RU2446000C1

RU2446000C1 - Universal mass-transfer absorbtion-desorption unit

Info

Publication number: RU2446000C1
Application number: RU2010137772/05A
Authority: RU
Inventors: Борис Алексеевич Зимин (RU); Борис Алексеевич Зимин
Original assignee: Борис Алексеевич Зимин
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-27

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed unit relates to oil production, oil chemistry, oil processing, etc. First stage absorber-desorber is made up of cylindrical housing with top and bottom face covers provided with gas or gas-fluid mix feed tangential branch pipes, gas feed branch pipe, radial flow separator made up of shell ring with fluid discharge branch pipe and gas discharge branch pipe. Second stage absorber-desorber is made up of tank with free outlet of desorbed or absorbing fluid housing bubbler gas distributor made up of horizontal shell ring partially dipped below expected fluid level provided with gas distribution orifices for gas bubbling, baffles above said orifices, fluid disperser, drip pan, hydraulic gate, fluid level regulating baffle.

EFFECT: reduced metal consumption, higher quality of processes.

4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области хранения нефти, нефтепродуктов и других легкоиспаряющихся жидкостей, может быть использовано в нефтедобывающей, нефтехимической и нефтеперерабатывающей, химической промышленности, а также в теплоэнергетике в качестве декарбонизатора.The invention relates to the field of storage of oil, oil products and other volatile liquids, can be used in the oil, petrochemical and oil refining, chemical industries, as well as in the power industry as a decarbonizer.

В теплоэнергетике (водоподготовке) нашли широкое применение десорберы, предназначенные для удаления углекислоты из воды, обработанной в водород-катионитовых фильтрах, называемые декарбонизаторами, представляющие собой колонну, заполненную насадками (кольцами Рашига), в которой в противотоке контактируют жидкость (вода) и газообразный десорбирующий агент (воздух). Жидкость подается сверху, а газ (воздух) - снизу.Desorbers designed to remove carbon dioxide from water treated in hydrogen-cation exchange filters, called decarbonizers, are a column filled with nozzles (Rashig rings), in which liquid (water) and a gaseous stripper are used in heat energy (water treatment). agent (air). Liquid is supplied from above and gas (air) from below.

Таковы декарбонизаторы (Л.1. Справочник химика-энергетика под редакцией Голубцова В.А. и др. Государственное энергетическое издательство, Москва, Ленинград, 1958, том второй, стр.156. 157, фиг.9-11, 9-12, декарбонизаторы).Such are decarbonisers (L.1. Handbook of an energy chemist edited by V. Golubtsov et al. State Energy Publishing House, Moscow, Leningrad, 1958, Volume Two, p. 156. 157, Figs. 9-11, 9-12, decarbonisers).

В химической и нефтехимической отраслях промышленности нашли широкое применение насадочные десорберы (они же абсорберы), предсталяющие собой колонну со свободным сливом жидкости, заполненную насадками (Л.2. А.Н.Плановский, В.М.Рамм, С.З.Каган «Процессы и аппараты химической технологии». Издательство «Химия», Москва,1968, с.509, рис 17-6).In the chemical and petrochemical industries, nozzle strippers (they are also absorbers) are widely used, which are a column with a free discharge of liquid filled with nozzles (L.2. A.N. Plananovsky, V.M.Ramm, S.Z.Kagan " Processes and apparatuses of chemical technology. "Publishing house" Chemistry ", Moscow, 1968, p. 509, Fig. 17-6).

При улавливании углеводородных паров при хранении нефти и нефтепродуктов также применяются насадочные абсорберы, аналогичные вышеупомянутым (патенты РФ №2106903, №2050170, №2080159).When trapping hydrocarbon vapors during storage of oil and oil products, packed absorbers similar to the above are also used (RF patents No. 2106903, No. 2050170, No. 2080159).

На нефтепромыслах применяются десорберы очистки нефти от вредных газов (сероводорода) с регулярной насадкой АВР (Л.3 М.Н.Персиянцев «Совершенствование процессов сепарации нефти и газов в промысловых условиях», Москва, Недра, 1999 г., с.194, рис.54.4).At the oil fields, strippers are used to clean oil from harmful gases (hydrogen sulfide) with a regular ABP nozzle (L. 3 M.N. Persiyantsev “Improving the processes of oil and gas separation in field conditions”, Moscow, Nedra, 1999, p.194, fig. .54.4).

Недостатком всех перечисленных аналогов является их громоздкость, большая металло- и материалоемкость, высокая стоимость, ухудшение работы при уменьшении нагрузки по потоку жидкости (при снижении плотности орошения), что приводит к проскоку газов между струями жидкости.The disadvantage of all of these analogues is their bulkiness, high metal and material consumption, high cost, poor performance when reducing the load on the fluid flow (with a decrease in the density of irrigation), which leads to the leakage of gases between the jets of liquid.

Большинство недостатков аналогов устранены в массообменных установках нового типа. Это десорбционная установка, защищенная патентом РФ №2356843, C02F 1/20, и десорбер очиски нефти от вредных газов, защищенный патентом РФ №2363514, B02d 19/00 C02F 1/20. Эти установки могут работать и как десорберы, и как абсорберы. Они менее металло- и материалоемки, просты в изготовлении, имеют значительно больший коэффициент массопередачи на единицу объема установки, меньшую стоимость и большую эффективность.Most of the drawbacks of analogues have been eliminated in the mass transfer systems of a new type. This is a desorption unit protected by RF patent No. 2356843, C02F 1/20, and a stripper for cleaning oil from harmful gases, protected by RF patent No. 2363514, B02d 19/00 C02F 1/20. These installations can work both as strippers and absorbers. They are less metal- and material-intensive, easy to manufacture, have a significantly higher mass transfer coefficient per unit volume of the installation, lower cost and greater efficiency.

