RU2736945C1 - Evaporation unit for low pressure rectification system - Google Patents
Evaporation unit for low pressure rectification system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2736945C1 RU2736945C1 RU2019137621A RU2019137621A RU2736945C1 RU 2736945 C1 RU2736945 C1 RU 2736945C1 RU 2019137621 A RU2019137621 A RU 2019137621A RU 2019137621 A RU2019137621 A RU 2019137621A RU 2736945 C1 RU2736945 C1 RU 2736945C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- evaporator
- heater
- inlet
- liquid
- rectification column
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D1/00—Evaporating
- B01D1/06—Evaporators with vertical tubes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
- B01D3/148—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step in combination with at least one evaporator
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам, работающим под вакуумом или при давлениях, соизмеримых с уровнем атмосферного давления, а также для некоторых случаев с повышенным давлением.The invention relates to heat and mass exchangers operating under vacuum or at pressures commensurate with the level of atmospheric pressure, as well as, in some cases, with increased pressure.
Известна моноблочная установка для фракционного разделения нефтепродуктов, включающая вертикальную ректификационную колонну, испаритель, под которым расположена топочная камера с встроенным устройством для нагрева в виде термосифона, последовательно соединенные между собой и расположенные соосно под ректификационной колонной, при этом на верхней части ректификационной колонны соосно с ней установлен дефлегматор, а испаритель снабжен встроенной распределительной камерой (п. №2143306, МПК B01D 3/14, B01D 53/26, оп. 27.12.1999 г.).Known monoblock installation for fractional separation of petroleum products, including a vertical rectification column, an evaporator, under which there is a combustion chamber with a built-in heating device in the form of a thermosyphon, connected in series with each other and located coaxially under the rectification column, while on the upper part of the rectification column coaxial with it a dephlegmator is installed, and the evaporator is equipped with a built-in distribution chamber (p. No. 2143306, IPC B01D 3/14, B01D 53/26, op. 27.12.1999).
Недостатком известного технического решения является значительные габаритные размеры, что приводит к увеличению капитальных затрат.The disadvantage of the known technical solution is the significant overall dimensions, which leads to an increase in capital costs.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ испарения содержащей гликоли жидкости, реализуемый с помощью устройства, включающего ректификационную колонну, выход которой через насос соединен с входом испарителя, имеющего впускной патрубок, выпускной патрубок для конденсата и выпускной парубок для несконденсированных газов, низ испарителя соединен с насосом для откачивания кубового продукта из испарителя (п. №2200608, МПК B01D 1/06, B01D 1/22, опубл. 20.03.2003 г.).The closest in technical essence to the claimed technical solution is a method of evaporation of a liquid containing glycols, implemented using a device including a distillation column, the outlet of which is connected through a pump to the inlet of an evaporator having an inlet, an outlet for condensate and an outlet for non-condensed gases, bottom The evaporator is connected to a pump for pumping out the bottom product from the evaporator (p. No. 2200608, IPC B01D 1/06, B01D 1/22, publ. 03/20/2003).
Известное устройство включает в себя два насоса, что значительно увеличивает габариты установки и капитальные затраты, а также велика вероятность образования побочных продуктов, что приводит к сокращению безостановочной работы и снижению качества продукции.The known device includes two pumps, which significantly increases the size of the installation and capital costs, as well as a high probability of the formation of by-products, which leads to a reduction in non-stop operation and a decrease in product quality.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является уменьшение габаритных размеров установки и снижение капитальных затрат.The task to be solved by the claimed technical solution is to reduce the overall dimensions of the installation and reduce capital costs.
Поставленная задача решается следующим образом.The task is solved as follows.
В выпарном блоке для ректификационных систем низкого давления, включающем ректификационную колонну и испаритель, согласно заявляемому техническому решению, он дополнительно содержит по меньшей мере один подогреватель жидкого продукта, при этом выход ректификационной колонны соединен с входом подогревателя, выход которого соединен с входом испарителя, у которого выход соединен с входом ректификационной колонны над зеркалом жидкости в кубе, при этом ректификационная колонна, подогреватель и испаритель соединены между собой трубопроводными линиями либо непосредственно.In the evaporator unit for low-pressure rectification systems, including a rectification column and an evaporator, according to the claimed technical solution, it additionally contains at least one heater for the liquid product, while the outlet of the rectification column is connected to the inlet of the heater, the outlet of which is connected to the inlet of the evaporator, in which the outlet is connected to the inlet of the rectification column above the liquid mirror in the cube, while the rectification column, heater and evaporator are connected to each other by pipeline lines or directly.
