RU2717057C1 - Fractionating column - Google Patents

Fractionating column Download PDF

Info

Publication number
RU2717057C1
RU2717057C1 RU2019145567A RU2019145567A RU2717057C1 RU 2717057 C1 RU2717057 C1 RU 2717057C1 RU 2019145567 A RU2019145567 A RU 2019145567A RU 2019145567 A RU2019145567 A RU 2019145567A RU 2717057 C1 RU2717057 C1 RU 2717057C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
coolant
stripping
boiling
along line
Prior art date
Application number
RU2019145567A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владиславович Курочкин
Original Assignee
Андрей Владиславович Курочкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Владиславович Курочкин filed Critical Андрей Владиславович Курочкин
Priority to RU2019145567A priority Critical patent/RU2717057C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2717057C1 publication Critical patent/RU2717057C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to fractionating apparatus and can be used in chemical, oil refining, oil and gas and other industries for fractionation of multicomponent flows due to use of heat of condensing process flows. A fractionation column is proposed consisting of reinforcing section 1 with at least one raw material feed branch pipe 2 and, for example, an inlet of sharp irrigation 3, units of contact devices 4 and 5, stripping section 6 with phase interface 7, horizontal tube bundle 8 arranged below the phase interface, and vertical partitions 9. During operation of the fractionator along lines 2 and 3, raw material and sharp reflux are supplied, respectively, along line 10 – single- or two-phase heat carrier, along line 11 – cooled two-phase heat carrier, along line 12 low-boiling product is discharged, and along line 13 – high-boiling product.
EFFECT: technical result is higher efficiency of device due to possibility of using two-phase heat carrier and reduced metal consumption.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к фракционирующим аппаратам и может быть использовано в различных отраслях промышленности для фракционирования многокомпонентных потоков за счет использования тепла конденсирующихся технологических потоков.The invention relates to fractionation apparatuses and can be used in various industries for fractionation of multicomponent streams due to the use of heat from condensing process streams.
Максимальное использование тепла и холода многокомпонентных вскипающих и конденсирующихся (двухфазных) технологических потоков для фракционирования является важным условием обеспечения энергоэффективности технологий газоразделения и нефтепереработки.The maximum use of heat and cold from multicomponent boiling and condensing (two-phase) process streams for fractionation is an important condition for ensuring energy efficiency of gas separation and oil refining technologies.
Известна и широко используется для отпарки легких компонентов из многокомпонентных потоков отпарная колонна, испаритель которой нагревается теплоносителем, в качестве которого может быть использован охлаждающийся технологический поток [Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 1999. с. 497].Known and widely used for stripping light components from multicomponent streams, a stripping column, the evaporator of which is heated by a coolant, which can be used as a cooling process stream [T. Bekirov, G. A. Lanchakov Gas and condensate processing technology. M .: Nedra-Business Center LLC, 1999. p. 497].
Недостатком известного аппарата является высокая температура теплоносителя на входе в аппарат и неполное использование тепла охлаждающегося потока теплоносителя из-за невозможности его охлаждения до температуры ниже температуры в испарителе с учетом перепада температуры на стенке греющей поверхности.A disadvantage of the known apparatus is the high temperature of the coolant at the inlet of the apparatus and the incomplete use of heat from the cooling coolant flow due to the impossibility of cooling it to a temperature below the temperature in the evaporator, taking into account the temperature difference on the wall of the heating surface.
Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению фракционирующий абсорбер [RU 2530133, опубл. 10.10.2014 г., МПК B01D 53/14], включающий вертикальные абсорбционную (контактную) и отпарную массообменные секции, при этом последняя содержит по меньшей мере один тепломассообменный блок, оснащенный патрубками ввода и вывода теплоносителя. Данная конструкция фракционирующего аппарата более энергетически эффективна и позволяет снизить температуру теплоносителя на входе в аппарат, поскольку последний в аппарате охлаждается до температуры более низкой, чем максимальная температура нагреваемого (фракционируемого) потока из-за наличия градиента температуры по высоте отпарной секции.The closest in technical essence to the claimed invention, the fractionating absorber [RU 2530133, publ. 10/10/2014, IPC B01D 53/14], comprising vertical absorption (contact) and stripping mass transfer sections, the latter containing at least one heat and mass transfer unit equipped with heat transfer inlet and outlet pipes. This design of the fractionating apparatus is more energy efficient and allows you to reduce the temperature of the coolant at the inlet to the apparatus, since the latter in the apparatus is cooled to a temperature lower than the maximum temperature of the heated (fractionated) stream due to the temperature gradient along the height of the stripping section.
