RU2681191C2 - Контактор для обменной колонны, состоящий из набора структурированных насадок, колонна для теплообмена/массообмена, плавучая конструкция и использование указанной колонны - Google Patents

Контактор для обменной колонны, состоящий из набора структурированных насадок, колонна для теплообмена/массообмена, плавучая конструкция и использование указанной колонны Download PDF

Info

Publication number
RU2681191C2
RU2681191C2 RU2015108031A RU2015108031A RU2681191C2 RU 2681191 C2 RU2681191 C2 RU 2681191C2 RU 2015108031 A RU2015108031 A RU 2015108031A RU 2015108031 A RU2015108031 A RU 2015108031A RU 2681191 C2 RU2681191 C2 RU 2681191C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
structured
contactor
column
blocks
Prior art date
Application number
RU2015108031A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015108031A (ru
RU2015108031A3 (ru
Inventor
Ясин АРУН
Паскаль АЛИКС
Манель ФУРАТИ
Original Assignee
Ифп Энержи Нувелль
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ифп Энержи Нувелль filed Critical Ифп Энержи Нувелль
Publication of RU2015108031A publication Critical patent/RU2015108031A/ru
Publication of RU2015108031A3 publication Critical patent/RU2015108031A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2681191C2 publication Critical patent/RU2681191C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32—Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04909—Structured packings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/04—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream for air
    • F25J3/04763—Start-up or control of the process; Details of the apparatus used
    • F25J3/04866—Construction and layout of air fractionation equipments, e.g. valves, machines
    • F25J3/04896—Details of columns, e.g. internals, inlet/outlet devices
    • F25J3/04915—Combinations of different material exchange elements, e.g. within different columns
    • F25J3/04921—Combinations of different material exchange elements, e.g. within different columns within the same column
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/3221—Corrugated sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32213—Plurality of essentially parallel sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32224—Sheets characterised by the orientation of the sheet
    • B01J2219/32227—Vertical orientation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32255—Other details of the sheets
    • B01J2219/32262—Dimensions or size aspects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32265—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32265—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets
    • B01J2219/32268—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets relating to blocks in the same horizontal level
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32203—Sheets
    • B01J2219/32265—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets
    • B01J2219/32272—Sheets characterised by the orientation of blocks of sheets relating to blocks in superimposed layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/32—Details relating to packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit of module inside the apparatus for mass or heat transfer
    • B01J2219/322—Basic shape of the elements
    • B01J2219/32286—Grids or lattices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Объектом изобретения является контактор для колонны теплообмена и/или массообмена, содержащий набор из двух структурированных насадок, имеющих разную геометрическую площадь и имеющих параллельные главные направления. Объектами изобретения являются также теплообменная колонна, плавучая конструкция и использование колонны, оборудованной таким контактором. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к области морских газожидкостных контактных колонн и, в частности, касается морских установок для обработки газа, улавливания СО2, дегидратации или дистилляции.
Морские установки для обработки газа и/или улавливания СО2 посредством промывки аминами содержат колонны для абсорбции и регенерации жидких или газообразных текучих сред. Эти колонны работают на принципе циркуляции газа/жидкости противотоком или прямотоком и установлены на судах, плавучих баржах или морских платформах, например, типа FPSO (от английского Floating Production, Storage and Offloading, то есть платформа для производства, хранения и выгрузки) или типа FLNG (от английского Floating Liquefied Natural Gas, то есть платформа для производства сжиженного природного газа). На плавучих баржах установлены также колонны для дистилляции или колонны для дегидратации.
Колонны, используемые в этих установках для обработки газа и/или улавливания СО2 и/или дистилляции и/или дегидратации, обычно работают на принципе массообмена и/или теплообмена между газом и жидкостью, которые циркулируют в колоннах. Как правило, контактные колонны представляют собой цилиндрическую камеру, оборудованную внутренними контактными элементами, способствующими обмену между текучими средами. Контактные элементы (контактор), которые увеличивают площадь контакта, могут представлять собой структурированные насадки, неупорядоченные насадки или тарелки. На фиг. 1 представлен частный случай колонны 1 для обработки газа, оборудованной тарельчатым питателем в головке колонны. В этом примере газ (G) и жидкость (L) циркулируют противотоком. Классически эта колонна 1 обработки газа содержит несколько секций 3, заполненных контактором, при этом над каждым контактором 3 расположен тарельчатый питатель 2. Газожидкостный контактор реализует контакт между газом G и жидкостью L для обеспечения обменов.
