RU2016617C1

RU2016617C1 - Method for organizing mass exchange apparatus flow

Info

Publication number: RU2016617C1
Authority: RU
Inventors: О.С. Чехов; А.А. Сидягин
Original assignee: Московская государственная академия химического машиностроения
Priority date: 1991-06-25
Filing date: 1991-06-25
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: method involves counterflow contact of gas (steam) and fluid (granulated material) flows and splitting the gas (steam) flow into parts. One of the gas (steam) flow parts is bypassed one or several stages of contact and then is mixed with the main flow. The process of flow splitting and mixing is repeated more than once through the apparatus height. Contact devices which have high flow capacity are mounted between the points of flow mixing and following splitting of the flows. Additional bypass flows may be organized in zones embracing the points of flow mixing and following splitting. EFFECT: improved quality. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способам организации контакта фаз в системе газ (пар) - жидкость (зернистый материал) и может найти применение в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и смежных отраслях промышленности в процессах абсорбции, десорбции, ректификации и др., позволяет интенсифицировать действующие массообменные аппараты без полной замены внутренних контактных устройств и снизить вследствие этого затраты на реконструкцию. The invention relates to methods for organizing the contact of phases in a gas (vapor) - liquid (granular material) system and can be used in chemical, oil refining, food and related industries in the processes of absorption, desorption, rectification, etc., it allows to intensify the existing mass transfer apparatus without complete replacement of internal contact devices and thereby reduce reconstruction costs.

Целью изобретения является повышение производительности аппарата. The aim of the invention is to increase the productivity of the apparatus.

На фиг. 1 представлена схема движения газовых (паровых) потоков; на фиг. 2 - схема движения газовых (паровых) потоков с организацией дополнительных байпасных потоков для зон между точками смешения и последующего разделения потоков; на фиг. 3 - схема организации потоков. In FIG. 1 presents a diagram of the movement of gas (steam) flows; in FIG. 2 is a diagram of the movement of gas (steam) flows with the organization of additional bypass flows for zones between the mixing points and the subsequent separation of flows; in FIG. 3 is a flow chart.

Поток 1 жидкости (зернистого материала) поступает в аппарат на верхнюю контактную ступень и движется сверху вниз, проходя поочередно все контактные ступени аппарата. The fluid flow 1 (granular material) enters the apparatus at the upper contact stage and moves from top to bottom, passing through all the contact stages of the device in turn.

Газовый (паровой) поток поступает в нижнюю часть аппарата, делится на две части, одна из которых 2 проходит через контактные ступени аппарата снизу-вверх, противотоком потоку жидкости (зернистого материала) и взаимодействует с ним, а другая 3 направляется в обход одной или нескольких ступеней контакта по каналам, установленным внутри или вне аппарата. Затем части газового (парового) потока встречаются и перемешиваются в точке 4 смешения. Объединенный газовый (паровой) поток 5 проходит далее одну (или несколько) ступеней контакта 6, которые могут быть рассчитаны на большую производительность, затем в точке 7 вновь разделятся на основной 2 и байпасный 3. Для обеспечения нормальной работы ступеней контакта 6 без замены их на устройства с большей пропускной способностью для зон, ограниченных точками смешения 4 и разделения 7 потоков, могут быть организованы дополнительные байпасные потоки 8. Каналы для прохода байпасных потоков 3 и 8 выполнены так, чтобы гидравлическое сопротивление движению отдельных частей газа (пара) было одинаковым, в результате чего поток делится на части в требуемой пропорции. The gas (steam) stream enters the lower part of the apparatus, is divided into two parts, one of which 2 passes through the contact steps of the apparatus from the bottom up, interacts with it against the flow of liquid (granular material), and the other 3 is sent to bypass one or more contact levels through channels installed inside or outside the device. Then parts of the gas (steam) stream are met and mixed at point 4 of mixing. The combined gas (steam) stream 5 then goes through one (or several) stages of contact 6, which can be designed for greater productivity, then at point 7 they are again divided into main 2 and bypass 3. To ensure normal operation of contact stages 6 without replacing them with devices with higher throughput for zones limited by mixing points 4 and separation of 7 streams, additional bypass streams 8 can be organized. Channels for the passage of bypass streams 3 and 8 are made so that the hydraulic resistance e the movement of individual parts of the gas (steam) was the same, whereby the stream is divided into pieces in a desired proportion.

