PL177798B1

PL177798B1 - Kolumna do przeciwbieżnego kontaktowania gazu i cieczy

Info

Publication number: PL177798B1
Application number: PL95316385A
Authority: PL
Inventors: Gerrit Konijn
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1995-03-21
Publication date: 2000-01-31
Also published as: JP3787153B2; CZ265596A3; JPH09510395A; AU684157B2; CN1151124A; NZ282814A; EP0751808B1; EP0751808A1; AU2072395A; NO963986L; PL316385A1; NO316211B1; CA2186119A1; US5885488A; WO1995025571A1; CZ287116B6; CA2186119C; BR9507154A; CN1048643C; NO963986D0

Abstract

1. Kolumna do przeciwbieznego kontakto- wania gazu i cieczy, posiadajaca wloty i wyloty dla substancji, która to kolumna jest wyposazona w wiele poziomych tac kontaktowych, umiesz- czonych w osiowych odstepach w kolumnie, przy czym kazda taca kontaktowa jest wyposazona w przepusty, i w wiele poziomych tac oddzie- lajacych, zaopatrzonych w rury wirowe oraz ze- spól do usuwania cieczy z tacy oddzielajacej, przy czym kazda taca oddzielajaca jest umiesz- czona powyzej tacy kontaktowej, znamienna tym, ze kazda rura wirowa (20, 21, 22) tac od- dzielajacych (15, 16, 17) jest wyposazona w pier- scieniowy U-ksztaltny deflektor (34, 35, 36) umieszczony ponad górnym koncem rury wirowej (20, 21, 22), przy czym kazdy U-ksztaltny deflektor (34, 35, 36) znajduje sie ponad tylko jedna rura wirowa (20, 21, 22). F I G . 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kolumna do przeciwbieżnego kontaktowania gazu i cieczy.

Znana kolumna do przeciwbieżnego kontaktowania gazu i cieczyjest wyposażona we wloty i wyloty dla substancji. Położenie wlotów i wylotów zależy od zastosowania kolumny. Gdy kolumnę stosuje się do usuwania zanieczyszczeń z mieszaniny gazów poprzez przeciwbieżne zetknięcie mieszaniny gazów z cieczą pochłaniającą, wówczas kolumna ma wlot gazu i wylot cieczy umieszczone przy jej dolnym końcu oraz wlot cieczy i wylot gazu umieszczone przy jej górnym końcu, zaś gdy kolumnę stosuje się do destylacji surowca, wówczas kolumna ma wlot surowca umieszczony w pobliżu jej środkowej części, wlot gazu oraz wylot cieczy umieszczone przy jej dolnym końcu oraz wlot cieczy i wylot gazu umieszczone przy jej górnym końcu.

177 798

W trakcie przeciwbieżnego kontaktu gaz przepływa do góry, a ciecz przepływa w dół przez kolumnę. Dla umożliwienia przepływu w górę gazu i przepływu w dół cieczy, kolumna wyposażonajest w wiele poziomych tac kontaktowych, umieszczonych osiowo oddzielnie w kolumnie. Taca kontaktowa może być tak zwaną tacą kontaktową o przepływie krzyżowym, albo o przepływie przeciwbieżnym. Taca kontaktowa o przepływie krzyżowym wyposażona jest w przepusty oraz przewód opadowy, który otwiera się poniżej tacy kontaktowej, przy czym w trakcie normalnej pracy gaz przepływa ku górze przez przepusty, a ciecz przepływa z tacy kontaktowej w dół przez przewód opadowy. Taca kontaktowa o przepływie przeciwbieżnym wyposażona jest jedynie w przepusty i nie ma przewodu opadowego, zaś w czasie normalnej pracy gaz przepływa ku górze przez przepusty, a ciecz przepływa z tacy kontaktowej i może ściekać w dół przez przepusty.