Рассматриваемые газожидкостные контактные колонны установлены на плавучих конструкциях, например, типа судна, платформы или баржи, чувствительных к морскому волнению. Поэтому оборудование, используемое на этих установках, и, в частности, тарельчатые газожидкостные питатели и контакторы подвергаются воздействию морского волнения с шестью степенями свободы («рыскание, килевая качка, бортовая качка, вертикальное колебание, горизонтальное колебание, толчки»).
Например, угол, соответствующий комбинации колебаний при килевой качке и бортовой качке, составляет примерно +/-5° с периодом от 10 до 20 с. Порядки величины продольного, поперечного и вертикального ускорений, которые могут действовать в колонне, соответственно меняются от 0,2/0,8/0,2 м/с2 на высоте 6 м над палубой, на которой находится колонна, до 0,3/1,3/0,3 м/с2 на 50 м над палубой. В этих условиях работа классических контактных колонн может существенно нарушаться. Действительно, при морском волнении наклон колонны ухудшает равномерность распределения фаз в секции колонны.
Это нарушение распределения в слое насадки, если его не контролировать, может значительно ухудшить характеристики контактной колонны. Чтобы решить эти проблемы, были разработаны различные соответствующие наборы структурированных насадок.
Например, в патентной заявке US 5486318 представлены варианты выполнения контакторов с разделением секции насадки. В первом варианте выполнения секцию насадки разделяют при помощи перфорированных стенок. Таким образом, колонна состоит из нескольких отсеков, содержащих структурированные насадки. Во втором варианте выполнения каждая секция насадки является перпендикулярно смежной с другой секцией, и, таким образом, общая секция колонны состоит из множества секций со структурированными насадками. Однако в вариантах выполнения, описанных в этом патенте, выбранный вариант разделения на отсеки может ухудшить однородность потока в колонне. Действительно, когда часть жидкости под действием волнения моря перемещается радиально из одной секции в другую, жидкость скапливается в плоскости препятствия, которым в зависимости от варианта выполнения может быть перфорированная стенка или насадочная пластина. Скопление жидкости, поступающей от нескольких листов насадки, образует преимущественный путь для жидкости и газа и ухудшает характеристики переноса контактной колонны.
Кроме того, в патентной заявке US 5984282 представлен вариант выполнения контактора, согласно которому осуществляют специальное упорядочение структурированной насадки, чтобы обеспечивать равномерное распределение. Однако этот вариант является сложным.
Кроме того, в патентных заявках US 7559539 и US 7559540 представлены варианты выполнения контакторов, согласно которым слой насадки состоит из двух типов структурированных насадок (разные геометрические площади, углы…). Наложение слоев насадок с разными площадями можно осуществлять как в осевом направлении колонны, так и в радиальном направлении, в зависимости от патента. В патентах US 7559539, US 7559540 секцию колонны не разбивают на несколько секций насадок, поэтому при действии трехмерного движения морского волнения варианты выполнения не позволяют избегать перемещения жидкости во всех боковых направлениях. Следовательно, эти варианты выполнения не позволяют обеспечивать хорошее распределение жидкой и паровой фаз в условиях моря.
Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков известного уровня техники. Задача решается контактором для теплообменной и/или массообменной колонны, содержащим набор из двух структурированных насадок, имеющих разные геометрические площади и имеющих параллельные друг другу главные направления. Таким образом, изобретение обеспечивает хорошую однородность и равномерность распределения в слое структурированных насадок и, следовательно, хорошую работу колонны, в частности, в случае наклона колонны, независимо от направления наклона колонны.
Заявленное устройство
Объектом изобретения является контактор для колонны теплообмена и/или массообмена между двумя текучими средами, при этом упомянутый контактор содержит, по меньшей мере, один слой насадки, образованный набором, по меньшей мере, из первой структурированной насадки и второй структурированной насадки, имеющей более значительную удельную геометрическую поверхность, чем упомянутая первая структурированная насадка. Главное направление упомянутой первой структурированной насадки параллельно главному направлению упомянутой второй структурированной насадки.
