[go: up one dir, main page]

RU2732023C1 - Rectification column for separation of steam-gas mixture of water vapour, ammonia and hydrogen sulphide - Google Patents

Rectification column for separation of steam-gas mixture of water vapour, ammonia and hydrogen sulphide Download PDF

Info

Publication number
RU2732023C1
RU2732023C1 RU2019132533A RU2019132533A RU2732023C1 RU 2732023 C1 RU2732023 C1 RU 2732023C1 RU 2019132533 A RU2019132533 A RU 2019132533A RU 2019132533 A RU2019132533 A RU 2019132533A RU 2732023 C1 RU2732023 C1 RU 2732023C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
contact device
ammonia
gas
irrigation
column
Prior art date
Application number
RU2019132533A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Лукманов
Дмитрий Алексеевич Синьшинов
Евгений Александрович Новицкий
Николай Викторович Токарев
Original Assignee
Акционерное общество "Ангарскнефтехимпроект" (АО "АНХП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Ангарскнефтехимпроект" (АО "АНХП") filed Critical Акционерное общество "Ангарскнефтехимпроект" (АО "АНХП")
Priority to RU2019132533A priority Critical patent/RU2732023C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2732023C1 publication Critical patent/RU2732023C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/163Plates with valves
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

FIELD: treatment of water, industrial and household waste water.
SUBSTANCE: invention relates to devices for separation of sulphurous-ammonium waste water treatment products and can be used in chemical industry. Rectification column includes housing with branch pipes for supply and removal of vapour and gas and liquid phases, circulating cooled irrigation systems, contact devices, distributors of bottom and top circulating irrigation and blind collector plate equipped with gas duct. Attachment contact devices are located in its lower and upper parts, the dish-shaped contact device is located in its middle part. Blind collector plate equipped with a gas duct separates the upper packing device from the dish-shaped contact device.
EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency of separation of steam-gas mixture of water vapour, ammonia and hydrogen sulphide, optimization of vapour-liquid load, elimination of phenomena of spray mud and fluid failure, as well as in ensuring required degree of purity of separation of steam-gas mixture of water vapour, ammonia and hydrogen sulphide.
6 cl, 6 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к устройствам для разделения продуктов очистки сернисто-аммонийных сточных вод, может найти применение в химической промышленности и позволяет обеспечить требуемую степень чистоты разделения парогазовой смеси водяного пара, аммиака и сероводорода в аммиак.SUBSTANCE: invention relates to devices for separation of products of purification of sulphurous-ammonium wastewater, can find application in chemical industry and allows to provide the required degree of purity of separation of steam-gas mixture of water vapor, ammonia and hydrogen sulfide into ammonia.

Из патента №2162444 (RU МПК C02F 1/04, опубл. 27.01.2001 Бюл. №3) известна ректификационная колонна (скруббер колонного типа) для охлаждения смеси воды и аммиака с остаточным содержанием сероводорода, включающая цилиндрический корпус с патрубками подвода смеси аммиака с остаточным сероводородом и водяным паром, подвода и отвода циркулирующего потока жидкости, отвода водного раствора гидросульфида аммония, возвращаемого в абсорбционно-отпарную колонну, и аммиака сверху скруббера. Колонна оборудована насадочным контактным устройством.From patent No. 2162444 (RU IPC C02F 1/04, publ. 01/27/2001 Bull. No. 3) a rectification column (column-type scrubber) is known for cooling a mixture of water and ammonia with a residual hydrogen sulfide content, including a cylindrical body with branch pipes for supplying a mixture of ammonia with residual hydrogen sulfide and water vapor, supply and removal of a circulating liquid flow, removal of an aqueous solution of ammonium hydrosulfide returned to the absorption-stripping column, and ammonia from above the scrubber. The column is equipped with a packed contact device.

Общими признаками данной колонны и патентуемого изобретения являются корпус с патрубками подвода и отвода парогазовой и жидкой фаз, циркуляционная охлаждаемая система орошения и насадочное контактное устройство.The general features of this column and the patented invention are a casing with branch pipes for supplying and removing steam-gas and liquid phases, a circulating cooled irrigation system and a packed contact device.

Известная колонна, предназначенная для охлаждения смеси аммиака с остаточным сероводородом и водяным паром, не обеспечивает удаление остаточного сероводорода, что сопряжено с забивкой трубопроводов вывода аммиака солями гидросульфида аммония и необходимостью проведения дальнейшей доочистки аммиаксодержащего газа от сероводорода перед его использованием или утилизацией.The known column, designed to cool a mixture of ammonia with residual hydrogen sulfide and water vapor, does not provide for the removal of residual hydrogen sulfide, which is associated with clogging of the ammonia outlet pipelines with ammonium hydrosulfide salts and the need for further additional purification of ammonia-containing gas from hydrogen sulfide before its use or disposal.

Из патента №2307795 (RU МПК C02F 1/04, B01D 3/14, опубл. 10.10.2007 Бюл. №28) известна ректификационная колонна (двухсекционный скруббер колонного типа) для разделения газовой смеси аммиака с остаточным сероводородом и водой. Колонна включает цилиндрический корпус с патрубками подвода газовой смеси, подвода и отвода циркулирующего потока жидкости, отвода очищенного аммиака сверху скруббера и конденсата в качестве кубового продукта. Верхняя секция скруббера оборудована контактным устройством (массообменной секцией) с циркуляционным орошением, при этом его нижняя секция может быть оборудована насадкой или трубчатым теплообменником.From patent No. 2307795 (RU IPC C02F 1/04, B01D 3/14, publ. 10.10.2007 Bull. No. 28) a rectification column (two-section column-type scrubber) is known for separating a gas mixture of ammonia with residual hydrogen sulfide and water. The column includes a cylindrical body with branch pipes for supplying a gas mixture, supplying and removing a circulating liquid flow, removing purified ammonia from above the scrubber and condensate as a bottom product. The upper section of the scrubber is equipped with a contact device (mass transfer section) with circulating irrigation, while its lower section can be equipped with a packing or a tubular heat exchanger.

