RU2081663C1 - Heat- and mass-transfer apparatus - Google Patents
Heat- and mass-transfer apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2081663C1 RU2081663C1 RU95118566A RU95118566A RU2081663C1 RU 2081663 C1 RU2081663 C1 RU 2081663C1 RU 95118566 A RU95118566 A RU 95118566A RU 95118566 A RU95118566 A RU 95118566A RU 2081663 C1 RU2081663 C1 RU 2081663C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methanol
- water
- heating
- heat
- distillation
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 11
- GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N methanol;hydrate Chemical compound O.OC GBMDVOWEEQVZKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000007701 flash-distillation Methods 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 2
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L sulfite Chemical class [O-]S([O-])=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N Sulfurous acid Chemical compound OS(O)=O LSNNMFCWUKXFEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical class [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000011160 magnesium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- FWFGVMYFCODZRD-UHFFFAOYSA-N oxidanium;hydrogen sulfate Chemical class O.OS(O)(=O)=O FWFGVMYFCODZRD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химического машиностроения, в частности к аппаратам для термического разделения смесей, и может быть использовано в процессах перегонки, преимущественно, для ректификации метанола из водно-метанольных стоков, образующихся на газоконденсатных промыслах вследствие применения метанола для предупреждения замерзания содержащейся в добываемом углеводородном сырье воды, или для простой однократной дистилляции. The invention relates to the field of chemical engineering, in particular to apparatus for the thermal separation of mixtures, and can be used in distillation processes, mainly for the distillation of methanol from water-methanol effluents generated in gas condensate fields due to the use of methanol to prevent freezing contained in the produced hydrocarbon feed water, or for simple single distillation.
Из уровня техники известны аппараты для разделения смесей (дистилляторы), содержащие размещенные в одном корпусе испаритель в виде емкости с нагревательным элементом, конденсатор и средство для сбора и отвода конденсата легкокипящего компонента (см. например, авт. св. СССР N 597642, кл. B 01 D 3/00, 1978 г. авт. св. СССР N 1819646, кл. B 01 D 3/00, 1993 г. ). При достаточно сложной конструкции известные аппараты не обеспечивают высокой эффективности разделения компонентов смеси. The prior art apparatuses for separating mixtures (distillers), containing an evaporator located in one housing in the form of a tank with a heating element, a condenser and means for collecting and removing condensate of a low-boiling component (see, for example, ed. St. USSR N 597642, cl. B 01 D 3/00, 1978 auth. St. USSR N 1819646, class B 01 D 3/00, 1993). With a rather complex design, known devices do not provide high separation efficiency of the components of the mixture.
Наиболее близким к изобретению является тепломассообменный аппарат для разделения смесей, содержащий корпус, в котором размещены перегонный куб с нагревающим элементом и несколько тарельчатых секций с патрубками вывода готового продукта, снабженных охлаждающими змеевиками, выполненными в виде цилиндрической или плоской спирали (см. авт. св. СССР N 226549, кл. B 01 D 5/00, 1968г.). Closest to the invention is a heat and mass transfer apparatus for separating mixtures, comprising a housing in which a distillation cube with a heating element and several plate sections with outlet pipes for the finished product are provided, equipped with cooling coils made in the form of a cylindrical or flat spiral (see ed. USSR N 226549, class B 01 D 5/00, 1968).
Однако выполнение нагревательного элемента в виде змеевика, по которому циркулирует греющая среда, ограничивает функциональные возможности данного аппарата, поскольку при использовании его, например, для извлечения метанола из сточных вод, образующихся при добыче сырья на газоконденсатных месторождениях (где метанол используется с целью предупреждения замерзания содержащейся в добываемом сырье воды, происходящего из-за резкого снижения температуры при дросселировании истекающего из скважины газоконденсатного потока), имеющих высокую минерализацию в том числе и за счет содержания больших количеств накипеобразующих компонентов ионов кальция, магния, карбонатов и сульфитов, происходит интенсивное солеотложение на теплообменных поверхностях змеевика, что резко снижает коэффициент теплопередачи и соответственно эффективность работы теплообменного аппарата в целом и повышает энергозатраты. However, the implementation of the heating element in the form of a coil, through which the heating medium circulates, limits the functionality of this apparatus, since when using it, for example, to extract methanol from wastewater generated during the extraction of raw materials from gas condensate fields (where methanol is used to prevent freezing of the contained in the extracted raw materials of water occurring due to a sharp decrease in temperature during throttling of a gas condensate stream flowing out of a well) having a high th mineralization including due to the content of large amounts of scale-forming components of calcium ions, magnesium carbonates and sulfites, are intensively scaling on the heating surfaces of the coil, which drastically reduces the heat transfer coefficient and therefore the efficiency of heat exchanger and increases the overall power consumption.