Согласно изобретению, упомянутые первая и вторая структурированные насадки выполнены в виде блоков структурированной насадки, при этом каждый блок упомянутой первой структурированной насадки окружен блоками упомянутой второй структурированной насадки.
Предпочтительно упомянутые блоки по существу имеют форму параллелепипеда, цилиндра, призмы и/или имеют форму участков цилиндра.
Предпочтительно объем каждого блока упомянутой второй структурированной насадки меньше объема упомянутой первой структурированной насадки.
Согласно варианту выполнения изобретения, упомянутые блоки по существу имеют форму параллелепипеда, при этом упомянутые блоки упомянутой второй структурированной насадки образуют в горизонтальной плоскости по существу перпендикулярные полосы.
В альтернативном варианте упомянутые блоки по существу являются цилиндрическими, и упомянутые блоки упомянутой второй структурированной насадки образуют в горизонтальной плоскости по существу концентричные окружности.
Предпочтительно периферия упомянутого контактора образована упомянутой второй структурированной насадкой.
Согласно отличительному признаку изобретения, удельная геометрическая поверхность упомянутой первой структурированной насадки составляет от 100 до 375 м2/м3 и предпочтительно по существу равна 250 м2/м3.
Кроме того, удельная геометрическая поверхность упомянутой второй структурированной насадки составляет от 250 до 750 м2/м3 и предпочтительно по существу равна 500 м2/м3.
Предпочтительно упомянутый контактор содержит несколько слоев насадки, при этом их главные направления являются по существу перпендикулярными друг к другу.
Объектом изобретения является также колонна для теплообмена и/или массообмена между газом и жидкостью, в которой две текучие среды входят в контакт при помощи, по меньшей мере, одного контактора в соответствии с изобретением.
Объектом изобретения является также плавучая конструкция, в частности, для производства углеводородов. Она содержит, по меньшей мере, одну колонну теплообмена и/или массообмена между газом и жидкостью в соответствии с изобретением.
Кроме того, объектом изобретения является использование колонны в соответствии с изобретением для процесса обработки газа, улавливания СО2, дистилляции или переработки воздуха.
Краткое описание фигур
Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания не ограничительных примеров осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 (уже описана) изображает частный случай колонны обработки газа или улавливания СО2, оборудованной тарельчатым питателем в головке колонны.
Фиг. 2 - контактор, состоящий из двух слоев структурированной насадки.
Фиг. 3-8 изображают различные варианты компоновки структурированных насадок контактора в соответствии с изобретением.
Фиг. 9 изображают две последовательные пластины структурированной насадки.
Подробное описание изобретения
Объектом изобретения является контактор для колонны теплообмена и/или массообмена между двумя текучими средами. Контактор является элементом, обеспечивающим контакт двух жидкостей, чтобы способствовать теплообменам и/или массообменам между двумя текучими средами. Контактор в соответствии с изобретением содержит, по меньшей мере, один слой насадки, образованный, по меньшей мере, первой структурированной насадкой и второй структурированной насадкой, имеющей более значительную удельную геометрическую поверхность, чем упомянутая первая структурированная насадка. Согласно изобретению, в каждом слое насадки главное направление первой структурированной насадки параллельно главному направлению второй структурированной насадки.
Структурированной насадкой называют набор рифленых, корругированных пластин (от английского “corrugated”, то есть по существу гофрированных с прямыми углами), скомпонованных в виде больших блоков, как описано, в частности, в патентных заявках FR 2913353 (US 2010/0213625), US 3679537, US 4296050. Преимуществом структурированных насадок является обеспечение большой геометрической площади при данном характерном диаметре. Пластины, образующие структурированную насадку, имеют главное направление в горизонтальной плоскости. Главное направление является направлением, перпендикулярным к вертикальной оси и определяемым структурой пластин. На фиг. 9 представлен пример двух последовательных гофрированных пластин 5 структурированной насадки. На этой фигуре ось z соответствует вертикальной оси, вдоль которой проходят текучие среды, и оси x и y определяют горизонтальную (поперечную) плоскость. На этой фигуре показано главное направление Dir структурированной насадки, которое соответствует направлению, ортогональному к вертикальной оси, проходящей через вершины (впадины) гофр пластин структурированной насадки. На этой фигуре главное направление структурированной насадки параллельно оси х.
