RU88980U1

RU88980U1 - CONTACT DEVICE OF HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE

Info

Publication number: RU88980U1
Application number: RU2009124563/22U
Authority: RU
Inventors: Георгий Геннадьевич Тютюник; Александр Викторович Литвиненко; Али Юсупович Аджиев; Сергей Николаевич Прусаченко; Сергей Иванович Бойко
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2009-11-27

Abstract

1. Контактное устройство тепломассообменного аппарата, состоящее из горизонтальных перфорированных тарелок и размещенной между тарелками регулярной насадки, отличающееся тем, что насадка одним основанием присоединена к полотну тарелки, а между другим основанием насадки и полотном следующей тарелки выполнена свободная зона, кроме того, отношение величины свободного объема регулярной насадки к величине свободного сечения перфорированного полотна тарелки составляет 2,0-5,5. ! 2. Контактное устройство по п.1, отличающееся тем, что высота свободной зоны между основанием насадки и полотном тарелки составляет 0,2-0,7 расстояния между тарелками.1. The contact device of the heat and mass transfer apparatus, consisting of horizontal perforated plates and a regular nozzle placed between the plates, characterized in that the nozzle is connected to the plate blade with one base, and a free zone is made between the other nozzle base and the next plate blade, in addition, the ratio of free the volume of the regular nozzle to the free cross section of the perforated plate of the plate is 2.0-5.5. ! 2. The contact device according to claim 1, characterized in that the height of the free zone between the base of the nozzle and the plate blade is 0.2-0.7 distance between the plates.

Description

Полезная модель относится к аппаратам для проведения тепломассообменных процессов в системе газ (пар) - жидкость, снабженным комбинированными контактными устройствами, и может быть использована в газовой, нефтяной, нефтехимической и других отраслях промышленности.The utility model relates to apparatus for carrying out heat and mass transfer processes in a gas (steam) - liquid system equipped with combined contact devices, and can be used in gas, oil, petrochemical and other industries.

Известно контактное устройство, относящееся к массообменным тарелкам провального типа, включающее несколько перфорированных горизонтальных полотен с уложенной на них сеткой, при этом часть перфораций на полотнах выполнена с отогнутой вниз отбортовкой (патент на полезную модель №31515, B01D 3/18, опубл. 20.08.2003).Known contact device related to mass transfer plates of a failure type, including several perforated horizontal paintings with a grid laid on them, while some of the perforations on the canvases are made with flanges bent down (utility model patent No. 31515, B01D 3/18, publ. 20.08. 2003).

Общим признаком предлагаемого решения и решения по патенту №31515 является наличие в контактном устройстве горизонтальных перфорированных тарелок.A common feature of the proposed solutions and solutions for patent No. 31515 is the presence of horizontal perforated plates in the contact device.

Недостатком известной конструкции является отсутствие развитой массообменной поверхности в пространстве между полотнами. Создаваемая в результате барботажа поверхность контакта фаз нестабильна и при изменении режима работы колонны может значительно снизиться. В результате этого данная тарелка имеет сравнительно низкую эффективность тепломассообмена, узкий диапазон устойчивой и эффективной работы, а также значительный унос жидкости при сравнительно малых скоростях газа (пара) в колонне.A disadvantage of the known design is the lack of a developed mass transfer surface in the space between the paintings. The phase contact surface created as a result of sparging is unstable and can significantly decrease when the operating mode of the column is changed. As a result of this, this plate has a relatively low heat and mass transfer efficiency, a narrow range of stable and efficient operation, as well as significant liquid entrainment at relatively low gas (steam) velocities in the column.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является колонна с насадкой (патент №2135252, B01D 3/18, опубл. 27.08.1999). Колонна содержит вытянутый вверх корпус, имеющий верхний участок для получения жидкости, промежуточный участок для формирования траектории потока проходящей вниз через него активной жидкости и проходящего вверх через него газа и нижний участок для сбора жидкости, патрубок вывода газа, выходящий из корпуса над верхним участком, средство для распределения жидкости поперек верхнего участка, патрубок вывода жидкости из нижнего участка, патрубок ввода газа в нижний участок, ряд расположенных с промежутком перфорированных тарелок, разделяющих поперек на разных уровнях всю траекторию потока в промежуточном участке, множество дискретных газ-жидкость контактных набивных элементов, опирающихся на каждую тарелку, отличающаяся тем, что набивные элементы образуют уплотненные слои, каждый из которых заполняет всю разделенную часть промежуточного участка над тарелкой, на которую опирается уплотненный слой, а тарелки являются вспенивающими и распределяющими жидкость, причем каждая тарелка имеет множество параллельных расположенных с промежутком отдельных желобов с переливами, причем переливы выполнены высотой, обеспечивающей создание и поддержание необходимого для вспенивания восходящим потоком пара уровня жидкости.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed utility model is a column with a nozzle (patent No. 2135252, B01D 3/18, publ. 27.08.1999). The column contains an elongated housing having an upper section for receiving liquid, an intermediate section for forming a flow path of the active liquid passing down through it and gas passing upward through it, and a lower section for collecting liquid, a gas outlet pipe leaving the housing above the upper section, means for the distribution of fluid across the upper portion, the fluid outlet pipe from the lower portion, the gas inlet pipe to the lower portion, a series of perforated plates spaced apart, divide across across the entire flow path in the intermediate section, a plurality of discrete gas-liquid contact packing elements resting on each plate, characterized in that the packing elements form densified layers, each of which fills the entire divided part of the intermediate section above the plate, onto which the compacted layer is supported, and the plates are foaming and distributing the liquid, each plate having a plurality of parallel spaced separate gutters with overflows, moreover, the overflows are made high, which ensures the creation and maintenance of the level of liquid necessary for foaming with an upward flow of steam.