W czasie normalnej pracy kolumny wyposażonej w tacę kontaktową o przepływie krzyżowym, gaz przepływa ku górze przez przepusty w tacy kontaktowej, a ciecz podawanajest na tacę k.ontaktowapoprzez przewód opadowy z następnej, wyższej tacy kontaktowej. Ciecz zebrana na tacy kontaktowej tworzy warstwę, a kontakt gazu i cieczy ma miejsce w warstwie cieczy na tacy kontaktowej. Grubość warstwy cieczy określonajest przez wysokość przelewu przewodu opadowego. Ciecz przelewająca się ponad przelewem usuwana jest przez przewód opadowy, a gaz uwolniony z cieczy na tacy kontaktowej przepływa ku górze do następnej wyższej tacy kontaktowej, na której znów styka się z cieczą. Część cieczy zostaje porwana wraz z gazem płynącym do góry, a obecność cieczy w gazie niekorzystnie wpływa na efektywność pracy kolumny.

W celu zmniejszenia ilości porywanej cieczy, w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 1 983 762 zaproponowano dodanie do kolumny wielu poziomych tac oddzielających, wyposażonych w rury wirowe i w zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej, przy czym każda taca oddzielająca umieszczona jest powyżej tacy kontaktowej, a następna wyższa taca kontaktowa umieszczona jest powyżej kolejnej tacy oddzielającej.

Rura wirowa jest okrągłą walcową rurą, w której umieszczony jest zespół nadający ruch wirowy. W czasie normalnego działania gaz z porwanąciecząprzepływa przez rurę wirową, a zespół nadający ruch wirowy powoduje obrót gazu. Pod wpływem sił odśrodkowych, porwany płyn odsuwa się od środka rury wirowej ijest zbierany na wewnętrznej powierzchni okrągłej walcowej rury, gdzie tworzy się cienka warstwa cieczy. Przy górnym końcu rury cienka warstwa cieczy rozpada się, a kropelki cieczy wypadają z rury i te kropelki cieczy powinny opaść na tacę oddzielającą. Droga części kropelek jest taka, iż kropelki uderzają w tacę kontaktową powyżej tacy oddzielającej, i zostają porwane przez przepusty w tej tacy kontaktowej. W celu zmniejszenia tego porywania, górne końce rur wirowych otwierają się prosto do przepustów tacy kontaktowej ponad tacą oddzielającą, tak iż gaz przepływa w kierunku przepustów tacy kontaktowej, a ciecz uderza w tacę kontaktową wokół przepustów. Do tej pory znana ze stanu techniki taca oddzielająca zawiera tyle rur wirowych, ile jest przepustów w następnej wyższej tacy kontaktowej, zaś średnica rur wirowych jest równa średnicy przepustów w następnej wyższej tacy kontaktowej, a rozkład rur wirowych jest podobny do rozkładu przepustów. W konsekwencji wolny obszar znanej tacy oddzielającej jest równy wolnemu obszarowi tacy kontaktowej. Wolny obszar tacy kontaktowej jest określony jako obszar przepustów w rurach wirowych, podzielony przez aktywny obszar tacy oddzielającej, a wolny obszar tacy kontaktowej jest określony jako obszar przepustów, podzielony przez aktywny obszar tacy kontaktowej. Wadą kolumny znanej ze stanu techniki jest to, że wymaganajest znaczna liczba rur wirowych, co powoduje, że taka znana kolumna jest bardzo kosztowna.

Niemiecki opis patentowy nr 109 806 przedstawia kolumnę do przeciwbieżnego kontaktowania gazu i cieczy, która posiada wloty i wyloty dla substancji, ijest wyposażona w wiele poziomych tac kontaktowych umieszczonych osiowo oddzielnie w kolumnie, przy czym każda taca kontaktowa wyposażonajest w przepusty, i ponadto jest wyposażona w wiele poziomych tac oddzielających, wyposażonych w rury wirowe i w zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej, przy czym każda taca oddzielająca umieszczona jest powyżej tacy kontaktowej.

177 798

Znana ze stanu techniki taca oddzielająca zawiera ponadto płytę pokrywy, która umieszczonajest ponad rurami wirowymi, przy czym ta płyta pokrywy wyposażonajest w otwory, przez które rury wybiegająw dół, przy czym te rury mająmniejszą średnicę niż średnica rur wirowych i biegną do górnych końców rur wirowych. Poważną wadą tej znanej tacy oddzielającej jest to, że płyta pokrywy zamyka przestrzeń pomiędzy rurami wirowymi tak, że gaz porwany z cieczą nie może uciec z tej przestrzeni.