Классически контактор содержит несколько расположенных друг над другом слоев структурированной насадки. На фиг. 2 показан контактор 3, состоящий из двух слов 4 структурированной насадки. Для обеспечения обменов между текучими средами слои контактора имеют разные главные направления, предпочтительно они являются по существу перпендикулярными друг к другу. Высота слоев может составлять от 0,1 до 0,3 м и предпочтительно может быть равна 0,21 м.
Удельная геометрическая поверхность структурированной насадки соответствует общей развернутой площади насадки, причем эта геометрическая площадь насадки выражена в виде геометрической площади насадки на единицу объема. Классически структурированные насадки могут иметь удельную геометрическую поверхность от 100 до 750 м2/м3. С учетом их геометрической компоновки структурированные насадки могут иметь удельную поверхность, превышающую удельную поверхность неупорядоченных насадок при одинаковой гидравлической характеристике.
Согласно изобретению, секции структурированных насадок с разными геометрическими площадями имеют главные направления, параллельные относительно друг друга. Структурированные насадки могут иметь одинаковые структуры с разными размерами или могут иметь разные структуры. Разделение секции насадки на несколько слоев с разной удельной геометрической поверхностью позволяет избежать массового перемещения жидкости в боковом направлении или образования преимущественного прохода жидкости в насадке под действием движения, вызванного волнением моря. Действительно, секция насадки с более значительной геометрической площадью позволяет ослабить/замедлить инерцию и боковое перемещение жидкой и паровой фаз и обеспечивает, таким образом, хорошую однородность распределения фаз в слое насадки. Кроме того, граница между различными секциями насадки не перекрывается. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает однородное и равномерное распределение жидкой и газообразной фаз благодаря набору из двух секций насадки с градиентом удельной геометрической поверхности.
Предпочтительно первая и вторая структурированные насадки расположены таким образом, чтобы образовать блоки структурированной насадки. Каждый блок структурированной насадки образован структурированной насадкой одного типа (то есть либо первой структурированной насадкой, либо второй структурированной насадкой). Не ограничительно блоки имеют форму параллелепипеда, цилиндра, призмы или имеют форму участка цилиндра. Предпочтительно каждый блок, образованный первой структурированной насадкой, окружен блоками, образованными второй структурированной насадкой. Если блок, образованный первой структурированной насадкой, находится на периферии контактора, он окружен блоками, образованными второй структурированной насадкой, и колонной (обечайкой колонны). Выполнение контактора в виде блоков позволяет ослаблять/замедлять инерцию и перемещение текучих сред во всех направлениях. Чтобы оптимизировать однородность распределения, блоки, образованные второй структурированной насадкой, имеют меньший объем, чем блоки, образованные первой структурированной насадкой. Как правило, объем блоков, образованный второй структурированной насадкой, меньше объема блоков, образованных первой структурированной насадкой, и предпочтительно меньше половины этого объема.
Согласно варианту выполнения изобретения, удельная геометрическая поверхность упомянутой первой структурированной насадки составляет от 100 до 375 м2/м3 и предпочтительно по существу равна 250 м2/м3. Кроме того, удельная геометрическая поверхность упомянутой второй структурированной насадки составляет от 375 до 750 м2/м3 и предпочтительно по существу равна 500 м2/м3.
Изобретением предложен набор, по меньшей мере, из двух типов структурированных насадок с разной геометрической площадью. Основным принципом изобретения является разделение слоя насадки в осевом направлении колонны на несколько секций при помощи насадок с большей удельной геометрической поверхностью. На фиг. 3-8 представлены различные варианты выполнения изобретения. На этих фигурах представлен вид в горизонтальной плоскости расположения структурированных насадок. На этих фигурах первая структурированная насадка обозначена А, и вторая структурированная насадка, имеющая более значительную геометрическую площадь, обозначена В.
