RU2798834C2 - Колонна с ситчатыми тарелками и способ ее модернизации - Google Patents

Abstract

Изобретения относятся к колонне с ситчатыми тарелкам и ее использованию. Описана колонна с ситчатыми тарелками для взаимодействия стекающей вниз жидкости с восходящим газовым потоком, имеющая корпус с вертикальной осью и узел ситчатых тарелок, включающий по меньшей мере первую ситчатую тарелку и вторую ситчатую тарелку, расположенную следующей за первой ситчатой тарелкой и ниже нее, и первая ситчатая тарелка содержит переточные трубы, каждая из которых включает первую часть, выступающую над первой ситчатой тарелкой, вторую часть, выступающую под первой ситчатой тарелкой в направлении второй ситчатой тарелки, причем первая часть переточной трубы заканчивается впускным сечением переточной трубы, находящимся выше первой ситчатой тарелки, вторая часть переточной трубы заканчивается над второй ситчатой тарелкой выпускным сечением и концевым предохранительным приспособлением, выполненным с возможностью поддержания погружения этого выпускного сечения в жидкость, протекающую через переточную трубу, и каждая переточная труба, относящаяся к первой ситчатой тарелке, выровнена по оси с соответствующей переточной трубой, относящейся ко второй ситчатой тарелке, вторая часть переточных труб первой тарелки заканчивается над второй ситчатой тарелкой на расстоянии от второй ситчатой тарелки, превышающем высоту первых частей переточных труб второй тарелки, переточная труба не имеет впускных отверстий для жидкости помимо указанного впускного сечения. Описано применение описанной колонны в качестве абсорбера регенератора в секции удаления СО₂ установки синтеза аммиака. Описан способ модернизации колонны с ситчатыми тарелками, при осуществлении которого из колонны удаляют узел ситчатых тарелок и устанавливают в нее новый узел ситчатых тарелок описанной выше колонны. Технический результат - увеличение активной площади в колонне с ситчатыми тарелками, создание более эффективного режима потока. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Description

Область техники

В целом, изобретение относится к колонне с ситчатыми тарелками.

Уровень техники

Колонны с ситчатыми тарелками хорошо известны и применяются во многих химических производствах.

Пространство внутри колонны разгорожено узлом ситчатых тарелок для улучшения взаимодействия между технологическими потоками, обычно представляющими собой падающий поток жидкости и восходящий поток газа или пара. В частности, ситчатые тарелки усиливают тепло- и массообмен между технологическими потоками.

Протекающая по тарелке жидкость, перед ее попаданием в переточную (сливную) трубу, взаимодействует с восходящим потоком пара, проходящим в отверстия, имеющиеся в определенной части тарелки.

Ниже приводится перечень терминов, обычно используемых при описании колонны с ситчатыми тарелками.

Активная площадь: активной площадью является часть полной площади поперечного сечения, где могут находиться упомянутые отверстия и где происходит контакт жидкости с паром.

Площадь пропускного сечения: площадью пропускного сечения является часть активной площади, занятая отверстиями (т.е. площадь пропускного сечения представляет собой общую площадь отверстий).

Площадь переточной трубы: площадью переточной трубы является площадь, занимаемая переточными трубами, обеспечивающая передачу жидкости от верхней тарелки к нижней тарелке, и где между жидкостью и паром отсутствует эффективный контакт. Эффективный контакт обеспечивается по активной площади посредством отверстий.

Общая площадь поверхности колонны: общая площадь поверхности колонны с ситчатыми тарелками означает полную площадь сечения, перекрытую тарелкой, включающую активную площадь и площадь переточной трубы.

Колонны с ситчатыми тарелками используются, среди прочего, для создания абсорберов или регенераторов в секции удаления СО₂ некоторых установок синтеза аммиака.

Техническая задача, решаемая при конструировании таких колонн, состоит в том, чтобы стекающая вниз жидкость имела определенную продолжительность пребывания на каждой тарелке и передавалась на следующую расположенную снизу тарелку.

Обычно каждая ситчатая тарелка имеет по периметру уплотнительное кольцо, предотвращающее просачивание жидкости с краю, и может включать одну или более перегородок, определяющих путь прохождения жидкости или позволяющие поддерживать уровень жидкости над тарелкой. Для извлечения жидкости из заданного места на тарелке и передачи ее к следующей тарелке внизу используется переточная труба.