Общими признаками предлагаемого устройства и устройства по патенту №2135252 являются размещение в контактном устройстве горизонтальных перфорированных тарелок и регулярной насадки, размещенной между тарелками.Common features of the proposed device and device according to patent No. 2135252 are the placement in the contact device of horizontal perforated plates and a regular nozzle placed between the plates.

Недостатком известного устройства является высокая металлоемкость и стоимость, плохая работа на загрязненных средах, повышенное гидравлическое сопротивление. Эти недостатки связаны с тем, что насадка установлена непосредственно на тарелку. Поток газа, выходящий из отверстий тарелки, ударяется о контактные элементы насадки, за счет чего резко возрастает гидравлическое сопротивление. В случае переработки загрязненных жидкостей частицы грязи задерживаются на тарелке, так как часть отверстий тарелки перекрывается контактными элементами насадки, а через образующиеся при этом зазоры проходит газ с большой скоростью, что препятствует свободному перетоку частиц грязи на нижележащую тарелку. В связи с этим необходима периодическая чистка насадки, связанная с остановкой производства и большими материальными затратами. Кроме того, поток газа не успевает равномерно распределиться на выходе из отверстий тарелки, а жидкость на тарелке плохо перемешивается из-за наличия контактных элементов насадки, препятствующих перетоку жидкости из одного участка полотна тарелки к другому, за счет чего снижается эффективность тепломассообмена. Барботажный слой на тарелке обычно занимает не менее 0,1 расстояния между тарелками и при установке насадки непосредственно на тарелку барботажный слой гасится нижним слоем насадки, что снижает эффективность тепломассообмена при переработке невспенивающихся жидкостей и неполной загруженности колонны.A disadvantage of the known device is its high metal consumption and cost, poor performance on contaminated media, and increased hydraulic resistance. These disadvantages are due to the fact that the nozzle is installed directly on the plate. The gas flow exiting from the plate openings strikes against the contact elements of the nozzle, due to which the hydraulic resistance sharply increases. In the case of processing contaminated liquids, dirt particles are trapped on the plate, since part of the plate openings are blocked by the contact elements of the nozzle, and gas flows through the gaps formed at a high speed, which prevents the free flow of dirt particles to the underlying plate. In this regard, periodic cleaning of the nozzle is necessary, associated with a shutdown of production and high material costs. In addition, the gas flow does not have time to evenly distribute at the exit of the plate openings, and the liquid on the plate mixes poorly due to the presence of contact elements of the nozzle that impede the flow of liquid from one section of the plate web to another, thereby reducing the efficiency of heat and mass transfer. The bubble layer on the plate usually takes at least 0.1 distance between the plates and when the nozzle is installed directly on the plate, the bubble layer is quenched by the lower layer of the nozzle, which reduces the efficiency of heat and mass transfer during processing of non-foaming liquids and incomplete loading of the column.

