«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ» Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В. г.
Download ReportTranscript «СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ» Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В. г.
Slide 1
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 2
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 3
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 4
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 5
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 6
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 7
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 8
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 9
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 10
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 11
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 12
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 13
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 14
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 15
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 16
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 17
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 18
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 2
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 3
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 4
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 5
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 6
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 7
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 8
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 9
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 10
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 11
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 12
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 13
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 14
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 15
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 16
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 17
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18
Slide 18
«СОВРЕМЕННЫЕ МАССООБМЕННЫЕ
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОЦЕССОВ
ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ»
Авторы: Тютюник Г.Г., Солодовник Д.В., Андреевская Т.В.
г. Геленджик, сентябрь 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ
МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК………………………………………………
3
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦИОННЫМИ СТУПЕНЯМИ…………………………………….…..
4
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С
ПРЯМОТОЧНЫМИ КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ …………………….
8
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА………………………………………..
14
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ
УСТРОЙСТВ……………………………………………………….....................
17
2
ОБЗОР ЗАРУБЕЖНЫХ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ МАССООБМЕННЫХ ТАРЕЛОК
Центробежная массообменная тарелка ULTRA FRAC компании Koch-glitsch
3
Тарелка с вихревыми элементами Shell ConSep («Зульцер»)
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Преимущества:
- очистка от мехпримесей
- снижение габаритно-массовых характеристик колонн
Колонна с центробежными
сепарационными ступенями
конструкции ОАО
«НИПИгазпереработка,
D=1600 мм
Колонна с эффективными
переливными тарелками,
D=2000 мм
- повышение производительности аппаратов
- увеличение диапазона эффективной работы
Технические сложности при реализации решений других
производителей:
- высокое гидравлическое сопротивление
- значительный вторичный унос из центробежных
элементов и каплеотбойников
- увеличение высоты колонны
- отсутствие сепарационных элементов, способных
работать при содержании капельной жидкости в газе
более 1500 г/м
4
Патент № 97651 от 22.03.2010
Унос жидкости, %
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Параметр потока
- Максимальный рабочий фактор нагрузки Cs=0.21 м/с (Cb=0.27 м/с)
- Диапазон эффективной работы может достигать 6,5
5
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
Гидравлическое сопротивление, мм.вод.ст.
Зависимость гидравлического сопротивления от фактора
скорости при L/G=0,1…1,0
-
-
Увеличение производительности массообменных колонн на 30…50 % по сравнению с
обычными переливными тарелками
Применимы для реализации энергосберегающих технологических схем с элементами
термодинамической обратимости
Повышение производительности существующих деметанизаторов установок НТК на
20…30 %
6
МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ
СТУПЕНЯМИ
10%
- Максимальный фактор скорости и максимальный
фактор нагрузки больше на 10 % по сравнению с
лучшими зарубежными аналогами
Массообменный элемент из пластика
7
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Скруббер газа ЦКБН
8
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
5
5
3
4
2
6
1
Центробежный сепарационный элемент конструкции НИПИгазпереработка
1 – завихритель; 2 – обечайка; 3 – каплесъемник; 4 – вытеснитель; 5 – рециркуляционные патрубки; 6 – направляющие.
9
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА 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.
Принципиальное устройство центробежной тарелки
10
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №5
30.00
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Центральная трубка 1 имеет заглушенный торец и
специальные отверстия 2 для подача жидкости, что
позволяет равномерно распределить жидкость в зоне
массообмена
1 – питающая трубка с перфорацией, 2 – перфорация,
3 – каплесъемник, 4 – дефлектор
11
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Испытания массообменного элемента №6
Капельный унос, %
25.00
20.00
15.00
вода/воздух = 3/5
вода/воздух = 4/5
10.00
вода/воздух = 9/10
5.00
0.00
23
39
54
70
Фактор скорости в массообменном элементе Fэл, Па0,5
Наличие гидрозатвора позволяет увеличить время
контакта фаз и значительно увеличить поверхность
массообмена на лопатках завихрителя
12
ЦЕНТРОБЕЖНАЯ МАССООБМЕННАЯ ТАРЕЛКА С ПРЯМОТОЧНЫМИ
КОНТАКТНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Перспективы развития: расчеты показали, что максимальный
рабочий фактор скорости данного контактного устройства составляет
более 7 Па0,5, что позволит существенно снизить габариты вновь
проектируемых массообменных колонн
Промышленный образец
массообменного элемента
13
СТРУКТУРИРОВАННАЯ НАСАДКА
S уд
2
0.785 k
1
α
sin
2
2
α
α
cos a 1 k sin
2
2
A h p G u Ge
2
pw
Патент № 2008151482 от 24.12.2008
Каналы зигзагообразной
Re
n
Ge
d hG , d
n
m
(1 A1 u Gs1 u Ls 1 )
формы чередуются с каналами типа «диффузор-конфузор»
- высокая эффективность
- незначительный капельный
унос
- хорошая смачиваемость
Приведенная конструкция будет использована в качестве статического смесителя на
установке очистки пропана от метанола для ООО «Тобольск-Нефтехим»
14
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
предыдущее поколение
новое поколение
- низкое гидравлическое сопротивление
- равномерное распределение потоков жидкости и
газа по сечению насадки
- низкий унос капельной жидкости с газом
- способность работы на загрязненном сырье
- широкий диапазон изменения удельной
поверхности насадки от 100 до 700 м2/м3
Данная регулярная насадка может быть использована в качестве контактного устройства для
массообменных колонн и статических смесителей, а также как предварительная каплеотбойная
ступень в сепараторах, колоннах и т.д.
15
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА
Гидравлическое сопротивление новой регулярной насадки в области рабочих нагрузок на 20…35
% меньше по сравнению с насадками Mellapak компании Sulzer и Flexipac компании Koch-Glitsch
(по данным специализированного программного обеспечения Sulcol (Sulzer) и KG-Tower (Koch-Glitsch)
16
СРАВНЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ УСТРОЙСТВ
Тип
Диапазон
Величина
эффективной
гидравлического
работы
сопротивления, мм вод.ст.
1
2…3
70…100
1,2…1,4
1…1,1
3…4
30…70
1,2…1,5
1,2
3…4
50…80
Ситчатая тарелка
1,2…1,3
1…1,2
2…3
40…60
Струйная тарелка
1,2
0,8
2…3
40…70
1,8…2,2
1,1
4…6
150…250
2,0…2,7
1,0
1…2,5
120…200
1,7…1,9
1,3…1,5
2,5…3,5
5…30
контактного
Относительная
Относительная
производительность
эффективность
1
устройства
Колпачковая тарелка
Клапанная тарелка
Ситчато-клапанная
тарелка
Массообменная
тарелка с
new
сепарационными
ступенями
Центробежная
тарелка с
new
прямоточными
элементами
new
Регулярная насадка
17
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!
Тютюник Георгий Геннадьевич
Старший научный сотрудник
Лаборатория №1
Тел +7(861) 238 60 60 доб. 61-24
e-mail: [email protected]
© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012
18