МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА

МАССООБМЕННАЯ КОЛОННА
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.
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.
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).
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.
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
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.
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.
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.
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.
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.
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.
На фиг Л представлена схема предлагаемой массообменной колонны, на фиг.2 - вид А на фиг.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.
Массообменная колонна работает следующим образом.
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.
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).