Общими признаками данного аналога и патентуемой колонны являются корпус с патрубками подвода и отвода парогазовой и жидкой фаз, циркуляционная охлаждаемая система орошения в ее верхней части и два насадочных контактных устройства.The general features of this analogue and the column being patented are a casing with branch pipes for supplying and removing steam-gas and liquid phases, a circulating cooled irrigation system in its upper part and two packed contact devices.

Технический результат от реализации известной колонны заключается в очистке и отделении аммиака от жидкой фазы.The technical result from the implementation of the known column consists in the purification and separation of ammonia from the liquid phase.

Недостатки известной колонны заключаются в том, что осуществление процесса очистки аммиака сопряжено с необходимостью ограничения по температуре верха ректификационной колонны (не менее 100-110°С), с высокой вероятностью выпадения твердых отложений гидросульфида и сульфида аммония, а отсутствие нижнего циркуляционного орошения не позволяет создать условия для эффективного поглощения сероводорода.The disadvantages of the known column are that the implementation of the ammonia purification process is associated with the need to limit the temperature of the top of the distillation column (at least 100-110 ° C), with a high probability of precipitation of solid deposits of hydrosulfide and ammonium sulfide, and the absence of bottom circulating irrigation does not allow creating conditions for effective absorption of hydrogen sulfide.

Из патента №2666450 (RU МПК С01С 1/00, B01D 53/14, опубл. 07.09.2018 Бюл. №25) известна двухсекционная ректификационная колонна (абсорбер колонного типа) для очистки газообразного аммиака, содержащего сероводород, углекислый газ, меркаптаны, и для получения аммиачной воды. Колонна выполнена из двух контактных насадочных устройств, разделенных оборудованной газоходом глухой коллекторной тарелкой, снабженных двумя циркуляционными охлаждаемыми системами орошения в ее верхней и нижней частях. Колонна включает распределитель аммиачной воды для орошения нижнего контактного устройства, распределитель воды на верхнее насадочное контактное устройство, распределитель аммиачной воды для орошения верхнего контактного устройства, газоход, вход для аммиаксодержащего газа, вход для подачи аммиачной воды на нижнее контактное устройство, вход для подачи воды на верхнее контактное устройство, вход для подачи аммиачной воды на верхнее контактное устройство, выход для аммиачной воды с глухой коллекторной тарелки, вход для инертного газа, выход загрязненного потока, выход для сброса газов.From patent No. 2666450 (RU IPC С01С 1/00, B01D 53/14, publ. 09/07/2018 Bull. No. 25) a two-section rectification column (column absorber) is known for purifying gaseous ammonia containing hydrogen sulfide, carbon dioxide, mercaptans, and to obtain ammonia water. The column is made of two contact packing devices, separated by a blind collector plate equipped with a gas duct, equipped with two circulating cooled irrigation systems in its upper and lower parts. The column includes an ammonia water distributor for irrigation of the lower contact device, a water distributor for the upper packed contact device, an ammonia water distributor for irrigation of the upper contact device, a gas duct, an inlet for ammonia-containing gas, an inlet for supplying ammonia water to the lower contact device, an inlet for water supply to upper contact device, inlet for supplying ammonia water to the upper contact device, outlet for ammonia water from a blank collector plate, inlet for inert gas, outlet for polluted flow, outlet for gas discharge.

Общими признаками данного аналога и патентуемой колонны являются корпус с патрубками подвода и отвода газовой и жидкой фаз, две циркуляционные охлаждаемые системы орошения в ее верхней и нижней частях, два насадочных контактных устройства, распределители жидкости для орошения верхнего и нижнего контактных устройств и оборудованная газоходом глухая коллекторная тарелка, разделяющая контактные устройства.Common features of this analogue and the column being patented are a body with branch pipes for inlet and outlet of gas and liquid phases, two circulating cooled irrigation systems in its upper and lower parts, two packed contact devices, liquid distributors for irrigation of the upper and lower contact devices and a dead manifold equipped with a gas duct plate separating contact devices.

Технический результат, на достижение которого направлено известное изобретение, заключается в получении аммиачной воды высокой степени чистоты требуемой концентрации, в том числе и по ГОСТ, из «грязного» газообразного аммиака, содержащего посторонние примеси (сероводород, углекислый газ, меркаптаны) в одном аппарате-абсорбере колонного типа.The technical result, to which the known invention is directed, is to obtain ammonia water of high purity of the required concentration, including according to GOST, from "dirty" gaseous ammonia containing impurities (hydrogen sulfide, carbon dioxide, mercaptans) in one apparatus - column absorber.

Эффективность отделения аммиака от воды и остатков сероводорода не определена и не представлен состав сбросных газов.The efficiency of separation of ammonia from water and hydrogen sulfide residues has not been determined and the composition of waste gases has not been presented.

