RU19769U1 - Массообменный аппарат для жидкостной экстракции фенолом вязких и средневязких полициклических и смолистых соединений из масляных погонов и деасфальтенизированных остатков перегонки нефти - Google Patents

Abstract

Массообменный аппарат для жидкостной экстракции фенолом вязких и средневязких полициклических и смолистых соединений из масляных погонов и деасфальтенизированных остатков перегонки нефти, содержащий корпус со штуцерами для подвода и вывода взаимодействующих сред, опорные решетки с установленной на них регулярной насадкой в виде горизонтальных рядов колец, отличающийся тем, что он снабжен пакетами диспергации, установленными на чередующихся тарелках кольцевого и сплошного сечения, расположенных над опорными решетками, и защитной тарелкой, выполненной в виде двух одинаковых сегментов, установленных оппозитно и зеркально, размещенной в верхней части аппарата, при этом опорные решетки снабжены вторым слоем регулярной насадки в виде горизонтальных рядов колец меньшего типоразмера, установленных на сетчатой диафрагме, размещенной в свою очередь на регулярной насадке опорных решеток.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пакеты диспергации выполнены в виде набора вертикально расположенных сеток, разделенных дистанционными решетками, при этом угол в плане между плоскостями сеток смежных пакетов диспергации составляет 90.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сегменты защитной тарелки выполнены с центральным углом более 180.

Description

поверхностью кольца, а наименьший-снабжен отбойником в виде, например, плоского диска, конуса или полусферы.

Недостатком указанного массообменного аппарата является недостаточная равномерность распределения жидкости по сечешпо аппарата, обусловленная тем, что регулярная насадка имеет сплошное сечение по всей высоте колонны, следовательно, более тяжелый фенол при перемешении по высоте колонны будет оттеснять сырьё к периферии поперечного сечения аппарата, что ухудшает массообмен.

С)шщость полезной модели заключается в следуюшем. Полезная модель направлена на решение задачи- улучшение распределения дисперсной фазы по всему сечению аппарата и повышении надежности его работы.

Решение данной задачи опосредовано новым техническим результатом. Данный технический результат заключается в более полном удалении из сырья вредных примесей, т. е. тяжелых полициклических ароматических углеводородов и смол, и, кроме того, в запщге от забивания пакетов диспергации продуктами коррозии шлема корпуса аппарата, что повышает надежность его работы.

Сушественные признаки заявленного технического решения: наличие корпуса со штуцерами для подвода и вывода взаимодействуюпщх сред, опорных решеток с установленной на них регулярной насадкой в виде горизонтальных рядов колец.

Отличительные признаки - наличие пакетов диспергации, вьшолненых в виде набора вертикально расположенных сеток, разделенных дистанционными решетками и установленных на чередуюпщхся тарелках кольцевого и сплошного сечения, расположенных над опорными решетками, наличие задцпной тарелки, выполненной в виде двзос одинаковых сегментов; с

центральным углом более 180° и установленных оппозитно и зеркально, при этом опорные решетки снабжены вторым слоем регулярной насадки в виде горизонтальных рядов колец мевьшего типоразмера, установленных на сетчатой диафрагме, размешенной в свою очередь на регулярной насадке опорных решеток, а угол в плане между плоскостями сеток смежных пакетов диспергации составляет 90°.

Технический результат становится возможным реализовать при наличии пакетов диспергащоя, установленными на чередуюпщхся тарелках кольцевого и сплопшого сечения, т. к. при этом происходит перераспределение потоков жидкости по сечению аппарата (как восходяшего потока сьфья, так и нисходяшего потока фенола) т. е. смешение потоков при вертикальном их перемешении от периферии к центру аппарата и наоборот, что улучшает распределение дисперсной фазы фенола в сырье и, как следствие, влечет за собой увеличение процесса массобмена. Наличие на опорных решетках второго слоя

л,

регулярной насадки в виде горизонтальных рядов колец меньшего типоразмера, позволяет сократить суммарную высоту насадки за счет лучшего массообмена в кольцах меньшего типоразмера, а установка второго слоя на сетчатой диафрагме позволяет базировать его неподвижно (устраняет проваливание колец меньшего диаметра № 25 в отверстия колец большего диаметра № 50).Наличие защитной

тарелки, выполненной в виде двух одинаковых сегментов с центральным углом более 180°, установленных оппозитно и зеркально в верхней части колонны, являющейся фзшкционально сборником продуктов коррозии шлема корпуса аппарата (при работе аппарата наблюдается интенсивная коррозия указанной зоны) и механических примесей, причина появления которых самая разнообразная, позволило запщтшъ от попадания указаЕшых загрязняюпщх фракций в пакеты диспергации и предохранить их от забивания, снижающего эффективность процессов тепломассообмена в аппарате. Тем самым наличие защитной тарелки позволило повысить надежность работы аппарата.Наличие пакетов диспергации, выполненых в виде набора вертикально расположенных сеток, разделенных дистанционными решетками, с углом в плане между плоскостями сеток смежньгх пакетов диспергации 90° позволило улучшить массообмен за счет более полной диспергации обоих потоков при премещении их в межсеточном пространстве пакета. При этом перемещение жидкости в межсеточном пространстве происходит в виде пленок вдоль поверхности сеток или капель, периодически меняя направление движения, проходя через ячейки сетки и свободное пространство дистанционных решеток. Угол в плане между плоскостями сеток смежных пакетов диспергации 90° позволяет добиться разной ориентации на выходе струй жидкости, что также способствует более полному перемешиванию потоков, тем самым увеличивая массообмен в аппарате.То есть в распределительном пакете наблюдается смешанное противоточно-пеоеБоэестное движение жидкости.