Недостатками данного фракционирующего аппарата являются невозможность использования конденсирующегося (двухфазного) теплоносителя из-за трудности обеспечения равномерного течения газожидкостной смеси в трубном пространстве тепломассообменного блока по направлению снизу вверх и большая металлоемкость аппарата из-за большой площади теплообменной поверхности тепломассообменного блока вследствие необходимости использования однофазного теплоносителя и низкого коэффициента теплоотдачи со стороны потока однофазного теплоносителя.The disadvantages of this fractionating apparatus are the inability to use a condensable (two-phase) coolant due to the difficulty of ensuring a uniform flow of gas-liquid mixture in the tube space of the heat and mass transfer unit from the bottom up and the high metal consumption of the apparatus due to the large area of the heat transfer surface of the heat and mass transfer unit due to the need to use a single-phase heat transfer medium and low heat transfer coefficient from the side of the flow of a single-phase coolant .
Задачей изобретения является обеспечение возможности использования конденсирующегося (двухфазного) теплоносителя и уменьшение металлоемкости.The objective of the invention is to provide the possibility of using a condensing (two-phase) coolant and reducing metal consumption.
В качестве технического результата достигается возможность использования конденсирующегося (двухфазного) теплоносителя и уменьшение металлоемкости за счет оснащения фракционирующего аппарата вертикальной укрепляющей секцией, соединенной своей нижней частью с выходной частью горизонтальной отпарной секции с паровым пространством, оборудованной горизонтальным трубным пучком для прохождения двухфазного теплоносителя.As a technical result, it is possible to use a condensing (two-phase) coolant and reduce metal consumption by equipping the fractionating apparatus with a vertical reinforcing section connected with its lower part to the output part of the horizontal stripping section with a steam space equipped with a horizontal tube bundle for passing the two-phase coolant.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном фракционирующем аппарате, включающем отпарную секцию с патрубками ввода/вывода теплоносителя, особенностью является то, что аппарат оснащен вертикальной укрепляющей секцией, а отпарная секция выполнена горизонтальной с поверхностью раздела фаз, отделяющей паровое пространство от пространства для жидкости, в котором расположен горизонтальный трубный пучок с патрубками ввода/вывода двухфазного теплоносителя, низ пространства для жидкости со стороны патрубка ввода теплоносителя в трубный пучок оснащен патрубком вывода высококипящего продукта, а верх парового пространства со стороны патрубка вывода охлажденного теплоносителя из трубного пучка соединен с нижней частью укрепляющей секции, оснащенной патрубками ввода сырья и вывода низкокипящего продукта.The specified technical result is achieved by the fact that in the known fractionating apparatus comprising a stripping section with coolant input / output pipes, the feature is that the apparatus is equipped with a vertical reinforcing section, and the stripping section is made horizontal with a phase interface separating the vapor space from the liquid space in which a horizontal tube bundle with two-phase coolant inlet / outlet pipes is located, the bottom of the liquid space on the side of the heat inlet pipe medium in the tube bundle is equipped with a high boiling product withdrawal pipe, and the top vapor space by the withdrawal of the cooled coolant from the nozzle of the tube bundle is connected to the lower part of the rectifying section, equipped with nozzles input and output of a low boiling raw product.
Укрепляющая секция оснащена по меньшей мере одним патрубком ввода сырья с ниже расположенным блоком насадочных или тарельчатых контактных устройств и выше расположенным блоком насадочных или тарельчатых контактных устройств и патрубком(ами) ввода острого орошения, или по меньшей мере одним пленочным контактным устройством с патрубками ввода и вывода хладоагента. Верх укрепляющей секции оснащен патрубком вывода низкокипящего продукта, а средняя часть может быть оснащена устройствами для ввода/вывода циркуляционного орошения и/или устройствами для вывода боковых погонов. Пространство для жидкости отпарной секции оборудовано направляющими перегородками, предпочтительно вертикальными, для предотвращения образования застойных зон.The reinforcing section is equipped with at least one nozzle for introducing raw materials with a lower located block of nozzle or disk contact devices and an upstream block of nozzle or disk contact devices and a nozzle (s) for injecting acute irrigation, or at least one film contact device with nozzles for input and output refrigerant. The top of the strengthening section is equipped with a low-boiling product outlet pipe, and the middle part can be equipped with devices for input / output of circulating irrigation and / or devices for outputting side shoulder straps. The liquid space of the stripping section is equipped with guide baffles, preferably vertical, to prevent the formation of stagnant zones.
Выполнение отпарной секции с паровым пространством и горизонтальным трубным пучком в пространстве для жидкости, соединенной с нижней частью укрепляющей секции, позволяет осуществить в укрепляющей секции массообмен между сырьем, например, углеводородным конденсатом, и парами, движущимися противотоком, поступающими в низ укрепляющей секции из парового пространства отпарной секции, где эти пары образуются за счет нагрева жидкого продукта, движущегося в межтрубном пространстве по направлению от места примыкания укрепляющей секции к патрубку вывода высококипящего продукта. При этом в отпарной секции также происходит тепломассообмен между противоточно движущимися паровой и жидкой фазами. Высококипящий продукт, например, деметанизированный конденсат, выводят из низа межтрубного пространства со стороны патрубка ввода теплоносителя в трубный пучок.The implementation of the stripping section with a vapor space and a horizontal tube bundle in the liquid space connected to the lower part of the reinforcing section allows mass transfer between the raw material, for example, hydrocarbon condensate, and vapors moving countercurrent to the bottom of the reinforcing section from the vapor space stripping section, where these pairs are formed by heating a liquid product moving in the annulus in the direction from the junction of the reinforcing section to the pat ubku output high-boiling product. Moreover, heat and mass transfer between countercurrently moving vapor and liquid phases also occurs in the stripping section. A high-boiling product, for example, demethanized condensate, is removed from the bottom of the annular space from the side of the coolant inlet pipe into the tube bundle.