Конструкция колонны, оборудованной двумя насадочными секциями, не обеспечивает высокую интенсивность процесса массопередачи и эффективную очистку газообразного аммиака, а также сокращение брызгоуноса и предотвращение провала жидкости. Кроме того, использование дополнительного распределителя воды для орошения верхнего контактного устройства, применение инертных газов и устройств для их подвода сопряжено с повышением материалоемкости и затрат материальных средств на изготовление и эксплуатацию колонны.The design of the column, equipped with two packed sections, does not provide a high intensity of the mass transfer process and effective purification of gaseous ammonia, as well as a reduction in spray loss and prevention of liquid dip. In addition, the use of an additional water distributor for irrigation of the upper contact device, the use of inert gases and devices for their supply is associated with an increase in material consumption and material costs for the manufacture and operation of the column.

Наиболее близкой (прототип) по технической сущности и достигаемому результату является ректификационная колонна (трехсекционный абсорбер колонного типа) для разделения парогазовой смеси, содержащей водяной пар, аммиак и остаточные серосодержащие соединения, известная из патента №2602096 (RU МПК C02F 1/00, опубл. 10.11.2016 Бюл. №31). Колонна включает корпус с патрубками подвода и отвода парогазовой и жидкой фаз, циркуляционные охлаждаемые системы орошения, расположенные в его верхней и нижней частях, и три насадочные контактные устройства.The closest (prototype) in technical essence and the achieved result is a rectification column (three-section absorber of the column type) for separating a vapor-gas mixture containing steam, ammonia and residual sulfur-containing compounds, known from patent No. 2602096 (RU IPC C02F 1/00, publ. 10.11.2016 Bul. No. 31). The column includes a body with branch pipes for inlet and outlet of vapor-gas and liquid phases, circulating cooled irrigation systems located in its upper and lower parts, and three packed contact devices.

Колонна предназначена для охлаждения и конденсации паров воды, абсорбции аммиака и растворения сероводорода и меркаптанов в образовавшейся аммиачной воде. Процесс ведут таким образом, чтобы наиболее полно поглотить сероводород и меркаптаны и получить продуктовый аммиак высокой степени чистоты.The column is designed for cooling and condensation of water vapors, absorption of ammonia and dissolution of hydrogen sulfide and mercaptans in the formed ammonia water. The process is carried out in such a way as to most fully absorb hydrogen sulfide and mercaptans and obtain product ammonia of high purity.

Вместе с тем, конструкция данной колонны не позволяет обеспечить высокую интенсивность процесса массопередачи и достаточно эффективное отделение аммиака от воды и остатков сероводорода, исключить брызгоунос и провал жидкости.At the same time, the design of this column does not allow for a high intensity of the mass transfer process and a sufficiently effective separation of ammonia from water and hydrogen sulfide residues, to exclude splashing and liquid failure.

Техническая задача заявляемого изобретения состоит в расширении ассортимента ректификационных колонн для обеспечения глубокой степени чистоты разделения парогазовой смеси водяного пара, аммиака и сероводорода в аммиак.The technical problem of the claimed invention is to expand the range of rectification columns to ensure a deep degree of purity in the separation of a vapor-gas mixture of water vapor, ammonia and hydrogen sulfide into ammonia.

Реализация заявляемого изобретения позволяет получить следующий технический результат:Implementation of the claimed invention allows obtaining the following technical result:

- повышение эффективности разделения парогазовой смеси водяного пара, аммиака и сероводорода (сокращение количества остаточного сероводорода и воды в очищенном аммиаке);- increasing the efficiency of separation of the vapor-gas mixture of water vapor, ammonia and hydrogen sulfide (reducing the amount of residual hydrogen sulfide and water in purified ammonia);

- предотвращение образования в аппаратах и трубопроводах солей гидросульфида аммония;- preventing the formation of ammonium hydrosulfide salts in apparatuses and pipelines;

- оптимизация парожидкостной нагрузки;- optimization of the vapor-liquid load;

- исключение явлений брызгоуноса и провала жидкости.- exclusion of the phenomena of splashing and liquid failure.

Устранение указанных недостатков и технический результат от реализации патентуемой ректификационной колонны для разделения парогазовой смеси водяного пара, аммиака и сероводорода, включающей корпус с патрубками подвода и отвода парогазовой и жидкой фаз, две циркуляционные охлаждаемые системы орошения, расположенные в его верхней и нижней частях, три контактные устройства, распределители нижнего и верхнего циркуляционного орошения и оборудованную газоходом глухую коллекторную тарелку, достигаются тем, что колонна оборудована двумя насадочными контактными устройствами, расположенными в нижней и в верхней части корпуса, и тарельчатым контактным устройством, расположенным в средней части корпуса. Оборудованная газоходом глухая коллекторная тарелка отделяет верхнее насадочное контактное устройство от тарельчатого контактного устройства. Нижнее насадочное контактное устройство снабжено контактными элементами - насадкой по типу mellagrid 90х, среднее тарельчатое контактное устройство снабжено четырьмя контактными клапанными однопроходными тарелками, верхнее насадочное контактное устройство снабжено контактными элементами - насадкой в виде колец Палля размером 50×50. Колонна оборудована устройствами ввода и распределителями нижнего и верхнего циркуляционного орошения, которые содержат опускные трубы, полотно распределительной тарелки с оросительными отверстиями, отбойные диски, газоходы. Зазоры между полотном распределительных тарелок и опускными трубами составляет 55 мм, а между опускными трубами и отбойными дисками - 30 мм, диаметр оросительных отверстий составляет 10 мм, а их общая площадь в полотне распределительных тарелок составляет меньше 1%. В нижней части колонны и в кармане глухой коллекторной тарелки под верхним насадочным контактным устройством выполнены гасители вихрей.Elimination of these shortcomings and the technical result from the implementation of a patented rectification column for separating a vapor-gas mixture of water vapor, ammonia and hydrogen sulfide, including a housing with branch pipes for supplying and removing vapor-gas and liquid phases, two circulating cooled irrigation systems located in its upper and lower parts, three contact devices, distributors of lower and upper circulating irrigation and a blind collector plate equipped with a gas duct are achieved by the fact that the column is equipped with two packed contact devices located in the lower and upper parts of the body, and a disc-shaped contact device located in the middle part of the body. A blank collector plate equipped with a gas duct separates the top nozzle contact device from the plate contact device. The lower nozzle contact device is equipped with contact elements - a nozzle of the mellagrid 90x type, the middle poppet contact device is equipped with four contact valve single-pass plates, the upper nozzle contact device is equipped with contact elements - a nozzle in the form of Pall rings with a size of 50 × 50. The column is equipped with inlet devices and distributors for lower and upper circulation irrigation, which contain downpipes, a spreading plate sheet with irrigation holes, baffle discs, and gas ducts. The gaps between the bed of the distribution plates and the downpipes are 55 mm, and between the downpipes and the baffle discs - 30 mm, the diameter of the irrigation holes is 10 mm, and their total area in the bed of the distribution plates is less than 1%. Vortex dampers are made in the lower part of the column and in the pocket of the blind collector plate under the upper packing contact device.

