RU2096063C1

RU2096063C1 - Device for improvement of selection and purity of fractionated distillate products

Info

Publication number: RU2096063C1
Application number: RU96110507A
Authority: RU
Inventors: Борис Евсеевич Сельский
Original assignee: Борис Евсеевич Сельский
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: chemical, oil refining and other industries; may be used in implementation of the process of fractionation of oil-containing feedstock. SUBSTANCE: feedstock subject to fractionation is prepared for fractionation directly in transfer pipeline. Disperser of the device has damping chamber with outlet coaxial to nozzle and the first group of profiled plates cantilevered to walls of damping chamber. Surface of profiled plates conjugates outer surface of nozzle with inner surface of damping chamber. Cantilevered to rear sections of diametrical plates are profiled plates whose pointed edges are located against pointed edges of profiled plates oppositely located over circumference of chamber. Profiled plates are cantilevered to periphery of damping chamber. It is preferably to install additionally activators in inlet and outlets. Actuators are made in form of profiled plates cantilevered to internal surface of inlet and outlets. It is preferably to have diameter of outlet, at least, not smaller than nozzle diameter. EFFECT: higher efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к химической, нефтеперерабатывающей и другим отраслям промышленности и может быть использовано при аппаратурном оформлении процесса разделения нефтесодержащего сырья. The invention relates to the chemical, oil refining and other industries and can be used in the hardware design of the process of separation of oil-containing raw materials.

Из уровня техники известны устройства для повышения отбора и чистоты разделенных дистиллятных продуктов, представляющие собой узлы ввода сырья в устройства для разделения фаз (тепломассообменные аппараты), применяемые для предварительной обработки нефтесодержащего сырья, непосредственно перед началом его переработки, что повышает отбор дистиллятных продуктов [1 и 2] "Справочник нефтепереработчика" под редакцией Ластовкина Г.А. и др. Л. Химия, 1968, с. 340; пат. ГДР N 206084, кл. B 01 D 3/00; 1984. The prior art devices for increasing the selection and purity of the separated distillate products, which are the nodes of the input of raw materials into the devices for phase separation (heat and mass transfer apparatus) used for pre-treatment of oil-containing raw materials, immediately before the start of its processing, which increases the selection of distillate products [1 and 2] "Refinery Handbook" edited by G. Lastovkin et al. L. Chemistry, 1968, p. 340; US Pat. GDR N 206084, class B 01 D 3/00; 1984.

Однако указанные узлы имеют ограниченную область применения, поскольку не обеспечивают (особенно при повышенных массовых расходах) необходимую степень предварительной обработки сырья перед дальнейшей его переработкой. However, these nodes have a limited scope, because they do not provide (especially with increased mass costs) the necessary degree of preliminary processing of raw materials before further processing.

Известны также узлы ввода, конструкция которых обеспечивает одновременно с вводом сырья, распыление его с одновременным частичным разделением фаз [см. например, 3 и 4]
Однако эти узлы не обеспечивают качественную стабилизацию параметров выводимой из него парожидкостной смеси.Input nodes are also known, the design of which provides simultaneously with the input of raw materials, its atomization with simultaneous partial phase separation [see eg 3 and 4]
However, these nodes do not provide high-quality stabilization of the parameters of the vapor-liquid mixture removed from it.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемоому является устройство для повышения чистоты разделения дистиллятных продуктов [5] принятое за прототип. The closest in technical essence and the set of essential features to the proposed is a device for increasing the purity of separation of distillate products [5] adopted as a prototype.

Это устройство, содержащее диспергатор сырья, выполненный в виде пластин и отражателей, имеет простую конструкцию и сравнительно низкие энергозатраты при эксплуатации, однако при высоких массовых расходах, то есть при производительностях более 3 млн.т/г, с помощью этого устройства невозможно стабилизировать параметры выводимой из него парожидкостной смеси, и, следовательно, невозможно повысить за счет этого отбор дистиллятных продуктов. This device containing a dispersant of raw materials, made in the form of plates and reflectors, has a simple design and relatively low energy consumption during operation, however, at high mass costs, that is, at capacities of more than 3 million tons / g, it is impossible to stabilize the parameters of the output from it a vapor-liquid mixture, and, therefore, it is impossible to increase due to this the selection of distillate products.

