RU2200050C1 - Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method - Google Patents
Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2200050C1 RU2200050C1 RU2001120154A RU2001120154A RU2200050C1 RU 2200050 C1 RU2200050 C1 RU 2200050C1 RU 2001120154 A RU2001120154 A RU 2001120154A RU 2001120154 A RU2001120154 A RU 2001120154A RU 2200050 C1 RU2200050 C1 RU 2200050C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separation
- boiling
- low
- hydrocarbon
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической, нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, в частности к способу разделения углеводородсодержащих смесей и устройству для его осуществления, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где возникает необходимость разделения на компоненты сложных жидких и гaзocoдержaщиx смесей. The invention relates to the chemical, oil refining and oil industries, in particular to a method for the separation of hydrocarbon-containing mixtures and a device for its implementation, and can be used in all sectors of the economy where it becomes necessary to separate complex liquid and gas mixtures into components.
Известен способ разделения многокомпонентных смесей ректификацией (авт. свид. СССР 187728, В 01 D 53/14, бюл. 21, 1963), заключающийся в том, что при смешении потоков в точках питания ректификационных колонн, в каждой секции каждой ректификационной колонны производят исчерпывание только одного компонента. A known method of separation of multicomponent mixtures by distillation (ed. Certificate of USSR 187728, 01 D 53/14, bull. 21, 1963), which consists in the fact that when mixing flows at the feed points of distillation columns, in each section of each distillation column produce exhaustion only one component.
Недостатком известного способа является сложное аппаратурное оформление, требующее больших энергетических затрат. The disadvantage of this method is the complex hardware design, requiring high energy costs.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ фракционирования высококипящих соединений нагреванием их при больших скоростях под давлением, превышающим упругость пара продукта при данной температуре не менее чем на 0,5 атм с последующим разделением газожидкостной смеси и ректификацией паров в вакууме (авт. свид. СССР 143780), В 01 D 53/14, бюл. 1 от 27.17.62). The closest in technical essence to the claimed invention is a method of fractionation of high-boiling compounds by heating them at high speeds under pressure, exceeding the vapor pressure of the product at a given temperature by at least 0.5 atm, followed by separation of the gas-liquid mixture and vapor distillation in vacuum (ed. USSR 143780), 01 D 53/14, bull. 1 dated 27.17.62).
Недостатком известного способа является высокий расход энергии на создание вакуума, большая металлоемкость из-за громоздкости тяжелогической схемы для осуществления способа, низкая эффективность, связанная с уносом низкокипящих компонентов и ухудшением качества конечного продукта за счет разложения в вакууме. The disadvantage of this method is the high energy consumption for creating a vacuum, high metal consumption due to the cumbersome heavy-weight circuit for implementing the method, low efficiency associated with the entrainment of low-boiling components and the deterioration of the quality of the final product due to decomposition in a vacuum.
Известен вихревой вертикальный кожухотрубный теплообменник (авт. свид. СCСР 1304910, F 28 D 7/16, бюл. 2, 1985), содержащий кожух с закрепленными в решетках трубами, внутри которых размещены энергоразделители, имеющие центральные каналы и спиральные перегородки, образующие с поверхностью трубы винтовые канавки, причем в спиральной перегородке каждого энергоразделителя выполнены дополнительные винтовые канаты с прорезями, сообщающими пространство между энергоразделителями и соответствующей трубой с центральным каналом, а нижние участки труб выполнены расширяющимися, расширяющийся участок каждой трубы имеет длину, оставляющую 5-10 ее диаметров, угол раскрытия 1o45'-22 а цилиндрический участок между энергоразделителем и расширяющимся участком имеет длину, составляющую 10-12 диаметров трубы.Known vortex vertical shell-and-tube heat exchanger (ed. Certificate. СССР 1304910, F 28 D 7/16, bull. 2, 1985), containing a casing with tubes fixed in the gratings, inside of which there are energy separators having central channels and spiral partitions forming with the surface the pipes are screw grooves, moreover, in the spiral partition of each energy separator, additional screw ropes are made with slots communicating the space between the energy separators and the corresponding pipe with a central channel, and the lower sections of the pipes are made Nena expanding, expanding each tube portion has a length that leaves 5-10 its diameter, the open angle 1 o 45'-February 2 and between the cylindrical portion and energorazdelitelem expanding portion has a length of 10-12 pipe diameters.
