которое обеспечивает мгновенное испарение подаваемого материала, происходящее в желательных положениях внутри секции впуска подаваемого материала, позволяет контактным колоннам работать более эффективно.In any section of contact columns in which there is a feed inlet that introduces feed into the system, there is the possibility of uneven distribution of the gas portion of the feed in the section above the feed inlet. In addition, it is possible that the local velocities of the gas portion of the feed material will be impaired or imperfect for the above section. The placement of the device distributing the feed material, which provides instant evaporation of the feed material, occurring in the desired positions inside the inlet section of the feed material, allows the contact columns to work more efficiently.

Кроме того, конструирование устройства, направляющего поток подаваемого материала, в соответствии с настоящим изобретением позволяет сохранять подаваемый материал во впуске подаваемого материала в жидкой или практически жидкой фазе перед поступлением в контактную колонну. Это уменьшает сложность системы дистилляции, а также вредное воздействие газовой фазы или высокое процентное содержание газовой фазы, потоки в трубах и впусках, ведущих в контактную колонну. Однако обычные специалисты в данной области техники признают, что данное устройство можно также использовать, когда подаваемый материал содержит в себе больше пара, но без получения всех преимуществ уменьшения вредных эффектов подаваемого материала, как в том случае, когда подаваемый материал представляет собой, в основном, жидкость. Специалисты в данной области техники также признают дополнительные преимущества настоящего изобретения и различных конфигураций устройств, направляющих поток подаваемого материала, проходов для газа, тарелок, а также конструкций отверстий и сопел устройств, направляющих поток подаваемого материала, которые не описаны в данном документе, но не выходят за пределы объема настоящего изобретения.In addition, the design of the device directing the flow of the feed material in accordance with the present invention allows the feed material to be stored in the feed material inlet in a liquid or substantially liquid phase before entering the contact column. This reduces the complexity of the distillation system, as well as the harmful effects of the gas phase or a high percentage of the gas phase, the flows in the pipes and inlets leading to the contact column. However, ordinary specialists in the art recognize that this device can also be used when the feed material contains more steam, but without all the benefits of reducing the harmful effects of the feed material, as in the case where the feed material is mainly liquid. Those of ordinary skill in the art will also recognize the additional advantages of the present invention and the various configurations of devices for directing the flow of feed material, gas passages, plates, as well as the designs of the openings and nozzles of devices for directing the flow of feed material that are not described in this document but do not exit beyond the scope of the present invention.

Claims (12)