В обычном конструктивном варианте имеется одна переточная труба для каждой тарелки. Обычно переточная труба располагается сбоку ситчатой тарелки. При этом каждая тарелка принимает поступающую сверху жидкость с одной стороны, а на противоположной стороне жидкость скапливается и направляется к следующей тарелке. Соответственно, у каждой тарелки имеется впускное сечение/участок переточной трубы и выпускное сечение переточной трубы, каждое из которых сокращает полезную активную площадь. Этим обусловлен недостаток существующей конструкции, в которой относительно большая часть площади тарелки занята впускным сечением переточной трубы и выпускным сечением переточной трубы, которые не используются как активная площадь.

Обычно размер переточной трубы определяется максимальной скоростью жидкости через собственно переточную трубу, и поэтому требуются относительно большие переточные трубы. Большой размер переточных труб не только снижает активную площадь, но также влияет и на гидродинамику системы. Активную площадь могут также снижать и перегородки.

Например, известный вариант конструкции однопроходной тарелки имеет круглое поперечное сечение, в котором в качестве активной площади используется только центральная область. Оставшиеся левый/правый сегменты заняты переточными трубами и относятся к впускному и выпускному сечениям переточных труб.

Другой недостаток состоит в том, что существует тенденция формирования в каждой тарелке потока жидкости преимущественно горизонтального направления и ламинарного течения, проходящего со стороны входа жидкости, куда поступает жидкость, к стороне выхода жидкости, где жидкость входит в переточную трубу, направленную в следующую тарелку. Этот поток жидкости пересекается с поднимающимся потоком газовой фазы. Было установлено, однако, что такой режим протекания не является оптимальным для требуемого взаимодействия с газовой фазой. Режим пересекающихся потоков формируется также в двух главных направлениях в случае многопроходных тарелок или эквивалентных конструкций; обычно эти два главных направления ориентированы в противоположные стороны.

Тарелка с пересекающимися потоками для массообменной колонны раскрыта в US 2016/0271516.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является преодоление указанных недостатков известных колонн с ситчатыми тарелками. В частности, одной задачей изобретения является увеличение активной площади в колонне с ситчатыми тарелками. Другой задачей является создание более эффективного режима потока.

Задача решается в колонне с ситчатыми тарелками в соответствии с п. 1 формулы изобретения. Предпочтительные признаки описаны в зависимых пунктах формулы.

В соответствии с изобретением, жидкость передается от одной тарелки к другой по нескольким переточным трубам. У каждой тарелки имеется комплект переточных труб, а каждая переточная труба имеет верхнее впускное сечение, выступающее над тарелкой, и нижнее выпускное сечение, выступающее в направлении следующей тарелки. Нижнее выпускное сечение заканчивается концевым предохранительным приспособлением, предотвращающим прохождение восходящего газа в переточную трубу.

Колонна с ситчатыми тарелками, в соответствии с изобретением, имеет корпус (сосуд) с вертикально направленной осью и узел ситчатых тарелок, включающий по меньшей мере первую ситчатую тарелку и вторую ситчатую тарелку, расположенную следующей за первой ситчатой тарелкой и ниже нее, а первая ситчатая тарелка содержит несколько переточных труб, каждая из которых включает:

первую часть, выступающую над первой ситчатой тарелкой, вторую часть, выступающую под первой ситчатой тарелкой в направлении второй ситчатой тарелки, причем

первая часть переточной трубы кончается впускным сечением переточной трубы, находящимся выше первой ситчатой тарелки,

вторая часть переточной трубы заканчивается над второй ситчатой тарелкой выпускным сечением и концевым предохранительным приспособлением, причем

концевое предохранительное приспособление выполнено с возможностью поддержания погружения указанного выпускного сечения в жидкость, протекающую через переточную трубу,

каждая переточная труба, относящаяся к первой тарелке, выровнена по оси (соосна) с соответствующей переточной трубой, относящейся ко второй тарелке,

вторые части переточных труб первой тарелки заканчиваются над второй ситчатой тарелкой на некотором расстоянии от нее, превышающем высоту первых частей переточных труб второй тарелки, и

переточная труба не имеет впускных отверстий для жидкости помимо указанного впускного сечения.

Как правило, колонна включает несколько (более двух) ситчатых тарелок. В этом случае, для каждой пары соседних ситчатых тарелок, включающей первую тарелку (т.е. верхнюю тарелку) и вторую тарелку (т.е. нижнюю тарелку, расположенную непосредственно под нижней тарелкой), каждая переточная труба, относящаяся к первой тарелке из пары, соосна с соответствующей переточной трубой, относящейся ко второй тарелке пары.