В качестве прототипа выбрана десорбционная установка, защищенная патентом РФ №2356843, C02F 1/20.As a prototype, a desorption unit, protected by RF patent No. 2356843, C02F 1/20, was selected.

Эта установка эффективна при реконструкции старых декарбонизаторов, имеющих вертикальные емкости декарбонизированной воды большого объема, установленные на ТЭЦ, ГРЭС и котельных теплоэнергетики. Эти емкости реконструируются в десорберы второй ступени. При строительстве новых установок изготовление громоздких вертикальных массообменников второй ступени на базе емкостей декарбонизированной воды является нецелесообразной.This installation is effective in the reconstruction of old decarbonizers having large vertical containers of decarbonized water installed at thermal power plants, state district power plants and boiler houses of the power system. These tanks are being reconstructed into second stage strippers. During the construction of new installations, the manufacture of bulky vertical second-stage mass exchangers based on decarbonized water tanks is impractical.

Известная установка имеет десорбер (массообменник) первой ступени в виде цилиндрического корпуса с верхней и нижней торцевыми крышками, с подводящим и отводящим тангенциальными патрубками жидкости, с подводящим патрубком газообразного десорбирующего агента (воздуха), с центробежным сепаратором в виде обечайки, соединенным с внутренней частью корпуса посредством отверстий в нижней части корпуса, с патрубком отвода газообразной среды из сепаратора, проходящим через корпус, патрубком отвода жидкости, сообщенным с десорбером второй ступени, содержащим емкость, внутри которой, в верхней части, имеется диспергатор жидкости, поступающей из десорбера первой ступени, барботажно-циркуляционное устройство в виде вертикальной обечайки с отбортовкой, выше которой расположено отбойное устройство, образующее циркуляционный канал, и барботер газа (воздуха) внутри этого канала, подводящий газопровод десорбирующего газа (воздуха), подводящий трубопровод десорбируемой жидкости (воды), поступающей из десорбера первой ступени с диспергатором жидкости, расположенным в верхней части емкости, гидрозатвор со сливным трубопроводом, обеспечивающим постоянство уровня в емкости при сливе жидкости в другую емкость. Десорбер первой ступени может иметь эжектор (инжектор), засасывающий газ (воздух) из атмосферы или из газопровода и нагнетающий его внутрь десорбера. Десорберы первой и второй ступни имеют каждый несколько ступеней контакта фаз (жидкой и газообразной сред), названные в описании изобретения ступенями десорбционной установки.The known installation has a stripper (mass exchanger) of the first stage in the form of a cylindrical body with upper and lower end caps, with inlet and outlet tangential fluid nozzles, with a supply nozzle of a gaseous desorbing agent (air), with a centrifugal separator in the form of a shell connected to the inside of the housing by means of holes in the lower part of the housing, with a nozzle for venting a gaseous medium from the separator passing through the housing, a nozzle for venting liquid, in communication with the stripper second step nor containing a container inside of which, in the upper part, there is a dispersant of liquid coming from the first stage stripper, a bubbler-circulation device in the form of a vertical shell with a flange, above which there is a fencing device forming a circulation channel, and a gas (air) bubbler inside of this channel, the inlet gas pipeline of the desorbing gas (air), the inlet pipe of the desorbed liquid (water) coming from the first stage stripper with a liquid dispersant located in the upper part of it bones, a water lock with a drain pipe, providing a constant level in the tank when draining the liquid into another tank. The first stage desorber may have an ejector (injector) sucking gas (air) from the atmosphere or from the gas pipeline and forcing it into the desorber. The desorbers of the first and second feet each have several stages of contact of the phases (liquid and gaseous media), called in the description of the invention the steps of the desorption unit.

Цель изобретения - уменьшение металлоемкости абсорберов и десорберов, повышение качества абсорбции и десорбции, для чего необходимо применение особых конструкций абсорберов-десорберов, установленных в две ступени параллельно-последовательно по потоку жидкости и по потоку газов, с применением в каждом абсорбере-десорбере нескольких ступеней контакта фаз.The purpose of the invention is to reduce the metal consumption of absorbers and desorbers, improving the quality of absorption and desorption, which requires the use of special designs of absorbers-desorbers installed in two stages in parallel-sequentially along the fluid flow and gas flow, using several contact stages in each absorber-desorber phases.