Сопоставительный анализ прототипа и заявляемой ректификационной колонны для разделения парогазовой смеси водяного пара, аммиака и сероводорода показывает, что обе колонны включают корпус с патрубками подвода и отвода парогазовой и жидкой фаз, две циркуляционные охлаждаемые системы орошения, расположенные в его верхней и нижней частях, три контактные устройства, распределители нижнего и верхнего циркуляционного орошения и оборудованную газоходом глухую коллекторную тарелку.Comparative analysis of the prototype and the claimed rectification column for separating the steam-gas mixture of water vapor, ammonia and hydrogen sulfide shows that both columns include a body with branch pipes for supplying and removing steam-gas and liquid phases, two circulating cooled irrigation systems located in its upper and lower parts, three contact devices, distributors of lower and upper circulating irrigation and a blank collector plate equipped with a gas duct.

Отличительной особенностью заявляемой ректификационной колонны для разделения парогазовой смеси водяного пара, аммиака и сероводорода является то, что колонна оборудована двумя насадочными контактными устройствами, расположенными в нижней и в верхней части корпуса, и тарельчатым контактным устройством, расположенным в средней части корпуса. Оборудованная газоходом глухая коллекторная тарелка отделяет верхнее насадочное контактное устройство от тарельчатого контактного устройства. Нижнее насадочное контактное устройство снабжено контактными элементами - насадкой по типу mellagrid 90х, среднее тарельчатое контактное устройство снабжено четырьмя контактными клапанными однопроходными тарелками, верхнее насадочное контактное устройство снабжено контактными элементами - насадкой в виде колец Палля размером 50×50. Колонна оборудована устройствами ввода и распределителями нижнего и верхнего циркуляционного орошения, которые содержат опускные трубы, полотно распределительной тарелки с оросительными отверстиями, отбойные диски, газоходы. Зазоры между полотном распределительных тарелок и опускными трубами составляет 55 мм, а между опускными трубами и отбойными дисками - 30 мм, диаметр оросительных отверстий составляет 10 мм, а их общая площадь в полотне распределительных тарелок составляет меньше 1%. В нижней части колонны и в кармане глухой коллекторной тарелки под верхним насадочным контактным устройством выполнены гасители вихрей.A distinctive feature of the claimed rectification column for separating a vapor-gas mixture of water vapor, ammonia and hydrogen sulfide is that the column is equipped with two packed contact devices located in the lower and upper parts of the body, and a disc-shaped contact device located in the middle part of the body. A blank collector plate equipped with a gas duct separates the top nozzle contact device from the plate contact device. The lower nozzle contact device is equipped with contact elements - a nozzle of the mellagrid 90x type, the middle poppet contact device is equipped with four contact valve single-pass plates, the upper nozzle contact device is equipped with contact elements - a nozzle in the form of Pall rings with a size of 50 × 50. The column is equipped with inlet devices and distributors for lower and upper circulation irrigation, which contain downpipes, a spreading plate sheet with irrigation holes, baffle discs, and gas ducts. The gaps between the bed of the distribution plates and the downpipes are 55 mm, and between the downpipes and the baffle discs - 30 mm, the diameter of the irrigation holes is 10 mm, and their total area in the bed of the distribution plates is less than 1%. Vortex dampers are made in the lower part of the column and in the pocket of the blind collector plate under the upper packing contact device.

Патентуемое изобретение поясняется следующими чертежами:The patentable invention is illustrated by the following drawings:

на фиг. 1 показан эскиз колонны;in fig. 1 shows a sketch of a column;

на фиг. 2 показано устройство ввода верхнего циркуляционного орошения;in fig. 2 shows the device for entering the upper circulating irrigation;

на фиг. 3 показан распределитель верхнего циркуляционного орошения;in fig. 3 shows the distributor of the upper circulating irrigation;

на фиг. 4 показано устройство ввода нижнего циркуляционного орошения;in fig. 4 shows the input device for the bottom circulating irrigation;

на фиг. 5 показан распределитель нижнего циркуляционного орошения.in fig. 5 shows the distributor of the bottom circulation irrigation.