Celem wynalazku jest opracowanie kolumny, umożliwiającej ulepszone oddzielanie gazu od cieczy.

Kolumna do przeciwbieżnego kontaktowania gazu i cieczy, posiadająca wloty i wyloty dla substancji, która to kolumnajest wyposażona w wiele poziomych tac kontaktowych, umieszczonych w osiowych odstępach w kolumnie, przy czym każda taca kontaktowa jest wyposażona w przepusty, i wyposażona w wiele poziomych tac oddzielających, zaopatrzonych w rury wirowe oraz zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej, przy czym każda taca oddzielająca jest umieszczona powyżej tacy kontaktowej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że każda rura wirowa tac oddzielających jest wyposażona w pierścieniowy U-kształtny deflektor umieszczony ponad górnym końcem rury wirowej tak, że każdy U-kształtny deflektor znajduje się ponad tylko jedną rurą wirową.

Każda taca kontaktowajest wyposażona w przewód opadowy otwierający się poniżej tacy kontaktowej.

Zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej zawiera przewód opadowy otwierający się poniżej tacy oddzielającej.

Każda taca kontaktowajest wyposażona w przewód opadowy, otwierający się poniżej tacy kontaktowej, zaś zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej zawiera przewód opadowy otwierający się do przewodu opadowego tacy kontaktowej poniżej tacy oddzielającej.

Przewód opadowy tacy oddzielającej otwiera się na drugątacę kontaktowąponiżej tacy oddzielającej.

Zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej zawiera przewód opadowy otwierający się na drugą tacę kontaktowąponiżej tacy oddzielającej.

Poniżej szczytu przelewu przewodu opadowego, znajduje się zewnętrzna ściana U-kształtnego deflektora.

Pole powierzchni pierścienia utworzonego przez obrzeże U-kształtnego deflektora oraz zewnętrzną powierzchnię rury wirowej jest mniejsze niż pole powierzchni pierścienia utworzonego przez wewnętrzną powierzchnię U-kształtnego deflektora i zewnętrzną powierzchnię rury wirowej przy szczycie rury wirowej.

Rury wirowe są wyposażone w wychwytywacz kropelek, umieszczony przy wylocie gazu U-kształtnego deflektora.

Pierścieniowy U-kształtny deflektor prowadzi ciecz na tacę oddzielającą, a gaz porwany wraz z cieczą przechodzi pomiędzy pierścieniowymi U-kształtnymi deflektorami.

W czasie normalnego działania kropelki cieczy odrywają się od cienkiej warstwy cieczy przy górnym końcu rury wirowej. Kropelki cieczy zmuszane są przez deflektor U-kształtny do ruchu w dół na tacę oddzielającą. W konsekwencji, kropelki cieczy nie przechodzą ku górze na następnąwyższątacę kontaktową. A zatem nie ma potrzeby, by górne końce rur wirowych otwierały się prosto do przepustów tacy kontaktowej powyżej tacy oddzielającej i dlatego w kolumnie według wynalazku średnice rur wirowych są o wiele większe od średnicy przepustów w tacy kontaktowej . Oznacza to ponadto, iż można zastosować mniej rur wirowych. Korzystnie średnica rur wirowychjest przynajmniej trzy razy większa od średnicy przepustu, a średnica rury wirowej nie przekracza dwudziestokrotności średnicy przepustu.

Dalszą zaletą kolumny według wynalazku jest to, że wolny obszar tacy oddzielającej jest większy od wolnego obszaru znanej tacy oddzielającej. Przy wzroście spadku ciśnienia na tacy oddzielającej przy rosnącej prędkości gazu w rurach wirowych, i w wyniku odwrotnej proporcjonalności prędkości gazu do wolnego obszaru tacy oddzielającej, spadek ciśnienia na tacy oddzie177 798 lającej w kolumnie według wynalazkujest mniejszy niż spadek ciśnienia na tacy oddzielającej w znanej kolumnie.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie przekrój poprzeczny części kolumny do kontaktowania przeciwbieżnie gazu i cieczy według wynalazku, a fig. 2 - schematycznie przekrój poprzeczny części innego wykonania kolumny według wynalazku do kontaktowania przeciwbieżnie gazu i cieczy.