Изобретение направлено на создание эффективно работающего тепломассообменного аппарата для термического разделения смесей, пригодного для извлечения метанола из слабоконцентрированных водно-метанольных растворов, используемых на газоконденсатных разработках с одновременной утилизацией образующихся неочищенных углеводородных газов низкого давления, направляемых, как правило, на факел. The invention is directed to the creation of an efficiently working heat and mass transfer apparatus for the thermal separation of mixtures suitable for the extraction of methanol from weakly concentrated water-methanol solutions used in gas condensate development with the simultaneous utilization of the resulting crude low-pressure hydrocarbon gases directed, as a rule, to the flare.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в тепломассообменном аппарате, содержащем корпус, в котором размещены перегонный куб, снабженный средством нагрева, и многоступенчатый конденсатор, представляющий собой набор тарелок с патрубкам вывода готового продукта и охлаждающих элементов, согласно изобретению средство нагрева выполнено в виде выносного теплообменника с горелкой погружного горения, верхняя и нижняя части которого соединены циркуляционными трубопроводами с соответствующими зонами перегонного куба. The solution to this problem is provided by the fact that in the heat and mass transfer apparatus comprising a housing in which a distillation cube is provided with a heating means and a multistage condenser, which is a set of plates with outlet pipes of the finished product and cooling elements, according to the invention, the heating means is made in the form of an external heat exchanger with a submersible combustion burner, the upper and lower parts of which are connected by circulation pipelines to the corresponding zones of the distillation cube.
Наличие выносного теплообменника с горелкой погружного горения в заявленной конструкции существенно повышает интенсивность нагрева поступающей смеси, позволяет обеспечить значительное снижение температуры ее испарения по сравнению с перегонкой в токе водяного пара, поскольку исключается необходимость в частой периодической очистке греющих теплообменных поверхностей, и кроме того, обеспечивается возможность комплексного использования заявленного аппарата на нефтепереработке как для извлечения метанола из водно-метанольных растворов, так и для утилизации сбросного и/или попутного газа, полезно сжигая его в горелке погружного горения для нагрева и испарения легкокипящего компонента в перегонном кубе с одновременной очисткой продуктов сгорания от вредных газовых выбросов. The presence of an external heat exchanger with an immersion burner in the claimed design significantly increases the heating rate of the incoming mixture, allows for a significant reduction in its evaporation temperature compared to distillation in a stream of water vapor, since the need for frequent periodic cleaning of heating heat exchange surfaces is eliminated, and in addition, it is possible the integrated use of the claimed apparatus in oil refining as for the extraction of methanol from water-methanol rast Hur, and for the disposal of waste and / or associated gas, burning it in a useful submerged combustion burner for heating and evaporation of low-boiling component in the alembic with a simultaneous cleaning of combustion products of harmful gas emissions.
На чертеже представлен общий вид тепломассообменного аппарата. The drawing shows a General view of the heat and mass transfer apparatus.
Тепломассообменный аппарат содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 вывода соответственно продуктов горения и продувочной воды, в котором размещены перегонный куб 4, соединенный верхним и нижним циркуляционными трубопроводами 5 и 6 с выносным теплообменником 7, в котором смонтирована горелка 8 погружного горения, и конденсатор, представляющий собой набор тарелок 9 с патрубками 10 вывода готового продукта и охлаждающих змеевиков 11, выполненных преимущественно в виде плоской спирали. В верхней части корпуса 1 смонтировано охлаждающее устройство 12 с патрубком 13 подвода сырья и распределительная тарелка 14, под которыми установлен поддон 15, сообщенный трубопроводом 16 с перегонным кубом 4. The heat and mass transfer apparatus comprises a housing 1 with nozzles 2 and 3 of the outlet for combustion products and purge water, in which a distillation cube 4 is placed, connected by upper and lower circulation pipelines 5 and 6 to an external heat exchanger 7, in which a submersible combustion burner 8 is mounted, and a condenser, representing a set of plates 9 with nozzles 10 output of the finished product and cooling coils 11, made mainly in the form of a flat spiral. In the upper part of the housing 1 is mounted a cooling device 12 with a pipe 13 for supplying raw materials and a distribution plate 14, under which a pallet 15 is installed, connected by a pipe 16 with a distillation cube 4.
