RU222037U1 - Модуль конденсации системы термохимической конверсии - Google Patents

Модуль конденсации системы термохимической конверсии Download PDF

Info

Publication number
RU222037U1
RU222037U1 RU2023126021U RU2023126021U RU222037U1 RU 222037 U1 RU222037 U1 RU 222037U1 RU 2023126021 U RU2023126021 U RU 2023126021U RU 2023126021 U RU2023126021 U RU 2023126021U RU 222037 U1 RU222037 U1 RU 222037U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
condenser
condensate
gaseous hydrocarbons
gas flow
Prior art date
Application number
RU2023126021U
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Анатольевич Иванов
Александр Юрьевич Моисеев
Анатолий Николаевич Шумицкий
Original Assignee
Андрей Анатольевич Иванов
Александр Юрьевич Моисеев
Анатолий Николаевич Шумицкий
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Анатольевич Иванов, Александр Юрьевич Моисеев, Анатолий Николаевич Шумицкий filed Critical Андрей Анатольевич Иванов
Application granted granted Critical
Publication of RU222037U1 publication Critical patent/RU222037U1/ru

Links

Abstract

Полезная модель относится к области конденсации газообразных углеводородов; извлечения жидких фракций углеводородов путем конденсации, в частности, к конденсации и разделению на жидкие фракции.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в получении готовых к дальнейшему применению жидких углеводородов путем конденсации газа на разные жидкие фракции в конденсаторах модуля конденсации.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что разработан модуль конденсации, содержащий:
конденсаторы смеси газообразных углеводородов, характеризующийся тем, что дополнительно содержится:
конденсатор тяжелых фракций, выполненный с возможностью приема смеси газообразных углеводородов и направления очищенного от тяжелых фракций газового потока на первый конденсатор, вывода конденсата через нижний выход,
первый конденсатор кожухотрубчатого типа, выполненный с возможностью приема газового потока от конденсатора тяжелых фракций, конденсирования первой фракции газообразных углеводородов и вывода конденсата через нижний выход,
второй конденсатор кожухотрубчатого типа, выполненный с возможностью приема газового потока от первого конденсатора, конденсирования второй фракции газообразных углеводородов и вывода конденсата,
третий конденсатор кожухотрубчатого типа, выполненный с возможностью приема газового потока от второго конденсатора, конденсирования третьей фракции газообразных углеводородов и вывода конденсата,
четвертый конденсатор кожухотрубчатого типа, выполненный с возможностью приема газового потока от третьего конденсатора, конденсирования четвертой фракции газообразных углеводородов и вывода конденсата,
очиститель газа от взвешенных частиц, выполненный с возможностью очищать поток газа от четвертого конденсатора от взвешенных частиц и направлять его на емкость-гидрозатвор,
емкость-гидрозатвор, выполнена с возможностью очистки газа от оставшихся после очистителя механических примесей и направления газа на газовый сепаратор,
газовый сепаратор, выполненный с возможностью осушения и тонкой очистки газа и вывода очищенного газа, пригодного для подачи на горелки.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к области конденсации газообразных углеводородов; извлечения жидких фракций углеводородов путем конденсации, в частности, к конденсации и разделению на жидкие фракции.
Уровень техники
Для охлаждения и конденсации пиролизных газов изготовители используют систему газоходов с водяными рубашками - конденсаторы. Обычно такие системы имеют горизонтальное расположение. Газ проходит через теплообменные трубы, конденсируется, а сконденсированное топливо стекает в конечную емкость. Основными недостатками данной системы являются:
- низкий уровень конденсации, связанный с малыми площадями теплообменных элементов) горизонтальных конденсаторов и, как следствие, плохим теплообменом;
- отсутствие разделения топлива по фракциям в порядке теплообменников;
- затрудненный доступ при обслуживании конденсаторов в связи со скученностью и горизонтальным расположением конструкций;
- отсутствие системы очистки и осушения пиролизного газа, в связи с чем ухудшаются показатели выбросов в атмосферу и часто засоряются горелки, через которые проходит грязный газ;
В известных решениях после прохождения газа через узел конденсации образуется значительное количество несконденсированного пиролизного газа. Примерно половина этого газа направляется на горелки топочного узла и используется для поддержания процесса пиролиза. Во всех известных пиролизных установках оставшийся избыточный газ утилизируется методом сжигания без полезного использования тепловой энергии. Бесполезное сжигание избыточного газа приводит к избыточным тепловым и газовым эмиссиям и недополучению значительной прибыли предприятием.