Оснащение выпарного блока по меньшей мере одним подогревателем, вход которого соединен с выходом ректификационной колонны, а выход соединен с входом испарителя, у которого выход соединен с входом ректификационной колонны над зеркалом жидкости в кубе, обеспечивает повышение скорости парожидкостного потока на верхнем срезе трубчатки испарителя и по всей его высоте за счет первичного образования паров после подогревателя посредством объемного кипения в ходе понижения давления потока, что позволяет исключить насос из конструкции выпарного блока, тем самым обеспечить повышенную надежность и компактность установки, добиться повышения эффективности процесса испарения легких фракций и снижения капитальных затрат.Equipping the evaporator block with at least one heater, the inlet of which is connected to the outlet of the distillation column, and the outlet is connected to the inlet of the evaporator, in which the outlet is connected to the inlet of the distillation column above the liquid mirror in the cube, provides an increase in the speed of the vapor-liquid flow at the upper cut of the evaporator tube and along its entire height due to the primary formation of vapors after the preheater by volumetric boiling during lowering of the flow pressure, which makes it possible to exclude the pump from the design of the evaporator unit, thereby ensuring increased reliability and compactness of the installation, to improve the efficiency of the evaporation of light fractions and reduce capital costs.
Наличие отличительных от прототипа существенных признаков позволяет считать заявляемое техническое решение новым.The presence of essential features distinguishing from the prototype allows the claimed technical solution to be considered new.
Из уровня техники не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого объекта, поэтому он соответствует критерию изобретательского уровня.From the prior art, no technical solutions have been identified that have features that coincide with the distinctive features of the claimed object, therefore it meets the criterion of inventive step.
Возможность осуществления заявляемого устройства в промышленности позволяет считать его соответствующим критерию промышленной применимости.The possibility of implementing the proposed device in the industry allows us to consider it as corresponding to the criterion of industrial applicability.
На чертеже схематично представлен выпарной блок.The drawing shows a schematic representation of the evaporator unit.
Нижняя часть ректификационной колонны 1 соединена трубопроводом с входом подогревателя 2, выход которого трубопроводом соединен с входом испарителя 3, выход которого трубопроводом соединен с пространством в ректификационной колонне 1 над зеркалом кубовой жидкости. Имеется также указатель 4 уровня жидкости в кубе колонны 1. У испарителя 3 имеется также вход для подачи теплоносителя (например, греющего пара) и выход для отвода теплоносителя (например, пароконденсата) в подогреватель 2. В трубопроводе, соединяющем подогреватель 2 и испаритель 3, показан условный дроссель 5 (для пояснения работы выпарного блока).The lower part of the rectification column 1 is connected by a pipeline to the inlet of the
Выпарной блок работает следующим образом.The evaporation unit works as follows.
Насыщенная кубовая жидкость с поверхности зеркала в кубе ректификационной колонны 1, опускаясь вниз, поступает в трубопровод, соединяющий куб с подогревателем 2 жидкого продукта. При этом ее температура насыщения увеличивается пропорционально росту давления гидравлического столба. Кубовая жидкость в подогревателе 2 нагревается до температуры, близкой к температуре конденсации теплоносителя, например, греющего водяного пара, и покидает подогреватель 2, после чего за счет перепада давления в аппаратах и трубопроводах посредством влияния изменения высоты гидравлического столба и гидравлических сопротивлений снижается давление потока. Снижение давления потока, аналогично процессу дросселирования в условном дросселе 5, сопровождается объемным кипением и образованием паров легких фракций из продукта. Процесс падения давления сопровождается вплоть до выхода потока из испарителя 3 и затем в трубопроводе до входа в колонну 1 над зеркалом жидкости в кубе. Образовавшиеся пары с повышенным содержанием легких фракций в ректификационной колонне 1 поднимаются вверх к ее насадке, а циркулирующий через блок поток жидкости, обедненный легкими фракциями, возвращается в куб колонны 1. Циркулирующая через блок кубовая жидкость является более нагретой по сравнению с жидкостью, падающей с насадки колонны 1 (не показана). Тогда тепло циркуляционного потока подводится к падающему потоку с насадки и затрачивается на испарение легких фракций из него. Таким образом, испарение происходит уже в кубовом объеме колонны 1. Доля тепла на испарение легких фракций из потока орошения насадки тем выше, чем больше кратность циркуляции жидкости через выпарной блок.The saturated still liquid from the surface of the mirror in the cube of the distillation column 1, going down, enters the pipeline connecting the cube with the
Концентрированная тяжелыми фракциями кубовая жидкость частично отбирается из объема колонны 1, поддерживая необходимый уровень жидкости в кубе колонны 1 по указателю уровня 4 при балансе с падающей с насадки жидкости орошения и питания колонны 1. Уровень жидкости в кубе оказывает непосредственное влияние на величину кратности циркуляции. Так, при максимальном уровне в указателе 4 кратность циркуляции максимальная.Bottom liquid concentrated with heavy fractions is partially taken from the volume of column 1, maintaining the required liquid level in the bottom of column 1 according to level indicator 4 with a balance with the reflux and feed liquid falling from the packing 1. The liquid level in the bottom has a direct effect on the circulation rate. So, at the maximum level in the index 4, the circulation rate is maximum.