Это обусловлено тем, что при повышении производительности то есть при существенном увеличении массового расхода через узел ввода, значительно уменьшается время нахождения сырья в диспергаторе, соответственно не успевает сформироваться качественная парожидкостная смесь. Кроме того, в прототипе отражатели установлены так, что струи парожидкостной смеси попадают в слой жидкости, который при работе образуется на этих отражателях, что приводит к рассеиванию энергии струй и неэффективной работе диспергатора и всего узла в целом. This is due to the fact that with an increase in productivity, that is, with a significant increase in mass flow through the input unit, the residence time of the raw materials in the dispersant is significantly reduced, and accordingly, a high-quality vapor-liquid mixture does not have time to form. In addition, in the prototype, the reflectors are installed so that the jets of the vapor-liquid mixture fall into the liquid layer, which during operation is formed on these reflectors, which leads to dispersion of the jets energy and inefficient operation of the dispersant and the entire assembly as a whole.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение отбора дистиллятных продуктов при переработке нефтесодержащего сырья и снижения энергоемкости процесса его разделения за счет стабилизации параметров подаваемой на разделение нефтесодержащей парожидкостной смеси в широком диапазоне изменения состава сырья и производительности разделяющих устройств. The technical problem to which the invention is directed is to increase the selection of distillate products during the processing of oil-containing raw materials and reduce the energy intensity of the process of its separation by stabilizing the parameters supplied to the separation of the oil-containing vapor-liquid mixture in a wide range of changes in the composition of the raw materials and the performance of the separation devices.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для повышения отбора и чистоты разделения дистиллятных продуктов, включающем входной патрубок и диспергатор, согласно изобретению диспергатор дополнительно снабжен демпфирующей камерой с выходным патрубком, соосным входному патрубку, и профилированными консольно закрепленными на стенках демпфирующей камеры первой группой пластин, поверхность которых плавно сопрягает внешнюю поверхность входного патрубка с внутренней поверхностью демпфирующей камеры, при этом на задних по отношению к входному патрубку участках камеры консольно закреплены профилированные пластины, заостренные кромки которых расположены напротив заостренных кромок оппозитно расположенным по окружности камеры второй группы профилированных пластин, консольно закрепленных на периферии демпфирующей камеры. Предпочтительно, чтобы во входном и выходных патрубках были дополнительно установлены активаторы, выполненные в виде профилированных пластин, консольно закрепленных на внутренней поверхности вышеупомянутых патрубков. Также предпочтительно, чтобы диаметр выходного патрубка был по крайней мере не меньше диаметра сопла, установленного во входном патрубке. The solution to this problem is provided by the fact that in the device for increasing the selection and purity of separation of distillate products, including an inlet pipe and a disperser, according to the invention, the dispersant is additionally equipped with a damping chamber with an outlet pipe coaxial to the inlet pipe and profiled cantilever mounted on the walls of the damping chamber by the first group of plates , the surface of which smoothly matches the outer surface of the inlet pipe with the inner surface of the damping chamber, while on the back in relation to the inlet pipe sections of the chamber, profiled plates are cantilevered, the pointed edges of which are located opposite the pointed edges opposite the chamber circumference of the second group of profiled plates, cantilevered on the periphery of the damping chamber. It is preferable that activators are additionally installed in the inlet and outlet nozzles, made in the form of profiled plates, cantilevered on the inner surface of the above-mentioned nozzles. It is also preferred that the diameter of the outlet pipe be at least not less than the diameter of the nozzle mounted in the inlet pipe.

Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в том, что в сравнении с аналогами при работе значительно снижаются энергозатраты и увеличивается отбор и чистота разделенных дистиллятных продуктов. The technical result that can be obtained by implementing the invention is that, in comparison with analogues, energy consumption is significantly reduced and the selection and purity of the separated distillate products increases.

На фиг. 1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a device, a longitudinal section; in FIG. 2, section AA in FIG. one.