Патентуемая ректификационная колонна представляет собой сварной вертикальный цилиндрический аппарат переменного сечения (1400/1000), с внутренними устройствами, установленными на цилиндрическую опору, и состоит из корпуса 1, на котором выполнены патрубок 2 для подвода парогазовой смеси водяного пара, аммиака и сероводорода (аммиаксодержащий газ), патрубок 3 для вывода аммиаксодержащего газа (очищенный аммиак), патрубок 4 для подвода нижнего циркуляционного орошения (НЦО), патрубок 5 для вывода НЦО, патрубок 6 для подвода верхнего циркуляционного орошения (ВЦО), патрубок 7 для вывода ВЦО, патрубок 8 для подвода возвратных паров, патрубок 9 для подвода очищенной воды. В корпусе 1 выполнены гаситель вихрей 10, насадочное контактное устройство 11, которое снабжено контактными элементами - насадкой по типу mellagrid 90х, распределитель нижнего циркуляционного орошения (НЦО) 12 (опускные трубы показаны не все), устройство ввода нижнего циркуляционного орошения (НЦО) 13, тарельчатое контактное устройство 14, которое снабжено контактными клапанными однопроходными тарелками в количестве 4 х штук, гаситель вихрей 15, глухая коллекторная тарелка 16, насадочное контактное устройство 17, которое снабжено контактными элементами - насадкой в виде колец Палля размером 50×50, распределитель ВЦО 18, устройство ввода ВЦО 19, опускные трубы 20 распределителей НЦО 12 (опускные трубы показаны не все) и ВЦО 18.The patented rectification column is a welded vertical cylindrical apparatus of variable cross-section (1400/1000), with internal devices mounted on a cylindrical support, and consists of a housing 1, on which a branch pipe 2 is made for supplying a vapor-gas mixture of water vapor, ammonia and hydrogen sulfide (ammonia-containing gas ), branch pipe 3 for the outlet of ammonia-containing gas (purified ammonia), branch pipe 4 for supplying the lower circulating irrigation (NCO), branch pipe 5 for the outlet of the NCO, branch pipe 6 for supplying the upper circulating irrigation (VCO), branch pipe 7 for the outlet of the VCO, branch pipe 8 for return vapors supply, branch pipe 9 for purified water supply. The vortex damper 10, the nozzle contact device 11, which is equipped with contact elements - a nozzle of the mellagrid 90x type, the distributor of the lower circulating irrigation (NCO) 12 (not all downpipes are shown), the input device of the lower circulating irrigation (NCO) 13, are made in the housing 1, a poppet contact device 14, which is equipped with contact valve single-pass plates in the amount of 4 x pieces, a vortex damper 15, a blind collector plate 16, a packed contact device 17, which is equipped with contact elements - an attachment in the form of Pall rings in size 50 × 50, a distributor VTSO 18, input device VTsO 19, downpipes 20 of NCO 12 distributors (not all downpipes are shown) and VTsO 18.

На Фиг 2, 4 представлены устройства ввода ВЦО 19 и НЦО 13 соответственно, которые содержат опускные трубы 20, полотно распределительной тарелки 21, отбойный диск 22, газоходы 23.Figures 2, 4 show the input devices VTsO 19 and NCO 13, respectively, which contain downpipes 20, a distribution plate web 21, a baffle disk 22, and gas ducts 23.

На Фиг 3, 5 представлены распределители ВЦО 18 и НЦО 12 соответственно, которые содержат опускные трубы 20, полотно распределительной тарелки 21, газоходы 23, оросительные (распределительные) отверстия 24.Figures 3, 5 show the distributors VCO 18 and NCO 12, respectively, which contain downpipes 20, a distribution plate web 21, gas ducts 23, irrigation (distribution) holes 24.

На прилагаемых чертежах одинаковые обозначения относятся к одинаковым или сходным частям на разных видах.In the accompanying drawings, like symbols refer to the same or like parts in different views.

Патентуемая ректификационная колонна работает следующим образом. Выделенную из продуктов очистки сернисто-аммонийных сточных вод парогазовую смесь, содержащую водяной пар, аммиак и остаточный сероводород, через патрубок 2 подают в нижнюю часть колонны. Абсорбент (кубовая жидкость) нижнего циркуляционное орошение (НЦО) через патрубок 4 и устройство ввода нижнего циркуляционного орошения (НЦО) 13 подают на верхнюю часть 1-го по ходу паров (нижнее) насадочного контактного устройства 11 и равномерно распределяют по поперечному сечению колонны с помощью распределительного устройства 12. Отвод раствора (вывод) НЦО производят с низа колонны через патрубок 5. При этом часть кубовой жидкости после охлаждения в воздушном, а затем водяном холодильниках направляют в качестве НЦО, а ее другую часть на - утилизацию.The patented rectification column operates as follows. Separated from the products of purification of sulphurous-ammonium wastewater, a steam-gas mixture containing water vapor, ammonia and residual hydrogen sulphide is fed through the pipe 2 to the lower part of the column. The absorbent (bottoms liquid) of the lower circulating irrigation (NCO) through the nozzle 4 and the input device of the lower circulating irrigation (NCO) 13 is fed to the upper part of the 1st along the vapor path (lower) of the packed contact device 11 and is evenly distributed over the cross-section of the column using distribution device 12. The solution withdrawal (withdrawal) of the NCO is carried out from the bottom of the column through the branch pipe 5. In this case, part of the bottom liquid after cooling in air and then water coolers is sent as NCO, and its other part for disposal.

