RU2179877C1

RU2179877C1 - Multi-stage method of forming vacuum in industrial equipment

Info

Publication number: RU2179877C1
Application number: RU2001107860A
Authority: RU
Inventors: Р.Р. Сафин; С.Г. Рогачев; О.Г. Сафиев; Р.З. Сюняев
Original assignee: Рогачев Сергей Григорьевич
Priority date: 2001-03-26
Filing date: 2001-03-26
Publication date: 2002-02-27

Abstract

FIELD: oil and petrochemical industrial: fractionation of heavy oil products, etc. SUBSTANCE: proposed method consists in forming vacuum in industrial equipment by means of liquid-vapor-gas ejectors with the aid of ejecting riser where gas-vapor phase is condensed and compressed at several stages: at first stage - by means of multi- jet liquid ejector; at subsequent stages, delivery of working fluid is effected by tangential flow at increase of cross section of riser at each stage. At last stage, gas-vapor-liquid mixture is directed horizontally for preliminary separation of liquid and gas. EFFECT: enhanced efficiency and reliability of method. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и нефтехимической промышленности и используется при фракционировке тяжелых нефтяных продуктов, мазута, масляных фракций, химических продуктов и др. The invention relates to the oil and petrochemical industries and is used in the fractionation of heavy oil products, fuel oil, oil fractions, chemical products, etc.

Известны способы создания вакуума путем отсасывания из вакуумных колонн газов и паров циркулирующей жидкостью (патенты РФ 2094070, 2102102, 2124147) с помощью жидкостных эжекторов. Known methods for creating a vacuum by aspirating gases and vapors from vacuum columns with a circulating liquid (RF patents 2094070, 2102102, 2124147) using liquid ejectors.

В патентах РФ 2102102 и 2124147 предусматривается одноступенчатое отсасывание газов и паров из аппарата с целью создания в них вакуума. In the patents of the Russian Federation 2102102 and 2124147 provides a single-stage suction of gases and vapors from the apparatus in order to create a vacuum in them.

Известно, что многоступенчатое эжектирование позволяет уменьшить расход энергии на процесс создания вакуума (см. Рогачев С.Г., Глаголева О.Ф. "Новое в процессе вакуумной перегонки нефтяного сырья", ОАО "ЦНИИТЭнефтехим", М., 1999, с.25-27; Касаткин А.Г. "Основные процессы и аппараты химической технологии", Госхимиздат, 1960, с.152-156.). Исходя из этого физического факта многие компрессоры, в которых происходят процессы сжатия газов, имеют 3-4 ступени сжатия. При вакуумировании также происходит сжатие вакуумных газов до давления, намного превышающего атмосферное. It is known that multi-stage ejection can reduce energy consumption for the process of creating a vacuum (see Rogachev SG, Glagoleva OF “New in the process of vacuum distillation of petroleum feedstocks”, OJSC TsNIITEneftekhim, M., 1999, p.25 -27; Kasatkin A.G. "Basic processes and apparatuses of chemical technology", Goskhimizdat, 1960, p.152-156.). Based on this physical fact, many compressors in which gas compression processes take place have 3-4 compression stages. During evacuation, vacuum gases also compress to a pressure much higher than atmospheric.

Известны вихревые эжекторы по патенту РФ 2076250, в которых сопла представляют собой круговые щели, направляющие поток рабочей жидкости под углом 0-14^o к оси эжектирующего стояка, а вращательное движение осуществляется за счет тангенциальной подачи рабочей жидкости в сопловую камеру.Known vortex ejectors according to the patent of the Russian Federation 2076250, in which the nozzles are circular slots directing the flow of the working fluid at an angle of 0-14 ^o to the axis of the ejector riser, and the rotational movement is due to the tangential flow of the working fluid into the nozzle chamber.

Данная конструкция оказалась эффективной, но недостаточно надежной. Опыт эксплуатации показал, что узкие щели забиваются твердыми примесями, даже, если перед вихревыми аппаратами устанавливают фильтры. В связи с этим были разработаны конструкции вихревых эжекторов с регулируемым сечением (см. патент РФ 2147085), которые позволяют периодически увеличивать проходное сечение с целью продувки от засоряющих веществ внутри стояка. This design was effective, but not reliable enough. Operational experience has shown that narrow slots are clogged with solid impurities, even if filters are installed in front of the vortex devices. In this regard, designs of vortex ejectors with an adjustable cross-section were developed (see RF patent 2147085), which allow to periodically increase the cross-section for purging from clogging substances inside the riser.

Наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, в котором создание вакуума производится путем отсасывания газов и паров из аппарата, в результате чего конденсация парогазовой смеси осуществляется в конденсационно-эжектирующем вертикальном стояке, причем рабочую жидкость подают через специальные эжекторы в нескольких местах (патент РФ 2094070). The closest to the described method in technical essence and the achieved effect is a method in which a vacuum is created by aspirating gases and vapors from the apparatus, as a result of which the vapor-gas mixture is condensed in a condensation-ejector vertical riser, and the working fluid is fed through special ejectors in several places (RF patent 2094070).