Известна установка для ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПИРОЛИЗА УГЛЕВОДОРОДОВ (US8074707B2, опубл. 2011-12-13). Известная установка реализует способ обработки газообразных отходов пиролиза углеводородов, установки пиролиза углеводородов, перерабатывающих более тяжелое, чем нафта, сырье, для рекуперации тепла и удаления из него смол. Способ включает подачу газообразного отходящего потока по меньшей мере в один теплообменник первичной линии передачи, тем самым охлаждая отходящий газообразный продукт и генерируя перегретый пар. После этого газообразный отходящий поток пропускают по меньшей мере через один теплообменник вторичной линии передачи, имеющий поверхность теплообмена с жидким покрытием на указанной поверхности, тем самым дополнительно охлаждая остальную часть газообразного отходящего потока до температуры, при которой смола, образующаяся в процессе пиролиза, конденсируется. Конденсированную смолу затем удаляют из газообразных отходов, по меньшей мере, в одном барабане-отбойнике.
Однако в данном решении иначе организовано очищение газа.
Известен блок конденсации системы пиролиза (US10787610B2, опубл. 2020-09-29). Известная система включает рекуперативно-конденсационный контур, который удаляет растворенные продукты пиролиза из сверхкритической атмосферы CO2 и затем восстанавливает CO2 для повторного использования в реакционной камере. Рекуператорно-конденсационный контур (модуль конденсации) включает в себя несколько ступеней рекуператоров и коллекторов, которыми можно независимо управлять для селективного фракционирования продуктов пиролиза.
Однако в данном решении ничего не говорится об удалении тяжелых фракций (смолы, асфальтены, парафины) из газового потока, очистке от взвешенных частиц.
Раскрытие полезной модели
Основной задачей заявленного решения является получение жидких фракций углеводородов путем конденсации, при прохождении газа через модуль конденсации, причем эти жидкие фракции могут применяться без дальнейшей обработки.
Сущность решения заключается в том, что модуль конденсации состоит из конденсатора тяжелых фракций (смолы, асфальтены, парафины), четырех конденсаторов смеси газообразных углеводородов кожухотрубчатого типа, трех емкостей для сбора жидких фракций, очистителя газа от взвешенных частиц, гидрозатвора, газового сепаратора, технологической обвязки.
Технический результат, достигаемый решением, заключается в получении готовых к дальнейшему применению жидких углеводородов путем конденсации газа на разные жидкие фракции в конденсаторах модуля конденсации.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает схему модуля конденсации.
Осуществление полезной модели
Модуль конденсации предназначен для конденсирования газовой смеси углеводородов, образующейся в процессе термохимической конверсии, осаждения из газового потока тяжелых фракций (смолы, асфальтены, парафины), с последующей конденсацией этой смеси по фракционному составу,
Все отдельные элементы модуля конденсации соединены друг с другом на заводе изготовителе посредством сборочных операций. При этом все входящие в модуль элементы могут быть заменены на аналогичные по принципу Лего, благодаря такому размещению элементов в модуле, которое позволяет осуществлять демонтаж и установку отдельных элементов без необходимости демонтажа других элементов. Кроме того, указанный принцип применен и к любым внешним элементам, подключение которых необходимо для функционирования модуля конденсации.
Модуль представляет собой конструктивно единое устройство, которое реализовано в корпусе или на раме в транспортных габаритах.
Единственной функцией заявленного устройства является получение ценных продуктов из продуктов термохимической конверсии, в частности, различных жидких фракций углеводородов и готового (очищенного) для использования несконденсированного газа.
Схематично предложенный модуль показан на фиг.1, на которой:
100 - вход для подачи газов термохимической конверсии,
101 - конденсатор тяжелых фракций,
102 - емкость для сбора сконденсированных тяжелых фракций,
103 - первый конденсатор,
104 - второй конденсатор,
105 - емкость для сбора сконденсированных средних фракций,
106 - третий конденсатор,
107 - четвертый конденсатор,
108 - емкость для сбора сконденсированных легких фракций,
109 - очиститель газа от взвешенных частиц,
110 - емкость-гидрозатвор,
111 - центробежный сепаратор.