Указанная цель достигается тем, что в известной установке (массообменнике - абсорбере-десорбере), содержащей абсорберы-десорберы первой и второй ступени, абсорбер-десорбер первой ступени выполнен в виде цилиндрического корпуса с верхней и нижней торцевыми крышками, с подводящим и отводящим тангенциальными патрубками жидкости, с подводящим патрубком газообразного десорбирующего агента, с центробежным сепаратором в виде обечайки, соединенным с внутренней частью корпуса, с патрубком отвода газообразной среды из сепаратора, проходящим через корпус, патрубком отвода жидкости, сообщенным с десорбером второй ступени через диспергатор, расположенный внутри емкости абсорбера-десорбера второй ступени, абсорбер-десорбер второй ступени выполнен в виде горизонтальной емкости со свободным сливом отработавшей десорбированной или абсорбирующей жидкости через гидрозатвор, внутри которой находится барботажное газораспределительное устройство в виде горизонтальной обечайки с торцевой заглушкой, частично погружаемой ниже предполагаемого уровня жидкости, с газораспределительными отверстиями для барботажа газа, с отбойниками над газораспределительными отверстиями, с устройством, диспергирующим на капли жидкость, поступающую из абсорбера-десорбера первой ступени, с каплеуловителем, гидрозатвором, порогом определяющим уровень жидкости в емкости. Абсорберы-десорберы первой и второй ступеней соединены между собой трубопроводами жидкости и газопроводами последовательно-параллельно. Указанная цель достигается также тем, что перед абсорбером-десорбером первой ступени установлен, как минимум, один инжектор, выполняющий роль предвключенного абсорбера-десорбера, с патрубками подвода жидкости и газа, с отводящим нагнетательным патрубком газожидкостной смеси, присоединенным к подводящему патрубку абсорбера-дисорбера первой ступени.This goal is achieved by the fact that in the known installation (mass exchanger - absorber-desorber) containing the first and second stage absorbers-desorbers, the first stage absorber-desorber is made in the form of a cylindrical body with upper and lower end caps, with inlet and outlet tangential fluid nozzles , with a supply pipe of a gaseous stripping agent, with a centrifugal separator in the form of a shell connected to the inner part of the housing, with a pipe for withdrawing gaseous medium from the separator passing through cut the case, the fluid outlet pipe connected to the second stage stripper through a disperser located inside the capacity of the second stage absorber-desorber, the second stage absorber-desorber is made in the form of a horizontal tank with free discharge of spent desorbed or absorbing liquid through a gas seal, inside of which there is a bubble gas distribution a device in the form of a horizontal shell with an end cap partially immersed below the expected liquid level, with gas distribution E holes for gas sparging impingement of gas distribution holes, with a device for dispersing liquid droplets coming from the absorber-desorber of the first stage, a drip catcher, water seal, the threshold determining the liquid level in the vessel. Absorbers-desorbers of the first and second stages are interconnected by liquid pipelines and gas pipelines in series and parallel. This goal is also achieved by the fact that at least one injector is installed in front of the absorber-desorber of the first stage, which acts as an upstream absorber-desorber, with nozzles for supplying liquid and gas, with a discharge nozzle of the gas-liquid mixture attached to the inlet nozzle of the absorber-desorber of the first steps.

На фиг.1 показана схема универсальной массообменной абсорбционно-десорбционной установки.Figure 1 shows a diagram of a universal mass transfer absorption and desorption installation.

На фиг.2 - продольный разрез конструкции абсорбера-десорбера первой ступени.Figure 2 is a longitudinal section of the design of the absorber-stripper of the first stage.

На фиг.3 - продольный разрез конструкции абсорбера-десорбера вторй ступени.Figure 3 is a longitudinal section of the design of the absorber-stripper of the second stage.

На фиг.4 - поперечное сечение абсорбера-десорбера вторй ступени.Figure 4 is a cross section of the absorber-stripper of the second stage.

Показанная на схеме (фиг.1) универсальная абсорбционно-десорбционная установка содержит: газопровод 1 (трубопровод абсорбируемого или абсорбирующего газа, включая воздух), 1а - газопровод (воздуховод), соединенный с атмосферой, 1б - газопровод (воздуховод) от воздуходувной машины 2 (дутьевого вентилятора) к патрубку 53 подвода газов абсорбера-десорбера 8 второй ступени, центробежно-вихревой абсорбер-десорбер 3 первой ступени с подводящими патрубками 4 жидкости и отводящей трубой 5 жидкости (из первой ступени во вторую), как минимум, один инжектор 7, абсорбер-десорбер второй ступени 8, емкость отработавшей (десорбированной) жидкости 9 и (или) емкость отработавшей абсорбирующей жидкости 10 с циркуляционным насосом 11, холодильный узел 12. Трубопровод 13 является трубопроводом подвода десорбируемой жидкости (например, воды, содержащей углекислоту). Трубопровод 14 служит для подачи жидкости (абсорбирующей или десорбируемой) в абсорбер-десорбер первой ступени, соответственно через холодильный узел 12 или помимо него. Трубопровод 14а - для подачи жидкости в абсорбер-десорбер 3, минуя инжектор 7. Трубопровод 15 -для выброса отработанного воздуха (десорбента) из абсорбера-десорбера, 15а - для транспортирования частично отработанного газа (абсорбирующего или абсорбируемого) в абсорбер-десорбер второй ступени 8. Трубопровод 16 служит для подачи абсорбирующего или абсорбируемого газа непосредственно в абсорбер-десорбер 3, минуя инжекторы 7. Газопровод 17 с клапаном 18 служит для аварийного сброса газа из газопровода 1 в абсорбер 8 при повышении давления газа выше нормы (при улавливании углеводородных паров из нефтехранилищ или бензинохранилищ). Трубопровод 19 с клапаном 20 служат для подачи абсорбента непосредственно в абсорбер 8 при параллельной подаче жидкости в абсорберы-десорберы первой и второй ступени. Используется так же, как аварийный, при последовательной подаче жидкости, в случае прекращения подачи жидкости через абсорбер-десорбер 3 (например, при образовании ледяной пробки). Трубопровод 21 является трубопроводом опорожнения абсорбера-десорбера 8 при останове. Трубопроводы 22 и 23 служат для наполнения и опорожнения бака 10 жидким абсорбентом. Газопровод 24 - дыхательный газопровод от емкости абсорбента 10 к газопроводу абсорбируемого газа (например, паров нефтепродуктов).The universal absorption-desorption installation shown in the diagram (Fig. 1) contains: gas pipeline 1 (pipeline of absorbable or absorbing gas, including air), 1a - gas pipeline (air duct) connected to the atmosphere, 1b - gas pipeline (air duct) from the blower machine 2 ( blower fan) to the nozzle 53 of the gas supply of the absorber-desorber 8 of the second stage, the centrifugal-vortex absorber-desorber 3 of the first stage with the inlet nozzles 4 of the liquid and the outlet pipe 5 of the liquid (from the first stage to the second), at least one injector 7, the absorber-desorber of the second stage 8, the capacity of the spent (desorbed) liquid 9 and (or) the capacity of the spent absorbent liquid 10 with a circulation pump 11, a refrigeration unit 12. The pipe 13 is a pipeline for supplying a desorbed liquid (for example, water containing carbon dioxide). The pipeline 14 serves to supply liquid (absorbent or desorbed) to the first stage absorber-desorber, respectively, through or in addition to the refrigeration unit 12. Pipeline 14a - for supplying liquid to the absorber-desorber 3, bypassing the injector 7. Pipeline 15 - for discharging exhaust air (desorbent) from the absorber-desorber, 15a - for transporting partially exhausted gas (absorbent or absorbed) to the absorber-desorber of the second stage 8 Pipeline 16 serves to supply absorbent or absorbable gas directly to the absorber-stripper 3, bypassing the injectors 7. The pipeline 17 with valve 18 is used for emergency discharge of gas from the pipeline 1 to the absorber 8 when the gas pressure rises above normal s (when trapping of hydrocarbon vapors from storage tanks or benzinohranilisch). The pipeline 19 with the valve 20 are used to supply the absorbent directly to the absorber 8 with a parallel flow of liquid into the absorbers-desorbers of the first and second stages. It is used in the same way as emergency, in case of a sequential supply of liquid, in case of a liquid supply interruption through the absorber-desorber 3 (for example, when an ice plug forms) The pipe 21 is a discharge pipe of the absorber-desorber 8 at a stop. Pipelines 22 and 23 serve to fill and empty the tank 10 with liquid absorbent. Gas line 24 is a breathing gas line from the absorbent tank 10 to the gas line of the absorbed gas (for example, oil vapor).