Kolumna 1 pokazana na fig. 1 wyposażonajest w poziome tace kontaktowe 5,6,7 i 8 umieszczone osiowo oddzielnie w kolumnie 1. Poziome tace kontaktowe 5,6,7 i 8 są tak zwanymi tacami sitowymi. Taca sitowa jest płaską płytą wyposażoną w przepusty w postaci otworów. Poziome tace kontaktowe 5, 6,7 i 8 wyposażone są w przewody opadowe, odpowiednio, 10,11, 12 i 13. Przewód opadowy 10 otwiera się poniżej tacy kontaktowej 5 na następnąniższątacę kontaktową 6 i tak dalej. Taca, do której otwiera się przewód opadowy 13, nie została pokazana. W praktyce przewód opadowy należący do dolnej tacy oddzielającej kolumny otwiera się do dolnej części kolumny.

Kolumna 1 wyposażonajest we wlot gazu i wylot cieczy umieszczone przyjej dolnym końcu oraz wlot cieczy i wylot gazu, umieszczone przy jej górnym końcu; przy czym wlot gazu, wylot cieczy, wlot cieczy oraz wylot gazu nie zostały przedstawione na fig. 1.

Kolumna 1 jest ponadto wyposażona w poziome tace oddzielające 15,16 i 17, przy czym każda z tac oddzielających 15,16 albo 17 jest umieszczona ponad tacą kontaktową 6, 7 albo 8. Tace oddzielające 15,16 i 17 wyposażone sąw rury wirowe 20,21 i22.Rury wirowe 20,21 i22są wyposażone w zespół nadający ruch wirowy, na przykład wirowe łopatki 25. Każda taca oddzielająca 15,16albo 17 jest ponadto wyposażona w zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej w postaci przewodu opadowego 29,30 i 31. Przewód opadowy 29 tacy oddzielającej 15 otwiera się poprzez przewód opadowy 11 na drugą tacę kontaktową 7 poniżej tacy oddzielającej 15 i tak dalej. Należy zauważyć, iż nie pokazano drugiej tacy kontaktowej poniżej tacy oddzielaj ącej 17 i tacy oddzielającej powyżej tacy kontaktowej 5.

Każda rura wirowa 20,21 albo 22 jest wyposażona w pierścieniowy U-kształtny deflektor 34, 35 i 36, umieszczony ponad górnym końcem rury wirowej 20, 21 albo 22.

W czasie normalnego działania gaz podawany jest do kolumny 1 poprzez wlot gazu (nie przedstawiony) przy dolnym końcu kolumny 1, a ciecz podawanajest do kolumny 1 poprzez wlot cieczy (nie przedstawiony) przy górnym końcu kolumny 1. W kolumnie 1 gaz i płyn wchodzą w kontakt na poziomych tacach kontaktowych 5,6,7 i 8 dla wymiany materii i/lub ciepła, a po skontaktowaniu ciecz i gaz usuwane są z kolumny 1 przez wylot gazu (nie przedstawiony) w górnej części kolumny 1 oraz przez wylot cieczy (nie przedstawiony) w dolnej części kolumny 1. Nadmiar cieczy usuwany jest z tac kontaktowych 5,6,7 i 8 przez przewody opadowe 10,11,12 i 13,a część cieczy zostaje porwana wraz z gazem płynącym do góry.

Efektywność działania kolumny 1 określona jest przez maksymalną prędkość przepływu gazu w funkcji prędkości przepływu cieczy, przy czym maksymalna prędkość przepływu gazu jest tą prędkością przepływu gazu, przy której rozpoczyna się porywanie płynu przez płynący do góry gaz.

Dla poprawy efektywności pracy kolumny konieczne jest zmniejszenie porywania cieczy. W celu zmniejszenia porywania cieczy kolumna 1 wyposażonajest w tace oddzielające 15,16 i 17. W rurach wirowych 20,21 i 22 tac oddzielających 15,16 i 17 gaz płynący do góry wraz z porwaną cieczą poddawany jest ruchowi odśrodkowemu, i w rezultacie ciecz zostaje oddzielona od gazu. Oddzielona ciecz zbiera się na wewnętrznych powierzchniach rur wirowych 20,21 i 22. Przy górnych końcach rur wirowych 20,21 i 22 ciecz odrywa się od wewnętrznych powierzchni rur wirowych 20, 21 i 22, zaś U-kształtne deflektory 34, 35 i 36 kierują odrywającą się ciecz ku podłożu tac oddzielających 15,16 i 17, skąd cieczjest usuwana poprzez przewody opadowe 11, 12 i 13tac kontaktowych 6, 7 i 8.