По мере нагрева в устройстве термохимической конверсии углеводородные продукты разлагаются до газообразного состояния, полученная смесь газообразных углеводородов поступает в модуль конденсации через вход 100, где происходит ступенчатая конденсация газообразных углеводородов в жидкие фракции (тяжелая, средняя, легкая). Сконденсированные жидкие фракции стекают в три отдельные, металлические накопительные емкости 102, 105, 108. После остывания до безопасных температур жидкие готовые к применению фракции из накопительных емкостей 102, 105, 108 перекачивается насосом в тарированные емкости или непосредственно в автоцистерны, для доставки потребителю.
Охлаждение смеси газообразных углеводородов осуществляется системой принудительного жидкостного охлаждения, в которой теплоноситель циркулирует между модулем конденсации и внешним модулем охлаждения (не показан на фиг.1). При этом температура теплоносителя системы охлаждения не превышает 40 градусов Цельсия. Смесь газообразных углеводородов, не сконденсировавшаяся в модуле конденсации, после очистки, поступает в газовые горелки внешнего модуля топки устройства термохимической конверсии для поддержания рабочей температуры цикла. В случае образования избыточного объёма смеси газообразных углеводородов, избыток очищенного газа может быть направлен во внешний модуль утилизации (дожига) газа.
Модуль конденсации состоит из конденсатора 101 тяжелой фракции (смолы, асфальтены, парафины), четырех конденсаторов 103, 104, 106, 107 газообразных углеводородов кожухотрубчатого типа, трех емкостей 102, 105, 108 для сбора жидких фракций, очистителя 109 газа от взвешенных частиц, гидрозатвора 110, газового сепаратора 111, технологической обвязки.
Смесь газообразных углеводородов, выходящих из работающей реторты внешнего модуля реактора, через стыковочный узел попадает по газоходу в конденсатор 101 тяжелой фракции (смол, асфальтенов, парафинов) модуля конденсации. Отделенные от газообразных углеводородов тяжелые фракции (смолы, асфальтены, парафины) сливаются по трубопроводу в первую ёмкость 102 для сбора жидкой фракции. Очищенный от тяжелых фракций газ попадает по газоходу в каскад вертикальных конденсаторов 103, 104, 106, 107.
Смесь газообразных углеводородов попадает в первый и второй конденсаторы 103 104, где за счет охлаждения конденсируется и стекает во вторую емкость 105 для сбора жидкой средней фракции. Далее смесь газообразных углеводородов попадает в третий и четвертый конденсаторы 106, 107, где также конденсируется, после чего жидкость стекает в третью емкость 108 для сбора легких жидких углеводородов. Охлаждаемый газ проходит последовательно все теплообменники по трубам, охлаждающая жидкость подается на каждый теплообменник из подающего трубопровода и проходит в межтрубном пространстве, после чего попадает в общий отводящий трубопровод. Для максимально эффективной конденсации смеси газообразных углеводородов, объём охлаждающей жидкости для каждого из теплообменника рассчитан индивидуально.
Слив жидких фракций визуализируется посредством стеклянных смотровых окон, расположенных между конденсаторами 101, 103, 104, 106, 107 и емкостями 102, 105, 108 для сбора жидкой фракции. Емкости 102, 105, 108 для сбора жидкой фракции имеют уровнемеры для отслеживания уровня жидкости в них. Все емкости 102, 105, 108 в нижней части имеют ревизионные окна на фланцах. Для перекачки жидких фракций используется топливный насос. Для промывки конденсаторов 101, 103, 104, 106, 107 на каждом из них предусмотрены заливные и сливные краны для технологических жидкостей, а также окно для ревизии в нижней части корпуса конденсатора 101, 103, 104, 106, 107. Подводящие к конденсаторам газоходы имеют высокотемпературные фланцевые задвижки, предусмотренные для удобства обслуживания блока. В местах соединения газоходов и конденсаторов установлены высокотемпературные сильфоны.
Несконденсированная смесь газообразных углеводородов выходит из последнего четвертого конденсатора 107 и попадает в очиститель 109 газа от взвешенных частиц, где газ очищается от крупных взвешенных частиц. Емкость очистителя газа снабжена уровнемером, запорными кранами, ревизией на фланце. Очищенный от крупных взвешенных частиц газ попадает в емкость-гидрозатвор 110, заполненную жидкостью по расчетному уровню. Проходя через жидкость, газ очищается от оставшихся механических примесей. Емкость-гидрозатвор 110 снабжена уровнемером, запорными кранами, ревизией на фланце. Далее газ направляется на газовый центробежный сепаратор 111, предназначенный для осушения и тонкой очистки газа. Очищенный и осушенный газ направляется на внешние газовые горелки. Для работы внешних жидкотопливных горелок в модуле конденсации может быть установлена отдельная емкость для топлива, в которую предпочтительно поступают легкие жидкие углеводороды, из этой емкости по трубопроводу через систему фильтрации топливо поступает на горелки. Емкость для топлива имеет уровнемер, ревизию на фланце и запорные краны.