Жидкость с насадочного контактного устройства 11 стекает вниз колонны, а очищаемый газ после конденсации водяных паров на данном элементе поступает в нижнюю часть тарельчатого контактного устройства 14. На верхнюю часть данного устройства через патрубок 9 подают очищенную воду для обеспечения поглощения остатков сероводорода и аммиака. Газообразный аммиак с тарельчатого контактного устройства 14 поступает в нижнюю часть верхнего насадочного контактного устройства 17, а образовавшийся в результате очистки раствор гидросульфида аммония в аммиачной воде стекает в низ колонны.Liquid from the packed contact device 11 flows down the column, and the purified gas, after condensation of water vapor on this element, enters the lower part of the disc contact device 14. Purified water is fed to the upper part of this device through the branch pipe 9 to ensure absorption of residual hydrogen sulfide and ammonia. Gaseous ammonia from the disc contact device 14 enters the lower part of the upper packed contact device 17, and the solution of ammonium hydrosulfide in ammonia water formed as a result of cleaning flows down to the bottom of the column.

Практика показала, что на выходе из колонны возможно образование завихрений, которые препятствуют процессу ректификации и способствуют уносу газа в выпускное отверстие для жидкости, что ухудшает эффективность процесса разделения. Для исключения образования воронки жидкости с захватом газовой фазы при минимальных уровнях жидкости в кубе в нижней части колонны и в кармане сборной глухой тарелки 16 под верхним насадочным контактным устройством 17 предусмотрены гасители вихрей 10, 15.Practice has shown that eddies may form at the outlet of the column, which impede the rectification process and promote gas entrainment into the liquid outlet, which degrades the efficiency of the separation process. To prevent the formation of a liquid funnel with entrapment of the gas phase at minimum liquid levels in the cube, vortex dampers 10, 15 are provided in the bottom of the column and in the pocket of the collecting blank plate 16 under the upper packed contact device 17.

Используя патрубок 6 для подвода верхнего циркуляционного орошения (ВЦО), устройство ввода ВЦО 19 и распределитель ВЦО 18, организовано верхнее циркуляционное орошение. За счет ВЦО достигают снижение температуры газообразного аммиака и предотвращают унос паров воды из колонны на верхнем насадочном контактном устройстве 17. При этом верхнее циркуляционное орошение обеспечивает температуру верха колонны в пределах 48-50°С. Жидкость с насадки контактного устройства 17 собирается глухой коллекторной тарелкой 16 и самотеком направляется в буферную емкость. После охлаждения и смешения с потоком чистой воды часть данной жидкости подают наверх колонны в качестве ВЦО. Отвод очищенного аммиака осуществляют сверху колонны через патрубок 3.Using the branch pipe 6 for supplying the upper circulating irrigation (VTsO), the input device VTsO 19 and the distributor VTsO 18, the upper circulating irrigation is organized. Due to the VCO, a decrease in the temperature of gaseous ammonia is achieved and the carryover of water vapor from the column is prevented on the upper packed contact device 17. In this case, the upper circulating reflux ensures the temperature of the column top within 48-50 ° C. The liquid from the nozzle of the contact device 17 is collected by a blank collector plate 16 and is directed by gravity into the buffer tank. After cooling and mixing with a stream of pure water, part of this liquid is fed to the top of the column as VCO. Purified ammonia is removed from the top of the column through the pipe 3.

На Фиг. 6 показаны соотношения значений паровой и жидкостной нагрузки. Данные, представленные на Фиг. 6, убедительно показывают, что соотношения значений паровой и жидкостной нагрузки находятся в оптимальном положении.FIG. 6 shows the relationship between the values of steam and liquid load. The data presented in FIG. 6, convincingly show that the ratio of the values of steam and liquid load is in the optimal position.

Сопоставительные результаты очистки выделенного из технологических конденсатов аммиака от остаточного сероводорода представлены в таблице. Представленные в таблице данные показывают, что конструктивные особенности патентуемой ректификационной колонны обеспечивают получение продуктового аммиака высокой степени чистоты (содержание аммиака более 99 масс. %, содержание примеси сероводорода не более 0,002 масс. %), предотвращение образования отложений солей гидросульфида аммония в газовых трубопроводах и явлений брызгоуноса и провала жидкости.Comparative results of purification of ammonia separated from process condensates from residual hydrogen sulfide are presented in the table. The data presented in the table show that the design features of the patented distillation column ensure the production of product ammonia of high purity (ammonia content is more than 99 wt%, the content of hydrogen sulfide impurity is not more than 0.002 wt%), the prevention of the formation of deposits of ammonium hydrosulfide salts in gas pipelines and phenomena spray and liquid dip.

При этом исключение явления брызгоуноса и провала жидкости обеспечивается за счет размещения тарельчатого контактного устройства 14 в средней части абсорбера. Максимально эффективное разделение аммиаксодержащего газа от остатков сероводородсодержащего газа, а также оптимальная парожидкостная нагрузка на тарелках обеспечивается за счет высокой эффективности тарельчатых устройств.In this case, the exclusion of the phenomenon of splashing and liquid dip is ensured by placing the disc-shaped contact device 14 in the middle part of the absorber. The most efficient separation of the ammonia-containing gas from the residual hydrogen sulfide-containing gas, as well as the optimal vapor-liquid loading on the trays, is ensured by the high efficiency of the tray devices.

Высокая плотность жидкостного орошения (более 30 м32⋅ч) обеспечивается за счет конструкции распределителей настильного типа.High density of liquid irrigation (more than 30 m 3 / m 2 ⋅h) is provided due to the design of the spreading type distributors.

