RU2729241C1

RU2729241C1 - Heat-mass exchange column

Info

Publication number: RU2729241C1
Application number: RU2019127436A
Authority: RU
Inventors: Иван Владимирович Желтоухов; Александр Александрович Воробьев; Александр Валерьевич Козлов; Владислав Геннадьевич Игнатьев; Олег Леонидович Ерин
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2020-08-05

Abstract

FIELD: heat exchange.

SUBSTANCE: invention relates to design of heat-mass-exchange packed columns and can be used in implementation of rectification processes. Heat-mass-exchange column consists of a body with at least two packages of an arched nozzle arranged in height, located between them at least one header and at least one fluid distributor, each pack of the nozzle, each header, each fluid distributor is installed in the shell. Heat-mass-exchange column along the entire height includes at least two O-rings arranged so that the upper one is located on the upper boundary of the upper shell of the nozzle, and the lower one - on the lower boundary of the lower shell of the nozzle.

EFFECT: invention increases intensity of rectification processes in heat-and-mass exchange column due to complete elimination of the phenomenon of liquid wall-wall entrainment, secondary redistribution of liquid, reducing the phenomenon of mud-splitting and introduction of additional heat insulation without significant increase in vertical dimensions of heat-mass exchange column.

1 cl, 4 dwg

Description

Группа изобретений относится к конструкциям тепломассообменных насадочных колонн и может быть использована при осуществлении ректификационных процессов.The group of inventions relates to structures of heat and mass transfer packed columns and can be used in the implementation of rectification processes.

Наиболее близким первому аспекту настоящей группы изобретений, по технической сущности и совокупности признаков, является технологическая инженерная колонна [см., например, патент RU 2656503 С2, МПК B01D 3/32, B01D53/18, дата публикации 05.06.2018], которая содержит первый вход для первой текучей среды, второй вход для второй текучей среды, более легкой, чем первая текучая среда и комбинированный коллектор и перераспределитель текучих сред. Первый вход расположен возле верхней части колонны. Второй вход расположен возле нижней части колонны. Комбинированный коллектор и перераспределитель текучих сред расположен между первым и вторым входами.The closest to the first aspect of the present group of inventions, in terms of the technical essence and set of features, is a technological engineering column [see, for example, patent RU 2656503 C2, IPC B01D 3/32, B01D53 / 18, publication date 06/05/2018], which contains the first an inlet for a first fluid, a second inlet for a second fluid lighter than the first fluid, and a combined manifold and redistributor of fluids. The first entrance is located near the top of the column. The second entrance is located near the bottom of the column. A combined manifold and redistributor of fluids is located between the first and second inlets.

Наиболее близким второму аспекту настоящей группы изобретений, по технической сущности и совокупности признаков, является коллектор текучей среды для сбора первой текучей среды [см., например, патент RU 2656503 С2, МПК B01D 3/32, B01D 53/18, дата публикации 05.06.2018], который содержит пластину для сбора текучей среды, по меньшей мере одну опускную трубу, по меньшей мере одну вытяжную трубу.The closest to the second aspect of the present group of inventions, in terms of the technical essence and set of features, is a fluid collector for collecting the first fluid [see, for example, patent RU 2656503 C2, IPC B01D 3/32, B01D 53/18, publication date 05.06. 2018], which contains a plate for collecting fluid, at least one standpipe, at least one chimney.

Наиболее близким третьему аспекту настоящей группы изобретений, по технической сущности и совокупности признаков, является распределитель из желобов [И.А. Александров, Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и конструирования. Изд. 2-е. М. «Химия» 1971, с. 296], который содержит желоба для распределения жидкости.The closest to the third aspect of the present group of inventions, in terms of the technical essence and set of features, is a distributor from the troughs [I.A. Aleksandrov, Rectification and absorption apparatuses. Calculation and design methods. Ed. 2nd. M. "Chemistry" 1971, p. 296], which contains chutes for liquid distribution.

К основным недостаткам рассмотренной технологической инженерной колонны следует отнести низкую интенсивность ректификационных процессов, обусловленную явлением пристеночного уноса жидкости, отсутствием контактирования текучих сред в вертикальном пространстве комбинированного коллектора и перераспределителя текучих сред, отсутствием сепарирующего эффекта и дополнительной теплоизоляции.The main disadvantages of the considered technological engineering column should be attributed to the low intensity of rectification processes due to the phenomenon of near-wall entrainment of liquid, the absence of contacting of fluids in the vertical space of the combined collector and the redistributor of fluids, the absence of a separation effect and additional thermal insulation.