Для каждой пары соседних ситчатых тарелок, переточные трубы первой ситчатой тарелки пары, в основном сгруппированы (расположены друг над другом) с переточными трубами второй ситчатой тарелки пары. Эта схема расположения применима ко всем соседним тарелкам, т.е. упомянутую выше вторую тарелку одной пары можно рассматривать как первую тарелку другой пары.

Некоторые предпочтительные варианты осуществления описываются зависимыми пунктами формулы изобретения.

В предпочтительных вариантах осуществления переточными трубами являются вертикальные трубы, совмещенные по вертикальным осям, т.е. каждая переточная труба первой ситчатой тарелки имеет общую вертикальную ось с соответствующей переточной трубой второй ситчатой тарелки.

Вторые части переточных труб по существу подвешены к первой ситчатой тарелке. Нижний конец переточных труб расположен над второй ситчатой тарелкой и, предпочтительно, также над впускным отверстием переточных труб следующего комплекта. Такое расположение переточных труб не занимает впускного сечения переточной трубы, поскольку ситчатой тарелке для приема жидкости, стекающей сверху вниз, не требуется области/площади впускного сечения переточной трубы (т.е. площади для приема жидкости) на принимающей тарелке.

Соответственно, первым преимуществом изобретения является увеличенная, по сравнению с известными конструкциями, активная площадь.

Вторым преимуществом изобретения является то, что жидкость передается через несколько переточных труб, вместо одной большой переточной трубы. Соответственно, каждая тарелка получает жидкость в нескольких точках, и жидкость распределяется по тарелке более равномерно. Это также происходит благодаря большей активной площади, благодаря возможности распределения переточных труб. Каждая переточная труба может рассматриваться как средство передачи жидкости между тарелками и, следовательно, использование нескольких переточных труб, распределенных по большей площади, обеспечивает более равномерную передачу жидкости по сравнению с известными конструкциями.

Третье преимущество состоит в том, что распределение жидкости по нескольким переточным трубам способствует формированию турбулентного потока жидкости по поверхности ситчатых тарелок, улучшая контакт, тепло- и массообмен с газовой фазой. Далее этот эффект усиливается при упорядоченном расположении переточных труб, например, с квадратной или треугольной разбивкой. Снижается необходимость в перегородках, а на тарелках может быть получено еще больше активной поверхности.

Заявителем также установлено, что несколько относительно небольших переточных труб могут эффективно передавать жидкость при одновременном увеличении активной площади тарелок.

Еще одним преимуществом изобретения является то, что впускное сечение переточных трубок может располагаться на значительной высоте над поверхностью ситчатой тарелки; в результате уровень жидкости над тарелками (высота сливного порога) может быть больше, чем в существующих конструкциях, обеспечивая

продолжительность времени контакта и большую эффективность тарелки.

Предпочтительно, в колонну с ситчатыми тарелками в соответствии с изобретением подается жидкий поток (жидкая фаза) и газовый поток (газовая фаза), причем жидкий поток протекает через колонну вниз, а газовый поток движется вверх, в противотоке с жидким потоком в области перфорации.

Предпочтительно, ситчатые тарелки располагаются перпендикулярно вертикальной оси реактора.

Предпочтительно, каждой переточной трубой является прямая вертикальная труба. Более предпочтительно, каждой переточной трубой является прямая вертикальная труба с круглым поперечным сечением.

Впускное сечение переточной трубы предпочтительно выступает на высоту от 300 мм до 2,5 м над верхней поверхностью первой ситчатой тарелки. Соответствующий объем над первой ситчатой тарелкой может быть, таким образом, заполнен жидкостью, образуя тем самым, значительный объем жидкости, пересекаемой восходящим потоком газовой фазы. Получающаяся при этом высота жидкости над тарелками существенно больше высоты жидкости, которая могла быть достигнута в существующих устройствах. Благодаря этому достигается повышенная эффективность узла ситчатых тарелок в части взаимодействия между жидкой фазой и газовой фазой.