Недостатком известного технического решения является низкая эффективность работы устройства, не позволяющая интенсифицировать процесс разделения при работе на газосодержащих растворах, большой расход тепла на их регенерацию. A disadvantage of the known technical solution is the low efficiency of the device, which does not allow to intensify the separation process when working on gas-containing solutions, high heat consumption for their regeneration.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является вихревой вертикальный кожухотрубный теплообменник (авт. свид. СССР 1409841, F 28 D 7/16, бюл. 26, 1988), содержащий кожух с размещенной в нем трубой, закрепленной в трубной доске и снабженной дисковым энергоразделителем, имеющим спиральные перегородки с прорезями, образующими винтовые каналы, камеры холодного и горячего потоков, в последнюю из которых введен нижний конец трубы, патрубок ввода и отводы холодного потока и конденсата, причем прорези в перегoродкax выполнены в виде вертикальных рядов круглых отверстий, a камера горячего потока - в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, при этом верхний конус выполнен с двойной конусностью, верхний конец трубы выполнен расширяющимся кверху и служит камерой холодного потока, а нижний конец трубы на торце снабжен дисковым каплеотбойником. Входящий поток через тангенциальный патрубок ввода поступает в вихревую трубу, где проходит по винтовым каналам энергоразделителя, приобретает интенсивное вращательное движение. Затем под действием центробежных сил в полости вихревой трубы поток разделяется на жидкость и газ, причем жидкость располагается на периферии, а газ - вблизи оси, при этом газ охлаждается и через отвод холодного потока выводится потребителю, а жидкость отводится через отвод конденсата. Closest to the claimed invention in technical essence is a vortex vertical shell-and-tube heat exchanger (ed. Certificate of the USSR 1409841, F 28
Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы из-за смешения и уноса осевым потоком жидкой фазы. A disadvantage of the known device is the low efficiency due to mixing and entrainment of the axial flow of the liquid phase.
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения эффективности способа разделения углеводородсодержащих смесей и соединений и устройства для его осуществления, уменьшения металлоемкости и снижения энергозатрат за счет понижения температуры разделения смеси. The present invention solves the technical problem of increasing the efficiency of the method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds and a device for its implementation, reducing metal consumption and reducing energy consumption by lowering the temperature of separation of the mixture.
Указанная задача решается тем, что в способе разделения углеводородсодержащих смесей и соединений нагреванием их при больших скоростях под давлением, превышающим упругость пара продукта при данной температуре не менее чем на 0,5 атм с последующим разделением парожидкостной смеси и отделением низкокипящих компонентов, согласно изобретению нагревание углеводородсодержащей смеси осуществляют до температуры кипения низкокипящего компонента, а последующее разделение низкокипящих и высококипящих компонентов проводят при дополнительном нагревании за счет сил трения и завихрении потока в энергоразделителе с отделением низкокипящих компонентов в полости вихревой трубы. This problem is solved by the fact that in the method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds by heating them at high speeds under pressure exceeding the vapor pressure of the product at a given temperature by at least 0.5 atm, followed by separation of the vapor-liquid mixture and separation of low-boiling components, according to the invention, heating the hydrocarbon-containing the mixture is carried out to the boiling point of the low-boiling component, and the subsequent separation of low-boiling and high-boiling components is carried out with an additional heating due to friction and swirling the flow in the energy separator with the separation of low-boiling components in the cavity of the vortex tube.
Указанная задача решается также тем, что в известном устройстве для разделения углеводородсодержащих смесей, включающем кожух с размещенной в нем трубой, закрепленной в трубной доске и снабженной энергоразделителем, имеющим спиральные перeгopoдки, образующие винтовые каналы, камеры холодного и горячего потоков, в последнюю из которых введен нижний конец трубы, причем камера горячего потока выполнена в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, при этом верхний конус выполнен с двойной конусностью, верхний конец трубы выполнен расширяющимся кверху и служит камерой холодного потока, патрубок ввода, отводы холодного и горячего потоков, согласно изобретению винтовые каналы энергоразделителя выполнены в форме аэродинамического крыла с попеременно сужающейся и расширяющейся по длине канала шириной. This problem is also solved by the fact that in the known device for separating hydrocarbon-containing mixtures, including a casing with a pipe placed therein, fixed in a tube plate and provided with an energy separator having spiral interconnections forming helical channels, cold and hot flow chambers, the last of which is introduced the lower end of the pipe, and the hot flow chamber is made in the form of two truncated cones mated with large bases, while the upper cone is made with double taper, the upper end of the pipe made expanding upward and serves as a cold flow chamber, an inlet pipe, cold and hot flow outlets, according to the invention, the screw channels of the energy separator are made in the form of an aerodynamic wing with a width alternately tapering and expanding along the length of the channel.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows a General view of the device; figure 2 is a section along aa in figure 1.