К основным недостаткам рассмотренного коллектора текучей среды для сбора первой текучей среды следует отнести понижение интенсивности ректификационных процессов, вследствие отсутствия контактирования текучих сред в коллекторе и отсутствия сепарирующего эффекта.The main disadvantages of the considered fluid reservoir for collecting the first fluid should include a decrease in the intensity of rectification processes due to the lack of contacting of fluids in the reservoir and the absence of a separating effect.

К основному недостатку рассмотренного распределителя из желобов следует отнести большую вероятность пролива жидкости мимо нижних желобов через прорези в верхнем желобе.The main disadvantage of the considered distributor from the troughs is the high probability of liquid spillage past the lower troughs through the slots in the upper trough.

Техническим результатом тепломассообменной колонны является повышение интенсивности ректификационных процессов в тепломассообменной колонне за счет полного исключения явления пристеночного уноса жидкости, уменьшения явления брызгоуноса, и введения дополнительной теплоизоляции без значительного увеличения вертикальных габаритов тепломассообменной колонны.The technical result of the heat and mass transfer column is to increase the intensity of rectification processes in the heat and mass transfer column due to the complete elimination of the phenomenon of near-wall entrainment of liquid, a decrease in the phenomenon of spray loss, and the introduction of additional thermal insulation without a significant increase in the vertical dimensions of the heat and mass transfer column.

Техническим результатом коллектора является введение сепарирующего эффекта.The technical result of the collector is the introduction of a separation effect.

Техническим результатом распределителя жидкости является одновременный перелив жидкости из первичного желоба во вторичные без пролива мимо вторичных желобов.The technical result of the liquid distributor is the simultaneous overflow of liquid from the primary trough into the secondary ones without spilling past the secondary troughs.

Технический результат тепломассообменной колонны достигается тем, что в тепломассообменной колонне, содержащей корпус с установленными соосно один над другим N контактными пакетами насадки из косорифленых листов, установленными между ними M≤N-1 коллекторами, состоящими из пластины для сбора текучей среды и опускной трубы, и М≤N-1 распределителями жидкости, состоящими из первичного желоба и, по меньшей мере, одного вторичного желоба, каждый пакет насадки, каждый коллектор и каждый распределитель жидкости установлены в обечайку с внешним диаметром d=(0,9…0,99)D, где D - внутренний диаметр корпуса тепломассообменной колонны, при этом в нижней и верхней частях корпуса тепломассообменной колонны, с внутренней стороны, на заданном расстоянии друг от друга выполнены пазы, в которые установлены уплотнительные кольца.The technical result of the heat and mass transfer column is achieved by the fact that in the heat and mass transfer column containing a housing with N contact packets of coaxial sheets installed coaxially one above the other, M≤N-1 collectors installed between them, consisting of a plate for collecting a fluid medium and a standpipe, and М≤N-1 with liquid distributors consisting of a primary trough and at least one secondary trough, each packing package, each manifold and each liquid distributor are installed in a shell with an outer diameter d = (0.9 ... 0.99) D , where D is the inner diameter of the body of the heat and mass transfer column, while in the lower and upper parts of the body of the heat and mass transfer column, on the inner side, at a given distance from each other, there are grooves in which the sealing rings are installed.