Теплоносителем является, например, газ входной сепарации, который движется в трубном пространстве отпарной секции в направлении, противоположном движению жидкости в межтрубном пространстве. При этом газ охлаждается, из него выпадает конденсат тяжелых углеводородов, образуя газо-жидкостную смесь, которую затем выводят из трубного пучка. Горизонтальное расположение труб в пучке принципиально важно, поскольку обеспечивает равномерность течения газо-жидкостной смеси и позволяет осуществить противоточный теплообмен между двумя двухфазными потоками. Уменьшение металлоемкости обеспечивается за счет высокого коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося потока, движущегося в трубном пространстве, к стенке теплообменной поверхности, что позволяет снизить площадь поверхности трубного пучка и уменьшить массу аппарата.The coolant is, for example, inlet gas, which moves in the tube space of the stripping section in the opposite direction to the fluid movement in the annulus. In this case, the gas is cooled, condensate of heavy hydrocarbons precipitates from it, forming a gas-liquid mixture, which is then removed from the tube bundle. The horizontal arrangement of the pipes in the bundle is fundamentally important, since it ensures uniform flow of the gas-liquid mixture and allows countercurrent heat exchange between two two-phase flows. The reduction in metal consumption is provided due to the high heat transfer coefficient from the condensing stream moving in the tube space to the wall of the heat exchange surface, which allows to reduce the surface area of the tube bundle and reduce the mass of the apparatus.
За счет массообмена в укрепляющей и отпарной секциях в сырье снижается концентрация легкокипящих компонентов, которые концентрируются в низкокипящем продукте, выводимом из верха укрепляющей секции, например, в газе стабилизации. Кроме того, предложенная колонна позволяет использовать в качестве теплоносителя поток с минимальной входной температурой, обеспечивающей приемлемую разность температур на стенке греющей поверхности, что позволяет эффективно использовать тепло имеющихся технологических потоков для фракционирования, а также выводить поток теплоносителя с максимально возможной температурой, что позволяет в максимальной степени рекуперировать тепло технологического потока, используемого в качестве теплоносителя.Due to mass transfer in the strengthening and stripping sections in the raw material, the concentration of low-boiling components is reduced, which are concentrated in the low-boiling product removed from the top of the strengthening section, for example, in a stabilization gas. In addition, the proposed column makes it possible to use a stream with a minimum inlet temperature as a heat carrier, which ensures an acceptable temperature difference on the wall of the heating surface, which makes it possible to efficiently use the heat of existing process streams for fractionation, as well as to remove the heat carrier stream with the maximum possible temperature, which allows maximum degree to recover the heat of the process stream used as a coolant.
Предлагаемая фракционирующая колонна, показанная на чертеже, состоит из укрепляющей секции 1 с по меньшей мере одним патрубком ввода сырья 2 и, например, патрубком ввода острого орошения 3 (условно показаны только линии ввода), блоков контактных устройств (условно показано два блока контактных устройств 4 и 5), отпарной секции 6 с поверхностью раздела фаз 7, горизонтальным трубным пучком 8, расположенным ниже поверхности раздела фаз, и вертикальными перегородками 9.The proposed fractionating column, shown in the drawing, consists of a reinforcing section 1 with at least one input pipe 2 and, for example, an input pipe for acute irrigation 3 (only input lines are conventionally shown), blocks of contact devices (two blocks of contact devices 4 are conventionally shown and 5), a stripping section 6 with a phase separation surface 7, a horizontal tube bundle 8 located below the phase separation surface, and vertical partitions 9.
При работе фракционирующей колонны по линиям 2 и 3 подают сырье и острое орошение, соответственно, по линии 10 - одно- или двухфазный теплоноситель, по линии 11 выводят охлажденный двухфазный теплоноситель, по линии 12 выводят низкокипящий продукт, а по линии 13 -высококипящий продукт.During the operation of the fractionating column, raw materials and sharp irrigation are supplied through lines 2 and 3, respectively, through a line 10 - a single or two-phase coolant, through line 11 a cooled two-phase coolant is discharged, through a line 12 a low-boiling product is discharged, and through line 13 a high-boiling product.
Таким образом, предложенная фракционирующая колонна имеет уменьшенную металлоемкость, обеспечивает возможность использования двухфазных теплоносителей и может быть использована в промышленности.Thus, the proposed fractionation column has a reduced metal consumption, provides the possibility of using two-phase coolants, and can be used in industry.

