RU21352U1

RU21352U1 - MASS TRANSFER COLUMN

Info

Publication number: RU21352U1
Application number: RU2001122379/20U
Authority: RU
Inventors: Н.А. Гафаров; З.В. Молчанова; А.В. Тен; К.В. Донсков; А.П. Маткин; А.В. Иванин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Оренбурггазпром"
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2002-01-20

Abstract

Массообменная колонна, содержащая вертикальный цилиндрический корпус с патрубками ввода исходной смеси и жидкости орошения, ввода и вывода пара, вывода нижнего продукта, колпачковые тарелки с переливными устройствами, отличающаяся тем, что в ней ниже ввода исходной смеси установлены ситчатые провальные тарелки, а колпачковые тарелки дополнительно оснащены гребенчатыми переливными планками.Mass transfer column containing a vertical cylindrical body with nozzles for inputting the initial mixture and irrigation liquid, steam inlet and outlet, outlet of the lower product, cap plates with overflow devices, characterized in that sieve plates are installed below the input of the initial mixture, and cap plates are additionally equipped with comb overflow bars.

Description

МАССООБМЕННАЯ КОЛОННАMASS TRANSFER COLUMN

Полезная модель относится к массообмешвым аппаратам для проведения процесса ректификации в системе пар - жидкость, в частности к коло1шам регенерации метанола из водометанольной смеси, полученной в процессе первичной обработки природного газа, и может быть использована в газовой промышленности при подготовке газа газоконденсатных месторождений к транспорту.The utility model relates to mass mixing apparatuses for carrying out a rectification process in a steam-liquid system, in particular to methanol recovery units from a water-methanol mixture obtained in the process of primary processing of natural gas, and can be used in the gas industry for preparing gas from gas condensate fields for transport.

Известны массообменные аппараты различных конструкций для проведения ректификации, в основном колонного типа. По типу контактных устройств различают насадочные, тарельчатые и пленочные аппараты. В нефте- и газопереработке применяют главным образом тарельчатые колонные аппараты (1). В тарельчатых колоннах пар проходит через слой жидкости, находящейся на тарелке. При этом пар дробится на мелкие пузыри и струи, которые с большой скоростью движутся в жидкости. По способу передачи жидкости с тарелки на тарелку различают тарелки с переливными устройствами и тарелки провального типа, когда пар и жидкость проходят через одни и те же каналы.Known mass transfer apparatuses of various designs for distillation, mainly column type. According to the type of contact devices, nozzle, plate and film devices are distinguished. In oil and gas refining, mainly dish-shaped column apparatuses are used (1). In a tray column, steam passes through a layer of liquid on the tray. In this case, the vapor is crushed into small bubbles and jets that move with great speed in the liquid. According to the method of transferring liquid from plate to plate, plates with overflow devices and plates of a failure type are distinguished when steam and liquid pass through the same channels.

Паиболее близкой к заявляемой по назначению и совокупности существенных признаков является применяемая на Оренбургском нефтегазоконденсатном месторождении массообменная колонна установки регенерации метанола, предназначенной для получения регенерированного метанола из водометанольной смеси с концентрацией метанола более 10% массовых (2).The closest to the claimed purpose and the set of essential features is the mass transfer column of the methanol recovery unit used at the Orenburg oil and gas condensate field, designed to produce regenerated methanol from a water-methanol mixture with a methanol concentration of more than 10 mass% (2).

Известная массообменная колонна содержит вертикальный цилиндрический корпус с патрубками ввода водометанольной смеси и жидкости орошения, ввода и вывода пара, вывода нижнего продукта, по высоте которого установлены колпачковые тарелки с переливными устройствами.The known mass transfer column contains a vertical cylindrical body with nozzles for introducing a water-methanol mixture and an irrigation liquid, for introducing and withdrawing steam, for outputting a lower product, the height of which is set for cap plates with overflow devices.

Многолетняя эксплуатация колонн регенерации метанола с колпачковыми тарелками показала их достаточно высокую эффективность и эксплуатационную надежность. Однако, в связи с массовым обводнением скважин, наблюдается резкое снижение уровня концентрации метанола в водометанольной смеси, поступающей на установку регенерации метанола, рост минерализации сырья и его загрязненность твердыми частицами. В результате тесного контакта пара и жидкости, значительной турбулентности потока и возникаюпщх вследствие этого перепадов давления и температуры происходит интенсивное отложение солей на колпачковых тарелках, распо7МПКВОШЗ/20 Long-term operation of methanol recovery columns with cap plates has shown their rather high efficiency and operational reliability. However, due to the massive watering of wells, there is a sharp decrease in the level of methanol concentration in the water-methanol mixture supplied to the methanol recovery unit, an increase in the mineralization of the raw material and its contamination with solid particles. As a result of close contact between steam and liquid, significant turbulence of the flow and resulting pressure and temperature drops, intense salt deposition occurs on the cap plates, located 7MPKVOSHZ / 20

ложенных ниже ввода водометанольной смеси. Это приводит к ухудшению процесса массообмена и необходимости останавливать работу колонны регенерации метанола для проведения трудоемких и затратных операций по очистке тарелок, как с помощью кислотных обработок, так и вручную.laid below the input of the water-methanol mixture. This leads to a deterioration of the mass transfer process and the need to stop the operation of the methanol regeneration column for labor-intensive and costly plate cleaning operations, both with acidic treatments and manually.