Технический результат коллектора достигается тем, что коллектор, состоящий из пластины для сбора текучей среды и опускной трубы, установлен в обечайку с внешним диаметром d=(0,9…0,99)D, где D - внутренний диаметр корпуса тепломассообменной колонны, при этом опускная труба установлена по продольной оси тепломассообменной колонны, а пластина для сбора текучей среды выполнена в виде К желобов, в форме усеченного сектора, при этом желоба размещены в двух уровнях, на заданном расстоянии друг от друга по высоте, и установлены наклонно под заданным углом к продольной оси тепломассообменной колонны, при этом нижний уровень желобов установлен с перекрытием относительно верхнего уровня желобов, опускная труба выполнена в виде полого цилиндра, в стенках которого выполнены отверстия в двух уровнях, в количестве равном количеству желобов, каждый желоб жестко закреплен по дуге большего диаметра с обечайкой, а меньшего диаметра - с нижней частью отверстия во внешнем диаметре опускной трубы, при этом боковые стенки каждого желоба закреплены Т-образно по отношению к его дну, при этом в обечайке под верхними желобами, на заданном расстоянии от каждого желоба, выполнены отверстия.The technical result of the collector is achieved by the fact that the collector, consisting of a plate for collecting a fluid medium and a standpipe, is installed in a shell with an outer diameter d = (0.9 ... 0.99) D, where D is the inner diameter of the heat and mass transfer column body, while the downpipe is installed along the longitudinal axis of the heat and mass transfer column, and the plate for collecting the fluid medium is made in the form of K troughs, in the form of a truncated sector, while the troughs are located in two levels, at a given distance from each other in height, and are installed obliquely at a given angle to the longitudinal axis of the heat and mass transfer column, while the lower level of the troughs is installed with an overlap relative to the upper level of the troughs, the downpipe is made in the form of a hollow cylinder, in the walls of which there are holes in two levels, in an amount equal to the number of troughs, each trough is rigidly fixed along an arc of larger shell, and of a smaller diameter - with the lower part of the hole in the outer diameter of the downpipe, while the side walls of each trough are fixed in a T-shape with respect to its bottom, while holes are made in the shell under the upper troughs, at a given distance from each trough.

Технический результат распределителя жидкости достигается тем, что распределитель жидкости, состоящий из первичного желоба и, по меньшей мере, одного вторичного желоба, установлен в обечайку с внешним диаметром d=(0,9…0,99)D, где D - внутренний диаметр корпуса тепломассообменной колонны, при этом на дне первичного желоба над вторичными желобами установлены L переливных труб, где L - количество вторичных желобов, высота которых меньше высоты боковых стенок первичного желоба.The technical result of the liquid distributor is achieved by the fact that the liquid distributor, consisting of a primary trough and at least one secondary trough, is installed in a shell with an outer diameter d = (0.9 ... 0.99) D, where D is the inner diameter of the body heat and mass transfer column, while at the bottom of the primary trough above the secondary troughs L overflow pipes are installed, where L is the number of secondary troughs, the height of which is less than the height of the side walls of the primary trough.

Сущность изобретения тепломассообменной колонны заключается в том, что каждый пакет насадки, каждый коллектор и каждый распределитель жидкости установлены в обечайку с внешним диаметром d=(0,9…0,99)D, где D - внутренний диаметр корпуса тепломассообменной колонны, при этом в нижней и верхней частях корпуса тепломассообменной колонны, с внутренней стороны, на заданном расстоянии друг от друга выполнены пазы, в которые установлены уплотнительные кольца.The essence of the invention of the heat and mass transfer column lies in the fact that each packing package, each collector and each liquid distributor are installed in a shell with an outer diameter d = (0.9 ... 0.99) D, where D is the inner diameter of the heat and mass transfer column body, while in the lower and upper parts of the body of the heat and mass transfer column, from the inside, at a predetermined distance from each other, grooves are made into which sealing rings are installed.

Сущность изобретения коллектора заключается в том, что коллектор установлен в обечайку с внешним диаметром d=(0,9…0,99)D, где D - внутренний диаметр корпуса тепломассообменной колонны, при этом опускная труба установлена по продольной оси тепломассообменной колонны, а пластина для сбора текучей среды выполнена в виде K желобов, в форме усеченного сектора, при этом желоба размещены в двух уровнях, на заданном расстоянии друг от друга по высоте, и установлены наклонно под заданным углом к продольной оси тепломассообменной колонны, при этом нижний уровень желобов установлен с перекрытием относительно верхнего уровня желобов, опускная труба выполнена в виде полого цилиндра, в стенках которого выполнены отверстия в двух уровнях, в количестве равном количеству желобов, каждый желоб жестко закреплен по дуге большего диаметра с обечайкой, а меньшего диаметра - с нижней частью отверстия во внешнем диаметре опускной трубы, при этом боковые стенки каждого желоба закреплены Т-образно по отношению к его дну, при этом в обечайке под верхними желобами, на заданном расстоянии от каждого желоба, выполнены отверстия.The essence of the invention of the collector lies in the fact that the collector is installed in a shell with an outer diameter d = (0.9 ... 0.99) D, where D is the inner diameter of the body of the heat and mass transfer column, while the downpipe is installed along the longitudinal axis of the heat and mass transfer column, and the plate for collecting fluid is made in the form of K gutters, in the form of a truncated sector, while the gutters are placed in two levels, at a given distance from each other in height, and are installed obliquely at a given angle to the longitudinal axis of the heat and mass transfer column, while the lower level of the gutters is installed with overlap relative to the upper level of the gutters, the downpipe is made in the form of a hollow cylinder, in the walls of which there are holes in two levels, in an amount equal to the number of gutters, each gutter is rigidly fixed along an arc of a larger diameter with a shell, and of a smaller diameter with the lower part of the hole in the outer diameter of the downpipe, while the side walls of each trough are fixed in a T-shape with respect to to its bottom, while holes are made in the shell under the upper grooves, at a given distance from each groove.

