Совершенствование работы массообменной тарелки с прямоточно-центробежными элементами Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Совершенствование работы массообменной тарелки

с прямоточно-центробежными элементами

1 2 Ефимович Д. О. , Махмутов Р. А.

1Ефимович Дмитрий Олегович /Ертткк ОтНг1у 01е%о\1еЪ - слесарь по ремонту;

2Махмутов Рустам Афраильевич /МакктШоу КжХат Л/тИ увукк - кандидат технических

наук, инженер по ремонту, ООО Газпром добыча Ямбург, г. Новый-Уренгой

Аннотация: рассмотрена реконструкция колонных аппаратов, путем внедрения нового контактного массообменного устройства, разработанного с учетом результатов исследования, проведенных расчетов и моделирования процессов ректификации и сепарации. Отражены пути совершенствования массообменной тарелки с прямоточно-центробежными элементами с целью достижения максимальной производительности. Проведено сравнение производительности разработанной массообменной тарелки с прямоточно-центробежными элементами с существующими аналогами.

Ключевые слова: сепарация, ректификация, колонный аппарат, массообменная тарелка, центробежные элементы.

В газоперерабатывающей и нефтехимической промышленности массообменные колонные аппараты являются основным технологическим оборудованием, от эффективности которого зависит себестоимость продукции, рентабельность и работоспособность технологических объектов [1]. Известно, что не существует универсального массообменного устройства, применимого для всех процессов и технологий. Внедрение новых образцов контактных устройств позволяет снизить энерго- и материалоемкость производств, увеличить производительность и эффективность массообменных аппаратов, а также получить набор технических решений, охватывающих всю область применения массообменной техники и позволяющих решить любую технологическую задачу [2].

Для снижения стоимости, удобства монтажа и снижения нагрузки на фундамент при проектировании колонн предложена уникальная разработка - применение массообменно-сепарационных элементов из пластика.

Далее представлена центробежная массообменная тарелка с прямоточными контактными элементами, принципиальное устройство которой показано на рисунке 1. В России идею осуществления массообмена в поле центробежных сил по всей высоте колонны впервые реализовал на практике ЦКБН еще в 70-е годы XX века в колоннах-абсорберах и скрубберах, но конструкция применяемых массообменных элементов имела ограничения по производительности и капельному уносу жидкости [3]. При создании центробежной массообменной тарелки с прямоточными контактными элементами за основу был взят широко внедренный в газовой и нефтяной промышленности сепарационный элемент ОАО «НИПИгазпереработка».

Жидкость поступает на контакт с газом с вышерасположенной тарелки через питающую трубку и распыляется немного выше завихрителя. Газ, пройдя через лопатки завихрителя, контактирует с жидкостью, образуется мелкодисперсный аэрозоль. Далее при прямоточном течении потоков к верхней части массообменного элемента массообмен между жидкостью и газом осуществляется в пленке жидкости на внутренней стенке обечайки. Следует отметить, что в целом по колонне осуществляется противоточный контакт фаз. Межтарельчатое расстояние может составлять от 300 до 500 мм.

Рис. 1. Принципиальное устройство тарелки с прямоточными контактными элементами: 1 - обечайка; 2 - завихритель; 3 - каплесъемник; 4 - питающая трубка с перфорацией;

5 - направляющие; 6 - сетка на обечайке; 7 - сетка на питающей трубке

На рисунке 2 приведены результаты гидравлических испытаний одной из модификаций этого массообменного элемента. Конструктивной особенностью этого элемента является наличие гидрозатвора. Это позволяет уже на лопатках завихрителя эффективно смешать жидкость и газ и тем самым увеличить время контакта фаз. Как видно из рисунка 2, при капельном уносе не более 10 % может быть достигнут фактор скорости 39.. .40 Па.

Рис. 2. Зависимость капельного уноса жидкости для тарелки с прямоточными контактными

элементами

Как показали расчеты и обзор существующей технической литературы (в соответствии с рисунком 3), максимальный рабочий фактор скорости в колонне с такими тарелками может составить более 7 Па, что на 15.20% больше по сравнению с лучшими зарубежными аналогами. Межтарельчатый перенос жидкости при этом составляет около 5%.

1-КЗ=0,8

3000

2500

5 2000

1500

1000

500

20% 1-Э

__Разработанная

тарелка

И Литературные данные

4 5 6 7

Фактор скорости в колонне, Па0'5

Рис. 3. Сравнение производительности разработанной тарелки с прямоточными элементами

с существующими аналогами

Представленное массообменное устройство можно использовать как для реконструкции существующего колонного оборудования, так и при проектировании новых аппаратов. При необходимости достижения максимальной производительности колонного аппарата следует использовать центробежную тарелку на основе прямоточных массообменных элементов.

Литература

1. Гриценко А. И., Истомин В. А., Кульков А. Н., Сулейманов Р. С. Сбор и подготовка газа на северных месторождениях России: Научное издание. М.: Недра, 1999. 459 с.

2. Гугучкин В. В. Исследование вторичного уноса со стенок газожидкостных сепараторов. Диссертация канд. техн. наук. Краснодарский политехнический институт, 1981. 236 с.

3. О «выбивании» вторичных капель с поверхности пленки (капельный унос) в дисперсно-пленочных течениях / Нигматулин Б. И., Гугучкин В. В., Васильев Н. И. // ТВТ, 1993. Т. 31. № 4. С. 600-603.