В вариантах выполнения, показанных на фиг. 3 и 4, блоки по существу имеют форму параллелепипеда. Кроме того, блоки, образованные второй насадкой В, по существу имеют форму полосы (блок имеет ширину, намного меньшую длины). Как показано на фигурах, полосы расположены в двух направлениях в горизонтальной плоскости. Эти два направления являются по существу перпендикулярными друг к другу. В этих вариантах выполнения каждый блок насадки А окружен полосами насадки В и, в случае необходимости, контуром колонны φ. В примере на фиг. 4 имеется больше блоков, чем в примере на фиг. 3, следовательно, этот вариант выполнения более адаптирован для колонн большого диаметра или для колонн, подверженных более значительным наклонам. Согласно отличительному признаку этих вариантов выполнения, диаметр колонны φ составляет от 0,5 до 10 м, блоки насадки А имеют размеры: LA1 и LA2, составляющие от 0,2 до 5 м, и полосы насадки В имеют размеры: LB1 и LB2, составляющие от 0,1 до 2,5 м. Например, в варианте выполнения, показанном на фиг. 4, диаметр колонны φ равен 4 м, блоки насадки А имеют размеры: LA1 и LA2, равные 0,75 м, и полосы насадки В имеют размеры: LB1 и LB2, равные 0,2 м, при удельной геометрической поверхности насадки А, равной 250 м2/м3 и при удельной геометрической поверхности насадки В, равной 500 м2/м3.
Варианты выполнения, показанные на фиг. 5 и 6, соответствуют вариантам выполнения, показанным на фиг. 3 и 4, но в них периферия контактора образована структурированной насадкой В. Расположение блока второй структурированной насадки на периферии позволяет, в частности, избегать скопления жидкости на стенке колонны. Блоки, образованные второй насадкой В, по существу имеют форму полосы. Показанные полосы расположены в двух направлениях в горизонтальной плоскости. Эти два направления являются по существу перпендикулярными друг к другу. В этих вариантах выполнения каждый блок насадки А окружен только блоками насадки В. В примере на фиг. 6 имеется больше блоков, чем в примере на фиг. 5, следовательно, этот вариант выполнения более адаптирован для колонн большого диаметра или для колонн, подверженных более значительным наклонам. Например, диаметр колонны φ составляет от 0,5 до 10 м, блоки насадки А имеют размеры: LA1 и LA2, составляющие от 0,2 до 5 м, полосы насадки В имеют размеры: LB1 и LB2, составляющие от 0,1 до 2,5 м, и размер периферического блока LB3 составляет от 0,1 до 2,5 м.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 7, блоки являются по существу цилиндрическими (трубчатыми) в горизонтальной плоскости: набор структурированных насадок образует совокупность концентричных окружностей с чередованием насадок А и В. В этом варианте выполнения центральный блок контактора является блоком насадки В, и контактор содержит периферический блок, образованный насадкой В. Каждый блок насадки А окружен, таким образом, блоками насадки В. Например, диаметр колонны φ составляет от 0,5 до 10 м, блоки насадки А имеют размеры: LA3 и LA4, составляющие от 0,2 до 2,5 м, блоки насадки В имеют размеры: LB4 составляет от 0,2 до 1 м, и LB5 и LB6 составляют от 0,1 до 2,5 м, и размер периферического блока LB3 составляет от 0,1 до 2,5 м.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 8, большинство блоков по существу являются цилиндрическими (трубчатыми) или имеют форму участка цилиндра (трубы) в горизонтальной плоскости, и меньшее количество блоков являются по существу прямоугольными в горизонтальной плоскости. Структурированные насадки образуют совокупность участков концентричных окружностей (по существу четвертей окружности) с чередованием насадок А и В. Кроме того, набор включает в себя несколько прямоугольников. Это расположение образует чередование насадок А и В. В этом варианте выполнения центральный блок контактора является блоком насадки В, и контактор содержит периферический блок, образованный насадкой В. Каждый блок насадки А окружен, таким образом, блоками насадки В. В примере на фиг. 8 имеется больше блоков, чем в примере на фиг. 7, следовательно, этот вариант выполнения более адаптирован для колонн большого диаметра или для колонн, подверженных более значительным наклонам. Например, диаметр колонны φ составляет от 0,5 до 10 м, блоки насадки А имеют размеры: LA3, LA4, LA6, составляющие от 0,2 до 5 м, блоки насадки В имеют размеры: LB4 составляет от 0,2 до 1 м, и LB5 и LB6 составляют от 0,1 до 2,5 м, и размер периферического блока LB3 составляет от 0,1 до 2,5 м.