Показанный на фиг.2 абсорбер-десорбер первой ступени содержит цилиндрический корпус в виде обечайки 25 (отрезка трубы) с нижней сплошной крышкой 26 и с верхней кольцевой крышкой 27, над которой расположена камера приемки газа 28 с подводящим патрубком газа 29. К обечайке 25 присоединены тангенциальные патрубки 4 подвода жидкости от трубопровода 14 и 4а - подвода газожидкостной смеси от инжекторов 7. Внутри обечайки 25 имеется кольцевая перегородка 30 (шайба) и короткие тангенциальные патрубки 31 или отверстия 31, расположенные в нижней части, соединяющие внутреннюю часть корпуса 25 с циклоном-сепаратором, выполненным в виде обечайки 33 с днищем 26а, с тангенциальным патрубком 34, отводящим жидкость в трубопровод 5, центральным патрубком 6, отводящим отработанные газы через корпус. К подводящим патрубкам 4 могут быть присоединены инжекторы 35 с подводящим патрубком жидкости 36 и всасывающим патрубком газов 37, с сопловым диском 38, с нагнетательным патрубком 39 газожидкостной смеси, соединенным с патрубком 4а корпуса 25. При работе с конденсируемыми газами внутри корпуса инжектора может быть установлен конус 40 с всасывающими окнами для обеспечения лучшей конденсации паров за счет двойного всасывания газов. Перед абсорбером-десорбером первой ступени, в рассечку трубопровода жидкости 14б установлен инжектор, присоединенный всасывающим патрубком 37 к газопроводу 1 или 1а.The first stage absorber-desorber shown in FIG. 2 comprises a cylindrical body in the form of a shell 25 (pipe section) with a bottom continuous cover 26 and with an upper annular cover 27, over which a gas receiving chamber 28 with a gas supply pipe 29 is located. A shell 25 is connected tangential nozzles 4 for supplying liquid from the pipeline 14 and 4a - for supplying a gas-liquid mixture from injectors 7. Inside the shell 25 there is an annular partition 30 (washer) and short tangential nozzles 31 or holes 31 located in the lower part connecting e interior of the housing 25 with a cyclone separator, designed as a shell 33 with a bottom 26a with a tangential pipe 34, the discharging liquid in the conduit 5, a central pipe 6, diverting exhaust gases through the housing. Injectors 4 can be connected to injectors 35 with a fluid inlet 36 and a gas suction pipe 37, with a nozzle disk 38, with a gas-liquid mixture discharge pipe 39 connected to a pipe 4a of the housing 25. When working with condensed gases inside the injector body, it can be installed cone 40 with suction windows for better vapor condensation due to double gas absorption. Before the absorber-stripper of the first stage, an injector is installed in the dissection of the liquid pipe 14b, connected by a suction pipe 37 to the gas pipeline 1 or 1a.