Claims (1)

  1. Фракционирующая колонна, включающая отпарную секцию с патрубками ввода/вывода теплоносителя, отличающаяся тем, что оснащена вертикальной укрепляющей секцией, а отпарная секция выполнена горизонтальной с поверхностью раздела фаз, отделяющей паровое пространство от пространства для жидкости, в котором расположен горизонтальный трубный пучок с патрубками ввода/вывода двухфазного теплоносителя, низ пространства для жидкости со стороны патрубка ввода теплоносителя в трубный пучок оснащен патрубком вывода высококипящего продукта, а верх парового пространства со стороны патрубка вывода охлажденного теплоносителя из трубного пучка соединен с нижней частью укрепляющей секции, оснащенной патрубками ввода сырья и вывода низкокипящего продукта.A fractionating column including a stripping section with coolant inlet / outlet pipes, characterized in that it is equipped with a vertical reinforcing section, and the stripping section is made horizontal with a phase interface separating the vapor space from the liquid space in which the horizontal tube bundle with inlet pipes / is located the output of the two-phase coolant, the bottom of the liquid space from the side of the nozzle of the coolant inlet to the tube bundle is equipped with a nozzle for the output of a high-boiling product, and the vapor space by the withdrawal of the cooled coolant from the nozzle of the tube bundle is connected to the lower part of the rectifying section, equipped with nozzles input and output of a low boiling raw product.
RU2019145567A 2019-12-30 2019-12-30 Fractionating column RU2717057C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145567A RU2717057C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Fractionating column