Согласно особенности изобретения, схема расположения переточных труб такова, что жидкость протекает на тарелку вокруг каждой переточной трубы радиальным потоком, равномерно распределенным вокруг трубы во всех радиальных направлениях, т.е. не имея какого-либо предпочтительного направления течения жидкости. Эта схема может быть использована для всех переточных труб колонны. Соответственно, могут быть устранены недостатки, обусловленные пересекающимися потоками, и улучшено взаимодействие жидкость-газ.

В предпочтительном варианте осуществления переточные трубы равномерно распределены с квадратной или треугольной разбивкой по по меньшей мере части поверхности тарелок. При такой схеме расположения, в частности, формируется упомянутый выше радиальный поток вокруг каждой переточной трубы тарелки, без какого-либо преимущественного направления протекания жидкости.

Полная площадь поперечного сечения переточных труб предпочтительно составляет в интервале от 4% до 30% общей площади поверхности колонны. Площадь поперечного сечения каждой отдельной переточной трубы предпочтительно составляет от 0,4% до 10% общей площади поверхности колонны (определена выше).

Концевое предохранительное приспособление предпочтительно представляет собой камеру вокруг выпускного сечения, которая, при заполнении ее жидкостью, выполняет функцию водного затвора, предотвращающего прохождение восходящего газового потока в переточную трубу через выпускное сечение. При этом концевое предохранительное приспособление имеет днище. Поверхность днища концевого предохранительного приспособления предпочтительно расположена ниже выпускного сечения и периферийной стенки, проходящей вокруг выпускного сечения от этой поверхности днища до верхнего края над выпускным сечением. Предпочтительно, такой периферийной стенкой является цилиндрическая стенка.

Переточная труба предпочтительно не имеет выпускных отверстий для жидкости помимо выпускного сечения.

В изобретении также предлагается применение описанной колонны в качестве абсорбера регенератора секции удаления СО₂ установки синтеза аммиака. Удаление СО₂ может выполнено, например, при получении подпиточного газа для реакции синтеза аммиака, который получают риформингом углеводорода. CO₂ вырабатывается в реакции сдвига моноксида углерода (СО), и должен удаляться перед конверсией, поскольку СО₂ повреждает катализатор синтеза аммиака. Известный способ удаления СО₂ из подпиточного газа включает абсорбцию СО₂ в подходящей среде с последующей регенерацией этой среды. Эти шаги осуществляются в абсорбере и регенераторе, которые могут быть реализованы в виде корпусов высокого давления с ситчатыми тарелками.

Количество ситчатых тарелок в узле ситчатых тарелок обычно варьируется от 3 до 9. Предпочтительно тарелки расположены равномерно по вертикали.

Соответственно, изобретение включает колонну с ситчатыми тарелками для взаимодействия протекающей вниз жидкости с восходящим потоком газа, включающую корпус с вертикально направленной осью и узел ситчатых тарелок, включающий несколько ситчатых тарелок, каждая из которых содержит несколько переточных труб, каждая из которых, в свою очередь, включает:

первую часть, выступающую над первой ситчатой тарелкой, вторую часть, выступающую под первой ситчатой тарелкой в направлении второй ситчатой тарелки, причем вторая часть подвешена к расположенной сверху тарелке, и ей не требуется площади для впускного сечения переточной трубы на нижней тарелке, и

первая часть переточной трубы заканчивается впускным сечением переточной трубы, находящейся над первой ситчатой тарелкой,

вторая часть переточной трубы заканчивается над второй ситчатой тарелкой выпускным сечением и концевым предохранительным приспособлением, при этом

концевое предохранительное заграждение выполнено с возможностью поддержания этого выпускного сечения, погруженным в жидкость, протекающую через переточную трубу, а

для каждой пары соседних ситчатых тарелок, включающей первую тарелку и вторую тарелку, каждая переточная труба, относящаяся к первой тарелке из пары соседних тарелок, выровнена по оси с соответствующей переточной трубой, относящейся ко второй тарелке этой пары.

Концевое предохранительное приспособление верхней тарелки в предпочтительных вариантах осуществления также действует как крыша для соосной с ним переточной трубы, расположенной в следующей ниже тарелке, предотвращающая прямое попадание в нижнюю переточную трубу любой жидкости, падающей из верхней переточной трубы.

Каждая ситчатая тарелка (нижняя тарелка), на которую попадает стекающая вниз жидкость из расположенной сверху ситчатой тарелки (верхней тарелки), предпочтительно не имеет области впускного сечения переточной трубы; жидкость поступает в виде падающей жидкости из переточных труб, повешенных к верхней ситчатой тарелке.