Теплоноситель, например, водяной пар в перегретом или насыщенном состоянии поступает в испаритель 3, где охлаждается и конденсируется до некоторого относительного содержания конденсата. После этого паро-конденсатная смесь подается в подогреватель 2, где полностью конденсируется с последующим охлаждением конденсата до температуры, близкой к температуре циркулирующего кубового остатка. Подогреватель 2 может быть в горизонтальном или вертикальном исполнении в зависимости от условий размещения и физических ограничений процессов нагрева и испарения кубовой жидкости, также может содержать один или несколько ходов по трубному и межтрубному пространствам. Испаритель 3 выполнен в виде одноходового вертикального аппарата. Условный дроссель 5 обозначен условно и характеризует лишь тип протекающего процесса понижения давления потока циркулирующей кубовой жидкости.The heat carrier, for example, water vapor in a superheated or saturated state, enters the evaporator 3, where it is cooled and condensed to a certain relative content of condensate. After that, the steam-condensate mixture is fed into the
Таким образом, реализация заявляемого выпарного блока обеспечивает:Thus, the implementation of the inventive evaporator unit provides:
1. Повышенные скорости парожидкостного потока на верхнем срезе трубчатки испарителя 3 и по всей его высоте за счет первичного образования паров после подогревателя 2 посредством объемного кипения в ходе понижения давления потока. Высокие скорости потоков цикла в балансе с допустимыми гидравлическими сопротивлениями обеспечены ранним снижением плотности парожидкости, образовавшейся в нижней части испарителя 3. Таким образом, разница в весе столба жидкости в кубе и трубопроводе и в весе столба парожидкости в испарителе 3 обеспечивает повышенный перепад давления. Энергия полученного перепада затрачивается на увеличение кратности циркуляции кубовой жидкости при повышенных скоростях в испарителе 3 и подогревателе 2. Из-за разности плотностей в 2 - 3 порядка для жидкости и паров живые сечения подогревателя 2 значительно меньше, чем у испарителя 3. Это обеспечивает приемлемые скорости и в аппарате подогревателя 2. Подогреватель 2 может иметь один или более ходов в зависимости от условий работы и поставленных задач при разработке выпарного блока.1. Increased velocities of the vapor-liquid flow at the upper cut of the evaporator tubular 3 and along its entire height due to the primary formation of vapors after the
2. Увеличенный напор и кратность циркуляции решаются посредством моделирования физических процессов и оптимизации параметров трубопроводов, аппаратов и колонны, где сбалансированы гидравлические сопротивления каналов, скорости потоков, влияние столбов жидкости и парожидкости, а также геометрические параметры системы.2. Increased head and circulation ratio are solved by modeling physical processes and optimizing the parameters of pipelines, apparatuses and columns, where the hydraulic resistances of the channels, flow rates, the effect of liquid and vapor-liquid columns, as well as the geometric parameters of the system are balanced.