Эти варианты выполнения позволяют предложить простое устройство и, в частности, упростить на практике установку на место насадочных элементов в контактной колонне.
Кроме того, можно предусмотреть другие варианты выполнения, например, выполняя по существу треугольные блоки при помощи полос насадки В, ориентированных под углом 45° относительно друг друга, или выбирая расположение, показанное на фиг. 7 и 8, исключив периферический слой второй насадки.
Согласно другой версии выполнения изобретения, слои контактора включают в себя более двух разных структурированных насадок, главные направления которых параллельны между собой. Например, структурированная насадка с большей удельной геометрической поверхностью расположена таким образом, чтобы замедлять/ограничивать перемещение текучей среды в главном направлении наклона колонны, и насадка с промежуточной удельной геометрической поверхностью расположена в направлении, перпендикулярном к структурированной насадке с большей удельной геометрической поверхностью.
Объектом изобретения является также колонна 1 для массообмена и/или теплообмена между двумя текучими средами, в которой две текучие среды входят друг с другом в контакт при помощи, по меньшей мере, одного газожидкостного контактора 3, при этом колонна 1 содержит, по меньшей мере, первый вход жидкой среды, по меньшей мере, второй вход газообразной среды, по меньшей мере, первый выход газообразной среды и, по меньшей мере, второй выход жидкой среды. Согласно изобретению, используют описанный выше контактор. Кроме того, колонна 1 может содержать, по меньшей мере, один тарельчатый питатель 2 для обеспечения распределения текучих сред на контакторе 3.
Газ и жидкость могут проходить в колонне противотоком или прямотоком.
Кроме того, объектом изобретения является плавучая конструкция, такая как платформа, судно, плавучая баржа, например, типа FPSO или FNLG, в частности, для производства углеводородов. Плавучая конструкция содержит, по меньшей мере, одну установку обработки углеводородов, включающую в себя, по меньшей мере, одну массообменную и/или теплообменную колонну в соответствии с изобретением.
Колонну в соответствии с изобретением можно использовать в процессах обработки газа, улавливания СО2 (например, посредством промывки аминами), дистилляции или переработки воздуха.
Кроме того, изобретение можно применять с любым типом растворителя.

Claims (13)

1. Контактор для колонны теплообмена и/или массообмена между двумя текучими средами, содержащий, по меньшей мере, один слой (4) насадки, образованный набором, по меньшей мере, из первой структурированной насадки (А) и второй структурированной насадки (В), имеющей более значительную удельную геометрическую поверхность, чем упомянутая первая структурированная насадка (А), отличающийся тем, что главное направление упомянутой первой структурированной насадки параллельно главному направлению упомянутой второй структурированной насадки.
2. Контактор по п. 1, в котором упомянутые первая и вторая структурированные насадки выполнены в виде блоков структурированной насадки, и в котором каждый блок упомянутой первой структурированной насадки (А) окружен блоками упомянутой второй структурированной насадки (В).
3. Контактор по п. 2, в котором упомянутые блоки по существу имеют форму параллелепипеда, цилиндра, призмы и/или участков цилиндра.
4. Контактор по одному из пп. 2 или 3, в котором объем каждого блока упомянутой второй структурированной насадки (В) меньше объема упомянутой первой структурированной насадки (А).
5. Контактор по п. 2, в котором упомянутые блоки по существу имеют форму параллелепипеда, при этом упомянутые блоки упомянутой второй структурированной насадки (В) образуют в горизонтальной плоскости по существу перпендикулярные полосы.
6. Контактор по п. 2, в котором упомянутые блоки по существу являются цилиндрическими, и упомянутые блоки упомянутой второй структурированной насадки (В) образуют в горизонтальной плоскости по существу концентричные окружности.