Датчики давления и температуры установлены в необходимых местах для контроля рабочего давления и температуры. Показания всех датчиков по кабель-каналам направляются на внешний блок управления.
Все газоходы и трубопроводы модуля конденсации находятся внутри габаритов каждого из модулей и оканчиваются фланцевыми соединениями для удобства монтажа.
Металл, применяемый при производстве технологического оборудования модуля конденсации, выбирается с учетом термохимического процесса, протекающего в реакторном модуле. Все сварные швы и герметичность емкостей проверяются методами неразрушающего контроля (УЗИ, пневмо- и гидроиспытания).
Оптимальная работа теплообменников модуля конденсации смеси газообразных углеводородов достигается дифференцированной подачей охладителя на каждый конденсатор 103, 104, 106, 107.
Теплообменники кожухотрубчатого типа выполнены в вертикальном исполнении, что позволяет легче и более качественно проводить техническое обслуживание.
Модуль конденсации содержит емкости 102, 105, 108 для раздельного сбора трех видов сконденсированных жидких фракций.
Модуль содержит элементы очистки и подготовки жидкого топлива для подачи на жидкотопливные горелки в виде сепарирующего фильтра тонкой очистки до 5 мкм со сменными картриджем.
Модуль конденсации оснащен датчиками давления и температуры, позволяющими осуществлять управление и контроль за процессом конденсации газообразных углеводородов в модуле конденсации в процессе работы (предусмотрены дублирующие датчики).
Отличие настоящего решения от существующих технологических решений:
Принцип «лего» позволяет быстро заменять любые детали и узлы модуля конденсации, что определяет высокую ремонтопригодность, а также быстрое подключение его и установке термической конверсии в целом;
Система каскада теплообменников (вертикальное исполнение) модуля конденсации газообразных углеводородов обладает высокой эффективностью конденсации за счет наличия системы дифференцированной подачи охладителя для каждого конденсатора.
Наличие в системе конденсации емкостей для сбора трех видов сконденсированных жидкостей.
Модуль конденсации имеет элементы очистки и подготовки топлива и газа для подачи на жидкотопливные и газовые горелки.
Все системы модуля оснащены датчиками давления и температуры, позволяющими осуществлять контроль в процессе работы.
Установка использует собственное разработанное программное обеспечение - автоматическую систему управления технологическим процессом (АСУТП) с максимальным уровнем автоматизации всех технологических процессов с выводом на дисплей и записью параметров всех производственных циклов. Обеспечивается возможность более тонких и легких настроек технологических процессов, минимизировать влияние человеческого фактора при работе,
подготовка продуктов конденсации и выходного газа к использованию без необходимости дополнительной обработки за счет разделения на три жидкие фракции и очищенную газовую.
Описание работы устройства
Смесь газообразных углеводородов выходит из модуля реактора, попадает в конденсатор тяжелых фракций, где конденсируются смолы, асфальтены, парафины, далее газовая смесь проходит через четыре конденсатора газа, в каждом из которых в процессе охлаждения собирается целевой конденсат, несконденсированная газовая смесь очищается от взвешенных частиц проходя через гидрозатвор, для дополнительной очистки проходит центробежный сепаратор, где очищается до степени, которая позволяет подавать его на газовые горелки. Благодаря этому обеспечивается полезное использование ценных энергетических ресурсов.
Сконденсированные жидкие фракции также могут быть очищены и поданы на жидкие горелки, что также повышает энергоэффективность и обеспечивается полезное использование ценных энергетических ресурсов.
Варианты осуществления не ограничиваются описанными примерами, специалисту в области техники на основе информации, изложенной в описании, и знаний уровня техники станут очевидны и другие варианты осуществления решения, не выходящие за пределы сущности и объема данного решения.
Элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое решение, и что данное решение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями, поскольку различные другие модификации могут быть очевидны специалистам в соответствующей области.
Признаки, упомянутые в различных зависимых пунктах формулы, а также реализации, раскрытые в различных частях описания, могут быть скомбинированы с достижением полезных эффектов, даже если возможность такого комбинирования не раскрыта явно.