Далее жидкость протекает в предпочтительном радиальном направлении вокруг каждой трубы, установленной за пределами предпочтительного направления протекания.

В изобретении также предлагается способ модернизации колонны. Способ включает удаление существующего узла и установку нового узла ситчатых тарелок, в котором расположение ситчатых тарелок и переточных труб соответствует по меньшей мере одному из раскрытых выше предпочтительных вариантов осуществления.

Преимущества изобретения будут более понятны при ознакомлении с приведенным ниже подробным описанием, относящимся к предпочтительному варианту осуществления.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 представлена схема колонны с ситчатыми тарелками в соответствии с вариантом осуществления изобретения;

на фиг.2 представлен вид разреза нижнего конца переточной трубы узла ситчатой тарелки колонны, показанной на фиг.1, в предпочтительном варианте осуществления;

на фиг.3 представлен вид тарелки в разрезе;

на фиг.4 иллюстрируется сравнение новой конструкции, основанной на использовании тарелки с несколькими трубами, и обычной конструкции с однопроходной тарелкой.

Подробное описание осуществления изобретения

Колонна с сетчатыми тарелками имеет корпус 1 высокого давления с вертикальной осью А-А и включает узел 2 сетчатых тарелок для обеспечения контакта протекающей вниз жидкости L с восходящей газовой фазой G.

Узел 2 сетчатых тарелок содержит несколько ситчатых тарелок, равномерно распределенных внутри корпуса 1. На фиг.1 показана пара тарелок, включающая первую ситчатую тарелку 3 и вторую ситчатую тарелку 4. Вторая тарелка 4 расположена рядом с первой ситчатой тарелкой 3 и ниже нее. В обеих тарелках 3 и 4 имеется несколько отверстий 5 (показаны на фиг.3). Предпочтительно все тарелки имеют одинаковую форму и размеры.

Первая ситчатая тарелка 3 имеет несколько переточных труб 6 для передачи жидкости L к расположенной ниже тарелке 4.

Каждая переточная труба 6 включает первую часть (верхнюю часть) 7, выступающую над первой ситчатой тарелкой 3, вторую часть (нижнюю часть) 8, выступающую вниз от первой ситчатой тарелки 3 в сторону второй ситчатой тарелки 4, и нижнее концевое предохранительное приспособление (ограждение) 9.

Верхняя часть 7 заканчивается впускным сечением 10 переточной трубы 6. Это впускное сечение располагается на высоте h над первой ситчатой тарелкой 3.

Благодаря удлиненной форме переточных труб 6, высота h может быть существенно больше, чем в существующих колоннах, например, более 300 мм и предпочтительно в интервале от 300 мм до 2,5 м. Предпочтительно впускные сечения 10 всех труб 6 располагаются на одинаковой высоте над тарелкой 3.

Нижняя часть 8 заканчивается выпускным сечением 11, располагающимся над второй ситчатой тарелкой 4. Выпускное сечение 11 находится внутри концевого предохранительного приспособления 9 (фиг.2).

Эта нижняя часть 8 не требует какой-либо части площади нижней ситчатой тарелки для обеспечения впускного сечения переточной трубы, поскольку жидкость, подводимая к нижней тарелке, просто сливается с верхней тарелки.

Нижняя часть 8 заканчивается на высоте h2 от нижней тарелки, причем h2 больше h. Соответственно, нижняя часть 8 остается выше переточных труб следующей тарелки.

Концевое предохранительное приспособление 9 также располагается над второй ситчатой тарелкой 4. Нижняя поверхность 12 концевого предохранительного приспособления 9 находится ниже выпускного сечения 11, а периферийная стенка 13 проходит вокруг и выше выпускного сечения 11, от нижней поверхности 12 до верхнего края 14. Этот верхний край 14 периферийной стенки 13 находится выше выпускного сечения 11. Стенка 13 предпочтительно имеет цилиндрическую форму.

Концевое предохранительное приспособление 9 выполнено в виде емкости вокруг выпускного сечения 11, приспособленной для поддержания выпускного сечения 11 в погруженном состоянии в жидкости L. Когда жидкость L достигает верхнего края 14, она переливается на вторую ситчатую тарелку 4. Можно представить, что концевое предохранительное приспособление 9 выполняет функцию водного затвора, предотвращающего прохождение восходящего газа G в трубу 8. Газ G, со своей стороны, проходит пузырьками через отверстия 5 и смешивается с жидкостью L над тарелкой 3.