1. Секция контактной колонны, содержащая:
- впуск подаваемого материала, способный содержать подаваемый материал, который, по меньшей мере, частично представляет собой жидкость,
- устройство, направляющее поток подаваемого материала, расположенное внутри указанной секции колонны и присоединенное к указанному впуску подаваемого материала, причем устройство, направляющее поток подаваемого материала, имеет множество отверстий, каждое из отверстий имеет площадь отверстия, выбранную таким образом, чтобы поток подаваемого материала через отверстие был в дросселированном состоянии и одновременно, по меньшей мере, частично испарялся, причем собирающее жидкость устройство согласовано с каналом для потока подаваемого материала устройства, направляющего поток подаваемого материала, и перенаправляет, по меньшей мере, часть газового потока из-под собирающего жидкость устройства в точку выше устройства, направляющего поток подаваемого материала.1. Section contact column containing:
- a feed inlet capable of containing feed, which is at least partially liquid,
- a device directing the flow of the feed material located inside the specified section of the column and attached to the specified inlet of the feed material, the device directing the flow of the feed material has many holes, each of the holes has a hole area selected so that the flow of the feed material through the hole was in a throttled state and at the same time at least partially evaporated, and the liquid collecting device was matched with the channel for the flow of feed about the material of the device directing the flow of the supplied material, and redirects at least a portion of the gas stream from under the liquid collecting device to a point above the device that directs the flow of the supplied material. 2. Секция контактной колонны по п. 1, в которой разделительная секция установлена выше, ниже или выше и ниже секции контактной колонны и разделительная секция предназначена для разделения, дистилляции, теплопередачи, экстракции, промывки или абсорбции.2. The section of the contact column according to claim 1, in which the separation section is installed above, below or above and below the section of the contact column and the separation section is intended for separation, distillation, heat transfer, extraction, washing or absorption. 3. Секция контактной колонны по п. 1, в которой устройство, направляющее поток подаваемого материала, включает два или более каналов для потока подаваемого материала, расположенных последовательно или параллельно или параллельно и последовательно.3. The section of the contact column according to claim 1, in which the device directing the flow of the supplied material includes two or more channels for the flow of the supplied material located in series or in parallel or in parallel and in series. 4. Секция контактной колонны по п. 1, в которой поток подаваемого материала разделяется на, по меньшей мере, две части потока подаваемого материала и каждая часть потока подаваемого материала поступает через свой собственный впуск подаваемого материала и устройство, направляющее поток подаваемого материала.4. The section of the contact column according to claim 1, in which the feed stream is divided into at least two parts of the feed stream and each part of the feed stream is supplied through its own feed inlet and a device directing the feed stream. 5. Секция контактной колонны по п. 1, дополнительно включающая:
- по меньшей мере один дополнительный впуск подаваемого материала, причем каждый дополнительный впуск подаваемого материала содержит подаваемый материал, который представляет собой жидкость или, по меньшей мере, является частично жидким при определенном давлении, и
- каждый дополнительный подаваемый материал отличается по составу от по меньшей мере одного другого подаваемого материала,
причем каждый дополнительный впуск подаваемого материала присоединен к своему собственному устройству, направляющему поток, расположенному внутри указанной секции колонны, причем каждое устройство, направляющее поток, имеет множество отверстий, каждое из отверстий имеет площадь отверстия, выбранную таким образом, чтобы поток подаваемого материала через отверстие был в дросселированном состоянии и одновременно, по меньшей мере, частично испарялся.5. The contact column section according to claim 1, further comprising:
at least one additional inlet of the supplied material, each additional inlet of the supplied material contains the supplied material, which is a liquid or at least partially liquid at a certain pressure, and
- each additional feed material is different in composition from at least one other feed material,
moreover, each additional inlet of the feed material is connected to its own flow guiding device located inside the specified section of the column, each flow guiding device has many holes, each of the holes has a hole area selected so that the flow of feed material through the hole is in a throttled state and at the same time at least partially evaporated. 6. Секция контактной колонны по п. 1, дополнительно включающая:
- по меньшей мере один дополнительный впуск подаваемого материала, причем каждый дополнительный впуск подаваемого материала содержит подаваемый материал, который представляет собой жидкость, и
- каждый дополнительный подаваемый материал схож по составу с указанным подаваемым материалом,
причем каждый дополнительный впуск подаваемого материала присоединен к устройству, направляющему поток подаваемого материала.6. The section of the contact column according to claim 1, further comprising:
- at least one additional inlet of the feed material, each additional inlet of the feed material contains a feed material, which is a liquid, and
- each additional feed material is similar in composition to the specified feed material,
moreover, each additional inlet of the feed material is connected to a device directing the flow of feed material. 7. Секция контактной колонны по п. 1, дополнительно содержащая:
- собирающее жидкость устройство, расположенное, по меньшей мере, частично под упомянутым устройством, направляющим поток подаваемого материала, и способное изменять направление жидкой части подаваемого материала, поступающего в секцию колонны,
причем собирающее жидкость устройство представляет собой тарелку с проходами для газа, пластинчатый коллектор или аналогичное устройство для, по меньшей мере, одной из ее целей - сбора жидкости.7. The contact column section according to claim 1, further comprising:
- a liquid collecting device located at least partially below said device directing the flow of the feed material, and capable of changing the direction of the liquid part of the feed material entering the column section,
moreover, the liquid collecting device is a plate with gas passages, a plate collector or similar device for at least one of its purposes - collecting liquid. 8. Секция контактной колонны по п. 7, в которой конструкция собирающего жидкость устройства и конструкция устройства, направляющего поток подаваемого материала, основаны на расчетах вычислительной гидродинамики.8. The section of the contact column according to claim 7, in which the design of the fluid collecting device and the design of the device directing the flow of the supplied material are based on computational fluid dynamics calculations. 9. Секция контактной колонны по п. 1, в которой суммарная площадь всех отверстий устройства, направляющего поток подаваемого материала, выбрана таким образом, чтобы поток через все и каждое из отверстий находился в дросселированном состоянии.9. The section of the contact column according to claim 1, in which the total area of all openings of the device directing the flow of the supplied material is selected so that the flow through all and each of the openings is in a throttled state. 10. Секция контактной колонны, содержащая:
- впуск подаваемого материала, содержащий подаваемый материал при первом давлении, который представляет собой жидкость или является, по меньшей мере, частично жидким, и
- секцию колонны, работающую при втором давлении,
- устройство, направляющее поток подаваемого материала, расположенное внутри секции колонны и присоединенное к впуску подаваемого материала, причем устройство, направляющее поток подаваемого материала, содержит подаваемый материал из впуска подаваемого материала и имеет множество отверстий для поступления подаваемого материала в секцию колонны, причем каждое отверстие имеет площадь отверстия,
- различие между первым и вторым давлением, и
причем поток подаваемого материала при прохождении через все отверстия одновременно испаряется частично или полностью и находится в дросселированном состоянии.10. Section contact column containing:
- an inlet of the feed material containing the feed material at the first pressure, which is a liquid or is at least partially liquid, and
- a column section operating at a second pressure,
- a device directing the flow of feed material located inside the column section and attached to the inlet of the feed material, the device directing the flow of feed material contains the feed material from the feed material inlet and has many openings for the input of feed material into the column section, each opening having hole area
- the difference between the first and second pressure, and
moreover, the flow of the supplied material when passing through all the holes at the same time evaporates partially or completely and is in a throttled state. 11. Способ эксплуатации секции контактной колонны, включающий следующие стадии, на которых:
- подают подаваемый материал, который представляет собой, по существу, жидкость в контактную колонну через впуск подаваемого материала при первом давлении, и
- обеспечивают функционирование секции контактной колонны при втором давлении,
- вынуждают подаваемый материал испаряться, при его поступлении в контактную колонну из впуска подаваемого материала через устройство, направляющее поток подаваемого материала, имеющее множество отверстий, и
- вынуждают поток подаваемого материала при его прохождении через отверстия находиться в дросселированном состоянии за счет выбранной площади каждого отверстия из множества отверстий, разницы между первым и вторым давлением.11. A method of operating a section of a contact column, comprising the following stages, in which:
- serves the feed material, which is essentially a liquid in the contact column through the inlet of the feed material at the first pressure, and
- ensure the functioning of the contact column section at a second pressure,
- force the feed material to evaporate when it enters the contact column from the feed material inlet through a device directing the flow of feed material having a plurality of openings, and
- force the flow of the supplied material when it passes through the holes to be in a throttled state due to the selected area of each hole from the set of holes, the difference between the first and second pressure. 12. Способ по п. 11, в котором поток через все и каждое из отверстий находится в дросселированном состоянии. 12. The method according to p. 11, in which the flow through all and each of the holes is in a throttled state.
RU2013102536/05A 2010-06-21 2011-06-20 Feed section of separation column RU2588527C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US35666810P 2010-06-21 2010-06-21
US61/356,668 2010-06-21
EP10166662.6A EP2397204B1 (en) 2010-06-21 2010-06-21 Feed section of a separation column
EP10166662.6 2010-06-21
PCT/FI2011/050590 WO2011161315A1 (en) 2010-06-21 2011-06-20 Feed section of a separation column