Предлагаемое устройство для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений по температурам кипения содержит кожух 1 с размещенной в нем трубой 2, закрепленной в трубной доске 3 и снабженной дисковым энергоразделителем 4, имеющим спиральные перегородки 5, образующие на поверхности энергоразделителя 4 винтовые каналы 6, выполненные в форме аэродинамического крыла с попеременно расширяющейся и сужающейся по всей длине канала шириной, камеру горячего потока 7, выполненную в виде сопряженных большими основаниями верxнегo усеченного конуса с двойной конусностью 8 и нижнего усеченного конуса 9. Верхний конец трубы 2, выполненный расширяющимся, служит камерой холодного потока 10, патрубок ввода углеводородсодержащей смеси и соединения 11, отвод холодного потока 12, отвода горячего потока 13. The proposed device for separating hydrocarbon-containing mixtures and compounds according to boiling points comprises a casing 1 with a pipe 2 placed therein, fixed in a tube plate 3 and provided with a disk energy separator 4 having spiral baffles 5, forming on the surface of the energy separator 4 screw channels 6 made in the form of aerodynamic wings with a width alternately expanding and tapering along the entire length of the channel, a
Заявленный способ в описанном устройстве осуществляют следующим образом. Поток углеводородсодержащей смеси или соединения предварительно нагревают до температуры кипения низкокипящего компонента под давлением, превышающим не менее чем на 0,5 атм, упругость пара продукта при данной температуре через патрубок ввода 11 поступает в кожух 1 и далее в энергоразделитель 4, в котором проходит по винтовым каналам 6, выполненным в виде аэродинамического крыла с сужающе расширяющейся по всей длине канала шириной. При прохождении через сужения смесь или соединение за счет сил трения дополнительно нагревается и адиабатно вскипает, происходит образование пузырьков низкокипящего компонента, в расширении канала 6 давление падает, пузырьки укрупняются, идет разделение низкокипящего компонента при завихрении потока. Пузырьки низкокипящего компонента диффундируют в осевую чacть трубы 2, образуя осевой поток, который отводится через отвод 12 холодного потока а через нижний отвод 13 отводится жидкость. The claimed method in the described device is as follows. The flow of the hydrocarbon-containing mixture or compound is preheated to the boiling point of the low-boiling component under pressure not less than 0.5 atm, the vapor pressure of the product at this temperature through the inlet pipe 11 enters the casing 1 and then into the energy separator 4, which passes through the screw channels 6, made in the form of an aerodynamic wing with a width narrowing expanding along the entire length of the channel. When passing through the constrictions, the mixture or compound due to friction forces additionally heats up and adiabatically boils, the formation of bubbles of the low-boiling component occurs, in the expansion of channel 6, the pressure drops, the bubbles coarsen, the low-boiling component is separated when the flow swirls. Bubbles of the low-boiling component diffuse into the axial part of the pipe 2, forming an axial flow, which is discharged through the cold flow outlet 12 and liquid is discharged through the lower outlet 13.
Пример 1. Регенерация растворителя. Фильтрат с содержанием растворителя МЭК с толуолом до 85% предварительно нагревают до 78oС и давлении, превышающем упругость паров не менее чем на 0,5 атм, начинается выделение низкокипящего компонента; при предварительном нагреве до температуры кипения следующего компонента, например, 110oС (толуол) в энергоразделителе 4 вихревого аппарата начинается выделение МЭК + толуол. При температуре нагрева 140oС происходит максимальное выделение растворителя, который в виде осевого потока выводится через отвод 12 трубы 2. На фиг.3 представлена зависимость выделения растворителя от температуры кипения. Из графика видно, что при достижении температуры 140oC выделяется до 14% растворителя. Снижение содержания растворителя в фильтрате позволяет значительно снизить подачу острого пара в стрипинговую колонну при регенерации растворителя в процессе депарафинизации масел. По сравнению с прототипом предлагаемый способ разделения и устройство для его осуществления более эффективны, поскольку нет смещения и уноса осевым потоком жидкой фазы, в результате чего обеспечивается более четкое разделение низкокипящих и высококипящих компонентов.Example 1. The regeneration of the solvent. The filtrate with a solvent content of MEK with toluene up to 85% is preheated to 78 ° C and a pressure exceeding vapor pressure of at least 0.5 atm, the low-boiling component is released; upon preliminary heating to the boiling temperature of the next component, for example, 110 o C (toluene) in the energy separator 4 of the vortex apparatus, the release of MEK + toluene begins. At a heating temperature of 140 ° C. , the maximum solvent evolution occurs, which is discharged in the form of an axial flow through the outlet 12 of pipe 2. Figure 3 shows the dependence of the solvent evolution on the boiling point. The graph shows that when the temperature reaches 140 o C up to 14% of the solvent. Reducing the solvent content in the filtrate can significantly reduce the supply of sharp steam to the stripping column during the regeneration of the solvent in the process of dewaxing of oils. Compared with the prototype, the proposed separation method and device for its implementation are more effective, since there is no displacement and entrainment by the axial flow of the liquid phase, which results in a clearer separation of low-boiling and high-boiling components.