Первая тарелка 3 имеет по периметру уплотнитель 15, в результате чего жидкость может стекать вниз только через переточные трубы 6. Каждая переточная труба 6 не имеет другого впускного канала кроме верхней впускного сечения 10.

На фиг.2 показан вариант осуществления концевого предохранительного приспособления 9, прикрепленного к низу трубы 6. На чертеже показан вариант осуществления, где концевая часть трубы 8 имеет коническую форму, а концевое предохранительное приспособление 9 закреплено металлическими пластинами 16 для удерживания днища 12 ниже выпускного сечения 11. В процессе работы жидкость L переливается от уровня, обозначенного линией 14 края (верхний край стенки 13).

На фиг.3 приведен пример расположения нескольких переточных труб 6. Переточные трубы предпочтительно распределены по всей поверхности тарелки, или по меньшей мере по ее части. Фиг. 3 относится к тарелке 4; тарелка 4 аналогична.

Вторая ситчатая тарелка 4 имеет соответствующий комплект переточных труб 6' для передачи жидкости L к другой ситчатой тарелке, находящейся под тарелкой 4. Переточные трубы 6' могут быть выполнены в соответствии с описанными выше переточными трубами 6 первой ситчатой тарелки 3. В частности, вторая тарелка 4 имеет такую же высоту h труб 6' над тарелкой, что и у первой тарелки 3.

Предпочтительно, верхнее впускное сечение переточных труб 6' второй тарелки 4 располагается ниже днища концевых предохранительных приспособлений 9 переточных труб 6 первой тарелки 3, образуя штабельную конфигурацию, как это показано на фиг.1. Соответственно, в общем случае, между нижними концами переточных труб одной тарелки и впускными концами переточных труб следующей тарелки имеется свободный промежуток.

На фиг.1 представлен вариант выполнения переточных труб, собранных в штабельную конфигурацию (одна над другой). Каждая переточная труба 6 первой тарелки 3 совмещена по вертикальной оси с соответствующей переточной трубой 6' второй тарелки 4. Пары совмещенных переточных труб 6 и 6' имеют общую ось.

Понятно, что на чертежах показаны только две тарелки 3, 4, однако в большинстве случаев узел 2 будет включать несколько тарелок, каждая из которых имеет комплект переточных труб, выполненных в виде описанных выше труб 6, для передачи жидкости L к следующей тарелке. Предпочтительно, все переточные трубы имеют совмещение по оси, как это описано выше.

В процессе работы, жидкость L закрывает поверхность первой тарелки 3 и накапливается на тарелке 3, пока не достигает уровня впускных сечений 10 переточных труб 6. Отсюда жидкость L протекает через трубы 6, заполняет нижние концевые предохранительные приспособления 9 и переливается через края 14 на лежащую ниже тарелку 4. При этом пузырьки газа G контактируют с жидкостью, протекающей через отверстия 5. Благодаря этому достигается эффективный тепло- и массообмен.

На фиг.4 представлено сравнение между а) известной однопроходной тарелкой и б) тарелкой в соответствии с вариантом осуществления, предложенным в изобретении.

В известной конструкции, показанной на фиг.4(a), для активной площади остается только центральная полоса 20 ситчатой тарелки, а остальные сектора 21, 22 заняты переточными трубами. В частности, один сектор (например, сектор 21) является областью/площадью выпускного сечения переточной трубы, а другой сектор является областью/площадью впускного сечения переточной трубы. Тот и другой сокращают активную площадь.

В изобретении согласно фиг.4(б) не требуется площади (на тарелке) для впускного сечения переточной трубы и поэтому оно отличается увеличенной активной площадью. Кроме того, передача жидкости лучше распределена по тарелке благодаря использованию нескольких переточных труб.

Пример

В приведенном далее примере (см. фиг.4), используемом в промышленном производстве, конструкция имела сечение переточных труб, обеспечивающее скорость жидкости 0,18 м/с (расход жидкости 570 м³/ч), при общей площади сечения, равной 11,3 м² (диаметр цилиндрической колонны равен 3,8 м).

В таблице ниже приведено сравнение стандартной конструкции с однопроходной тарелкой и конструкции в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, основанной на использовании 7 переточных круглых труб диаметром 400 мм.

Из представленной выше таблицы очевидно, что в новой конструкции увеличена активная площадь для пара, что снижает вероятность переполнения ("захлебывания") в колонне.