На фиг. 1 изооражен массообменный аппарат для жидкостной экстракции фенолом вязких и средневязких полициклических и смолистых соединений из масляных погонов и деасфальтенизированных остатков перегонки нефти, общий вид, на фиг. 2 - разрез А - А по фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б - Б по фиг. 1, на фиг. 4 - разрез В - В по фиг. 1, на фиг. 5 - разрез Г - Г по фиг. 1, на фиг. 6 - разрез Д - Д по фиг. 1, на фиг. 7 - выносной элемент I по фиг. 4, на фиг. 8 - пакет диспергации - аксонометрия, на фиг. 9 - рещетка дистанционная.

3.

Массообменный аппарат для жидкостной экстракции фенолом вязких и средневязких полшщклических и смолистых соединений из масляных погонов и деасфальтенизированных остатков перегонки нефти состоит из корпуса 1 (внутренний диаметр 3 600 мм, высота 38 300 мм, толщина стенки 18 мм), выполненного из дизкоуглеродистой стали. Материальное исполнение несущих элементов внутренних устройств аппарата - сталь 08X13. Производительность аппарата 28 600 кг/час. В верхней части корпуса 1 размещена тарелка защитная 2, вьшолненная в виде двух одинаковых сегментов 3 с пентральным углом более 180°, установленных оппозитно и зеркально. Под тарелкой 2 установлена тарелка 4 со слоем 5 керамических колеп Рапшга (типоразмер колец №25 по ГОСТ 17 612), кольцевые тарелки 6 с распределительными пакетами7, сплощные тарелки 8 с распределительными

пакетами 7, кольцевые тарелки 9 с пакетами диспергации 10, сплошные тарелки 11с пакетами диспергации 10. Толщина слоя колец Рапшга 5

-400 мм. Тарелки 6 и 8 содержат по 80 пакетов диспергации 7. Тарелки 9 и 11 содержат по 64 пакетов диспергации 10.В нижней части коловпнпы установлены тарелки 12 с нижним слоем 13 керамических колец Рапшга (типоразмер колец - №50 по ГОСТ 17 612), отделенным сеткой 14 (материал сталь 12Х18Н10Т - размер ячейки в свету 10 мм) от верхнего слоя 15 керамических колец Рапшга (типоразмер колец №25 по ГОСТ 17 612). Высота слоя 13 - 840 мм, высота слоя 15 - 360 мм.

Кроме того, аппарат содержш::

-верхний лучевой распределитель фенольной воды 16 (количество выпускных отверстий 100 шт., диаметр отверстий - 5 мм, суммарное сечение отверстий - 0.002 м, направление струи - вниз),

-лучевой распределитель фенола 17 (количество выпускных отверстий 436 щт:, диаметр отверстий - 10 мм, суммарное сечение отверстий 0.034м, направление струи - вниз),

-лучевые распределители сырья 18 (количество выпускных отверстий 720шт., диаметр отверстий - 8 мм, суммарное сечение отверстий 0.037м, направление струи - вверх),

-нижние лучевые распределители 19 фенольной воды (количество выпускных отверстий 900шт., диаметр отверстий - 8 мм, суммарное сечение отверстий - 0.045м, направление струи - вверх).

Пакеты диспергации 7 высотой 800 мм и поперечным сечением 280x280 мм состоят из корпуса 20, внутри которого вертикально размещены чередующиеся слои сеток 21 (материал сталь 12Х18Н10Т - размер ячейки в свету 5 мм) и дистанционных решеток 22, изготовленных из проволоки диаметром 5 мм (материал - сталь 12X18Н1 ОТ). Констр)ташя пакетов диспергации 10 высотой 400 мм и поперечным сечением 280x280 мм имеет одинаковую структурную конфигурацию с пакетами

,

5:

диспергации 7. В верхней точке шлема аппарата расположен штуцер 23 для вьшода рафинатного раствора на блок регенерации (на чертеже не показан), а в нижней части сферического дниша аппарата штуцер 24 для вывода экстрактного раствора.