Dla wyjaśnienia ulepszonego działania kolumny według wynalazku, przeprowadzono testy w kolumnie, mającej średnicę wewnętrzną45 cm. W kolumnie tej zainstalowano cztery tace kontaktowe, z odstępem między tacami wynoszącym 600 mm. Tace kontaktowe były tacami si6

177 798 towymi o wolnym obszarze stanowiącym 20% ich powierzchni, a każda taca kontaktowa wyposażona była w przewód opadowy, otwierający się poniżej tacy. Kolumna wyposażona była w cztery tace oddzielające, z których każda umieszczona była bezpośrednio powyżej tacy kontaktowej . Każda taca oddzielająca była wyposażona w pięć rur wirowych o średnicy 110 mmi, przyczyni każda rura wirowa wyposażona była w U-kształtny deflektor. Obszar wolny tacy oddzielającej wynosił 30% jej powierzchni.

Kolumna działała dla prędkości przepływu cieczy, odpowiadających parametrom przepływu w zakresie od 0,05 do 0,15, przy czym ten parametr przepływu określony jest jako (L/G)*(p₁/pg)^v:2. Dla tych parametrów przepływu uzyskano maksymalne prędkości przepływu gazu, odpowiadające współczynnikom maksymalnego obciążenia w zakresie 0,20 do 0,18 m/s, przy czym współczynnik obciążenia określony jest jako U_g*(p_g/(p,/p_g)^b'^;2. W powyższych definicjach: L jest prędkością przepływu cieczy w m³/s, G jest prędkością przepływu gazu w m³/s, p1 jest gęstością cieczy w kg/W, pg jest gęstością w kg/m3, zaś Ug jest powierzchniową prędkością gazu w m/s.

Spadek ciśnienia na połączonych tacach kontaktowej i oddzielającej wyniósł pomiędzy 500 a 4000 Pa.

Poniżej opisane będą dwa przykłady innych kolumn. Bez tac oddzielających, współczynnik maksymalnego obciążenia wyniósł około 0,12 do 0,10 dla tych samych parametrów przepływu, a spadek ciśnienia wyniósł pomiędzy 250 a 2000 Pa. W konsekwencji, kolumna według wynalazku zapewnia wysoki współczynnik maksymalnego obciążenia, kosztem większego spadku ciśnienia.

Zastąpienie w kolumnie według wynalazku tac oddzielających tacami oddzielającymi, mającymi wolny obszar wynoszący 20%, taki sam jak wolny obszar tacy sitowej, oraz rur wirowych rurami wirowymi bez U-kształtnych deflektorów, daje w rezultacie niższy współczynnik maksymalnego obciążenia i większy spadek ciśnienia.

W celu oddzielenia cieczy od gazu, rury wirowe wyposażone są w pierścieniowy U-kształtny deflektor. W czasie normalnego działania ciecz przepływa ku górze wzdłuż wewnętrznej powierzchni ściany rury wirowej i wpływa do pierścieniowego kanału wyznaczonego przez pierścieniowy U-kształtny deflektor i ściankę rury wirowej. Ciecz przepływa ku górze wzdłuż wewnętrznej powierzchni ścianki rury wirowej i w dół wzdłuż zewnętrznej powierzchni ściany rury wirowej. Część gazu przepływa wraz z ciecząprzez pierścieniowy kanał.

Dla zmniejszenia porywania gazu z ciecząprzez pierścieniowy kanał, pierścieniowy U-kształtny deflektor jest tak ukształtowany, iż część pierścieniowego kanału, w którym płyn przepływa w dółjest zbieżna w kierunku ku dołowi. Ten pierścieniowy U-kształtny deflektor zastosowano w rurach wirowych 20 jak przedstawiono na fig. 1. Pole powierzchni pierścienia, utworzonego przez obrzeże 40 pierścieniowego U-kształtnego deflektora 34 oraz zewnętrznąpowierzchnię rury wirowej 20 jest mniejsze od pola powierzchni pierścienia, utworzonego przez wewnętrznąpowierzchnię U-kształtnego deflektora 34 i zewnętrznąpowierzchnię rury wirowej 20 przy szczycie 41 rury wirowej.