Claims (14)

1. Модуль конденсации системы газообразных углеводородов, содержащий:
конденсаторы смеси газообразных углеводородов,
характеризующийся тем, что в нем содержатся установленные на раме
конденсатор тяжелых фракций, выполненный с возможностью приема смеси газообразных углеводородов и направления очищенного от тяжелых фракций газового потока на первый конденсатор, вывода конденсата через нижний выход,
первый конденсатор кожухотрубчатого типа, выполненный с возможностью приема газового потока от конденсатора тяжелых фракций, конденсирования первой фракции газообразных углеводородов и вывода конденсата через нижний выход,
второй конденсатор кожухотрубчатого типа, выполненный с возможностью приема газового потока от первого конденсатора, конденсирования второй фракции газообразных углеводородов и вывода конденсата,
третий конденсатор кожухотрубчатого типа, выполненный с возможностью приема газового потока от второго конденсатора, конденсирования третьей фракции газообразных углеводородов и вывода конденсата,
четвертый конденсатор кожухотрубчатого типа, выполненный с возможностью приема газового потока от третьего конденсатора, конденсирования четвертой фракции газообразных углеводородов и вывода конденсата,
очиститель газа от взвешенных частиц, выполненный с возможностью очищать поток газа от четвертого конденсатора от взвешенных частиц и направлять его на емкость-гидрозатвор,
емкость-гидрозатвор, выполненная с возможностью очистки газа от оставшихся после очистителя механических примесей и направления газа на газовый сепаратор,
газовый сепаратор, выполненный с возможностью осушения и тонкой очистки газа и вывода очищенного газа, пригодного для подачи на горелки.
2. Модуль по п.1, в котором газовый сепаратор представляет собой центробежный двухступенчатый сепаратор.
3. Модуль по п.1, в котором конденсаторы соединены друг с другом посредством высокотемпературных сильфонов.
4. Модуль по п.1, в котором содержатся элементы очистки и подготовки конденсата для подачи на жидкотопливные горелки в виде сепарирующего фильтра тонкой очистки до 5 мкм со сменным картриджем.
RU2023126021U 2023-10-11 Модуль конденсации системы термохимической конверсии RU222037U1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU222037U1 true RU222037U1 (ru) 2023-12-07

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1842179A (en) * 1920-01-03 1932-01-19 Heat Treating Company Process and apparatus for the treatment of substances with heat
US4684514A (en) * 1985-07-22 1987-08-04 Air Products And Chemicals, Inc. High pressure process for sulfur recovery from a hydrogen sulfide containing gas stream
US8074707B2 (en) * 2005-07-08 2011-12-13 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent
RU2622948C1 (ru) * 2016-09-13 2017-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский институт Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" (ФГБОУ ВО Воронежский Способ конденсации паров нефтепродуктов
US10787610B2 (en) * 2017-04-11 2020-09-29 Terrapower, Llc Flexible pyrolysis system and method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1842179A (en) * 1920-01-03 1932-01-19 Heat Treating Company Process and apparatus for the treatment of substances with heat
US4684514A (en) * 1985-07-22 1987-08-04 Air Products And Chemicals, Inc. High pressure process for sulfur recovery from a hydrogen sulfide containing gas stream
US8074707B2 (en) * 2005-07-08 2011-12-13 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent
RU2622948C1 (ru) * 2016-09-13 2017-06-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский институт Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий" (ФГБОУ ВО Воронежский Способ конденсации паров нефтепродуктов
US10787610B2 (en) * 2017-04-11 2020-09-29 Terrapower, Llc Flexible pyrolysis system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101831312A (zh) 一种用于油页岩干馏油气冷凝回收的油洗节能工艺和装置
CN101475144B (zh) 氢气回收装置及系统
RU222037U1 (ru) Модуль конденсации системы термохимической конверсии
CN107890684B (zh) 一种再沸器法负压粗苯蒸馏系统
RU2584287C1 (ru) Установка для очистки генераторного газа
CN102527448A (zh) 一种催化剂脱油方法及装置
CN209161961U (zh) 一种用于废轮胎裂解油气的净化回收系统
CN218442325U (zh) 热解气中油份液化与分离系统
CN110652833A (zh) 含油固废热脱附汽的成套处理系统
CN213492050U (zh) 一种碳氢清洗干燥设备的清洗液回收系统
CN211141972U (zh) 全自动过滤器
CN205115053U (zh) 硝酸生产氨蒸发系统
CN204311036U (zh) 一种煤热解气焦油回收设备
CN220432722U (zh) 废旧橡塑热裂解清焦除杂及冷凝设备
CN219178344U (zh) 一种富油脱苯冷凝水的循环再利用系统
CN201124071Y (zh) 一种甲醇气/液复合膜分离器装置
CN218270335U (zh) 一种沥青生产余热回收利用装置
CN219783851U (zh) 一种负极尾气管道冷凝回收设备
CN111747471A (zh) 黑水处理设备
KR19990051989A (ko) 조경유 제조설비의 슬러지 제거장치
CN215571594U (zh) 一种玻纤窑炉煤气回收再利用装置
RU128879U1 (ru) Установка термической переработки полимерных отходов
RU95550U1 (ru) Установка регенерации гликоля
CN213238494U (zh) 一种阳极炉立式余热锅炉设备
CN212030273U (zh) 换热分离器组合设备