Показанные на фиг.3, 4 абсорбер-десорбер второй ступени содержит горизонтальную емкость 41 со свободным переливом жидкости через порог 42 (высота порога может быть регулируемой за счет выдвижной части 42а), при помощи которого задается определенный уровень жидкости. Перегородка 43 и порог 42 образуют гидрозатвор, после которого имеется отводящий сливной патрубок жидкости 44. В верхней части емкости имеется диспергатор 45 (перфорированная труба) с подводящим патрубком 47 снаружи, соединенный с отводящим трубопроводом жидкости 5 абсорбера-дисорбера первой ступени, и патрубок 46 для отвода отработанных газов, а в нижней части емкости - патрубок 47а для подвода жидкости помимо диспергатора 45. Внутри емкости 41 (с торца) установлено барботажное газораспределительное устройство для барботирования газов через жидкость, выполненное в виде горизонтальной обечайки 48 (в виде трубы, заглушенной с торца), частично погруженной в жидкость (нижняя часть обечайки расположена ниже расчетного уровня жидкости в емкости 41). В нижней (погружной) части обечайки 48 с одной стороны или с двух сторон имеются барботажные отверстия 49, расположенные горизонтальными рядами (например, два ряда, расположенных один ряд выше другого). В самом низу обечайки имеются отверстия 50 для слива жидкости из обечайки 48 при опорожнении. Над отверстиями расположены под углом к горизонтали отбойные щитки 51 (если отверстия 49 выполнены с одной стороны, то отбойный щиток 51 выполняется только с одной стороны - со стороны отверстий 49) и каплеуловитель 52, выполненный, например, в виде жалюзей (возможна установка циклонного каплеуловителя). В верхней части обечайки 48 (снаружи) имеется патрубок 53 подвода газов в абсорбер. В нижней части емкости 41 имеется патрубок подвода жидкости 47а (снаружи) и погруженная в жидкость перегородка 54. Для опорожнения емкости 41 от жидкости при останове имеются патрубки 55, переходящие в трубу 21. Цифрой 56 обозначен датчик давления газа в газопроводе 1, дающий сигнал на отключение насоса 11 при понижении давления газа в газопроводе или в резервуаре ниже нормы и на включение насосов при повышении давления до определенного уровня.The second stage absorber-desorber shown in FIGS. 3 and 4 contains a horizontal container 41 with free overflow of fluid through the threshold 42 (the height of the threshold can be controlled by the extension portion 42a), by which a certain liquid level is set. The partition 43 and the threshold 42 form a water trap, after which there is a discharge liquid discharge pipe 44. In the upper part of the tank there is a disperser 45 (perforated pipe) with a supply pipe 47 outside, connected to the liquid discharge pipe 5 of the absorber-desorber of the first stage, and a pipe 46 for exhaust gas, and in the lower part of the tank - pipe 47a for supplying liquid in addition to the dispersant 45. Inside the tank 41 (from the end) there is a bubble gas distribution device for bubbling gases through the liquid awn formed as a horizontal shell 48 (in the form of a tube plugged with end) partially immersed in liquid (the lower part of the mantle located below the design liquid level in the vessel 41). In the lower (immersion) part of the shell 48 on one side or on both sides there are bubbler holes 49 arranged in horizontal rows (for example, two rows located one row above the other). At the very bottom of the shell there are openings 50 for draining the fluid from the shell 48 when emptying. Over the openings, baffle plates 51 are located at an angle to the horizontal (if the openings 49 are made on one side, then the baffle plate 51 is made only on one side - from the side of the openings 49) and a drop eliminator 52, made, for example, in the form of blinds (installation of a cyclone drop eliminator ) In the upper part of the shell 48 (outside) there is a pipe 53 for supplying gases to the absorber. In the lower part of the tank 41 there is a pipe for supplying liquid 47a (outside) and a partition 54 immersed in the liquid. To empty the container 41 from the liquid when stopped, there are pipes 55 that pass into the pipe 21. The number 56 indicates the gas pressure sensor in the gas pipeline 1, which gives a signal to turning off the pump 11 when lowering the gas pressure in the gas pipeline or in the tank below the norm and on turning on the pumps when the pressure rises to a certain level.

Работа установки в качестве декарбонизатора воды (десорбера)Operation of the installation as a water decarbonizer (stripper)

Декарбонизируемая (десорбируемая) вода, после водород-катионитовых фильтров, содержащая углекислоту, поступает по трубопроводам 13, 14 (помимо холодильного узла 12) в инжекторы 7 (в один или в несколько, в зависимости от нагрузки). Количество инжекторов и абсорберов-десорберов первой ступени устанавливается в зависимости от предполагаемых колебаний нагрузки. Инжектор 7 обеспечивает контакт фаз, засасывая (эжектируя) воздух из атмосферы и нагнетая (инжектируя) водовоздушную смесь во всасывающий патрубок 4а абсорбера-десорбера первой ступени 3. В инжекторе и трубопроводе 39 происходит интенсивный контакт фаз и углекислота переходит в абсобирующий воздух. Попадая внутрь обечайки 25, газы (воздух с углекислотой) сепарируются (отделяются от жидкости) и поступают в центр обечайки, а вращающийся поток воды проходит через нижние отверстия 31 (или тангенциальные короткие патрубки). Диспергируясь на струи и капли и увлекая за собой воздух, вода обеспечивает повторный контакт фаз и дополнительное извлечение углекислоты из воды. Отработанный воздух с углекислотой удаляется через патрубок 6 и вестовую трубу 15 в атмосферу. Ввиду ограниченного количества эжектируемого воздуха удаление углекислоты составляет 90-95%, что недостаточно. Частично декарбонизированная вода поступает по трубопроводу 5 в диспергатор 45 внутри аппарата 8, работающего в качестве абсорбера-десорбера второй ступени. Атмосферный воздух подается воздуходувной машиной 2 (дутьевым вентилятором) по трубопроводу 16 в барботажное устройство 48 абсорбера-десорбера 8 и барботируется через отверстия 49 и через слой воды (первый этап контакта фаз). Поток пузырьков воздуха увлекает за собой воду, образуя водовоздушный поток, способный быть отброшенным на пять метров в сторону. Если отверстия имеются с двух сторон, то эти потоки направляются стенкой емкости 41 и встречаются в верхней части этой емкости, образуя завесу из капель воды и воздуха (второй этап контакта фаз). Если барботажные отверстия выполнены с одной стороны, то водовоздушный поток циркулирует вокруг обечайки 48, направляясь стенкой емкости 41 из оной части в другую (справа налево или слева направо). В этот поток попадает вода, разбрызганная диспергатором 45. Вода снова контактирует с газами (воздухом) - это третий этап контакта фаз. Односторонний барботаж газов должен быть более эффективным, чем двухсторонний, при меньшей нагрузке на каплеуловитель. Проходя каплеуловитель 52, вода стекает вниз и далее через гидрозатвор и порог 42 покидает аппарат через патрубок 44 и сливается в емкость декарбонизированной воды 9. Отработанный воздух выходит в атмосферу через патрубок 46 и газопровод (воздуховод) 16.Decarbonized (desorbed) water, after hydrogen-cation exchange filters, containing carbon dioxide, enters through injectors 13, 14 (in addition to refrigeration unit 12) to injectors 7 (one or several, depending on the load). The number of injectors and absorbers-desorbers of the first stage is set depending on the expected load fluctuations. The injector 7 provides phase contact, sucking (ejecting) air from the atmosphere and pumping (injecting) the air-water mixture into the suction pipe 4a of the first stage absorber-desorber 3. Intensive phase contact occurs in the injector and pipe 39 and carbon dioxide passes into the absorbing air. Once inside the shell 25, the gases (air with carbon dioxide) are separated (separated from the liquid) and enter the center of the shell, and a rotating stream of water passes through the lower holes 31 (or tangential short pipes). Dispersing onto jets and droplets and entraining air, the water provides repeated contact of the phases and additional extraction of carbon dioxide from the water. The exhaust air with carbon dioxide is removed through the pipe 6 and the outlet pipe 15 into the atmosphere. Due to the limited amount of ejected air, the removal of carbon dioxide is 90-95%, which is not enough. Partially decarbonated water flows through line 5 to dispersant 45 inside apparatus 8, which operates as an absorber-desorber of the second stage. Atmospheric air is supplied by a blower 2 (blower) through line 16 to the bubbler device 48 of the absorber-desorber 8 and is bubbled through openings 49 and through a layer of water (first phase contact phase). A stream of air bubbles carries water along with it, forming a water-air stream capable of being thrown back five meters to the side. If the holes are on both sides, then these flows are guided by the wall of the tank 41 and meet in the upper part of this tank, forming a curtain of drops of water and air (second phase contact phase). If the bubbled holes are made on one side, then the air-air flow circulates around the shell 48, being directed by the wall of the tank 41 from that part to the other (from right to left or from left to right). Water sprayed by dispersant 45 enters this stream. Water again comes into contact with gases (air) - this is the third phase contact phase. One-sided gas bubbling should be more effective than two-sided, with less load on the drip tray. Passing the droplet eliminator 52, water flows down and then through the water trap and threshold 42 leaves the apparatus through the nozzle 44 and discharges into the decarbonized water tank 9. The exhaust air enters the atmosphere through the nozzle 46 and the gas pipe (duct) 16.