Alternatywnie, porywaniu gazu z ciecząmożna zapobiec uszczelniając otwór U-kształtnego deflektora cieczą znajdującą się na tacy oddzielającej w czasie normalnego działania. Sposób ten zastosowano w rurach wirowych 21, w których zewnętrzna ścianka 45 U-kształtnego deflektora 35 sięga do poziomu znajdującego się poniżej szczytu przelewu 47 przewodu opadowego 30.

Dla dalszego zmniejszenia porywania płynu, rurę wirową 22 wyposażono w wychwytywacz kropelek 49 w postaci rozszerzającego się pierścienia, umieszczonego przy wylocie gazu U-kształtnego deflektora 36.

Zamiast tacy sitowej można zastosować dowolnątacę kontaktową, na przykład tacę zaworową.

W opisanej powyżej kolumnie, ciecz usunięta przez tacę oddzielającą 15 wraca na tacę kontaktową 7 poniżej tacy kontaktowej 6, do której należała taca oddzielająca 15, co stosuje się również do innych tac oddzielających 16 i 17. W przypadku pracy kolumny przy niskich obciążeniach cieczą, przynajmniej część cieczy oddzielanej przez tacę oddzielającą może być zawrócona na tacę kontaktową, do której należy taca oddzielająca. Można tego dokonać przez

177 798 zastosowanie rur przewodu opadowego, umieszczonych w otworach w tacy oddzielającej, albo przez zastosowanie jednego przewodu opadowego, który otwiera się na tacę kontaktowaponiżej tacy oddzielającej.

Wynalazek pozwala na udoskonalenie pracy znanej kolumny, polegające na tym, że ulega zmniejszeniu porywanie cieczy z gazem przepływającym do następnej, wyższej tacy. W ten sposób wynalazek umożliwia działanie kolumny przy wyższym współczynniku obciążenia.

Dla oceny wpływu zwiększania współczynnika obciążenia na efektywność działania tacy kontaktowej, odniesiono się do tacy kontaktowej 7 (fig. 1), która ma przewód opadowy 12. W czasie normalnej pracy gaz przepływa ku górze przez przepusty w tacy kontaktowej 7 i wchodzi w kontakt z warstwą cieczy obecną na tacy kontaktowej 7. Po zetknięciu ciecz i gaz rozdzielają się, gaz z porwaną cieczą płynie do góry, a ciecz z pewną ilością rozproszonego gazu usuwana jest z tacy kontaktowej 7 przez przewód opadowy 12. Przewód opadowy 12 wypełnionyjest dyspersjągazu w cieczy. Wysokość cieczy w przewodzie opadowym 12 jest proporcjonalna do spadku ciśnienia na tacy kontaktowej 7. Ponieważ ten spadek ciśnienia jest proporcjonalny do powierzchniowej prędkości gazu, a zatem do współczynnika obciążenia, zatem wysokość słupa cieczy w przewodzie opadowym jest proporcjonalna do współczynnika obciążenia. Ponieważ wysokość słupa cieczy nie może przekroczyć wysokości przewodu opadowego 12, zatem wysokość przewodu opadowego 12 ogranicza współczynnik obciążenia.

Dla pokonania tego ograniczenia nałożonego przez przewód opadowy tacy kontaktowej, proponuje się zastąpienie tacy kontaktowej o przepływie krzyżowym tacą kontaktową przeciwbieżną, która jest tacą kontaktową bez przewodu opadowego.

Na figurze 2 przedstawiono inny przykład wykonania kolumny według wynalazku, w którym części podobne do części przedstawionych na fig. 1 mają te same odnośniki cyfrowe.