Известно, что применение в качестве опорной конструкции под насадку различных сеток и перфорированных плит с мелкими отверстиями должно быть исключено, так как подобные устройства приводят к преждевременному захлебыванию колонны (А.И.Скобло, «Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии», М.: Недра, 2000 г., с.266). Однако это условие не относится к конструкциям контактных устройств, работающим в диапазоне нагрузок по газу и жидкости, характерных для провальных тарельчатых колонн.It is known that the use of various grids and perforated plates with small holes as a support structure should be excluded, since such devices lead to premature flooding of the column (A. I. Skoblo, “Processes and Apparatuses for Oil and Gas Processing and Petrochemistry”, M .: Nedra, 2000, p. 266). However, this condition does not apply to the designs of contact devices operating in the range of gas and liquid loads characteristic of failed plate columns.

Применение для предлагаемой полезной модели опорных тарелок с относительно большими перфорациями также исключается вследствие свободного протекания жидкости через тарелку, т.е. такие тарелки не обеспечивают задержку жидкости на тарелке, что приводит к низкой эффективности тепломассообмена в колонне.The use of support plates with relatively large perforations for the proposed utility model is also excluded due to the free flow of liquid through the plate, i.e. such plates do not provide fluid retention on the plate, which leads to low heat and mass transfer efficiency in the column.

Задачей данной полезной модели является создание контактного устройства, обеспечивающего надежную работу на загрязненных средах, снижение гидравлического сопротивления, металлоемкости и стоимости при сохранении высокой эффективности тепломассообмена.The objective of this utility model is to create a contact device that ensures reliable operation on contaminated media, reducing hydraulic resistance, metal consumption and cost while maintaining high heat and mass transfer efficiency.

Поставленная задача достигается тем, что в контактном устройстве тепломассообменного аппарата, состоящем из горизонтальных перфорированных тарелок и размещенной между тарелками регулярной насадки, новым является то, что насадка одним основанием присоединена к полотну тарелки, а между другим основанием насадки и полотном следующей тарелки выполнена свободная зона, кроме того, отношение величины свободного объема регулярной насадки к величине свободного сечения перфорированного полотна тарелки составляет 2,0-5,5.The problem is achieved in that in the contact device of the heat and mass transfer apparatus, consisting of horizontal perforated plates and placed between the plates of the regular nozzle, it is new that the nozzle is attached to the plate of the plate with one base, and a free zone is made between the other base of the nozzle and the canvas of the next plate in addition, the ratio of the free volume of the regular nozzle to the free section of the perforated plate of the plate is 2.0-5.5.

Кроме этого, высота свободной зоны между основанием насадки и полотном тарелки составляет 0,2-0,7 расстояния между тарелками.In addition, the height of the free zone between the base of the nozzle and the blade plate is 0.2-0.7 distance between the plates.

Такая конструкция позволяет добиться распределения потоков пара и жидкости по сечению насадки за счет тарелок, которые одновременно выполняют функции опорно-распределительных решеток. Образуются две зоны контакта фаз - в барботажном слое на тарелке и в тонком пленочном слое на поверхности насадки. При этом пакет насадки сепарирует газ с уносимой с нижележащей тарелки капельной жидкостью, за счет чего значительно снижается капельный унос. Все это позволяет увеличить эффективность тепломассообмена. Наличие свободной зоны между тарелкой и насадкой позволяет проводить периодический внутренний осмотр тепломассообменного аппарата, а также определять степень загрязненности пакетов насадки, при этом исключается необходимость разборки насадки, что позволяет упростить обслуживание тепломассообменного аппарата.This design allows you to achieve the distribution of steam and liquid flows over the nozzle cross section due to plates, which at the same time serve as support distribution grids. Two zones of phase contact are formed - in the bubble layer on the plate and in a thin film layer on the surface of the nozzle. In this case, the nozzle package separates the gas from the dropping liquid carried away from the underlying tray, thereby significantly reducing droplet entrainment. All this allows you to increase the efficiency of heat and mass transfer. The presence of a free zone between the plate and the nozzle allows for periodic internal inspection of the heat and mass transfer apparatus, as well as to determine the degree of contamination of the nozzle packages, eliminating the need for disassembly of the nozzle, which simplifies maintenance of the heat and mass transfer apparatus.

На рисунке представлен общий вид контактного устройства тепломассообменного аппарата.The figure shows a general view of the contact device of the heat and mass transfer apparatus.