Работа установки в качестве десорбера при очистке нефти от сероводородаThe operation of the installation as a stripper when cleaning oil from hydrogen sulfide

Добытая из недр нефть содержит сероводород и другие вредные газы, от которых необходимо избавиться перед транспортировкой нефти. Извлечение из нефти (десорбируемой жидкости) сероводорода осуществляют при помощи природного или попутного газа, который является десорбентом. По трубопроводу 14, 14б нефть поступает в инжектор 7. Она же является рабочей жидкостью, совершающей работу по инжектированию нефтегазовой смеси. Газ за счет избыточного давления также поступает в инжектор 7 по трубопроводу 1. Нефть и газ перемешиваются в инжекторе, и сероводород переходит в десорбент согласно закону Генри. Далее нефтегазовая смесь поступает в абсорбер-десорбер первой ступени 3, где продолжается процесс десорбции сероводорода десорбентом. Далее нефть с остатками растворенного сероводорода поступает по трубопроводу 5, через диспергатор 45 в наджидкостное пространство десорбера второй ступени 8. Капли нефти контактируют с газом и сливаются в нижнюю часть емкости 41. Десорбирующий газ по трубопроводу 15а поступает в абсорбер-десорбер 8 через патрубок 53. Через отверстия 49 газ барботируется через слой нефти, контактируя с ней, отбирает остатки сероводорода. Далее, пройдя каплеуловитель 52, осушенный газ выходит через патрубок 46 и направляется на дальнейшее использование или сжигание. Инжектор 7 как предварительную ступень абсорбции использовать не обязательно. Можно потоки нефти и газа направить сразу в абсорбер-десорбер 3 и далее в абсорбер-десорбер 8. Трубопровод 17 можно не использовать.Oil extracted from the bowels contains hydrogen sulfide and other harmful gases, which must be disposed of before transporting the oil. Extraction of hydrogen sulfide from oil (desorbed liquid) is carried out using natural or associated gas, which is a desorbent. Through pipeline 14, 14b, oil enters injector 7. It is also the working fluid that performs the work of injecting the oil and gas mixture. Gas due to excess pressure also enters the injector 7 through pipeline 1. Oil and gas are mixed in the injector, and hydrogen sulfide is transferred to the desorbent according to Henry's law. Next, the oil and gas mixture enters the absorber-stripper of the first stage 3, where the process of desorption of hydrogen sulfide by a desorbent continues. Next, oil with the remnants of dissolved hydrogen sulfide enters through pipeline 5, through dispersant 45 into the super-fluid space of the stripper of the second stage 8. Drops of oil are in contact with the gas and merge into the lower part of the tank 41. The desorbing gas enters the absorber-desorber 8 through the pipe 53 through the pipe 53. Through holes 49, gas is bubbled through a layer of oil, in contact with it, removes the remaining hydrogen sulfide. Then, having passed the droplet eliminator 52, the dried gas leaves through the pipe 46 and is sent for further use or burning. Injector 7 as a preliminary absorption stage is not necessary. It is possible to direct the oil and gas flows directly to the absorber-desorber 3 and then to the absorber-desorber 8. You can not use the pipe 17.

Работа установки в качестве абсорбера при улавливании углеводородных паров нефтепродуктов.The operation of the installation as an absorber in trapping hydrocarbon vapors of oil products.

