UA64354A

UA64354A - Heat-mass exchange column or its part

Info

Publication number: UA64354A
Application number: UA2003054537A
Authority: UA
Inventors: Zia Naimovych Memedliaev; Petro Fedorovych Bondar; Petro Pavlovych Borysov; Ivan Vasyliovych Volokhov; Valentyn Valentynovyc Holubiev; Yurii Volodymyrovyc Shevchenko; Volodymyr Vasyliovych Matsaev; Serhii Viktorovych Kascheev
Original assignee: Khimtekhnolohiia State Res And; Sieverodonetsk State Productio
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-02-16

Abstract

Heat-mass exchange column or its part for the systems gas (vapour)- liquid contains housing and located inside it contact trays with overflow devices for the liquid or without them and distributed overflow channels for the gas (vapour), which are displaced on adjacent plates relative to each other along horizontal line, with arrangement of upper sections of overflow channels in separation space between lower and upper contact trays. The lower sections of overflow channels are located in the separation space between lower and upper space contact trays.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід належить до конструкцій колон тепломасообміну або їх частин, які використовуються в хімічній та 2 суміжних галузях промисловості.The invention belongs to the designs of heat and mass transfer columns or their parts, which are used in the chemical and 2 related industries.

Відомий апарат тепломасообміну для систем газ (пара) - рідина, в якому суміжні контактні тарілки з'єднані трубками для проходу байпасного потоку газу (пари), верхні зрізи яких розташовані вище рівня газо ( паро) -рідинного шару на кожній тарілці ( Авт. св. СССР Мо 590877, МКИ В 01 Д 3/20, з. 01.10.76 г., оп. 23.03.81 г., бюл. Мо11). 70 Недоліком відомого апарату є невисока масообмінна здібність, яка пояснюється тим, що потік газу (пари) байпасує підряд дві контактні тарілки.A well-known heat-mass exchange device for gas (vapor) - liquid systems, in which adjacent contact plates are connected by tubes for the passage of a gas (vapor) bypass flow, the upper sections of which are located above the level of the gas (vapor) - liquid layer on each plate ( Author of St. . USSR Mo 590877, MKY В 01 D 3/20, dated 10.01.76, op. 03.23.81, bull. Mo11). 70 The disadvantage of the known apparatus is the low mass exchange capacity, which is explained by the fact that the flow of gas (steam) bypasses two contact plates in a row.

Найбільш близьким технічним рішенням є апарат абсорбції з розподілом газового потоку, в якому кожна контактна тарілка обладнана каналами для проходу газу в обхід зони контакту з рідиною, які розташовані на сусідніх тарілках у шаховому порядку з розміщенням нижніх зрізів каналів врівень з полотном тарілки (Химическая промьішленность, 1992 г., Мо8, с.53-55, рис. 1, прототип).The closest technical solution is an absorption apparatus with gas flow distribution, in which each contact plate is equipped with channels for the passage of gas to bypass the contact zone with the liquid, which are located on the adjacent plates in a staggered order with the placement of the lower sections of the channels flush with the surface of the plate (Химическая промышленность, 1992, Mo8, pp. 53-55, Fig. 1, prototype).

Недоліком відомого апарату є недостатня масообмінна здібність, яка пояснюється тим, що потік газу байпасує підряд більш ніж одну контактну тарілку, тому що газовий потік, який байпасує нижче розташовану контактну тарілку, частково байпасує і наступну через потрапляння в її байпасний канал в результаті співударяння та активного розтікання струменю по нижньому боці полотна вище розташованої контактної тарілки.The disadvantage of the known device is the insufficient mass exchange capacity, which is explained by the fact that the gas flow bypasses more than one contact plate in a row, because the gas flow that bypasses the lower contact plate partially bypasses the next one as well due to entering its bypass channel as a result of collision and active spreading of the jet on the lower side of the canvas above the contact plate.

В основу винаходу поставлено задачу створення такої колони тепломасообміну або її частини, в якій, за рахунок нового розташування нижніх зрізів перепускних каналів, газ (пара) байпасує підряд тільки одну контактну тарілку, що в порівнянні з прототипом забезпечує підвищену масообмінну здібність при інших рівних умовах.The basis of the invention is the task of creating such a heat-mass exchange column or its part, in which, due to the new arrangement of the lower sections of the bypass channels, gas (steam) bypasses only one contact plate in a row, which, in comparison with the prototype, provides increased mass exchange capacity under other equal conditions.