Сущность изобретения распределителя жидкости заключается в том, что распределитель жидкости установлен в обечайку с внешним диаметром d=(0,9…0,99)D, где D - внутренний диаметр корпуса тепломассообменной колонны, при этом на дне первичного желоба над вторичными желобами установлены L переливных труб, где L - количество вторичных желобов, высота которых меньше высоты боковых стенок первичного желоба.The essence of the invention of the liquid distributor lies in the fact that the liquid distributor is installed in a shell with an outer diameter d = (0.9 ... 0.99) D, where D is the inner diameter of the body of the heat and mass transfer column, while at the bottom of the primary trough above the secondary troughs, L overflow pipes, where L is the number of secondary gutters, the height of which is less than the height of the side walls of the primary gutter.

Сущность группы изобретений поясняется чертежами.The essence of the group of inventions is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлена тепломассообменная колонна, где обозначено: 1 - вход для жидкой фазы; 2 - вход для газовой фазы; 3 - отбор газообразного продукта; 4 - отбор жидкого продукта; 5 - корпус тепломассообменной колонны; 6 - распределитель жидкой фазы; 7 - коллектор; 8 - распределитель жидкости; 9 - уплотнительные кольца; 10 - верхний пакет гофрированной косорифленой насадки; 11 - нижний пакет гофрированной косорифленой насадки. На фиг. 2 представлен пакет гофрированной косорифленой насадки в обечайке, где обозначено: 25 - обечайка насадки. На фиг. 3 представлен коллектор, где обозначено 15 - верхний уровень желобов, 16 - обечайка коллектора, 17 - опускная труба, 18 - нижний уровень желобов, 19 - Т-образные стенки желобов, 26 - отверстия. На фиг. 4 представлен распределитель жидкости, где обозначено: 21 - первичный желоб, 22 - вторичные желоба, 23 - переливные трубы, 24 - обечайка распределителя жидкости.FIG. 1 shows a heat and mass transfer column, where it is indicated: 1 - inlet for the liquid phase; 2 - inlet for the gas phase; 3 - selection of gaseous product; 4 - selection of a liquid product; 5 - body of the heat and mass transfer column; 6 - liquid phase distributor; 7 - collector; 8 - liquid distributor; 9 - sealing rings; 10 - upper package of corrugated skew-corrugated nozzles; 11 - bottom package of corrugated skew-corrugated nozzles. FIG. 2 shows a package of corrugated skew-corrugated nozzles in the shell, where it is indicated: 25 - nozzle shell. FIG. 3 shows the collector, where 15 is the upper level of the troughs, 16 is the shell of the collector, 17 is the standpipe, 18 is the lower level of the troughs, 19 is the T-shaped walls of the troughs, 26 are holes. FIG. 4 shows a liquid distributor, where it is indicated: 21 - primary trough, 22 - secondary troughs, 23 - overflow pipes, 24 - liquid distributor shell.

Тепломассообменная колонна, содержащая корпус с установленными соосно один над другим N контактными пакетами насадки из косорифленых листов, установленными между ними M≤N-1 коллекторами, и М≤N-1 распределителями жидкости, при этом каждый пакет насадки, каждый коллектор и каждый распределитель жидкости установлены в обечайку с внешним диаметром d=(0,9…0,99)D, где D - внутренний диаметр корпуса тепломассообменной колонны.A heat and mass transfer column containing a body with coaxially mounted one above the other N contact packs of nozzles made of coiled sheets, M≤N-1 collectors installed between them, and M≤N-1 liquid distributors, with each packing package, each collector and each liquid distributor installed in a shell with an outer diameter d = (0.9 ... 0.99) D, where D is the inner diameter of the heat and mass transfer column body.