Drugi przykład wykonania kolumny, przedstawiony na fig. 2, różni się od przykładu wykonania przedstawionego na fig. 1 głównie tym, że tace kontaktowe zastąpiono tacami kontaktowymi o przepływie przeciwbieżnym. Dla uproszczenia przedstawiono tylko dwie tace kontaktowe 6', 7 o przepływie przeciwbieżnym, którymi zastąpiono tace kontaktowe 6, 7 pokazane na fig. 1. Ponadto przewód opadowy 29 tacy oddzielającej otwiera się na drugą tacę kontaktową 7 poniżej tacy oddzielającej 16, co powoduje, że przewód opadowy 29 tacy oddzielającej 15 przechodzi do drugiej tacy kontaktowej 7 znajdującej się poniżej tacy oddzielającej 15 i że przewód opadowy 30^z tacy oddzielającej 16 przechodzi do tacy kontaktowej (nie pokazanej), znajdującej się poniżej tacy oddzielającej 16. Przedłużony przewód opadowy 50 z tacy oddzielającej (nie przedstawionej), umieszczonej wyżej w kolumnie 1, otwiera się na tacę kontaktową 6'.

Podobnie jak w przykładzie wykonania kolumny według wynalazku, pokazanym na fig. 1, tace oddzielające 15,16 kolumny pokazanej na fig. 2 są wyposażone w rury wirowe 20, przy których szczycie 41 znajduje się U-kształtny deflektor 34, mający obrzeże 40, i w rury wirowe 21, przy których szczycie znajduje się U-kształtny deflektor 35 mający zewnętrzną, ściankę 45 sięgającą do poziomu znajdującego się poniżej szczytu przelewu 47 przewodu opadowego 30'.

W czasie normalnej pracy gazjest dostarczany do kolumny 1 przez wlot gazu (nie przedstawiony) przy dolnym końcu kolumny 1, a ciecz dostarczana jest do kolumny 1 przez wlot cieczy (nie przedstawiony) przy górnym końcu kolumny 1. W kolumnie 1 gaz i ciecz wchodzą w kontakt na poziomych tacach kontaktowych, z których przedstawiono jedynie dwie tace kontaktowe 6' i 7, dla wymiany materii i/lub ciepła, a po zetknięciu ciecz i gaz usuwane sąz kolumny 1 przez wylot gazu (nie przedstawiony) w górnej części kolumny 1 i przez wylot cieczy (nie przedstawiony) w dolnej części kolumny 1.

Gaz przepływający ku górze przez kolumnę 1 wchodzi w kontakt z cieczą z przewodu opadowego 29 przy tacy kontaktowej 7 i z ciecząz przewodu opadowego 50 przy tacy kontaktowej 6'. Tace kontaktowe 6' i 7 sątak zwanymi tacami kontaktowymi przeciwbieżnymi, które to tace nie mająprzewodu ściekowego. Nazwa „taca kontaktowa przeciwbieżna”, bierze się stąd, że przy niskich prędkościach gazu przez otwory w tacy gaz przechodzi ku górze, a ciecz ścieka w dół. Jednakże kolumna 1 według wynalazku działa przy stosunkowo wysokich współczynnikach obciążenia, co oznacza, że stosowana prędkość gazu jest wystarczająco duża, by porwać ciecz.

177 798

W ten sposób cieczjest usuwana z tacy 7 wraz z płynącym do góry gazem, a ciecz i gaz oddzielane są w wirowych łopatkach 25 tacy oddzielającej 16. Ciecz oddzielona od gazu przepływa przez przewód opadowy 30 na tacę kontaktową (nie przedstawioną), umieszczonąponiżej tacy kontaktowej 7'. Gaz płynący ku górze wchodzi w kontakt z ciecząna tacy kontaktowej 6', która to ciecz podawanajest przez przewód opadowy 50. Ciecz jest usuwana z tacy 6'wraz z płynącym do góry gazem, przy czym ciecz i gaz są oddzielane w rurach wirowych 25 tacy oddzielającej 15. Ciecz oddzielona od gazu płynie przez przewód opadowy 29 na tacę kontaktową 7', umieszczonąponiżej tacy kontaktowej 6'.