Поставлена задача вирішується тим, що в колоні тепломасообміну або її частині для систем газ (пара) - « рідина, яка містить корпус та розташовані всередині нього контактні тарілки з переливними пристроями для рідини або без них та розосередженими перепускними каналами для газу (пари), які зміщені на сусідніх тарілках один відносно другого по горизонталі, з розміщенням верхніх зрізів перепускних каналів в сепараційному просторі між нижче та вище розташованими контактними тарілками, згідно з винаходом, нижні зрізи перепускних М каналів розміщені в сепараційному просторі між нижче та вище розташованими контактними тарілками. юThe task is solved by the fact that in the heat and mass exchange column or its part for gas (vapor) systems - "a liquid that contains a body and contact plates located inside it with or without overflow devices for liquid and dispersed bypass channels for gas (vapor), which shifted on adjacent plates one relative to the other horizontally, with the placement of the upper sections of the bypass channels in the separation space between the lower and higher located contact plates, according to the invention, the lower sections of the bypass M channels are placed in the separation space between the lower and higher located contact plates. yu

Окрім того, нижні та/або верхні зрізи перепускних каналів обладнані відповідно конфузорами та/або дифузорами. оIn addition, the lower and/or upper sections of the bypass channels are equipped with baffles and/or diffusers, respectively. at

Розміщення нижніх зрізів перепускних каналів в сепараційному просторі між нижче та вище розташованими «І контактними тарілками запобігає потраплянню газу (пари), який байпасує нижче розташовану контактну тарілку, 39 в перепускні канали вище розташованої контактної тарілки, тому що їх нижні частини становляться перешкодою ее, на шляху струменю газу(пари), що розтікається по нижньому боці полотна вище розташованої контактної тарілки, після її співударяння з останньою.Placing the lower sections of the bypass channels in the separation space between the lower and higher contact plates prevents the gas (steam) that bypasses the lower contact plate 39 from entering the bypass channels of the higher contact plate, because their lower parts become an obstacle ee, on path of the jet of gas (steam) spreading along the lower side of the canvas above the contact plate, after its collision with the latter.

Конфузори та/або дифузори, якими обладнані відповідно нижні та/або верхні зрізи перепускних каналів, « забезпечують найбільш "м'який" збір і роздачу газу (пари), який перепускається, та знижений гідравлічний опір З 50 перепускних каналів, отже, одна і та ж кількість газус(пари) може бути перепущена крізь їх менше число, що с збільшує робочу площу контактної тарілки, а значить і її масообмінну здібність при інших рівних умовах.Confusers and/or diffusers, which are equipped with the lower and/or upper sections of bypass channels, respectively, "provide the most "soft" collection and distribution of gas (steam) that is bypassed, and reduced hydraulic resistance. From 50 bypass channels, therefore, one and the same amount of gas (steam) can be passed through a smaller number of them, which increases the working area of the contact plate, which means its mass exchange capacity, other things being equal.

Із» На фігурі показана колона тепломасообміну або її частина, яка пропонується, у розрізі.From" The figure shows a heat and mass exchange column or its proposed part in section.

Вона складається з корпуса 1, контактних тарілок 2 та З з переливними пристроями для рідини 4 (або без них) та перепускними каналами для газу(пари) 5 та б, нижні та верхні зрізи яких (7 та 8) розташовані в міжтарільчатому сепараційному просторі та обладнані відповідно конфузорами 9 та/або дифузорами 10. б Колона тепломасообміну або її частина працює наступним чином. «» Рідина після взаємодії з газом (парою), який піднімається по колоні тепломасообміну або її частині, на контактній тарілці 3, зливається з неї Через переливний пристрій 4 та/або шляхом провалу на контактну тарілкуIt consists of a body 1, contact plates 2 and C with overflow devices for liquid 4 (or without them) and bypass channels for gas (steam) 5 and b, the lower and upper sections of which (7 and 8) are located in the inter-plate separation space and respectively equipped with confusors 9 and/or diffusers 10. b The heat-mass exchange column or its part works as follows. "" The liquid, after interaction with the gas (steam), which rises through the heat and mass exchange column or its part, on the contact plate 3, drains from it through the overflow device 4 and/or by falling onto the contact plate

Мн 2. сл 20 Висхідний газ (пара), загальна кількість якого при завданому діаметрі колони тепломасообміну або їїMn 2. sl 20 Rising gas (steam), the total amount of which at the given diameter of the heat and mass exchange column or its