В корпусе тепломассообменной колонны, с внутренней стороны, выполнены пазы, например, диаметром D_np, удовлетворяющим выражению D_np=(1,02…1,03)D, в которые установлены уплотнительные кольца 9, например, из фторопласта, внешним диаметром равным D, внутренним диаметром равным d и высотой h_к, удовлетворяющей выражению h_к=(0,98…1,02)(D_np-d). Расстояния между кольцами выбираются исходя из вертикальных размеров тепломассообменной колонны, так чтобы нижнее уплотнительное кольцо было расположено на нижней границе обечайки нижней насадки, а верхнее - на верхней границе обечайки верхней насадки. Уплотнительные кольца 9 препятствуют свободному движению жидкости и газа по пристеночному пространству тепломассообменной колонны, и создают теплоизолирующее пространство между корпусом тепломассообменной колонны и обечайками: насадки 25, коллектора 16, распределителя жидкости 24. Приведенная конструкция тепломасообменной колонны увеличивает интенсивность ректификационных процессов, вследствие полного исключения явления пристеночного уноса жидкости.In the body of the heat and mass transfer column, on the inside, grooves are made, for example, with a diameter of D _np , satisfying the expression D _np = (1.02 ... 1.03) D, in which sealing rings 9 are installed, for example, made of fluoroplastic, with an outer diameter equal to D , with an inner diameter equal to d and a height h _k , satisfying the expression h _k = (0.98 ... 1.02) (D _np -d). The distances between the rings are selected based on the vertical dimensions of the heat and mass transfer column, so that the lower sealing ring is located on the lower boundary of the lower packing shell, and the upper one - on the upper border of the upper packing shell. O-rings 9 prevent the free movement of liquid and gas along the near-wall space of the heat and mass transfer column, and create a heat-insulating space between the body of the heat and mass transfer column and the shells: nozzles 25, collector 16, liquid distributor 24. The above design of the heat and mass exchange column increases the intensity of rectification processes, due to complete elimination of the phenomenon of near-wall entrainment of liquid.

Коллектор, состоящий из обечайки коллектора 16, желобов 15, 18, выполненных в форме усеченных секторов, установленных наклонно под заданным углом к продольной оси тепломассообменной колонны, при этом угол наклона желобов выбирается из условий текучести жидкости, и опускной трубы 17, установленной вдоль продольной оси тепломассообменной колонны. Желоба расположены двумя уровнями: верхним 15 и нижним 18 - один под другим на заданном расстоянии, определяемом в зависимости от свойств жидкости и газа, находящихся во взаимодействии в тепломассообменной колонне, расстояние между уровнями выбирается так, чтобы гидравлическое сопротивление коллектора было меньше гидравлического сопротивления одного пакета насадки.A collector consisting of a collector shell 16, troughs 15, 18, made in the form of truncated sectors, installed obliquely at a given angle to the longitudinal axis of the heat and mass transfer column, while the slope angle of the troughs is selected from the fluid flow conditions, and a standpipe 17 installed along the longitudinal axis heat and mass transfer column. The gutters are located in two levels: the upper 15 and the lower 18 - one below the other at a given distance, determined depending on the properties of the liquid and gas interacting in the heat and mass transfer column, the distance between the levels is chosen so that the hydraulic resistance of the collector is less than the hydraulic resistance of one package nozzles.

Опускная труба 17 выполнена в виде полого цилиндра, в стенках которого выполнены отверстия в двух уровнях, в количестве равном количеству желобов 15, 18, каждый желоб жестко закреплен по дуге большего диаметра с обечайкой коллектора 16, а меньшего диаметра - с нижней частью отверстия во внешнем диаметре опускной трубы 17. Нижний уровень желобов 18 установлен с перекрытием относительно верхнего уровня желобов 15 с целью исключения сквозного проскока жидкости после насадки 10.The downpipe 17 is made in the form of a hollow cylinder, in the walls of which there are holes in two levels, in an amount equal to the number of grooves 15, 18, each groove is rigidly fixed along an arc of a larger diameter with a collector shell 16, and of a smaller diameter - with the lower part of the hole in the outer the diameter of the downpipe 17. The lower level of the troughs 18 is installed with overlap relative to the upper level of the troughs 15 in order to prevent the through-slip of liquid after the packing 10.