Вариант 1Option 1

Емкость 10 заполняется абсорбирующей жидкостью (например, бензином). Из резервуара хранения нефтепродуктов (на чертеже не показан) в абсорбер-десорбер первой ступени 3 по газопроводу 1, через патрубок 29, через отверстие в кольцевой крышке 27 поступает паровоздушная смесь (ПВС) углеводородных паров и воздуха (запорная арматура на газопроводах к инжекторам 7 закрыта). Отработавшая ПВС через патрубок 6 по газопроводу 15а поступает в абсорбер-десорбер 8 (второй ступени). Насос 11 обеспечивает циркуляцию абсорбирующей жидкости по замкнутому контуру: емкость 10, насос 11, холодильный узел 12, трубопровод 14, 14а, патрубки 4, абсорбер-десорбер 3 (первой ступени), трубопровод 5, диспергатор 45, абсорбер-десобер 8 (второй ступени), патрубок 44, емкость 10. В абсорбере 8 происходит глубокая абсорбция углеводородных паров абсорбирующей жидкостью. Холодильный узел 12 может выдавать абсорбент одним потоком через две ступени абсорберов (при последовательном включении абсорберов по потоку жидкости) или двумя потоками - первый - менее охлажденный (или поток абсорбента проходит помимо холодильного узла 12) - в абсорбер первой ступени по трубопроводу 14, второй - более охлажденный - в абсорбер второй ступени по трубопроводу 19 в абсорбер-десорбер 8 через диспергатор 45 (при засорении диспергатора - через патрубок 47а). Отработанная ПВС, содержащая следы углеводородных паров, направляется по газопроводу 16а в химический адсорбер, где улавливаются остатки углеводородных паров, а воздух выпускается в атмосферу.The container 10 is filled with an absorbent liquid (for example, gasoline). From the oil storage tank (not shown) to the first stage absorber-desorber 3 through the gas pipeline 1, through the pipe 29, through the hole in the annular cover 27 the air-vapor mixture (PVA) of hydrocarbon vapors and air flows (shut-off valves on the pipelines to the injectors 7 are closed ) The spent PVA through the pipe 6 through the gas pipeline 15A enters the absorber-desorber 8 (second stage). The pump 11 circulates the absorbing liquid in a closed circuit: tank 10, pump 11, refrigeration unit 12, pipeline 14, 14a, nozzles 4, absorber-desorber 3 (first stage), pipeline 5, dispersant 45, absorber-desober 8 (second stage ), pipe 44, capacity 10. In the absorber 8, the hydrocarbon vapors are deeply absorbed by the absorbing liquid. The refrigeration unit 12 can dispense the absorbent in one stream through two stages of absorbers (when the absorbers are connected in series with the liquid flow) or in two streams - the first one is less chilled (or the absorbent stream passes in addition to the refrigeration unit 12) to the first stage absorber through line 14, the second more cooled - to the second stage absorber through the pipeline 19 to the absorber-desorber 8 through the dispersant 45 (if the dispersant is clogged - through the pipe 47a). The spent PVA containing traces of hydrocarbon vapors is sent through gas line 16a to a chemical adsorber, where the remaining hydrocarbon vapors are trapped, and air is released into the atmosphere.

Вариант 2Option 2

Работа установки в качестве абсорбера по варианту 2 отличается от варианта 1 только тем, что абсорбирующая жидкость и абсорбируемые газы (ПВС) из резервуара подаются сначала в инжектор 7 - в соответствующие патрубки - газовый и жидкостной. В инжекторе абсорбирующая жидкость и газы контактируют и часть конденсируемых паров, содержащихся в ПВС, конденсируется, а газожидкостная смесь поступает в абсорбер-десорбер 3 через патрубки 4. Далее процесс аналогичен описанному в варианте 1. Этот вариант более эффективен, так как имеет больше ступеней контакта жидкости и газа. Однако имеется некоторая опасность поставить под вакуум и повредить резервуар с нефтепродуктом, если инжектор рассчитан неправильно (инжектор 7 должен быть рассчитан на малый эжектирующий эффект за счет выбора соотношений сечений сопел и смесительной части и предварительно испытан). Вариант 2 может быть приемлем при организации автоматического отключения жидкостных насосов при падении давления в резервуаре (в газопроводе из резервуара) до определенной величины (датчик давления 56). При испытанном инжекторе и если резервуар приспособлен выдержать вакуум, создаваемый инжектором, и при отсутствии резервуара вариант 2 более предпочтителен.The operation of the installation as an absorber according to option 2 differs from option 1 only in that the absorbing liquid and absorbable gases (PVA) from the reservoir are first supplied to the injector 7 — to the corresponding nozzles — gas and liquid. In the injector, the absorbing liquid and gases are in contact and some of the condensed vapors contained in the PVA are condensed, and the gas-liquid mixture enters the absorber-desorber 3 through nozzles 4. The process is similar to that described in option 1. This option is more efficient because it has more contact steps liquid and gas. However, there is some danger of placing it under vacuum and damaging the reservoir with the oil product if the injector is not designed correctly (injector 7 should be designed for a small ejection effect by choosing the ratio of the cross sections of the nozzles and the mixing part and previously tested). Option 2 may be acceptable when organizing automatic shutdown of liquid pumps when the pressure in the tank (in the gas pipeline from the tank) drops to a certain value (pressure sensor 56). With a tested injector and if the tank is able to withstand the vacuum created by the injector, and in the absence of the reservoir, option 2 is more preferable.