7. Контактор по п. 1, в котором периферия упомянутого контактора (3) образована упомянутой второй структурированной насадкой (В).
8. Контактор по п. 1, в котором удельная геометрическая поверхность упомянутой первой структурированной насадки (А) составляет от 100 до 375 м2/м3 и предпочтительно по существу равна 250 м2/м3.
9. Контактор по п. 1, в котором удельная геометрическая поверхность упомянутой второй структурированной насадки (В) составляет от 250 до 750 м2/м3 и предпочтительно по существу равна 500 м2/м3.
10. Контактор по п. 1, в котором упомянутый контактор (3) содержит несколько слоев (4) насадки, при этом их главные направления являются по существу перпендикулярными друг к другу.
11. Колонна для теплообмена и/или массообмена между газом и жидкостью, в которой две текучие среды входят в контакт при помощи, по меньшей мере, одного контактора (3) по одному из предыдущих пунктов.
12. Плавучая конструкция, в частности, для производства углеводородов, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, одну колонну (1) теплообмена и/или массообмена между газом и жидкостью по п. 11.
13. Использование колонны по п. 11 для процесса обработки газа, улавливания СО2, дистилляции или переработки воздуха.
RU2015108031A 2014-03-10 2015-03-06 Контактор для обменной колонны, состоящий из набора структурированных насадок, колонна для теплообмена/массообмена, плавучая конструкция и использование указанной колонны RU2681191C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1451926 2014-03-10
FR1451926A FR3018201B1 (fr) 2014-03-10 2014-03-10 Contacteur pour colonne d'echange constitue d'un agencement de garnissages structures

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015108031A RU2015108031A (ru) 2016-09-27
RU2015108031A3 RU2015108031A3 (ru) 2018-08-20
RU2681191C2 true RU2681191C2 (ru) 2019-03-04

Family

ID=50933337

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015108031A RU2681191C2 (ru) 2014-03-10 2015-03-06 Контактор для обменной колонны, состоящий из набора структурированных насадок, колонна для теплообмена/массообмена, плавучая конструкция и использование указанной колонны

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9694342B2 (ru)
EP (1) EP2918336B1 (ru)
JP (1) JP6595779B2 (ru)
CN (1) CN104907023B (ru)
AR (1) AR100483A1 (ru)
AU (1) AU2015201170B2 (ru)
BR (1) BR102015004634B1 (ru)
CY (1) CY1120131T1 (ru)
ES (1) ES2644542T3 (ru)
FR (1) FR3018201B1 (ru)
MY (1) MY181375A (ru)
NO (1) NO2918336T3 (ru)
RU (1) RU2681191C2 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3016533B1 (fr) * 2014-01-21 2016-01-15 IFP Energies Nouvelles Plateau distributeur pour colonne d'echange entre un gaz et un liquide avec deflecteur de liquide
PE20190718A1 (es) 2016-06-20 2019-05-20 Xeda International Metodo y unidad para el tratamiento de la atmosfera de un lugar de almacenamiento de productos vegetales
FR3064157B1 (fr) 2017-03-22 2021-06-04 Xeda International Procede de traitement par au moins un produit biocide et/ou phytoprotecteur moyennement volatile, ensemble de traitement et ensemble de stockage correspondants
EP3932512A1 (en) * 2020-07-02 2022-01-05 Sulzer Management AG Structured packing bed for high pressure mass transfer and/or heat exchange applications
CN112827464A (zh) * 2021-01-26 2021-05-25 轻工业杭州机电设计研究院有限公司 适用于多杂质高粘度物料的填料

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107871C1 (ru) * 1992-03-20 1998-03-27 Линде Акциенгезельшафт Способ низкотемпературного разделения воздуха и устройство для разделения воздуха
US20020195727A1 (en) * 1998-12-18 2002-12-26 Swaminathan Sunder Mixed-resistance structured packing
US20060244159A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Vincent White Structured packing and use thereof

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH477902A (de) 1967-08-16 1969-09-15 Sulzer Ag Verfahren zur Herstellung von für Stoffaustauschkolonnen bestimmten Packungskörpern
CH617357A5 (ru) 1977-05-12 1980-05-30 Sulzer Ag
US5486318A (en) * 1994-12-29 1996-01-23 The Boc Group, Inc. Liquid-vapor contact column
US5984282A (en) * 1998-01-20 1999-11-16 Air Products And Chemicals, Inc. Packed liquid-vapor contact column having at least one band of packing sheets surrounding a central core of packing sheets
DE10343649A1 (de) 2003-09-20 2005-04-14 Julius Montz Gmbh Geordnete Packung für Wärme- und Stoffaustausch
DE10343650A1 (de) * 2003-09-20 2005-04-14 Julius Montz Gmbh Geordnete Packung für Wärme- und Stoffaustausch
FR2913353B1 (fr) 2007-03-09 2010-05-21 Inst Francais Du Petrole Garnissage structure haute performance pour colonne de mise en contact de fluides et methode de fabrication.