Предлагаемый способ позволяет увеличить производительность аппарата по сравнению с пропускной способностью, допустимой для контактного устройства, используемого в действующем аппарате по традиционному способу организации потоков [1]. The proposed method allows to increase the productivity of the device compared to the bandwidth acceptable for the contact device used in the existing device according to the traditional method of organizing flows [1].

При организации работы аппарата по предлагаемому способу движущая сила процесса массообмена увеличивается, но снижается эффективность аппарата за счет разбавления основного потока байпасным и уменьшения вследствие этого концентрации компонента в легкой фазе на выходе из аппарата. Однако анализ работы действующих массообменных аппаратов показал, что при проектировании большинства из них число ступеней контакта принято с запасом, нередко значительным. Тем самым образуется определенный "запас по эффективности", который позволяет применять предлагаемый способ организации потоков без снижения качества продукта. When organizing the operation of the apparatus according to the proposed method, the driving force of the mass transfer process increases, but the efficiency of the apparatus decreases due to dilution of the main flow bypass and consequently a decrease in the concentration of the component in the light phase at the outlet of the apparatus. However, an analysis of the operation of the existing mass transfer apparatuses showed that when designing most of them, the number of contact steps was taken with a margin, often significant. This creates a certain "margin of efficiency", which allows you to apply the proposed method of organizing flows without compromising product quality.

Таким образом в соответствии с предлагаемым способом интенсификация действующих колонных массообменных аппаратов имеется возможность обеспечения повышенной производительности аппарата без полной замены внутренних контактных устройств. Thus, in accordance with the proposed method, the intensification of the existing columned mass transfer apparatus there is the possibility of ensuring increased productivity of the apparatus without the complete replacement of internal contact devices.

П р и м е р. Для очистки 1400 м³ воздуха от ацетона с начальным содержанием Y_н = =0,06 до концентрации Y_к = 0,004 водой спроектирован аппарат диаметром 600 мм с количеством тарельчатых контактных ступеней n = 14, причем запас по количеству ступеней принят 15% (т.е. две дополнительные ступени). Реально концентрация ацетона на выходе воздуха из аппарата Y_к' =0,0016. При организации потоков в аппарате в соответствии с предлагаемым способом, с направлением байпасного потока, например через две ступени контакта (фиг. 3), возможно увеличение производительности аппарата на 40%. Изменение концентрации ацетона в газовой фазе для традиционного [1] и предлагаемого способов показано в таблице. Расчет проводился на ЭВМ IBM PC по модели, реализующей ступенчатый расчет концентрации в тарельчатом аппарате.PRI me R. To clean 1400 m ^{3 of} air from acetone with an initial content of Y _n = 0.06 to a concentration of Y _k = 0.004, an apparatus with a diameter of 600 mm was designed with the number of disk-shaped contact steps n = 14, with a margin of 15% (t. e. two additional steps). Actually, the concentration of acetone at the air outlet from the apparatus Y _k '= 0.0016. When organizing the flows in the apparatus in accordance with the proposed method, with the direction of the bypass flow, for example through two contact levels (Fig. 3), an increase in the productivity of the apparatus by 40% is possible. The change in the concentration of acetone in the gas phase for the traditional [1] and the proposed methods are shown in the table. The calculation was carried out on an IBM PC computer according to a model that implements a stepwise calculation of the concentration in a disk apparatus.

Таким образом в реконструированном аппарате будет достигнута требуемая концентрация Y_к = 0,004 при увеличении производительности аппарата до 1960 м³ по очищаемому воздуху.Thus, in the reconstructed apparatus, the required concentration Y _k = 0.004 will be achieved with an increase in the productivity of the apparatus to 1960 m ³ in the cleaned air.

Claims

1. METHOD OF ORGANIZING FLOWS IN MASS EXCHANGE APPLIANCES during countercurrent contacting of gas (steam) and liquid (granular material) flows with dividing the gas (steam) flow into parts, characterized in that, in order to ensure increased productivity of the apparatus, one of the gas (steam) parts ) the flow is directed to bypass one or several contact stages bypass, after which it is mixed with the main stream, and the process of dividing and mixing the flows is repeated several times along the height of the apparatus.

2. The method according to p. 1, characterized in that for zones covering the mixing point and the subsequent separation of flows, organize additional bypass flows.