Контактное устройство тепломассообменного аппарата содержит горизонтальные перфорированные тарелки 1 и 2 и блочную регулярную насадку 3. Насадка 3 одним основанием 4 прикреплена к вышележащей тарелке 1, а между другим основанием 5 насадки 3 и полотном нижележащей тарелки 2 выполнена свободная зона 6. Отношение величины свободного объема насадки 3 к величине свободного сечения перфорированного полотна тарелки 1 (или 2) составляет 2,0-5,5. Высота свободной зоны 6 между основанием 5 насадки 3 и полотном тарелки 2 составляет 0,2-0,7 расстояния между тарелками 1 и 2.The contact device of the heat and mass transfer apparatus contains horizontal perforated plates 1 and 2 and a regular block nozzle 3. The nozzle 3 is attached to the overlying plate 1 with one base 4, and a free zone 6 is made between the other base 5 of the nozzle 3 and the canvas of the underlying plate 2. The ratio of the free volume of the nozzle 3 to the size of the free section of the perforated plate plate 1 (or 2) is 2.0-5.5. The height of the free zone 6 between the base 5 of the nozzle 3 and the blade plate 2 is 0.2-0.7 distance between the plates 1 and 2.

Контактное устройство работает следующим образом. Распределенный поток жидкости поступает с вышележащей тарелки 1, а распределенный поток газа поступает снизу с нижележащей тарелки 2 на насадку 3. В результате образуется барботажный слой на тарелке 2 и одновременно происходит тепломассообмен на поверхности и в объеме насадки 3. Далее поток газа уходит на вышележащую тарелку 1, а жидкость через отверстия в полотне тарелки 1 поступает на нижележащую тарелку 2. При этом за счет указанного соотношения величины свободного объема регулярной насадки 3 к величине свободного сечения перфорированного полотна 1 (или 2), составляющего 2,0-5,5, пакет насадки 3 сепарирует газ с уносимой тарелки 2 капельной жидкостью, за счет чего значительно снижается капельный унос, а следовательно, возрастает эффективность тепломассообмена. Нижний предел отношения величины свободного объема регулярной насадки 3 к величине свободного сечения перфорированного полотна 1 (или 2), составляющий 2,0, соответствует максимальной эффективности тепломассообмена на поверхности насадки при сохранении ее сепарирующей способности, а верхний предел - 5,5 соответствует высокой сепарирующей способности насадки при сохранении приемлемой эффективности тепломассообмена на поверхности насадки. Высота свободной зоны 6, составляющая от 0,2 до 0,7 расстояния между тарелками 1 и 2, позволяет эффективно реализовать полезную модель и сократить общие затраты на изготовление необходимого объема регулярной насадки при сохранении высокой эффективности тепломассообмена за счет вышеописанных преимуществ от наличия свободной зоны 6 над тарелкой 2.The contact device operates as follows. The distributed liquid stream flows from the overlying plate 1, and the distributed gas stream flows from the bottom from the lower plate 2 to the nozzle 3. As a result, a bubble layer is formed on the plate 2 and at the same time heat and mass transfer occurs on the surface and in the volume of the nozzle 3. Then the gas stream goes to the overlying plate 1, and the liquid through the openings in the plate plate 1 enters the underlying plate 2. At the same time, due to the indicated ratio of the free volume of the regular nozzle 3 to the free cross section is perforated of the web 1 (or 2) constituting 2.0-5.5, nozzles package 3 separates gas with entrained liquid droplet plates 2, whereby the droplet entrainment is greatly reduced and hence efficiency increases teplomassoobmena. The lower limit of the ratio of the free volume of the regular nozzle 3 to the free cross-section of the perforated web 1 (or 2) of 2.0 corresponds to the maximum heat and mass transfer efficiency on the surface of the nozzle while maintaining its separation ability, and the upper limit of 5.5 corresponds to a high separating ability nozzles while maintaining acceptable heat and mass transfer efficiency on the surface of the nozzle. The height of the free zone 6, ranging from 0.2 to 0.7, the distance between the plates 1 and 2, allows you to effectively implement the utility model and reduce the total cost of manufacturing the required volume of regular packing while maintaining high heat and mass transfer efficiency due to the above advantages from the presence of a free zone 6 over plate 2.

Claims

1. The contact device of the heat and mass transfer apparatus, consisting of horizontal perforated plates and a regular nozzle placed between the plates, characterized in that the nozzle is connected to the plate blade with one base, and a free zone is made between the other nozzle base and the next plate blade, in addition, the ratio of free the volume of the regular nozzle to the free cross section of the perforated plate of the plate is 2.0-5.5.

2. The contact device according to claim 1, characterized in that the height of the free zone between the base of the nozzle and the plate blade is 0.2-0.7 distance between the plates.