Выполнение абсорбера-десорбера первой ступени так, как показано на фиг.2, позволяет интенсифицировать процесс массообмена между жидкостью и газом за счет осуществления в нем нескольких ступеней контакта фаз. На порядки возрастает удельная производительность ступени на единицу объема аппарата при соответствующем уменьшении его веса. Струйный способ контакта жидкости и газа заменен на интенсивный способ перемешивания вращающегося потока жидкости с газом при повторном контакте фаз при прохождении струй жидкости и газа через отверстия из корпуса в циклон-сепаратор. Кроме этого, интенсивный контакт фаз обеспечивается при контакте жидкости с газом внутри инжектора с повышением давления, с последовательным разделением газожидкостного потока на фазы (на жидкость и газ).The implementation of the absorber-stripper of the first stage as shown in figure 2, allows to intensify the process of mass transfer between the liquid and gas due to the implementation of several stages of phase contact. The specific productivity of a step per unit volume of the apparatus increases by orders of magnitude with a corresponding decrease in its weight. The inkjet method of contacting liquid and gas has been replaced by an intensive method of mixing a rotating fluid stream with gas during repeated contact of the phases as the jets of liquid and gas pass through the openings from the housing to the cyclone separator. In addition, intense phase contact is ensured by contact of the liquid with the gas inside the injector with increasing pressure, with a sequential separation of the gas-liquid flow into phases (liquid and gas).

Выполнение абсорбера-десорбера второй ступени так, как показано на фиг.3, позволяет осуществить несколько ступеней контакта фаз, совмещая в одном аппарате несколько способов контакта жидкости с газом - барботажный способ (за счет барботирования струй газа через слой жидкости), способ образования газожидкостного облака над поверхностью жидкости (за счет выноса газом газожидкостного облака в наджидкостное пространство емкости при барботировании газа через жидкость и ее диспергировании), способ разбрызгивания диспергированной жидкости в газовом пространстве емкости через диспергирующее устройство (перфорированную трубу), установка внутри емкости абсорбера-десорбера устройства диспергирующего жидкость на капли (диспергатора 45) позволяют увеличить поверхность контакта фаз и массообмен между ними и за счет этого улучшить качество абсорбции или десорбции при меньшем количестве абсорбента или десорбента. Выполнение с одной стороны обечайки 48 барботажных отверстий 49 и отбойника 51 позволяет организовать циркуляцию газожидкостной смеси вокруг обечайки 48. При этом все наджидкостное пространство емкости 41 заполняется газожидкостной смесью, где жидкость находится в мелкодисперсном состоянии. Это обеспечивает интенсивный контакт фаз и высокое качество абсорбции или десорбции. Меньшим количеством абсорбента или десорбента можно обеспечить высокое качество абсорбции или десорбциию.The implementation of the absorber-stripper of the second stage as shown in figure 3, allows for several stages of contact of the phases, combining in one apparatus several methods of contacting liquid with gas - the bubbling method (by sparging gas jets through the liquid layer), the method of forming a gas-liquid cloud above the surface of the liquid (due to the removal by the gas of a gas-liquid cloud into the supra-liquid space of the tank when gas is bubbled through the liquid and dispersed), a method of spraying a dispersed liquid into the gas space of the tank through a dispersing device (perforated tube), installing a liquid dispersing device into droplets (dispersant 45) inside the absorber-desorber tank, allows to increase the contact surface of the phases and the mass transfer between them and thereby improve the quality of absorption or desorption with less absorbent or desorbent . The execution on one side of the shell 48 of the bubbler holes 49 and the bump 51 allows the gas-liquid mixture to circulate around the shell 48. In this case, the entire super-liquid space of the tank 41 is filled with the gas-liquid mixture, where the liquid is in a finely dispersed state. This provides intensive phase contact and high quality absorption or desorption. A smaller amount of absorbent or desorbent can provide high quality absorption or desorption.

Установка инжекторов перед первой ступенью абсорбера-десорбера увеличивает количество контактов жидкости и газа в диспергированном состоянии, что увеличивает общую поверхность контакта фаз и качество абсорбции и десорбции. Известно, что качество массообмена в абсорберах и дисорберах зависит от поверхности контакта фаз, которой недостаточно в традиционных массообменниках.The installation of injectors in front of the first stage of the absorber-desorber increases the number of liquid and gas contacts in a dispersed state, which increases the overall contact surface of the phases and the quality of absorption and desorption. It is known that the quality of mass transfer in absorbers and disorber depends on the phase contact surface, which is not enough in traditional mass exchangers.

Claims

1. A universal absorption and desorption installation, comprising the supply and exhaust pipelines of a stripping or absorbing liquid, gas pipelines of a stripping or absorbing gas, a first-stage absorber-desorber, a second-stage absorber-desorber connected in series and (or) in parallel with liquid pipelines and gas pipelines, the spent tank liquid, and the absorber-desorber of the first stage is made in the form of a cylindrical body with upper and lower end caps, with tangential liquid nozzles or gas-liquid mixtures attached to the upper part of the housing, with a gas supply nozzle, with a centrifugal separator in the form of a shell, connected to the inside of the housing, with a tangential fluid nozzle, with a gas outlet from the separator passing through the absorber-desorber body of the first stages, with inlet and outlet nozzles of liquid and gas, characterized in that the second stage absorber-desorber is made in the form of a tank with a free discharge of spent desorbed or abs dyeing liquid through a gas seal, inside which there is a bubbler gas distribution device in the form of a horizontal shell with an end cap partially or completely lowered below the expected liquid level, with gas distribution holes on one or both sides for bubbling gas through the liquid, over which a guide chipper is installed, with a device dispersing the incoming liquid into droplets, with a droplet eliminator, a water trap, a threshold that determines the level of liquid in the tank.

2. The universal absorption and desorption unit according to claim 1, characterized in that at least one injector is installed in front of the first stage absorber-desorber, which acts as an upstream absorber-desorber with liquid and gas supply pipes, with a discharge pipe of the gas-liquid mixture connected to the supply pipes of the absorber-stripper of the first stage.

3. The universal absorption-desorption installation according to claim 1, characterized in that the inner part of the housing of the first stage absorber-desorber is connected to the centrifugal separator by means of short tangential nozzles in the lower part of the housing.

4. The universal absorption and desorption installation according to claim 1, characterized in that in the bubble gas distribution device, gas distribution holes for gas bubbling are located on one side, and only a bump is located on this side.