Работает массообменный аппарат для жидкостной экстракции фенолом вязких и средневязких полициклических и смолистых соединений из масляных погонов и деасфальтенизированных остатков перегонки нефти следуюпщм образом. Процесс происходит в противоточном режиме при движушей силе за счет разности плотностей сырья и фенола (сьфье легче - фенол тяжелее). Колонна работает под атмосферным давлением. Фенол подают в верхнюю часть колонны в распределитель 17 из которого он выходит в виде струи, распадающейся на отдельные капли разных размеров и форм, и осаждается во встречном потоке сырья, перемешаясь под собственным весом вниз, фенол растворяет в себе нежелательные компоненты из масляной фракции. Сырье подают через один из распределЕггелей 18 (в зависимости от параметров сырья и необходимых результатов), при этом, поднимаясь вверх через тарелки 12, 11, 9, 8, 6, 4, оно обогащается масляными углеводородами. В зоне между распределителем сьфья 18 и распределителем фенола 17 происходит экстракция (извлечение) из сьфья нежелательных примесей (тяжелые полшщкличекие ароматические углеводороды и смолы). Для повьппения селективности (отбора) фенола в распределители 16 и 19 подают фенольную воду, что снижает растворимость сырья фенолом и обеспечивает получение рафинатного раствора отводимого из верха колонны через штуцер 23. Фенол и растворенные в нем примеси перемешаются вниз колонны и через штуцер 24 отводятся на осушку от влаги и регенерацию фенола. За счет разности плотностей сьфья и фенола последний стремится занять центральную часть колонны, а сырье периферийную (по отношению к поперечному сечению колонны). Сырье, поднимаясь вверх, контактирует на тарелках 12 в кольцах 13 и сетках 14 с фенолом, и при достижении уровня нижней кольцевой тарелки 6, поток формируется в кольцеобразное сечение по диаметру аппарата в пакетах диспергации 7, при подходе же к тарелке 11 поток формируется в пакетах 10 в сплопшое сечение, которое подойдя к тарелке 8 увеличивается по площади. Дальнейшее перемещение сьфья вверх происходит аналогично описанному вьппе т. е. происходит попеременное формирование потоков сплошного и кольцевого сечения. При выходе с верхней тарелки 6 кольцевой поток сьфья вновь перераспределяется в сплошной поток на слое колец 5 тарелки 4 и через защитную тарелку 2 выходит через штуцер 23 из аппарата. Порядок прохождения фенола по высоте аппарата обратен описанному выше порядку прохождения сьфья. Движение фенола в пакетах диспергации 7 и 10 осушествляется сверху

вниз (для сырья - снизу вверх) в межсеточном пространстве в виде пленок вдоль поверхности сеток 21 и дистанционных решеток 22, периодически меняя направление движения при проходе через ячейки сетки 21 и перегородки дистанционной решетки 22. То есть в пакете диспергации наблюдается смешанное противоточно - перекрестное движение жидкости.

Таким образом, предлагаемый массообмешшй аппарат для жидкостной экстракции фенолом вязких и средневязких полшщклических и смолистых соединений из масляных погонов и деасфалътенизированных остатков перегонки нефти позволяет улучшить распределение дисперсной фазы по всему сечению аппарата, что, безусловно, будет способствовать более полному удалению из сырья вредных примесей, т. е. тяжелых полициклических ароматических углеводородов и смол. Компоновка, соединение и монтаж всех элементов предлагаемого массобмешюго аппарата достаточно надежна и проста. А значит, внедрение предложенного аппарата в промышленную практику не представляет какой-либо сложности. Для насадочных аппаратов чрезвычайно важным условием является обеспечение распределения жидкости по высоте насадки. В предлагаемой полезной модели это условие в значительной мере обеспечивается, как за счет лучшего распределения в поперечном сечении аппарата, так и за счет сокращения высоты слоя насадки. В совокупности применение опорных решеток с двумя слоями колец Рашига и тарелок со сплошным и колвдевым расположением пакетов диспергации обеспечивают значительное снижение гидравлического сопротивления аппарата с одновременной интенсификацией процесса массообмена.

(

Claims (3)

1. Массообменный аппарат для жидкостной экстракции фенолом вязких и средневязких полициклических и смолистых соединений из масляных погонов и деасфальтенизированных остатков перегонки нефти, содержащий корпус со штуцерами для подвода и вывода взаимодействующих сред, опорные решетки с установленной на них регулярной насадкой в виде горизонтальных рядов колец, отличающийся тем, что он снабжен пакетами диспергации, установленными на чередующихся тарелках кольцевого и сплошного сечения, расположенных над опорными решетками, и защитной тарелкой, выполненной в виде двух одинаковых сегментов, установленных оппозитно и зеркально, размещенной в верхней части аппарата, при этом опорные решетки снабжены вторым слоем регулярной насадки в виде горизонтальных рядов колец меньшего типоразмера, установленных на сетчатой диафрагме, размещенной в свою очередь на регулярной насадке опорных решеток.
2. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пакеты диспергации выполнены в виде набора вертикально расположенных сеток, разделенных дистанционными решетками, при этом угол в плане между плоскостями сеток смежных пакетов диспергации составляет 90^o.
3. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сегменты защитной тарелки выполнены с центральным углом более 180^o.