Устройство для повышения отбора и чистоты разделенных дистиллятных продуктов содержит входной патрубок 1 с соплом 2, демпфирующую камеру 3 с консольно закрепленными на ее внутренней поверхности первой группой консольных профилированных пластин 4 и второй группой консольных профилированных пластин 5. Кроме того, в демпфирующей камере 1 установлены перекрещивающиеся диаметральные пластины 6 с консольными участками 8, обращенными к соплу 2 и снабженными заостренными кромками. На тыльной по отношению к соплу стороне пластин 6 консольно закреплены профилированные пластины 9, заостренные кромки которых расположены напротив аналогичных кромок профилированных пластин 5. Таким образом, внутри демпфирующей камеры 3 посредством диаметральных пластин 6 с профилированными пластинами 9 и профилированными пластинами 5 и 4 обеих групп образовано несколько полузакрытых областей. Напротив сопла 2 и соосно ему расположен выходной патрубок 10. В обоих патрубках 1 и 10 установлены активаторы, соответственно 11 и 12, выполненные в виде консольно закрепленных профилированных (изогнутых в направлении к осям патрубков) пластин. Диаметр выходного патрубка по крайней мере не меньше диаметра сопла 2. Консольные участки пластин 6 в центральной части расположены с зазором "а" по отношению друг к другу, а длина этих участков составляет не менее 0,25 общей длины пластин 6. A device for increasing the selection and purity of separated distillate products contains an inlet pipe 1 with a nozzle 2, a damping chamber 3 with cantilever mounted on its inner surface by the first group of cantilevered profiled plates 4 and the second group of cantilevered profiled plates 5. In addition, intersecting crosses are installed in the damping chamber 1 diametric plates 6 with cantilever sections 8 facing the nozzle 2 and provided with pointed edges. On the rear side of the plates 6 with respect to the nozzle, profiled plates 9 are cantilevered, the pointed edges of which are opposite the similar edges of the profiled plates 5. Thus, inside the damping chamber 3 by means of diametrical plates 6 with profiled plates 9 and profiled plates 5 and 4 of both groups, several semi-closed areas. Opposite the nozzle 2 and coaxially located is the outlet pipe 10. In both nozzles 1 and 10, activators 11 and 12, respectively, are installed, made in the form of cantilevered profiled (bent towards the axes of the nozzles) plates. The diameter of the outlet pipe is at least not less than the diameter of the nozzle 2. The cantilever sections of the plates 6 in the central part are located with a gap “a” with respect to each other, and the length of these sections is at least 0.25 of the total length of the plates 6.

Устройство для повышения отбора и чистоты разделенных дистиллятных продуктов работает следующим образом. A device to improve the selection and purity of the separated distillate products works as follows.

Парожидкостной поток нагретого углеводородного сырья под давлением подается в патрубок 1 и, ускоряясь в сопле 2, разделяется на отдельные струи диаметральными пластинами 6, которые далее попадают на профилированные пластины 9 и отбрасываются ими на первую группу профилированных пластин 4. В результате в этой области развиваются циркуляционные круговые парожидкостные потоки, скорость круговой циркуляции которых увеличивается от взаимодействия с центральной струей. Далее парожидкостная смесь поступает в следующую область, ограниченную поверхностями второй группы консольных пластин 5 и внутренней поверхностью камеры 3, где также развивается аналогичный вышеописанному процесс. Из этой области парожидкостная смесь поступает в выходной патрубок 10 и выводится в массообменный аппарат (на черт. условно не показан). По мере прохождения демпфирующей камеры 3 парожидкостная смесь подвергается воздействию поля ультразвуковых колебаний, развивающихся от взаимодействия парожидкостных струй с заостренными кромками консольных частей активаторов 11 и 12, первой и второй групп пластин 4 и 5, а также пластин 6. Поскольку длина консолей у вышеперечисленных элементов устройства различна, то и их резонансная частота колебаний также различна. Это повышает эффективность диспергирования, поскольку из-за разного размера капель в парожидкостной смеси необходимы ультразвуковые волны различной длины. При прохождении активаторов 11 и 12 смолистые вязкие вещества, образующие при прокачке вязкие пленки на внутренних поверхностях, подаются пластинами активаторов к осям патрубков, где их срывает и частично диспергирует парожидкостной поток. Следует отметить, что осевая скорость парожидкостного потока эффективно гасится в объеме демпфирующей камеры, поскольку парожидкостный поток при прохождении камеры несколько раз закручивается, и пульсации скорости, возникающие, например, от газовых и жидкостных пробок в трансферном трубопроводе, гасятся за счет повышения скорости циркуляции вихревых потоков в объеме демпфирующей камеры. The vapor-liquid stream of heated hydrocarbon feed is supplied under pressure to the nozzle 1 and, accelerating in the nozzle 2, is divided into separate jets by diameter plates 6, which then fall on the shaped plates 9 and are discarded by them on the first group of shaped plates 4. As a result, circulation circular vapor-liquid flows, the speed of the circular circulation of which increases from interaction with the central jet. Next, the vapor-liquid mixture enters the next region bounded by the surfaces of the second group of cantilever plates 5 and the inner surface of the chamber 3, where a process similar to that described above also develops. From this region, the vapor-liquid mixture enters the outlet pipe 10 and is discharged into the mass transfer apparatus (not shown conventionally in the drawing). As the damping chamber 3 passes, the vapor-liquid mixture is exposed to the field of ultrasonic vibrations, developing from the interaction of the vapor-liquid jets with the pointed edges of the cantilever parts of the activators 11 and 12, the first and second groups of plates 4 and 5, and plates 6. Since the length of the consoles for the above elements of the device is different, then their resonant frequency of oscillations is also different. This increases the dispersion efficiency, because ultrasonic waves of different lengths are necessary because of the different size of the droplets in the vapor-liquid mixture. During the passage of activators 11 and 12, resinous viscous substances, which form viscous films during pumping on internal surfaces, are fed by activator plates to the axes of the nozzles, where they are torn off and partially dispersed by the vapor-liquid flow. It should be noted that the axial velocity of the vapor-liquid flow is effectively damped in the volume of the damping chamber, since the vapor-liquid flow is twisted several times during passage of the chamber, and the velocity pulsations arising, for example, from gas and liquid plugs in the transfer pipeline, are suppressed due to an increase in the circulation velocity of the vortex flows in the volume of the damping chamber.