Задача рассматриваемого изобретения заключается в повышении эффективности и надежности способа создания вакуума в промышленных аппаратах с применением жидкостных эжекторов, сопла которых представляют собой круговые щели. Для этого предлагается многоступенчатый способ создания вакуума в аппаратах, который включает эжектирование из аппаратов газопарообразных веществ струями циркулирующей рабочей жидкости, конденсацию парообразных веществ и разделение газожидкостной смеси в сепараторе с гидравлическим затвором, охлаждение циркулирующей жидкости и подкачку дополнительной жидкости, а также подачу рабочей жидкости в качестве рабочих потоков в вертикальный эжектирующий стояк в нескольких местах. Отличие настоящего изобретения в том, что на первой ступени рабочую жидкость подают в многосопловой струйный аппарат несколькими струями, при этом на первой ступени периферийные струи направляют под углом к центральной струе (струям) вдоль оси аппарата, примыкающей с сохранением скорости потока (в камере смешения) непосредственно ко второй ступени, куда подают рабочую жидкость тангенциально, а также и в последующие ступени эжектирования с увеличением поперечного сечения стояка на каждой ступени. На последней ступени рабочую жидкость подают горизонтально, а избыток жидкости из сепаратора откачивают в нефть или после расслоения и отстаивания сконденсировавшейся ее части последнюю откачивают в качестве целевой фракции, или в качестве холодного орошения - в предыдущие фракционирующие аппараты. The objective of the invention is to increase the efficiency and reliability of the method of creating a vacuum in industrial apparatus using liquid ejectors, the nozzles of which are circular slots. For this, a multistage method for creating a vacuum in apparatuses is proposed, which includes ejecting gas-vapor substances from the apparatus with jets of circulating working fluid, condensing vaporous substances and separating the gas-liquid mixture in a separator with a hydraulic shutter, cooling the circulating fluid and pumping additional fluid, as well as supplying the working fluid as work flows into a vertical ejector riser in several places. The difference of the present invention is that in the first stage, the working fluid is fed into the multi-nozzle jet apparatus with several jets, while in the first stage the peripheral jets are directed at an angle to the central jet (jets) along the axis of the apparatus adjacent to the flow rate (in the mixing chamber) directly to the second stage, where the working fluid is supplied tangentially, as well as in the subsequent stages of ejection with an increase in the cross section of the riser at each stage. At the last stage, the working fluid is pumped horizontally, and the excess liquid from the separator is pumped into oil, or after separation and settling of the condensed part, it is pumped out as the target fraction, or as cold irrigation, into the previous fractionating apparatus.

Предлагаемый способ иллюстрируется в качестве примера на варианте вакуумной перегонки тяжелой нефти (см. чертеж). The proposed method is illustrated as an example on the option of vacuum distillation of heavy oil (see drawing).

Тяжелую остаточную нефть после отгонки от нее светлых нефтепродуктов, включая атмосферный газойль, или мазут 1 подают в вакуумную колонну 2, в которой производят процесс ретификации на дистиллятные вакуумные фракции 3 и остаток - гудрон 4. С верха колонны 2 газопаровую фазу 5 направляют по трубопроводу 6 в первую ступень эжектирования многосопловым струйным аппаратом 7, в которую подают циркулирующую жидкость 8, через фильтр 9. Рабочая жидкость, увлекая газопаровую фазу в виде пены, направляется во вторую ступень 10, куда также через фильтр 9 подают рабочую жидкость 8, которая, выходя из сопел, увлекает смесь в третью ступень 11, затем - на последнюю ступень 12, куда рабочую жидкость и пену подают в горизонтальном направлении. При этом каждый поток рабочей жидкости 8 подают в стояк с увеличением поперечного сечения стояка, а именно: сечение стояка на третьей ступени 11 больше, чем сечение на второй ступени 10, сечение последней ступени 12 больше сечения третьей ступени 11. Heavy residual oil after distillation of light petroleum products from it, including atmospheric gas oil, or fuel oil 1 is fed into a vacuum column 2, in which a retification process is carried out for distillate vacuum fractions 3 and the residue is tar 4. From the top of column 2, the gas-vapor phase 5 is sent via pipeline 6 in the first stage of ejection with a multi-nozzle jet apparatus 7, into which circulating liquid 8 is supplied, through the filter 9. The working fluid, entraining the gas-vapor phase in the form of foam, is sent to the second stage 10, where also through the filter 9 under 8 by the hydraulic fluid which, leaving the nozzle entrains the mixture in the third stage 11, then - the last stage 12 where the working fluid and the foam is fed in the horizontal direction. Moreover, each flow of the working fluid 8 is fed into the riser with an increase in the cross section of the riser, namely: the section of the riser in the third stage 11 is larger than the section in the second stage 10, the section of the last stage 12 is larger than the section of the third stage 11.