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019145567A RU2717057C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Fractionating column

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2717057C1 true RU2717057C1 (en) 2020-03-17

Family

ID=69898662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019145567A RU2717057C1 (en) 2019-12-30 2019-12-30 Fractionating column

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2717057C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU799794A1 (en) * 1978-01-10 1981-01-30 Предприятие П/Я Р-6991 Absorber
RU2530133C1 (en) * 2013-06-11 2014-10-10 Андрей Владиславович Курочкин Fractionating absorber
RU2543877C1 (en) * 2013-11-21 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук Isotope separator plant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU799794A1 (en) * 1978-01-10 1981-01-30 Предприятие П/Я Р-6991 Absorber
RU2530133C1 (en) * 2013-06-11 2014-10-10 Андрей Владиславович Курочкин Fractionating absorber
RU2543877C1 (en) * 2013-11-21 2015-03-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук Isotope separator plant

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20180361309A1 (en) Fractionation System using Bundled Compact Co-Current Contacting Systems
JP2006520784A (en) Low capital implementation of distributed distillation in ethylene recovery
US20070007174A1 (en) Method for processing hydrocarbon pyrolysis effluent
RU2530133C1 (en) Fractionating absorber
US3477915A (en) Fractionation column system operating with multiple level internal reboilers
JP6822984B2 (en) A distillation apparatus having a columnar portion having three or more chambers through which a liquid continuously flows and a method for distillation or extraction distillation by using the distillation apparatus.
RU2717057C1 (en) Fractionating column
US9669377B2 (en) Ionic liquid reactor with heat exchanger
US2749281A (en) Controlling rich oil with constant kettle temperature by varying the water content of the kettle section
ES2743960T3 (en) Method to recycle liquid waste
RU2740200C1 (en) Heat and mass transfer apparatus
CN105579114A (en) Method for cleaning cracking gas stream in primary fractionation column
US7628197B2 (en) Water quench fitting for pyrolysis furnace effluent
US3658484A (en) Countercurrent contact apparatus
WO2015110126A1 (en) Method for separating multi-component mixtures into fractions
KR0141364B1 (en) Process for working-up the raffinate fraction obtained in the extractine distillation of hydrocarbon mixtures
US8834608B2 (en) Process and device for separating off solid particles from a water phase
US8524046B2 (en) Distillation column pressure control
RU2544698C2 (en) Device for rectification distillation of liquid fraction mixture in carrier flow
US6024842A (en) Distillation column device
RU2194739C1 (en) Hydrocarbon mixture stabilization plant
RU2077910C1 (en) Method and apparatus for distillation of mixture of substances
RU2736945C1 (en) Evaporation unit for low pressure rectification system
RU2732998C1 (en) Low-temperature fractionation unit for complex gas treatment with production of liquefied natural gas
RU2618632C1 (en) Method and plant for deethanization gas variable processing

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20210201