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013102536A RU2013102536A (en) 2014-07-27
RU2588527C2 true RU2588527C2 (en) 2016-06-27

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1281278A1 (en) * 1984-10-30 1987-01-07 Московский Институт Химического Машиностроения Apparatus for heat-mass exchange and wet dust trapping
US5173093A (en) * 1991-07-26 1992-12-22 The Babcock & Wilcox Company Single spray level for flue gas desulfurization system
RU2073062C1 (en) * 1992-11-30 1997-02-10 Бусс Аг Method and plant for processing residue of oil vacuum distillation
RU2213610C1 (en) * 2001-05-23 2003-10-10 Зульцер Хемтех Аг Liquid distributor for columns
FR2875145A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-17 Manuf De Prod Chim De Tournan Device for treating at least one hydrocarbon fraction by distillation has hydrocarbon distributed into distillation column using pierced tube between two distillation plates
RU2282479C2 (en) * 2001-04-10 2006-08-27 Кох-Глич, Лп Mass-exchange column liquid distributor and method of its mounting and use

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1281278A1 (en) * 1984-10-30 1987-01-07 Московский Институт Химического Машиностроения Apparatus for heat-mass exchange and wet dust trapping
US5173093A (en) * 1991-07-26 1992-12-22 The Babcock & Wilcox Company Single spray level for flue gas desulfurization system
RU2073062C1 (en) * 1992-11-30 1997-02-10 Бусс Аг Method and plant for processing residue of oil vacuum distillation
RU2282479C2 (en) * 2001-04-10 2006-08-27 Кох-Глич, Лп Mass-exchange column liquid distributor and method of its mounting and use
RU2213610C1 (en) * 2001-05-23 2003-10-10 Зульцер Хемтех Аг Liquid distributor for columns
FR2875145A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-17 Manuf De Prod Chim De Tournan Device for treating at least one hydrocarbon fraction by distillation has hydrocarbon distributed into distillation column using pierced tube between two distillation plates

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11036243B2 (en) Vapor splitter and method for adjusting vapor split ratio
RU2567618C2 (en) Section of separation column, separation column and method of its operation
KR101306462B1 (en) Improved fluid distribution to parallel flow vapor-liquid contacting trays
US20010038156A1 (en) Fluid inlet device
KR101736128B1 (en) Feed section of a separation column
RU2459652C2 (en) Method and device for making homogeneous vapor and liquid phases in two or more flows and method of cooling hydrocarbon flow
AU2011268846A1 (en) Feed section of a separation column
KR20110100315A (en) Improved liquid distribution in co-current contacting apparatuses
RU2602530C2 (en) Feed section of separation column
RU2588527C2 (en) Feed section of separation column
US8926799B2 (en) Feed section of a separation column