Тепломассообменный аппарат работает следующим образом. Heat and mass transfer apparatus operates as follows.
Исходное сырье: водно-метанольная смесь в виде слабоконцентрированного раствора подается по патрубку 13 подвода сырья и посредством орошающего устройства 12 и распределительной тарелки 14 равномерно распределяется по объему верхней части корпуса 1, подогревается, взаимодействуя с поднимающимися отработанными парогазовыми продуктами сгорания, содержащими небольшой процент метанола и воды, и собирается в поддоне 15, откуда по трубопроводу 16 поступает в перегонный куб 4. Подвод тепла для нагрева водно-метанольной смеси происходит в выносном теплообменнике 7 за счет барботажа через слой жидкости продуктов сгорания, образующихся при погружном горении сбросного и/или попутного газа в горелке 8. Feedstock: the water-methanol mixture in the form of a weakly concentrated solution is supplied through the pipe 13 for supplying raw materials and by means of an irrigation device 12 and a distribution plate 14 is evenly distributed over the volume of the upper part of the housing 1, it is heated, interacting with the rising exhaust gas-vapor combustion products containing a small percentage of methanol and water, and is collected in a pan 15, from where it passes through a pipe 16 to the distillation cube 4. Heat is supplied to heat the water-methanol mixture in a remote the heat exchanger 7 due to the bubbling through the liquid layer of the combustion products generated during the submersible combustion of waste and / or associated gas in the burner 8.
При этом горячий паро-газовый поток водно-метанольной смеси и продуктов сгорания поступает из верхней части теплообменника 7 в перегонный куб 4 по верхнему трубопроводу 5, а по нижнему трубопроводу 6 в теплообменник 7 возвращается менее горячий поток жидкости, обеспечивая постоянную интенсивную циркуляцию. In this case, the hot vapor-gas stream of the water-methanol mixture and combustion products enters from the upper part of the heat exchanger 7 into the distillation cube 4 through the upper pipe 5, and a less hot liquid stream returns through the lower pipe 6 to the heat exchanger 7, providing constant intensive circulation.
В перегонном кубе 4 происходит однократное испарение компонентов сырья, пары которых вместе с продуктами сгорания, очищенными в результате барботажа через водно-метанольный раствор от опасных для окружающей среды компонентов, поднимаются вверх, конденсируются на охлаждающих змеевиках 11. Конденсат собирается на тарелках 9, откуда по патрубкам 10 отводится в виде готового продукта, при этом на верхней тарелке 9 образуется готовый продукт метанол с более высокой концентрацией, чем на нижней. In distillation cube 4, a single evaporation of the components of the feed occurs, the vapors of which, together with the combustion products purified from sparging through a water-methanol solution of environmentally hazardous components, rise up, condense on cooling coils 11. The condensate collects on plates 9, from where the pipes 10 are discharged in the form of the finished product, while on the upper plate 9 the finished product is formed methanol with a higher concentration than on the bottom.
Отработанные и очищенные продукты сгорания, содержащие небольшой процент метанола и воды, после контактирования в верхней части корпуса 1 с исходным сырьем, удаляются через патрубок 2, а спуск остатка в виде продувочной воды производится из перегонного куба 4 через патрубок 3. Waste and refined combustion products containing a small percentage of methanol and water, after contacting in the upper part of the housing 1 with the feedstock, are removed through the pipe 2, and the residue is discharged in the form of purge water from the distillation cube 4 through the pipe 3.