Задачей заявляемой полезной модели является обеспечение стабильной работы массообменной колонны в условиях высокой минерализации и загрязненности мехпримесями водометанольной смеси за счет предотвращения выпадения солей на ее тарелки.The objective of the claimed utility model is to ensure the stable operation of the mass transfer column under conditions of high mineralization and contamination by mechanical impurities of the water-methanol mixture by preventing the precipitation of salts on its plates.

Поставленная задача решается тем, что в массообменной колонне, содержащей вертикальный цилиндрический корпус с патрубками ввода исходной смеси и жидкости орошения, ввода и вывода пара, вывода нижнего продукта, колпачковые тарелки с переливными устройствами, ниже ввода исходной смеси установлены ситчатые провальные тарелки, а колпачковые тарелки дополнительно оснащены гребенчатыми переливными планками.The problem is solved in that in a mass transfer column containing a vertical cylindrical body with nozzles for inputting the initial mixture and irrigation liquid, input and output of steam, output of the lower product, cap plates with overflow devices, sieve plates are installed below the input of the mixture, and cap plates are installed additionally equipped with comb overflow bars.

Применение ситчатых провальных тарелок ниже ввода исходной смеси в отличие от прототипа, использующего по высоте только колпачковые тарелки, предотвращает возможность выпадения солей из водометанольной смеси. Это объясняется тем, что массообменные процессы на данных тарелках, благодаря особенностям конструкции, проходят в режиме спокойного течения, близкого к ламинарному, при котором отсутствуют резкие перепады давления и застойные зоны, способствующие выпадению солей из водометанольной смеси. Кроме того, при работе таких тарелок в режиме интенсивного барботажа (на 20-25% ниже точки захлебывания) загрязнения практически не задерживаются на полотнах тарелки и смываются потоком жидкости в нижнюю часть колонны, откуда вместе с нижним продуктом выводятся из колонны.The use of sieve failure plates below the input of the initial mixture, in contrast to the prototype, which uses only cap plates in height, prevents the possibility of salts falling out of the water-methanol mixture. This is due to the fact that the mass transfer processes on these plates, due to the design features, take place in a quiet flow mode, close to laminar flow, in which there are no sharp pressure drops and stagnant zones that contribute to the precipitation of salts from the water-methanol mixture. In addition, during the operation of such plates in an intensive bubbling mode (20–25% lower than the flooding point), the contaminants practically do not stay on the plate’s canvases and are washed off by the liquid flow to the lower part of the column, from where they are removed from the column together with the lower product.

При этом наличие гребенчатых переливных планок на колпачковых тарелках выше ввода исходной смеси обеспечивает выравнивание жидкостного потока по полотну тарелки, что также исключит образование застойных зон, и, как следствие, интенсификацию процесса массообмена.Moreover, the presence of comb overflow slats on the cap plates above the input of the initial mixture ensures the alignment of the liquid flow along the plate cloth, which also eliminates the formation of stagnant zones, and, as a result, the intensification of the mass transfer process.

Благодаря такому конструктивному выполнению массообменной колонны достигается новый технический результат, заключающийся в снижении до минимума выпадение солей из жидких фаз на тарелки массообменной колонны, особенно в нижней ее части, исключении застойных зон, что приводит к увеличению межремонтного периода работы колонны, чем и обеспечивается стабильность ее работы и, как следствие, увеличекше выхода конечного продукта.Thanks to such a design of the mass transfer column, a new technical result is achieved, which consists in minimizing the precipitation of salts from the liquid phases onto the plates of the mass transfer column, especially in its lower part, eliminating stagnant zones, which leads to an increase in the overhaul period of the column, which ensures its stability work and, as a result, increase the yield of the final product.

На фиг Л представлена схема предлагаемой массообменной колонны, на фиг.2 - вид А на фиг.1.In Fig. L is a diagram of the proposed mass transfer columns, in Fig. 2 - view A in Fig. 1.