3. Посредством увеличения кратности циркуляции жидкости обеспечено концентрирование паров легкими фракциями, а кубового остатка тяжелыми, т.к. возрастает температура циркулирующей жидкости, а массовая доля паров относительно циркуляции снижается. При этом в первую очередь испаряются низкокипящие элементы, повышая их парциальное давление в восходящих к насадке парах. Кроме того, обеспечено первичное испарение легких компонентов уже в объеме куба колонны 1, что также имеет характер объемного протекания процесса испарения при перемешивании в кубе остатка жидкости питания и орошения.3. By increasing the frequency of circulation of the liquid, the concentration of vapors is ensured with light fractions, and the vapors with heavy ones, since the temperature of the circulating liquid increases, and the mass fraction of vapors relative to the circulation decreases. In this case, low-boiling elements evaporate first of all, increasing their partial pressure in vapors ascending to the packing. In addition, the primary evaporation of light components is provided already in the volume of the cube of column 1, which also has the character of the volumetric flow of the evaporation process while stirring in the cube of the remainder of the feed and irrigation liquid.
4. Интенсифицированная теплопередача посредством повышения скоростей, перемешивания и распределения продуктовых потоков при движении в объемах трубного пространства выпарного блока позволяет обеспечить максимальный отбор тепла от теплоносителя и минимизировать недорекуперацию в условиях ограничения площадок размещения оборудования.4. Intensified heat transfer by increasing the speeds, mixing and distribution of product streams when moving in the volumes of the pipe space of the evaporator block allows for maximum heat extraction from the coolant and minimizes underrecovery under conditions of limited equipment placement sites.
5. Обеспеченное первичное выпаривание в объеме куба колонны 1 позволяет рекуперировать тепло кубового остатка и сократить капитальные и текущие затраты на утилизацию тепла от жидкости с низа колонны.5. Provided primary evaporation in the volume of the bottom of the column 1 allows recuperating the heat of the bottom residue and reducing the capital and operating costs of heat recovery from the liquid from the bottom of the column.
6. Сокращение скорости образования отложений вследствие возможного коксования и полимеризации углеводородов, а также образования кристаллов в процессе уваривания солевых растворов увеличивает время безопасной работы производства между ревизиями и обслуживанием оборудования.6. Reducing the rate of formation of deposits due to possible coking and polymerization of hydrocarbons, as well as the formation of crystals in the process of boiling salt solutions increases the time of safe production between revisions and equipment maintenance.
7. Для ректификационных колонн имеется возможность регулирования условий химического равновесия посредством варьирования кратности циркуляции жидкости через выпарной блок. Кратность циркуляции, в частности, позволяет менять давление, температуру и концентрацию реакционного потока (при организации процесса в кубе реакционной колонны 1). При этом своевременное интенсивное расширение нагретой реакционной смеси приводит к резкому снижению температуры и испарению легких фракций, снижающих скорость реакции, смещая химическое равновесие в целевую сторону. Значительная кратность циркуляции реакционной массы также обеспечивает интенсивное перемешивание и массообмен реагентов, повышая скорость конверсии химического процесса. Кроме того, возможна оптимизация рабочего режима выпарного блока с целью сокращения скорости образования побочных продуктов реакции, повысив селективность химического процесса.7. For distillation columns, it is possible to control the conditions of chemical equilibrium by varying the rate of liquid circulation through the evaporator block. The circulation rate, in particular, allows you to change the pressure, temperature and concentration of the reaction flow (when organizing the process in the bottom of the reaction column 1). In this case, the timely intensive expansion of the heated reaction mixture leads to a sharp decrease in temperature and the evaporation of light fractions, which reduce the reaction rate, shifting the chemical equilibrium towards the target side. A significant rate of circulation of the reaction mass also provides intensive mixing and mass transfer of reagents, increasing the rate of conversion of the chemical process. In addition, it is possible to optimize the operating mode of the evaporation unit in order to reduce the rate of formation of reaction by-products, increasing the selectivity of the chemical process.