Также возможно, в случае новой колонны, использование новой многоярусной конструкции с трубами, подвешенными на расположенных выше тарелках, благодаря чему диаметр колонны может быть уменьшен по сравнению с колонной, использующей тарелки обычной конструкции.

Claims (16)

1. Колонна с ситчатыми тарелками для взаимодействия стекающей вниз жидкости (L) с восходящим газовым потоком (G), имеющая корпус (1) с вертикальной осью и узел (2) ситчатых тарелок, включающий по меньшей мере первую ситчатую тарелку (3) и вторую ситчатую тарелку (4), расположенную следующей за первой ситчатой тарелкой и ниже нее, и первая ситчатая тарелка содержит переточные трубы (6), каждая из которых включает первую часть (7), выступающую над первой ситчатой тарелкой, вторую часть (8), выступающую под первой ситчатой тарелкой в направлении второй ситчатой тарелки,

причем первая часть переточной трубы заканчивается впускным сечением (10) переточной трубы, находящимся выше первой ситчатой тарелки,

вторая часть переточной трубы заканчивается над второй ситчатой тарелкой выпускным сечением (11) и концевым предохранительным приспособлением (9), выполненным с возможностью поддержания погружения этого выпускного сечения (11) в жидкость, протекающую через переточную трубу, и

каждая переточная труба (6), относящаяся к первой ситчатой тарелке (3), выровнена по оси с соответствующей переточной трубой (6'), относящейся ко второй ситчатой тарелке (4),

вторая часть (8) переточных труб (6) первой тарелки (3) заканчивается над второй ситчатой тарелкой (4) на расстоянии (h2) от второй ситчатой тарелки, превышающем высоту (h) первых частей переточных труб (6') второй тарелки (4), переточная труба не имеет впускных отверстий для жидкости помимо указанного впускного сечения.

2. Колонна по п. 1, в которой впускное сечение (10) каждой переточной трубы (6) располагается на высоте от 300 мм до 2,5 м над верхней поверхностью первой ситчатой тарелки (3).

3. Колонна по любому из предыдущих пунктов, в которой первая ситчатая тарелка и вторая ситчатая тарелка расположены перпендикулярно вертикальной оси корпуса.

4. Колонна по любому из предыдущих пунктов, в которой каждая переточная труба представляет собой вертикальную прямую трубу.

5. Колонна по любому из предыдущих пунктов, в которой переточные трубы равномерно распределены с квадратной или треугольной разбивкой по меньшей мере части поверхности первой тарелки так, что обеспечивается протекание жидкости вокруг каждой переточной трубы в радиальном потоке, равномерно распределенном во всех радиальных направлениях вокруг переточной трубы.

6. Колонна по любому из предыдущих пунктов, в которой площадь поперечного сечения переточных труб составляет от 4 до 30% общей площади поверхности колонны.

7. Колонна по любому из предыдущих пунктов, в которой концевое предохранительное приспособление (9) представляет собой камеру вокруг выпускного сечения (11), которая, при заполнении ее жидкостью, выполняет функцию водного затвора, предотвращающего прохождение восходящего газового потока в переточную трубу через выпускное сечение (11).

8. Колонна по п. 7, в которой концевое предохранительное приспособление (9) имеет днище, поверхность (12) которого расположена ниже выпускного сечения (11), и периферийную стенку (13), проходящую вокруг выпускного сечения от поверхности (12) днища до верхнего края (14) над выпускным сечением (11), образуя упомянутую камеру.

9. Колонна по любому из предыдущих пунктов, в которой переточная труба не имеет выпускных отверстий для жидкости помимо выпускного сечения.

10. Колонна по п. 1, в которой каждая ситчатая тарелка, на которую поступает стекающая вниз жидкость из вышерасположенной ситчатой тарелки, не имеет области входного сечения переточной трубы, и жидкость поступает из переточных труб, свисающих из расположенной выше ситчатой тарелки.

11. Применение колонны по любому из предыдущих пунктов в качестве абсорбера регенератора в секции удаления СО₂ установки синтеза аммиака.

12. Способ модернизации колонны с ситчатыми тарелками, в частности абсорбера или регенератора секции удаления СО₂ аммиачной установки, при осуществлении которого из колонны удаляют узел ситчатых тарелок и устанавливают в нее новый узел ситчатых тарелок по любому из пп. 1-10.

Images