Минимальный гидравлический градиент уровня жидкости на полотне распределительной тарелки и равномерное распределение жидкости по сечению колонны обеспечивается за счет подачи жидкости в распределители по трубчатым коллекторным устройствам ввода. При этом в распределительных устройствах расстояние между полотном распределительных тарелок 21 и опускными трубами 20 составляет 55 мм, а между опускными трубами 20 и отбойными дисками 22 составляет 30 мм. Указанные расстояния подобраны достаточными для обеспечения равномерного распределения жидкости по распределительной тарелке.The minimum hydraulic gradient of the liquid level on the distribution plate web and the uniform distribution of the liquid over the column cross section is ensured by supplying the liquid to the distributors through the tubular collector inlet devices. In this case, in the distribution devices, the distance between the web of the distribution plates 21 and the downpipes 20 is 55 mm, and between the downpipes 20 and the baffle discs 22 is 30 mm. The distances indicated are sufficient to ensure an even distribution of the liquid over the distribution tray.

Качественное, равномерное распределение жидкости по сечению колонны обеспечивают также установленные между распределительными (оросительными) отверстиями 24 короба для прохода газа (газоходы 23) и их количество (5 в устройстве ввода ВЦО и 9 в устройстве ввода НЦО), а также определенным образом расположенные в полотне распределительных тарелок распределительные отверстия 24. Высокие расходы жидкости (более 30 м32⋅ч) и предотвращение загрязнения оросительных отверстий обеспечиваются за счет достаточно большого (10 мм) диаметра распределительных (оросительных) отверстий. При этом общая площадь оросительных отверстий в полотне распределительных тарелок составляет меньше 1%.High-quality, uniform distribution of liquid over the section of the column is also ensured by the gas ducts installed between the distribution (irrigation) holes 24 (gas ducts 23) and their number (5 in the VCO input device and 9 in the NCO input device), as well as located in a certain way in the canvas distribution trays distribution holes 24. High liquid flow rates (more than 30 m 3 / m 2 ⋅h) and prevention of contamination of irrigation holes are provided due to a sufficiently large (10 mm) diameter of distribution (irrigation) holes. In this case, the total area of the irrigation holes in the web of the distribution plates is less than 1%.

Вместе с тем технический результат от реализации изобретения достигается не аддитивным вкладом каждого компонента, а за счет суммарного синергетического эффекта.At the same time, the technical result from the implementation of the invention is achieved not by the additive contribution of each component, but due to the total synergistic effect.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (6)

1. Ректификационная колонна для разделения парогазовой смеси водяного пара, аммиака и сероводорода, включающая корпус с патрубками подвода и отвода парогазовой и жидкой фаз, две циркуляционные охлаждаемые системы орошения, расположенные в ее верхней и нижней частях, два насадочных контактных устройства, расположенных в её верхней и нижней частях, распределители нижнего и верхнего циркуляционного орошения и глухую коллекторную тарелку, оборудованную газоходом, отличающаяся тем, что колонна оборудована третьим контактным устройством, представляющим собой тарельчатое контактное устройство, расположенное в ее средней части.1. A distillation column for separating a vapor-gas mixture of water vapor, ammonia and hydrogen sulfide, including a casing with branch pipes for supplying and removing vapor-gas and liquid phases, two circulating cooled irrigation systems located in its upper and lower parts, two packed contact devices located in its upper and lower parts, distributors of lower and upper circulating irrigation and a deaf collector plate equipped with a gas duct, characterized in that the column is equipped with a third contact device, which is a disc-shaped contact device located in its middle part. 2. Ректификационная колонна по п.1, отличающаяся тем, что глухая коллекторная тарелка, оборудованная газоходом, отделяет верхнее насадочное контактное устройство от тарельчатого контактного устройства.2. The distillation column according to claim 1, characterized in that a blank collecting plate equipped with a gas duct separates the upper packed contact device from the plate contact device. 3. Ректификационная колонна по п.1, отличающаяся тем, что нижнее насадочное контактное устройство снабжено контактными элементами - насадкой по типу mellagrid 90х, среднее тарельчатое контактное устройство снабжено четырьмя контактными клапанными однопроходными тарелками, верхнее насадочное контактное устройство снабжено контактными элементами - насадкой в виде колец Палля.3. The distillation column according to claim 1, characterized in that the lower packed contact device is equipped with contact elements - packing of the mellagrid 90x type, the middle disc contact device is equipped with four contact valve single-pass trays, the upper packed contact device is equipped with contact elements - packing in the form of rings Pall. 4. Ректификационная колонна по п.1, отличающаяся тем, что колонна оборудована устройствами ввода и распределителями нижнего и верхнего циркуляционного орошения, которые содержат опускные трубы, полотно распределительной тарелки с оросительными отверстиями, отбойные диски, газоходы.4. The distillation column according to claim 1, characterized in that the column is equipped with input devices and distributors for lower and upper circulating irrigation, which contain downpipes, a distribution plate sheet with irrigation holes, baffle discs, and gas ducts. 5. Ректификационная колонна по п.4, отличающаяся тем, что зазоры между полотном распределительных тарелок и опускными трубами составляет 55 мм, а между опускными трубами и отбойными дисками - 30 мм, диаметр оросительных отверстий составляет 10 мм, а их общая площадь в полотне распределительных тарелок составляет меньше 1%.5. The rectification column according to claim 4, characterized in that the gaps between the bed of the distribution plates and the downpipes are 55 mm, and between the downpipes and the baffle discs - 30 mm, the diameter of the irrigation holes is 10 mm, and their total area in the bed of distribution trays is less than 1%. 6. Ректификационная колонна по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части колонны и в кармане глухой коллекторной тарелки под верхним насадочным контактным устройством выполнены гасители вихрей.6. The distillation column according to claim 1, characterized in that vortex dampers are made in the lower part of the column and in the pocket of the blind collector tray under the upper packed contact device.
RU2019132533A 2019-10-14 2019-10-14 Rectification column for separation of steam-gas mixture of water vapour, ammonia and hydrogen sulphide RU2732023C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132533A RU2732023C1 (en) 2019-10-14 2019-10-14 Rectification column for separation of steam-gas mixture of water vapour, ammonia and hydrogen sulphide