Таким образом, парожидкостная смесь, проходя объем демпфирующей камеры, находится под воздействием высокочастотного поля ультразвуковых колебаний различной частоты, это в свою очередь приводит к проявлению кавитационного эффекта, обусловленного схлопыванием содержащихся в парожидкостной смеси пузырьков пара (газа) с выделением при этом тепла, что приводит к интенсивному диспергированию и испарению жидкой фазы. Следует отметить, что сгустки тяжелой фракции, всегда присутствующие в парожидкостном сырье из-за разделяющей способности трансферного трубопровода, также эффективно диспергируются в объеме демпфирующей камеры 3, поскольку под действием центробежных сил они отбрасываются на периферию и, циркулируя в вихре, эффективно диспергируются, резонансно поглощая (в зависимости от величины сгустков) ультразвуковую энергию. Thus, the vapor-liquid mixture passing through the volume of the damping chamber is under the influence of a high-frequency field of ultrasonic vibrations of different frequencies, which in turn leads to the manifestation of a cavitation effect due to the collapse of the vapor (gas) bubbles contained in the vapor-liquid mixture with the release of heat, which leads to to intense dispersion and evaporation of the liquid phase. It should be noted that clots of the heavy fraction, which are always present in the vapor-liquid feed due to the separating ability of the transfer pipeline, are also effectively dispersed in the volume of the damping chamber 3, since under the action of centrifugal forces they are discarded to the periphery and, circulating in the vortex, are efficiently dispersed, resonantly absorbing (depending on the size of the clots) ultrasonic energy.

Пройдя диспергатор, диспергированная парожидкостная смесь поступает во внутренний объем тепломассообменного аппарата через выходной патрубок 12, врезанный непосредственно в стенку тепломассообменного аппарат. Having passed the dispersant, the dispersed vapor-liquid mixture enters the internal volume of the heat and mass transfer apparatus through the outlet pipe 12 cut directly into the wall of the heat and mass transfer apparatus.

Промышленное использование предложенного изобретения позволит перед подачей парожидкостной смеси в аппарат подготовить ее непосредственно в трансферном трубопроводе для последующей переработки, при этом предложенное устройство позволяет стабилизировать параметры подаваемого в колонну сырья, что снижает энергоемкость процесса разделения и повышает отбор и чистоту дистиллятных продуктов. Industrial use of the proposed invention will allow it to be prepared directly in the transfer pipeline for subsequent processing, before the steam-liquid mixture is fed into the apparatus, while the proposed device allows to stabilize the parameters of the feed supplied to the column, which reduces the energy intensity of the separation process and increases the selection and purity of distillate products.

Claims

1. Device for increasing the selection and purity of separated distillate products, including an inlet pipe and a dispersant, characterized in that the dispersant is additionally equipped with a damping chamber with an outlet pipe, coaxial to the inlet pipe and profiled cantilever mounted on the walls of the damping chamber by the first group of plates, the surface of which smoothly mates the outer surface of the inlet pipe with the inner surface of the damping chamber, while on the rear sections of the damping relative to the inlet pipe ruyuschey chamber cantilevered profiled plate sharpened edges which are located opposite the sharpened edges oppositely disposed on the circumference of the second group of shaped plates fixed to the periphery of the cantilevered damping chamber.

2. The device according to claim 1, characterized in that the activator is additionally installed in the inlet and outlet pipes, made in the form of profiled plates, cantileverly mounted on the inner surface of the aforementioned pipes.

3. The device according to claim 1, characterized in that the nozzle is installed in the inlet pipe, while the diameter of the inlet pipe is at least not less than the diameter of the nozzle.