Стенки 19 желобов 15, 18 закреплены Т-образно по отношению ко дну желобов. Стенки 19 желобов имеют двойное назначение. С верхней стороны желобов обеспечивают исключение перелива жидкости через край, а с нижней стороны создают явление сепарации при изменении направления движения поднимающегося газа (И.А. Александров, Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и конструирования. Изд. 2-е. М. «Химия» 1971, с. 296).The walls 19 of the troughs 15, 18 are fixed in a T-shape with respect to the bottom of the troughs. The walls of the 19 gutters have a dual purpose. On the upper side of the gutters, the elimination of liquid overflow over the edge is ensured, and on the lower side, the phenomenon of separation is created when the direction of movement of the rising gas changes (IA Aleksandrov, Distillation and absorption apparatuses. Calculation and design methods. Ed. 2nd. M. " Chemistry "1971, p. 296).

В обечайке коллектора 16 под верхними желобами 15 на заданном расстоянии от верхних желобов выполнены отверстия 26 через которые происходит заполнение межстеночного пространства газом и создание, тем самым, дополнительной теплоизоляции.In the shell of the collector 16 under the upper grooves 15 at a predetermined distance from the upper grooves, holes 26 are made through which the inter-wall space is filled with gas and, thereby, additional thermal insulation is created.

Распределитель жидкости состоит из одного первичного желоба 21, любого количества вторичных желобов 22 и обечайки распределителя жидкости 24. Перелив жидкости из первичного желоба 21 во вторичные 22 осуществляется через переливные трубы 23, расположенные в дне первичного желоба 21 над каждым вторичным желобом 22.The liquid distributor consists of one primary trough 21, any number of secondary troughs 22 and a shell of the liquid distributor 24. The overflow of liquid from the primary trough 21 to the secondary 22 is carried out through the overflow pipes 23 located in the bottom of the primary trough 21 above each secondary trough 22.

С целью исключения возможности перелива жидкости через края первичного желоба 21, переливные трубы 23 выполняются меньшей высоты, чем боковые стенки первичного желоба 21, а внутренний диаметр переливных труб d_ПT, для примера, удовлетворяет выражению

, где d_вн - внутренний диаметр опускной трубы 17, L - количество вторичных желобов 22.In order to exclude the possibility of liquid overflow through the edges of the primary trough 21, the overflow pipes 23 are made of a lower height than the side walls of the primary trough 21, and the inner diameter of the overflow pipes d _PT , for example, satisfies the expression

, where _dn is the inner diameter of the downpipe 17, L is the number of secondary troughs 22.

В нижней части опускной трубы 17 выполнены вырезы, для удобства монтажа всего устройства непосредственно в тепломассообменной колонне, в которые при сборке входят центральные переливные трубы 23.In the lower part of the downpipe 17, cutouts are made for ease of installation of the entire device directly in the heat and mass transfer column, into which the central overflow pipes 23 enter during assembly.

В боковых стенках вторичных желобов выполнены прорези для распределения жидкости на насадку 11. Форма и количество прорезей выбираются исходя из величины расхода жидкости (И.А. Александров, Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и конструирования. Изд. 2-е. М. «Химия» 1971, с. 296).In the side walls of the secondary troughs, slots are made for distributing the liquid to the packing 11. The shape and number of slots are selected based on the amount of fluid flow (IA Aleksandrov, Rectification and absorption apparatus. Calculation and design methods. Edition 2. M. " Chemistry "1971, p. 296).

В обечайках насадки, коллектора и распределителя жидкости выполнены с верхней стороны бортики, а с нижней - совмещаемые с ними выемки, для исключения явления пристеночного уноса жидкости и упрощения монтажа в тепломасообменной колонне, а также предоставления возможности вращать насадку, коллектор и распределитель жидкости на любой угол относительно друг друга, добиваясь наилучшего орошения нижней насадки.The shells of the nozzle, collector and liquid distributor are made on the upper side of the side, and on the lower side there are recesses aligned with them, to exclude the phenomenon of wall entrainment of liquid and simplify installation in the heat and mass exchange column, as well as to provide the ability to rotate the nozzle, collector and liquid distributor to any angle relative to each other, achieving the best irrigation of the lower nozzle.