Поток газопарожидкостной смеси после ступени 12 направляют горизонтально, что обуславливает предварительное разделение и расслоение пены на жидкость и газопаровую среду, направляемую на конденсацию в аппарат воздушного охлаждения АВО 13, где конденсируют пары; затем газожидкостную смесь направляют на разделение в сепаратор 14 под уровень жидкости с целью создания гидравлического затвора. Возможно газожидкостную смесь направляют помимо аппарата 13 в сепаратор 14. Отделившийся от жидкости газ по линии 15 направляют на очистку, а затем - на сжигание в печь (не показано). Расслаивающуюся жидкость 16, если требуется, охлаждают в холодильнике 17, подкачивают к ней дополнительную жидкость 18, затем циркулирующую рабочую жидкость подают силовым насосом (или турбонасосом) 19 на эжекторы первой ступени 7, второй ступени 10, третьей ступени 11 и четвертой ступени 12, создавая глубокий вакуум в колонне 2. The flow of gas-liquid mixture after stage 12 is directed horizontally, which leads to preliminary separation and separation of the foam into liquid and gas-vapor medium, sent for condensation in the air cooling apparatus ABO 13, where the vapors are condensed; then the gas-liquid mixture is sent for separation in the separator 14 under the liquid level in order to create a hydraulic shutter. Perhaps the gas-liquid mixture is sent, in addition to the apparatus 13, to the separator 14. The gas separated from the liquid through line 15 is sent for treatment, and then for combustion in a furnace (not shown). The exfoliating liquid 16, if necessary, is cooled in the refrigerator 17, additional liquid 18 is pumped to it, then the circulating working fluid is supplied by the power pump (or turbo pump) 19 to the ejectors of the first stage 7, second stage 10, third stage 11 and fourth stage 12, creating deep vacuum in column 2.

Сконденсировавшаяся часть паров, выходящих с верха колонны 2, насосом 20 откачивается в качестве целевого продукта или в качестве холодного орошения в другие фракционирующие аппараты, а избыточное количество жидкости откачивают насосом 21 в нефть, причем благодаря этой жидкости компенсируют сопротивление гидравлического затвора 22 по линии 23 через форсунку 24. The condensed part of the vapors leaving the top of column 2 is pumped out by pump 20 as a target product or as cold irrigation to other fractionation apparatuses, and an excess amount of liquid is pumped into oil by pump 21, and thanks to this liquid, the resistance of the hydraulic shutter 22 is compensated through line 23 through nozzle 24.

Предлагаемый способ создания вакуума позволяет достигнуть остаточного давления в колонне 5-7 мм рт.ст. и в результате этого увеличить четкость фракционирования вакуумных фракций 3, повысив вследствие этого их качество, а также добиться требуемого утяжеления гудрона 4. The proposed method of creating a vacuum allows to achieve a residual pressure in the column of 5-7 mm RT.article. and as a result of this increase the clarity of fractionation of the vacuum fractions 3, thereby increasing their quality, and also achieve the desired weighting of the tar 4.

В процессе взаимодействия рабочей жидкости с газопаровой средой образуется пена, которая с трудом расслаивается на стадии разделения в сепараторе 16. Для предотвращения образования стойкой пены в газопарожидкостной поток вводят антипенные присадки, а также антикоррозийные присадки или вещества, способствующие очистке газов и жидкости от сернистых и других вредных соединений, по линии 25. In the process of the interaction of the working fluid with the gas-vapor medium, foam is formed, which hardly stratifies at the separation stage in the separator 16. To prevent the formation of persistent foam, antifoam additives are introduced into the gas-liquid flow, as well as anticorrosive additives or substances that help purify gases and liquids from sulfur and other harmful compounds, line 25.

В случае необходимости газ кратковременно может сбрасываться в "свечу" по линии 26. If necessary, gas can be briefly discharged into the “candle” along line 26.

Claims

1. A multi-stage method of creating a vacuum in industrial apparatuses for the distillation of oil, oil and chemical products, including aspirating (ejecting) gas-vaporous substances from the apparatus by jets of circulating working fluid, condensing vaporous substances and separating the gas-liquid mixture into gas and liquid in a separator with a hydraulic shutter, and circulating cooling fluid, the supply of additional fluid, after which the working fluid is served as working streams in a vertical ejector riser in several places, characterized in that at the first stage, the working fluid is supplied in several jets, while the peripheral jets are directed at an angle to the axis of the multi-nozzle jet apparatus, adjacent directly with the preservation of the flow rate to the second stage, where the working fluid is supplied tangentially, as well as in subsequent stages ejection with increasing cross section of the riser at each stage, and at the last stage, the working fluid is fed horizontally with flow inhibition in the diffuser, followed by condensation cooling the vapor mixture and the excess liquid from the separator is pumped into oil or after stratification and settling condensed part is evacuated as desired fraction or as a refrigerant.

2. The method according to p. 1, characterized in that the resistance of the hydraulic shutter is compensated by the supply of excess fluid.

3. The method according to p. 1, characterized in that after the last stage of ejection in a gas-liquid stream serves in a mixture or separately antifoam, anti-corrosion additives or substances that help clean gas and liquid from sulfur compounds.

4. The method according to p. 1, characterized in that the additional liquid is fed through an inkjet apparatus.