Применение предложенного тепломассообменного аппарата в промышленности позволяет, наряду с извлечением метанола из стоков и утилизацией попутного газа, обеспечить также достижение дополнительного экологического эффекта за счет того, что факельные газы (газы выветривания), являющиеся практически основным источником загрязнения окружающей среды на разрабатываемых газоконденсатных месторождениях, как правило, содержат большое количество серосодержащих компонентов, которые при горении образуют сернистый ангидрид, хорошо растворимый в воде, с образованием сернистой кислоты, которая, в свою очередь, реагирует с высокоминерализованной водой (на месторождениях вода обычно высокоминерализована) с образованием плохо растворимых сульфитов, а при наличии кислорода сульфатов. В результате горения газов выветривания в теплообменнике и барботажа продуктов их горения через слой высокоминерализованной воды, в атмосферу выделяется экологически безопасная двуокись углерода. The use of the proposed heat and mass transfer apparatus in industry allows, along with the extraction of methanol from wastewater and utilization of associated gas, to ensure the achievement of an additional environmental effect due to the fact that flare gases (weathering gases), which are practically the main source of environmental pollution in the developed gas condensate fields, such as as a rule, contain a large amount of sulfur-containing components, which, when burned, form sulfur dioxide, highly soluble in water, with the formation of sulphurous acid, which, in turn, reacts with highly mineralized water (water is usually highly mineralized in fields) with the formation of poorly soluble sulfites, and in the presence of oxygen sulfates. As a result of the combustion of weathering gases in the heat exchanger and the bubbling of their combustion products through a layer of highly mineralized water, environmentally friendly carbon dioxide is released into the atmosphere.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95118566A RU2081663C1 (en) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | Heat- and mass-transfer apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95118566A RU2081663C1 (en) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | Heat- and mass-transfer apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2081663C1 true RU2081663C1 (en) | 1997-06-20 |
| RU95118566A RU95118566A (en) | 1997-10-27 |
Family
ID=20173370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95118566A RU2081663C1 (en) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | Heat- and mass-transfer apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2081663C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724413C2 (en) * | 2016-03-16 | 2020-06-23 | Линде Акциенгезельшафт | Separating device for coil heat exchangers for separation of gas phase from liquid phase of two-phase medium supplied from skin side |
-
1995
- 1995-11-01 RU RU95118566A patent/RU2081663C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 597642, кл. B 01 D 3/00, 1978. Авторское свидетельство СССР N 1819646, кл. B 01 D 3/00, 1993. Авторское свидетельство СССР N 226549, кл. B 01 D 5/00 1968. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724413C2 (en) * | 2016-03-16 | 2020-06-23 | Линде Акциенгезельшафт | Separating device for coil heat exchangers for separation of gas phase from liquid phase of two-phase medium supplied from skin side |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2327502C2 (en) | Purification of exhaust alkaline refinery effluence | |
| US5032230A (en) | Vacuum draft submerged combustion separation system | |
| US5342482A (en) | Leachate evaporation system | |
| RU2245847C2 (en) | Method of treating industrial waste waters produced in propylene oxide production process | |
| CN1142808C (en) | Reduced fouling distillation process | |
| AU2008267751B2 (en) | Selective removal of a target liquid constituent from a multi-component liquid | |
| US3843463A (en) | Evaporative method | |
| RU2699118C2 (en) | Method for purification of concentrated organic waste water and device for implementation thereof | |
| PL89068B1 (en) | ||
| CN1021429C (en) | Process for catalytic treatment of wastewater | |
| US20230390666A1 (en) | Heat sink evaporator | |
| US4213830A (en) | Method for the transfer of heat | |
| KR950014827A (en) | Evaporation & Evaporative Concentration Drying Apparatus and Method with Steam Purification Capability | |
| JPH11503959A (en) | Method and apparatus for purifying steam | |
| US3976445A (en) | Recarbonation process and apparatus | |
| RU2081663C1 (en) | Heat- and mass-transfer apparatus | |
| US20250332525A1 (en) | Devices and systems for treating water and other fluids | |
| RU2333896C2 (en) | Method of dehydration of oil-containing wastes | |
| RU2393904C1 (en) | Rectification plant | |
| RU2778395C1 (en) | Method for producing methanol from waste water and unit for producing methanol from waste water | |
| RU71730U1 (en) | INDUSTRIAL TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR THE PROCESSING AND DISPOSAL OF OIL-CONTAINING WASTE | |
| RU2759105C1 (en) | Method for thermal neutralisation of contaminated industrial and domestic waste water and unit for implementation thereof | |
| EP0956268B1 (en) | Method and apparatus for separating volatile components from a liquid | |
| RU2694771C1 (en) | Method of heat recovery of waste process fluids | |
| RU2835104C1 (en) | Method of regenerating water-methanol solution |