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019132533A RU2732023C1 (en) 2019-10-14 2019-10-14 Rectification column for separation of steam-gas mixture of water vapour, ammonia and hydrogen sulphide

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732023C1 true RU2732023C1 (en) 2020-09-10

Family

ID=72421882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019132533A RU2732023C1 (en) 2019-10-14 2019-10-14 Rectification column for separation of steam-gas mixture of water vapour, ammonia and hydrogen sulphide

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732023C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112717455A (en) * 2020-12-14 2021-04-30 安徽国星生物化学有限公司 Rectification separation device and method for 2-cyanopyridine bottom material
CN114159816A (en) * 2021-12-03 2022-03-11 铜陵金泰化工股份有限公司 Processing device and process for preparing dimethyl carbonate and co-producing propylene glycol
RU230024U1 (en) * 2024-08-13 2024-11-11 Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (ОАО "Красцветмет") DEVICE FOR SEPARATION OF GAS-LIQUID MIXTURE CONTAINING AMMONIUM CARBAMATE

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU66224U1 (en) * 2007-04-11 2007-09-10 ОАО "Тольяттиазот" Absorption Column
RU2602096C1 (en) * 2015-08-12 2016-11-10 Борис Владимирович Андреев Method of purifying sulphurous-ammonium waste water
CN207520833U (en) * 2017-11-24 2018-06-22 宁波工程学院 A kind of ammonia-contaminated gas absorption system
RU2666450C1 (en) * 2017-12-28 2018-09-07 Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ" (АО "Газпромнефть-ОНПЗ") Plant for ammonia-containing gas purification and ammonia water production
WO2018179239A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 三菱ケミカルエンジニアリング株式会社 Nmp distilling apparatus
RU2670250C1 (en) * 2017-12-28 2018-10-19 Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ" (АО "Газпромнефть-ОНПЗ") Method for ammonia-containing gas purification and ammonia water production

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU66224U1 (en) * 2007-04-11 2007-09-10 ОАО "Тольяттиазот" Absorption Column
RU2602096C1 (en) * 2015-08-12 2016-11-10 Борис Владимирович Андреев Method of purifying sulphurous-ammonium waste water
WO2018179239A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 三菱ケミカルエンジニアリング株式会社 Nmp distilling apparatus
CN207520833U (en) * 2017-11-24 2018-06-22 宁波工程学院 A kind of ammonia-contaminated gas absorption system
RU2666450C1 (en) * 2017-12-28 2018-09-07 Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ" (АО "Газпромнефть-ОНПЗ") Plant for ammonia-containing gas purification and ammonia water production
RU2670250C1 (en) * 2017-12-28 2018-10-19 Акционерное общество "Газпромнефть - Омский НПЗ" (АО "Газпромнефть-ОНПЗ") Method for ammonia-containing gas purification and ammonia water production

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
фиг.2. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112717455A (en) * 2020-12-14 2021-04-30 安徽国星生物化学有限公司 Rectification separation device and method for 2-cyanopyridine bottom material
CN114159816A (en) * 2021-12-03 2022-03-11 铜陵金泰化工股份有限公司 Processing device and process for preparing dimethyl carbonate and co-producing propylene glycol
RU230024U1 (en) * 2024-08-13 2024-11-11 Открытое акционерное общество "Красноярский завод цветных металлов имени В.Н. Гулидова" (ОАО "Красцветмет") DEVICE FOR SEPARATION OF GAS-LIQUID MIXTURE CONTAINING AMMONIUM CARBAMATE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5512084A (en) Method of removing organic contaminants
US4583998A (en) Separator system and process for gas conditioning solutions
RU2627864C1 (en) System and methods of entrapped liquid removing
KR101923502B1 (en) Method For Purifying Waste Gas Ann Purification System Using The Method
RU2732023C1 (en) Rectification column for separation of steam-gas mixture of water vapour, ammonia and hydrogen sulphide
JP7054116B2 (en) Equipment and methods for recovering carbon dioxide in combustion exhaust gas
US1866193A (en) Purification of furnace or other gases
BR112013009468B1 (en) method and arrangement for separating contaminants from liquids or vapors
KR101875682B1 (en) Integrated dry adsorption device
KR101364097B1 (en) Apparatus for treatment exhaunst gas containing VOC
WO2007092666A2 (en) Downflow knockback condenser
US2809820A (en) Low pressure drop liquid-vapor contacting tray
RU2584287C1 (en) Generator gas treatment plant
RU2647737C1 (en) Device for waste gas purification
RU2756955C1 (en) Method for purification of an ammonia-containing gas and production of anhydrous liquid ammonia
US9303214B2 (en) Process, vessel, and apparatus for removing one or more sulfur compounds
KR102196559B1 (en) Biogas impurity removal method and removal system
CN104200861A (en) Waste liquid evaporation treatment device and waste liquid treatment method
US20200384145A1 (en) Gas treatment system and method
RU2712588C1 (en) Method of purifying gaseous ammonia recovered from process condensates
SU1273147A1 (en) Apparatus for cleaning flue gases
US3362891A (en) Process and apparatus for separating acidic gas such as hydrogen sulfide and carbon dioxide from gaseous mixtures
RU2344870C1 (en) Method and device of catching carbons from steam-gas mixture
CN105228951A (en) For the method by fractionation purified feed stock gas
BG64339B1 (en) Device for cleaning a fluid in the form of a vapour and plant for treating waste waters