Жидкость непрерывно подается через вход 1, расположенный ближе к верхней части тепломассообменной колонны, который соединен с распределителем жидкой фазы 6. Распределитель 6 жидкой фазы широко известен из уровня техники и не раскрывается подробно. Жидкая фаза стекает после распределителя 6 равномерно на насадку 10, установленную в обечайке насадки 25. Как и в предыдущем случае, применение такой насадки хорошо известно из уровня техники и не раскрывается подробно.The liquid is continuously supplied through an inlet 1 located closer to the top of the heat and mass transfer column, which is connected to the liquid phase distributor 6. The liquid phase distributor 6 is well known in the art and is not disclosed in detail. The liquid phase flows downstream of the distributor 6 uniformly onto the nozzle 10 installed in the shell of the nozzle 25. As in the previous case, the use of such a nozzle is well known in the art and is not disclosed in detail.

Весь поток жидкости из распределителя жидкой фазы 6, прошедший через насадку 10, можно разделить на четыре вероятных потока: поток, попадающий на обечайку насадки 25, поток, попадающий в опускную трубу 17 через верхнее отверстие, поток, попадающий на верхний уровень желобов 15 и поток, попадающий на нижний уровень желобов 18, находящийся между верхним уровнем желобов.The entire liquid flow from the liquid phase distributor 6 that passed through the nozzle 10 can be divided into four probable flows: the flow entering the shell of the nozzle 25, the flow entering the standpipe 17 through the upper opening, the flow entering the upper level of the troughs 15, and the flow falling on the lower level of the gutters 18, located between the upper level of the gutters.

Приведенная конструкция коллектора обеспечивает направление всех четырех вероятных потоков течения жидкости внутрь опускной трубы 17, чем полностью исключает унос жидкости по стенкам тепломассообменной колонны.The above design of the collector ensures the direction of all four possible flows of liquid flow into the downpipe 17, which completely excludes liquid carryover along the walls of the heat and mass transfer column.

Через опускную трубу 17 жидкость поступает в распределитель жидкости, где наполняет первичный желоб 21 до уровня переливных труб 23, затем поступает одновременно через переливные трубы 23 во вторичные желоба 22, которые наполняет до нижних краев прорезей боковых стенок вторичных желобов 22 и через данные прорези переливается вниз. Размеры прорезей выбираются из литературы (И.А. Александров, Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и конструирования. Изд. 2-е. М. «Химия» 1971, с. 296).Through the standpipe 17, the liquid enters the liquid distributor, where it fills the primary trough 21 to the level of the overflow pipes 23, then simultaneously flows through the overflow pipes 23 into the secondary troughs 22, which it fills to the lower edges of the slots of the side walls of the secondary troughs 22 and overflows down through these slots ... The dimensions of the slots are selected from the literature (IA Aleksandrov, Rectification and absorption apparatuses. Methods of calculation and design. Edition 2. M. "Chemistry" 1971, p. 296).

Жидкость после распределителя жидкости равномерно попадает на насадку 11. Насадка 11, после равномерного орошения, оказывается полностью смоченной, и, следовательно, полностью работающей без значительных зон обхода жидкостью.The liquid after the liquid distributor evenly falls on the nozzle 11. The nozzle 11, after even irrigation, turns out to be completely wetted, and, therefore, completely working without significant zones of bypass with the liquid.

Газ непрерывно подается через вход 2, расположенный ближе к нижней части тепломассообменной колонны. Поднимаясь вверх по колонне газ поступает в нижнюю насадку 11, идентичную насадке 10, где контактирует с стекающей по поверхности насадки вниз жидкостью, проходит через распределитель жидкости и коллектор.Gas is continuously supplied through inlet 2, located closer to the bottom of the heat and mass transfer column. Ascending up the column, the gas enters the lower packing 11, which is identical to the packing 10, where it contacts the liquid flowing down the packing surface, passes through the liquid distributor and the collector.