Rozwiązanie kolumny według tego przykładu wykonania wynalazku daje dwie korzyści. Pierwsza korzyść polega na tym, że przewody opadowe 29' i 30' są wyższe niż w przykładowym wykonaniu, przedstawionym na fig. 1. W konsekwencji wysokość słupa cieczy w przewodach opadowych 29, 3(0 może być wyższa, a tym samym przedstawiona na fig. 2 kolumna może pracować przy wyższych współczynnikach obciążenia. Druga korzyść związana jest z faktem, iż ciecz oddzielona przez rury wirowe 25 jest zasadniczo pozbawiona gazu, a zatem przez przewody opadowe 29 i 30 wypływa zasadniczo czysta ciecz. Powoduje to, że dla tej samej ilości cieczy przewód opadowy tacy oddzielającej może mieć mniejsze pole przekroju poprzecznego niżprzewód opadowy z tacy kontaktowej, która przyjmuje dyspersję gazu w cieczy. Różnica w rozmiarach może sięgać nawet 75%. W konsekwencji użyteczny obszar tac kontaktowych 6' i 7' kolumny z fig. 2 jest o wiele większy niż w przypadku tac kontaktowych 6 i 7 kolumny przedstawionej na fig. 1.

m 798

3U Ł1 3Ł Ł1 3t Ł1 bfo-Jck? k(o.

177 798

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Kolumna do przeciwbieżnego kontaktowania gazu i cieczy, posiadająca wloty i wyloty dla substancji, która to kolumnajest wyposażona w wiele poziomych tac kontaktowych, umieszczonych w osiowych odstępach w kolumnie, przy czym każda taca kontaktowa jest wyposażona W przepusty, i w wiele poziomych tac oddzielających, zaopatrzonych w rury wirowe oraz zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej, przy czym każda taca oddzielającajest umieszczona powyżej tacy kontaktowej, znamienna tym, że każda rura wirowa (2(^, 21, 22) tac oddzielających (15,16, 17) jest wyposażona w pierścieniowy U-kształtny deflektor (34, 35, 36) umieszczony ponad górnym końcem rury wirowej (20,21,22), przy czym każdy U-kształtny deflektor (34, 35,36) znajduje się ponad tylko jedną rurą wirową (20, 21, 22).
2. Kolumna według zastrz. 1, znamienna tym, że każda taca kontaktowa (5,6,7,8) j est wyposażona w przewód opadowy (10,11, 12, 13), otwierający się poniżej tacy kontaktowej (5, 6, 7, 8).
3. Kolumna według zastrz. 1, znamienna tym, że zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej (15,16,17) zawiera przewód opadowy (29,30,31) (29', 30'), otwierający się poniżej tacy oddzielającej (15,16,17).
4. Kolumna według zastrz. 1, znamienna tym, że każda taca kontaktowa (5, 6, 7, 8) jest wyposażona w przewód opadowy (10,11,12,13), otwierający się poniżej tacy kontaktowej (5,6,7,8), zaś zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej (15,16,17) zawiera przewód opadowy (29,30,31), otwierający się do przewodu opadowego (11,12,13) tacy kontaktowej (6,7,8) poniżej tacy oddzielającej (15,16,17).
5. Kolumna według zastrz. 3, znamienna tym, że przewód opadowy (29) tacy oddzielającej (15) otwiera się na drugą tacę kontaktową (7) poniżej tacy oddzielającej (15)..
6. Kolumna według zastrz. 1, znamienna tym, że zespół do usuwania cieczy z tacy oddzielającej (15) zawiera przewód opadowy (29'), otwierający się na drugą tacę kontaktową (7) poniżej tacy oddzielającej (15).
7. Kolumna według zastrz. 3 albo 4, znamienna tym, że poniżej szczytu przelewu (47) przewodu opadowego (30) znajduje się zewnętrzna ścianaU-kształtnego deflektora (34,35,36).
8. Kolumna według zastrz. 1, znamienna tym, że pole powierzchni pierścienia utworzonego przez obrzeże (41) U-kształtnego deflektora (34) oraz zewnętrznąpowierzchnię rury wirowej (20) jest mniejsze niż pole powierzchni pierścienia, utworzonego przez wewnętrzną powierzchnię U-kształtnego deflektora (34) i zewnętrzną powierzchnię rury wirowej (20) przy szczycie rury wirowej (20).
9. Kolumna według zastrz. 1, znamienna tym, że rury wirowe (22) są wyposażone w wychwytywacz kropelek (49), umieszczony przy wylocie gazu U-kształtnego deflektora (36).