Массообменная колонна содержит корпус 1 с патрубками 2 ввода исходной смеси и 3 жидкости орошения, 4 ввода и 5 вывода пара. В нижней части корпуса размещен патрубок 6 для вывода нижнего продукта. По высоте корпуса 1 на расстоянии одна от другой установлены тарелки, при этом в верхней части колонны выше ввода исходной смеси установлены колпачковые тарелки 7 с переливными перегородками 8, а ниже - ситчатые провальные тарелки 9, например, выполненные из нижнего 10 и верхнего 11 перфорированных полотен, расположенных на незначительном расстоянии друг от друга. Колпачковые тарелки 7 верхней части колонны оснащены дополнительно гребенчатыми переливными планками 12, обеспечиваюпщми равномерное течение жидкости по полотну тарелки.The mass transfer column contains a housing 1 with nozzles 2 for inputting the initial mixture and 3 irrigation fluids, 4 inlets and 5 steam outlets. In the lower part of the housing there is a pipe 6 for outputting the lower product. Plates are installed along the height of the housing 1 at a distance from one another, while in the upper part of the column above the inlet of the initial mixture, cap plates 7 with overflow partitions 8 are installed, and below are sieve failure plates 9, for example, made of the lower 10 and upper 11 perforated canvases located at a slight distance from each other. The cap plates 7 of the upper part of the column are additionally equipped with comb-type overflow bars 12, which ensure a uniform flow of liquid along the plate cloth.

Массообменная колонна работает следующим образом.Mass transfer column operates as follows.

Водометанольная смесь, предварительно подогретая, подается через патрубок 2 в среднюю часть колонны на ситчатую тарелку 9 провального типа. В нижнюю часть корпуса 1 через патрубок 4 подается пар, который, поднимаясь вверх, контактирует со стекающей по таре:псам жидкостью. При контакте этих потоков составы фаз изменяются и пары обогащаются низкокипящим компонентом (метанолом), а жидкости - высококипящим компонентом (водой). Проконтактировавшая жидкость через отверстия полотен 10 и 11 тарелки 9 перетекает на нижележащую тарелку, где контактирует с потоком пара и так далее, после чего конечный продукт (вода) отводнггся из колонны через патрубок 6. В верхнюю часть колонны через патрубок 3 подается жидкость орощения на колпачковз ю тарелку 7. Насыщенные метанолом пары поступают на вышележащие колпачковые тарелки 7, барботируя через слой жидкости орошения. Проконтактировавшая жидкость орошения через гребенчатую пере.1швную планку 12 и переливное устройство 8 попадает на нижележащую тарелку, где контактирует с поднимающимися вверх потоками пара. Контактирование встречных потоков фаз осуществляется до тех пор, пока не будет достигнута требуемая концентрация метанола. Пары метанола через патрубок 5 направляются в аппарат воздушного охлаждения, в котором они конденсируются в жидкость - метанол.The water-methanol mixture, preheated, is fed through the pipe 2 to the middle part of the column on a sieve plate 9 of a failure type. In the lower part of the housing 1 through the pipe 4 is supplied steam, which, rising up, is in contact with the liquid flowing down the container: dogs. Upon contact of these flows, the phase compositions change and the vapors are enriched with a low boiling component (methanol), and liquids with a high boiling component (water). The contacted liquid through the openings of the canvases 10 and 11 of the plate 9 flows to the underlying plate, where it is in contact with the steam stream, and so on, after which the final product (water) is discharged from the column through the pipe 6. Irrigation liquid is supplied to the top of the column through the pipe 3 to the cap th plate 7. Vapor saturated with methanol enters the overlying cap plates 7, sparging through a layer of irrigation liquid. The contacted irrigation fluid through the comb comb 1 and suture bar 12 and the overflow device 8 falls onto the underlying plate, where it is in contact with the rising steam flows. The contacting of the oncoming flows of phases is carried out until the required concentration of methanol is reached. Vapors of methanol through the pipe 5 are sent to an air-cooling apparatus in which they condense into a liquid - methanol.

Таким образом, использование предлагаемой полезной модели позволит исключить влияние высокой минерализации и загрязненности мехпримесями водометанольной смеси, увеличить межремонтный период работы колонны регенерации метанола, обеспечивая стабильную работу массообменной колонны и требуемый выход конечного продукта (метанола).Thus, the use of the proposed utility model will eliminate the effect of high mineralization and contamination by mechanical impurities of the water-methanol mixture, increase the overhaul period of the methanol recovery column, ensuring stable operation of the mass transfer column and the required yield of the final product (methanol).

Claims

Mass transfer column containing a vertical cylindrical body with nozzles for inputting the initial mixture and irrigation liquid, input and output of steam, output of the lower product, cap plates with overflow devices, characterized in that in it below the input of the initial mixture are installed mesh failure plates, and the cap plates are additionally equipped with comb overflow bars.