І» частини зумовлює перевищення максимально допускних швидкостей, послідовно взаємодіє з рідиною на контактних тарілках 2, З частиною своєї кількості, яка відповідає оптимальній швидкості, а "надлишок" обходе їх за допомогою перепускних каналів 5 та 6 (з конфузорами 9 та/або дифузорами 10), нове розташування нижніх зрізів (7) яких забезпечує повну змінність "надлишку" від тарілки до тарілки на відміну від прототипу, та, як 29 наслідок, підвищену у порівнянні з ним масообмінну здібність. в. Експериментальне підтвердження цьому отримано в процесі ректифікації суміші метанол-вода в діапазоні концентрацій легколетючого компоненту 40,0-87,690 (мол.) при безкінечному флегмовому числі в колоні з внутрішнім діаметром 900мм, яка обладнана трьома контактними тарілками з переливними пристроями для рідини та перепускними каналами для пари за прототипом ( 1 серія експериментів) та за винаходом (2 серія 60 експериментів) у порівняльних умовах. Аналіз проб суміші метанол-вода, які відбираються (х - концентрація легколетючого компоненту в рідині на вході та виході з тарілки, у - концентрація легколетючого компоненту в парі під та над тарілкою) проводився за допомогою рефрактометра ИРФ-22. Зафіксовані результати наведені в таблиці. б5And" of the part causes the maximum permissible speeds to be exceeded, interacts sequentially with the liquid on the contact plates 2, with part of its quantity corresponding to the optimal speed, and the "excess" bypasses them with the help of bypass channels 5 and 6 (with confusors 9 and/or diffusers 10 ), the new arrangement of the lower sections (7) which ensures complete variability of the "excess" from plate to plate, unlike the prototype, and, as a consequence, increased mass exchange capacity compared to it. in. Experimental confirmation of this was obtained in the process of rectification of a methanol-water mixture in the concentration range of the volatile component 40.0-87,690 (mol.) at an infinite reflux number in a column with an internal diameter of 900 mm, which is equipped with three contact plates with overflow devices for liquid and bypass channels for pairs according to the prototype (1 series of experiments) and according to the invention (2 series of 60 experiments) in comparative conditions. The analysis of samples of the methanol-water mixture, which are taken (x - the concentration of the volatile component in the liquid at the entrance and exit from the plate, y - the concentration of the volatile component in the vapor under and above the plate) was carried out using an IRF-22 refractometer. The recorded results are shown in the table. b5

(хо (моль) узЬ (моль) ККД по Мерфрі (хо (моль) узе (моль) ККД по Мерфрі з 053 ото й й Й й й що(ho (mol) uzb (mol) Murphrey efficiency (ho (mol) uze (mol) Murphrey efficiency with 053 oto y y y y y what

Отримані результати свідчать, що, починаючи з другої тарілки знизу, нове розташування нижніх зрізів перепускних каналів для пари підвищує коефіцієнт корисної дії (ККД) по Мерфрі з 0,53 до 0,70. Це означає, що для забезпечення, наприклад, двадцяти теоретичних ступенів розподілу колона тепломасообміну або її частина повинна бути оснащена 38 контактними тарілками за прототипом або 29 контактними тарілками за винаходом у/5 при інших рівних умовах. Очевидно, що і висота колони тепломасообміну або її частини буде меншою. Для умов цього прикладу при міжтарільчатій відстані 500 мм вона зменшується на 4м.The obtained results indicate that, starting from the second plate from the bottom, the new location of the lower sections of the steam bypass channels increases the Murphrey efficiency from 0.53 to 0.70. This means that to provide, for example, twenty theoretical stages of distribution, the heat and mass exchange column or its part must be equipped with 38 contact plates according to the prototype or 29 contact plates according to the invention in/5, other things being equal. It is obvious that the height of the heat and mass exchange column or its part will be smaller. For the conditions of this example, with an inter-plate distance of 500 mm, it decreases by 4 m.

Окрім того, винахід, який пропонується, забезпечує єдиний діаметр для колон тепломасообміну, коли їх традиційне апаратурне оформлення приводить до того чи іншого нетехнологічного "бутилочного" варіанту, що саме по собі має важне самостійне значення при проектуванні та виготовленні обладнання.In addition, the proposed invention provides a single diameter for heat and mass exchange columns, when their traditional hardware design leads to one or another non-technological "bottle" option, which in itself has an important independent value in the design and manufacture of equipment.

Таким чином, колона тепломасообміну або її частина, яка пропонується, ефективно вирішує поставлену задачу і рекомендується до промислового впровадження шляхом реконструкції діючих колон тепломасообміну або їх частин при необхідності збільшення навантажень.Thus, the heat and mass exchange column or its part, which is offered, effectively solves the task and is recommended for industrial implementation through the reconstruction of existing heat and mass exchange columns or their parts, if it is necessary to increase the loads.

Claims

The formula of the invention "

1. A heat-mass exchange column or its part for gas (vapor) systems - a liquid that contains a body and contact plates located inside it with or without overflow devices for liquid and dispersed bypass channels for gas (vapors), which are displaced on neighboring plates relative to one another one horizontal, with the placement of the upper sections of the bypass channels in the separation space between the lower and higher located contact plates, which differs in that the lower sections of the bypass channels are placed M) in the separation space between the lower and higher located contact plates. co

2. The heat and mass exchange column or its part according to claim 1, which differs in that the lower and/or upper sections of the bypass channels are equipped with baffles and/or diffusers, respectively. « (Se)

- and? (o) Cheka" (95) 1 "z" 60 b5