EP2230011B1 (de) * 2009-03-18 2020-03-25 Sulzer Management AG Struckturierte Packung
US8663596B2 (en) * 2010-01-25 2014-03-04 Fluor Enterprises, Inc. Reactor, a structure packing, and a method for improving oxidation of hydrogen sulfide or polysulfides in liquid sulfur
CA2756362C (en) * 2010-12-22 2018-07-31 Sulzer Chemtech Ag Method of mass transfer, structured packing and mass transfer apparatus for a small liquid load
CN103585873A (zh) * 2013-10-31 2014-02-19 常州市长宇实用气体有限公司 一种气体高效处理装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2107871C1 (ru) * 1992-03-20 1998-03-27 Линде Акциенгезельшафт Способ низкотемпературного разделения воздуха и устройство для разделения воздуха
US20020195727A1 (en) * 1998-12-18 2002-12-26 Swaminathan Sunder Mixed-resistance structured packing
US20060244159A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Vincent White Structured packing and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US9694342B2 (en) 2017-07-04
FR3018201B1 (fr) 2016-02-26
ES2644542T3 (es) 2017-11-29
EP2918336B1 (fr) 2017-08-30
BR102015004634B1 (pt) 2020-12-22
BR102015004634A2 (pt) 2016-05-24
RU2015108031A (ru) 2016-09-27
RU2015108031A3 (ru) 2018-08-20
CN104907023A (zh) 2015-09-16
CY1120131T1 (el) 2018-12-12
CN104907023B (zh) 2018-10-02
AU2015201170A1 (en) 2015-09-24
AR100483A1 (es) 2016-10-12
AU2015201170B2 (en) 2018-08-02
MY181375A (en) 2020-12-21
FR3018201A1 (fr) 2015-09-11
US20150251155A1 (en) 2015-09-10
JP2015167949A (ja) 2015-09-28
EP2918336A1 (fr) 2015-09-16
JP6595779B2 (ja) 2019-10-23
NO2918336T3 (ru) 2018-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2681191C2 (ru) Контактор для обменной колонны, состоящий из набора структурированных насадок, колонна для теплообмена/массообмена, плавучая конструкция и использование указанной колонны
US9592468B2 (en) Partitioned distributor tray for offshore gas/liquid contact column
JP6804192B2 (ja) 海洋気液接触塔用の小型分配トレイ
RU2702557C2 (ru) Компактная распределительная тарелка для шельфовых газожидкостных контактных колонн
US20130277869A1 (en) Distributor tray for offshore gas/liquid contact column
RU2681024C2 (ru) Контактор для обменной колонны, состоящий из отсеков неупорядоченной насадки, обменная колонна, плавучая конструкция, содержащая такую колонну, и использование колонны
JPH09290148A (ja) 向流式高圧カラム用パッキング、同パッキングを有するカラム及び同カラムの使用方法
JP2018501952A (ja) 特に海上分留塔に使用する流体接触トレイ
CN111787988B (zh) 用于海上气/液接触塔的具有相同形状的隔室和气体提升管的分配器塔盘
AU2015413475B2 (en) Gas redirecting device for liquid-gas contacting column
AU2016405851B2 (en) External gas mixing pipe for liquid-gas contacting unit
OA18705A (en) Gas redirecting device for liquid-gas contacting column