Пример 2. Аналогично примеру 1 были проведены испытания с фильтратом, содержащим 85% растворителя ацетон-бензол-толуола, 15% масла выделено 14% растворителя. Example 2. Analogously to example 1, tests were carried out with a filtrate containing 85% solvent of acetone-benzene-toluene, 15% of the oil, 14% of the solvent was isolated.
Пример 3. Аналогично примерам 1 и 2. Фильтрат, содержащий ацетон-нафти. Выделено 14% растворителя. Example 3. Similarly to examples 1 and 2. The filtrate containing acetone-naphtha. Allocated 14% of the solvent.
Пример 4. Фильтрат, содержащий ацетон-хлористый метилен. Выделено 14% растворителя. Example 4. A filtrate containing methylene chloride-acetone. Allocated 14% of the solvent.
Пример 5. Фильтрат, содержащий ацетон-2-этилгексанол. Выделено 14 мас.% растворителя. Example 5. The filtrate containing acetone-2-ethylhexanol. Allocated to 14 wt.% Solvent.
Пример 6. Фильтрат, содержащий ацетон-четыреххлористый углерод. Выделено 14 мас.% растворителя. Example 6. The filtrate containing acetone-carbon tetrachloride. Allocated to 14 wt.% Solvent.
Пример 7. Фильтрат, содержащий ацетон-тетрагидронафталин. Выделено 14 мас.% растворителя. Example 7. A filtrate containing acetone-tetrahydronaphthalene. Allocated to 14 wt.% Solvent.
Пример 8. Фильтрат, содержащий ацетон-диамилсульфид. Выделено 14 мас.% растворителя. Example 8. A filtrate containing acetone-diamyl sulfide. Allocated 14 wt.% Solvent.
Аналогично примерам 1-8 были проведены испытания фильтрата, содержащего растворители на основе МиБК, сжиженного пропана, на основе алифатических хлорпроизводных нафта и др. Similarly to examples 1-8, tests were carried out of the filtrate containing solvents based on MiBK, liquefied propane, based on aliphatic chlorine derivatives of naphtha, etc.
Пример 9. Регенерация моноэтаноламина (МЭА). Example 9. Regeneration of monoethanolamine (MEA).
10% раствор МЭА, насыщенный кислыми газами до 27 об.% состава; сероводород - 3 об.%, углекислый газ - 1,43 об.%, кислород - 0,16 об.%, азот - 19,92 об.%, метан - 34,84 об.%, этан - 15,44 об.%, пропан - 17,64 об.%, изобутан - 2,17 об.%, н-бутан - 4,64 об.%, изопентан - 1,17 об.%, н-пентан - 1,03 об.%, гексан - 0,40 об.% предварительно нагревают до температуры 80-95oC. Нагретое соединение поступает в кожух 1 вихревого аппарата, затем в энергоразделитель 4, где дополнительно нагревается за счет сил трения в сужениях каналов 6 энергоразделителя 4 и адиабатно вскипает в расширениях каналов 6 при резком падении давления с выделением сероводорода, который в виде осевого потока через отвод 12 трубы 2 выводится из аппарата. Регенерированный раствор моноэтаноламина МЭА с насыщенным содержанием сероводорода до 10-12% выводится через отвод 13.10% MEA solution saturated with acid gases up to 27 vol.% Composition; hydrogen sulfide - 3 vol.%, carbon dioxide - 1.43 vol.%, oxygen - 0.16 vol.%, nitrogen - 19.92 vol.%, methane - 34.84 vol.%, ethane - 15.44 vol. %, propane - 17.64 vol.%, isobutane - 2.17 vol.%, n-butane - 4.64 vol.%, isopentane - 1.17 vol.%, n-pentane - 1.03 vol. %, hexane - 0.40 vol.% pre-heated to a temperature of 80-95 o C. The heated compound enters the casing 1 of the vortex apparatus, then to the energy separator 4, where it is additionally heated by friction in the narrowing of the channels 6 of the energy separator 4 and adiabatically boils in the extensions of the channels 6 with a sharp drop in pressure with the release of hydrogen sulfide, which in the form of an axis the new flow through the outlet 12 of the pipe 2 is removed from the apparatus. A regenerated MEA monoethanolamine solution with a saturated hydrogen sulfide content of up to 10-12% is discharged through branch 13.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает избирательное выделение компонентов при низких энергозатратах по сравнению с прототипом, в котором для выделения одного компонента или разделения на компоненты углеводородсодержащую смесь или соединение нагревают до температуры кипения смеси с последующей ректификацией. Thus, the present invention provides selective separation of components at low energy consumption compared with the prototype, in which to isolate a single component or separation into components, the hydrocarbon-containing mixture or compound is heated to the boiling point of the mixture, followed by distillation.