В коллекторе часть газа заполняет через отверстия 26 межстеночное пространство, обеспечивая выравнивание давления внутри обечаек и корпуса тепломассообменной колонны и создание дополнительного теплоизолирующего пространства. В коллекторе также происходит тепломассообмен - газ контактирует со стекающей по желобам 15, 18 пленкой жидкостью. Газ, проходя коллектор, несколько раз меняет направление своего движения, так как желоба 15, 18 установлены с перекрытием, исключающим свободное движение газа. На нижней части желобов 15, 18 наблюдаются явления конденсации низколетучего компонента из газа, вследствие разности температур кипения жидкости, стекающей вниз по верхней поверхности желобов и конденсации газа, поднимающегося по нижней поверхности указанных желобов, и сепарации влаги на нижней части Т-образных стенок, вследствие изменения направления движения газа. Образующаяся капельная влага стекает по нижней поверхности желобов 15, 18 на внешнюю часть опускной трубы 17, откуда попадает в первичный желоб распределителя жидкости 21 (И.А. Александров, Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и конструирования. Изд. 2-е. М. «Химия» 1971, с. 296). Далее газ поступает на насадку 10, где контактирует с стекающей вниз жидкостью.In the collector, part of the gas fills the inter-wall space through the holes 26, ensuring equalization of the pressure inside the shells and the body of the heat and mass transfer column and creating an additional heat-insulating space. Heat and mass exchange also takes place in the collector - the gas contacts the liquid film flowing down the grooves 15, 18. Gas passing through the collector changes its direction of movement several times, since the troughs 15, 18 are installed with overlap, excluding the free movement of gas. On the lower part of the troughs 15, 18, the phenomena of condensation of a low-volatile component from the gas are observed, due to the difference in the boiling points of the liquid flowing down the upper surface of the troughs and the condensation of gas rising along the lower surface of these troughs, and the separation of moisture on the lower part of the T-shaped walls, due to changes in the direction of gas movement. The resulting droplet moisture flows down the lower surface of the troughs 15, 18 to the outer part of the downpipe 17, from where it enters the primary trough of the liquid distributor 21 (IA Aleksandrov, Rectification and absorption apparatus. Calculation and design methods. Ed. 2. M . "Chemistry" 1971, p. 296). Further, the gas enters the nozzle 10, where it contacts with the liquid flowing downward.

Применение данного устройства позволяет интенсифицировать ректификационные процессы, происходящие в тепломассообменной колоннах, благодаря исключению пристеночного уноса жидкости, введению дополнительного сепарирующего эффекта и дополнительной теплоизоляции, необходимой в криогенной технике.The use of this device makes it possible to intensify the rectification processes occurring in the heat and mass transfer columns, due to the elimination of wall carryover of the liquid, the introduction of an additional separation effect and additional thermal insulation required in cryogenic technology.

Указанное устройство может быть изготовлено на предприятиях РФ, что соответствует критерию «промышленная применимость».The specified device can be manufactured at the enterprises of the Russian Federation, which meets the criterion of "industrial applicability".

Claims

1. A heat and mass transfer column containing a body with N contact packs of nozzles of skew-corrugated sheets installed coaxially one above the other and M <N-1 collectors installed between them, consisting of a plate for collecting fluid medium and a standpipe, while the standpipe is installed along the longitudinal axis the heat and mass transfer column, and the plate for collecting the fluid is made in the form of K troughs, in the form of a truncated sector, while the troughs are placed in two levels, at a distance from each other in height and are installed obliquely at an angle to the longitudinal axis of the heat and mass transfer column, while the lower level the gutters are installed with overlap relative to the upper level of the gutters, the downpipe is made in the form of a hollow cylinder, in the walls of which there are holes in two levels, in an amount equal to the number of gutters, each gutter is rigidly fixed along an arc of a larger diameter with a shell, and of a smaller diameter from the bottom part of the hole in the outer diameter of the downpipe, while the lateral st The lugs of each trough are fixed in a T-shape with respect to its bottom, while holes are made in the shell under the upper troughs, at a distance from each trough, and with liquid distributors installed in the housing M <N-1, consisting of a primary trough and at least one secondary gutter, while L overflow pipes are installed at the bottom of the primary gutter above the secondary gutters, where L is the number of secondary gutters, the height of which is less than the height of the side walls of the primary gutter, and the inner diameter of the overflow pipes d _PT satisfies the expression

where d _vn is the inner diameter of the downpipe, slots are made in the side walls of the secondary troughs, and cutouts are made in the lower part of the downpipe, into which the central overflow pipes enter during assembly, with each nozzle package, each manifold and each liquid distributor installed in the shell with an outer diameter d = (0.9 ... 0.99) D, where D is the inner diameter of the heat and mass transfer column body, on the upper side of which the sides are made, and on the lower side - recesses, in the lower and upper parts of the heat and mass transfer column body, on the inner side , grooves are made at a distance from each other, in which the sealing rings are installed.

2. Heat and mass transfer column according to claim 1, in which the packing, manifold and liquid distributor are made with the possibility of rotation at any angle relative to each other.