Claims (1)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137621A RU2736945C1 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Evaporation unit for low pressure rectification system |
PCT/RU2020/000667 WO2021101411A2 (en) | 2019-11-21 | 2020-12-07 | Evaporator unit for a low-pressure fractionating system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137621A RU2736945C1 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Evaporation unit for low pressure rectification system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2736945C1 true RU2736945C1 (en) | 2020-11-23 |
Family
ID=73543523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019137621A RU2736945C1 (en) | 2019-11-21 | 2019-11-21 | Evaporation unit for low pressure rectification system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2736945C1 (en) |
WO (1) | WO2021101411A2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2543001A (en) * | 1942-08-15 | 1951-02-27 | Foster Wheeler Corp | Continuous distillation and treatment of composite liquids |
RU2098452C1 (en) * | 1996-04-22 | 1997-12-10 | Леонид Николаевич Цатурян | Installation for refining of oil feedstock |
RU2143306C1 (en) * | 1998-09-21 | 1999-12-27 | Предприятие "Кубаньгазпром" | Monoblock unit for fractional separation of petroleum products |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5772854A (en) * | 1995-08-17 | 1998-06-30 | Huntsman Specialty Chemicals Corporation | Use of paired reboilers in the purification of propylene oxide by extractive distillation |
CN1307145C (en) * | 2001-08-22 | 2007-03-28 | 三菱化学株式会社 | Distillation apparatus for readily polymerizable compound |
EP3316981B1 (en) * | 2015-07-03 | 2020-10-21 | Basf Se | Distillation device comprising a column which has three or a plurality of cells in series through which fluid flows and method for distilling or extractive distillation by use of the distillation device |
US10793494B2 (en) * | 2016-02-05 | 2020-10-06 | Basf Se | Method for separating materials by means of an extractive distillation process |
-
2019
- 2019-11-21 RU RU2019137621A patent/RU2736945C1/en active
-
2020
- 2020-12-07 WO PCT/RU2020/000667 patent/WO2021101411A2/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2543001A (en) * | 1942-08-15 | 1951-02-27 | Foster Wheeler Corp | Continuous distillation and treatment of composite liquids |
RU2098452C1 (en) * | 1996-04-22 | 1997-12-10 | Леонид Николаевич Цатурян | Installation for refining of oil feedstock |
RU2143306C1 (en) * | 1998-09-21 | 1999-12-27 | Предприятие "Кубаньгазпром" | Monoblock unit for fractional separation of petroleum products |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"Основные процессы и аппараты химической технологии" Н.И. Гальперин, Книга 2, Издательство "Химия", 1981 г.. "Процессы и аппараты химической технологии" Д.А. Баранов, издательство "Лань", 2016 г.. * |
"Процессы и аппараты химической технологии"А.Н. Плановский и др., Государственное научно-техническое издательство химической литературы, Москва, 1962 г.. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021101411A3 (en) | 2021-07-15 |
WO2021101411A2 (en) | 2021-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI632948B (en) | Separation processes using divided columns | |
US20120085126A1 (en) | Low energy distillation system and method | |
US3477915A (en) | Fractionation column system operating with multiple level internal reboilers | |
CN102065995B (en) | Improved column installed condenser | |
KR102531934B1 (en) | A distillation apparatus comprising a column having three or a plurality of sequential cells through which a fluid flows and a distillation or extractive distillation method using the distillation apparatus | |
JP2017503994A (en) | Method, separator and olefin plant for separating hydrocarbon mixtures containing hydrogen | |
EP3223969B1 (en) | Method for recycling liquid waste | |
RU2736945C1 (en) | Evaporation unit for low pressure rectification system | |
US2749281A (en) | Controlling rich oil with constant kettle temperature by varying the water content of the kettle section | |
CN113443961A (en) | Heat pump partition plate rectification method and equipment applied to separation and concentration of formaldehyde and acetylene reaction products | |
RU65045U1 (en) | INSTALLATION FOR THE PRODUCTION OF SYNTHETIC GASOLINE FROM ALIPHATIC ALCOHOL, IN PARTICULAR METHANOL | |
RU2290244C1 (en) | Method of separation of the liquid components mixture | |
RU2394064C2 (en) | Procedure for oil refining | |
US10058796B2 (en) | Evaporator and process for use thereof | |
RU2740200C1 (en) | Heat and mass transfer apparatus | |
RU2762726C1 (en) | Installation for processing of crude hydrocarbon | |
RU2717057C1 (en) | Fractionating column | |
RU2077910C1 (en) | Method and apparatus for distillation of mixture of substances | |
RU2725305C1 (en) | System for supplying heat to rectification column (embodiments) | |
RU2200182C2 (en) | Hydrocarbon feedstock preliminary distillation process | |
RU2615412C1 (en) | Method of separating mixtures with high content of liquid-phase product | |
RU2614452C1 (en) | Distillate production method | |
RU2202590C1 (en) | Gas condensate separation method | |
SU1164525A1 (en) | Device for stabilizing gas condensate | |
RU2986U1 (en) | PRIMARY PROCESSING PLANT FOR HYDROCARBON-CONTAINING RAW MATERIALS |