Способ разделения улеводородсодержаших смесей и устройство для его осуществления может быть использован в нефтеперерабатывающей, химической, нефтедобывающей и других отраслях народного хозяйства, где требуется разделение на компоненты сложных жидких и газосодержащих смесей и соединений при минимальных энергозатратах. The separation method of hydrocarbon-containing mixtures and a device for its implementation can be used in oil refining, chemical, oil production and other sectors of the economy, where it is necessary to separate complex liquid and gas mixtures and compounds into components with minimal energy consumption.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001120154A RU2200050C1 (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001120154A RU2200050C1 (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2200050C1 true RU2200050C1 (en) | 2003-03-10 |
Family
ID=20251868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001120154A RU2200050C1 (en) | 2001-07-18 | 2001-07-18 | Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2200050C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448150C2 (en) * | 2010-07-06 | 2012-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it |
RU2647264C1 (en) * | 2014-04-22 | 2018-03-15 | Юнг-хван ЧОИ | Heat exchanger with guide circulation |
-
2001
- 2001-07-18 RU RU2001120154A patent/RU2200050C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448150C2 (en) * | 2010-07-06 | 2012-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it |
RU2647264C1 (en) * | 2014-04-22 | 2018-03-15 | Юнг-хван ЧОИ | Heat exchanger with guide circulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3546891A (en) | Vortex tube process and apparatus | |
US9677830B2 (en) | Gas distributor for heat exchange and/or mass transfer column | |
US3423294A (en) | Vortex flow film distillation process | |
US4838906A (en) | Contact-and-separating element | |
NZ198371A (en) | Apparatus for separating liquid from a liquid/gas mixture | |
AU2006201990A1 (en) | Improved distributor system for downflow reactors | |
US6936230B2 (en) | System for thermal and catalytic cracking of crude oil | |
WO2009073289A1 (en) | Revolution vortex tube gas/liquids separator | |
US9266035B2 (en) | Distillation tower feed device | |
JPH04227867A (en) | Parallel flow cyclone separator and its application method | |
US20160038854A1 (en) | Method and apparatus for improving hydrogen utilization rate of hydrogenation apparatus | |
JP6133902B2 (en) | Integrated solvent history and steam pyrolysis process for direct processing of crude oil | |
US7628197B2 (en) | Water quench fitting for pyrolysis furnace effluent | |
WO2008072087A2 (en) | Fluid treatment | |
RU2200050C1 (en) | Method of separation of hydrocarbon-containing mixtures and their compounds and device for realization of this method | |
JPH0852319A (en) | Method and device for separating chemical species from mixture | |
US5586998A (en) | Co-current cyclone separation extractor | |
RU2511369C2 (en) | Method and device for separation of solid particles from water phase | |
US20150315489A1 (en) | Methods and systems for reducing fuel oil viscosity and flux requirements | |
US2759800A (en) | Liquid-liquid contacting device | |
RU2747403C1 (en) | In-line separator | |
RU2740200C1 (en) | Heat and mass transfer apparatus | |
RU2042435C1 (en) | Device for separating the oil and gas mixture | |
RU2448150C2 (en) | Vortex heat exchange unit for dehydration of oil and oil products and separation of hydrocarbon-containing mixtures and compounds, and methods implementing it | |
RU2199572C1 (en) | Petroleum distillation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090719 |