SU1095916A1

SU1095916A1 - Rectifying plant

Info

Publication number: SU1095916A1
Application number: SU823406468A
Authority: SU
Inventors: Валентин Михайлович Седелкин; Владимир Кузьмич Панкратов; Леонид Павлович Отвечалин; Александр Макеевич Сиротин; Анатолий Михайлович Сун; Геннадий Петрович Цинкалов; Михаил Константинович Безродный
Priority date: 1982-01-21
Filing date: 1982-01-21
Publication date: 1984-06-07

Abstract

1. РЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА , включающа вертикальную ректификационную колонну, испаритель, установленный соосно под колонной и соединенный с ней, топочную камеру и устройство дл нагрева, помещенное в испаритель и соединенное с топочной камерой, отличающа с тем, что, с целью снижени материалоемкости и повышени экономичности за счет исключени внешнего источника тепла, топочна камера размешена соосно под испарителем, а устройство нагрева расположено в топочной камере . 2. Установка по п. 1, о т л и чающа с тем, что топочна камера снабжена бесплс1менными излучающими горелками, закрепленными по периметру ее внутренней поверхности, а устройство нагрева выполнено в ви- g де вертикальных тепловых труб, распо (Л ложенных по концентрическим окружност м внутри топочной камеры.1. Rectification unit, comprising a vertical distillation column, an evaporator installed coaxially under the column and connected to it, a combustion chamber and a device for heating placed in the evaporator and connected to the combustion chamber, so as to reduce material intensity and improve efficiency by eliminating the external heat source, the combustion chamber is placed coaxially under the evaporator, and the heating device is located in the combustion chamber. 2. Installation according to claim 1, which is tla and so that the furnace chamber is equipped with non-irradiating radiating burners fixed along the perimeter of its inner surface, and the heating device is made as g heat pipes, located along concentric circles inside the combustion chamber.

Description

со елcoke

со Изобретение относитс к конструкции ректификационных установок и может быть использовано при подготовке природных и попутных нефт ных газов к транспорту, когда дл осушки газов и предупреждени гидратообразовани примен ютс гликоли и возникает не-г обходимость их регенерации. Регенераци гликол должна производитьс в услови х, исключающих воз можность его термического разложени дл этого теплообменные поверхности, соприкасающиес с регенерируемым про дуктом, не должны иметь зон локального перегрева. Применение в качества теплоносител вод ного пара позво л ет полностью исключить опасность термического разложени регенерируемого продукта, но из-за высокой стои мости такие установки вытесн ютс более экономичными установками огневой регенерации, онабжен-ными система ми регулировани температуры теплооб менных элементов. Известна ректификационна установ |ка дл регенерации гликол , включающа ректификационную колонку, испари тель, соединенный с низом колонны, и дефлегматор IT. Наиболее близкой к предлагаемой вл етс ректификационна установка, включающа вертикальную ректификационную колонну, испаритель, установленный под колонной и соединенный с ней, топочную камеру и устройство дл нагрева, помещенное в испаритель и соединенное с топочной камерой 2 X Недостатки известных установок возможность локального перегрева регенерируемого гликол вследствие неравномерности распределени температуры в рабочем объеме камеры испарени гликол и недостаточна площадь теплопередающей поверхности. Кроме того, известные установки характеризуютс сложностью и недоста точной надежностью систем регулировани температуры теплопередающих элементов, низким термическим КПД оборудовани , наличием застойных зон в которых могут скапливатьс пары во ды и гликол , сложностью системы тру бопроводов обв зки, содержащих тепло изолированные участки значительной прот женности, высокой удельной металло- и материалоемкостью. Цель изобретени - снижение материалоемкости и повышение экономичнос ти за счет исключени внешнего источ ника тепла. Поставленна цель достигаетс тем что в ректификационной установке, включающей вертикальную ректификационную колонну, испаритель, установленный соосно под колонной и соединенный с ней, топочную камеру и устройство дл нагрева,помещенное в испаритель и соединенное с топочной ка мерой, топочна камера размещена соосно под испарителем, а устройство нагрева расположено в топочной камере . Кроме того, топочна камера снабжена беспламенными излучающими горелками , закрепленными по периметру ее внутренней поверхности, а устройство нагрева выполнено в виде вертикальных тепловых труб, расположенных по концентрическим окружност м внутри топочной камеры. На фиг. 1 изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - испаритель, общий вид; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - узел 1 на фиг. 2; на фиг. 6 - сечение В-В на фиг. 2. Ректификационна установка содержит испаритель 1, ректификационную колонну 2, дымоход 3, в который входит змеевик гликол 4 и змеевик воды 5, дымовую трубу 6 и переходники 7. Испаритель 1 представл ет собой вертикальный аппарат, отделенный трубной решеткой 8 от топочной камеры 9 с верхней части зоной испарени 10. Через трубную решетку 8 прохоД т бесфитильные тепловые трубы 11, заполненные промежуточным теплоносителем - водой с добавкой метанола. Топочна камера зафутерована жаропрочным бетоном 12, по периметру которой размещены в два р да беспламенные горелки 13, передающие равномерно тепло через стенкИ нижней части тепловых труб 11 к кип щему теплоносителю . На уровне заливки гликол в испарителе имеетс лоток 14, служащий дл слива регенерированного гликол . Давление в тепловых трубах контролируетс при помощи датчиков давлени 15. С целью снижени температуры уход щих дымовых газов в дымоходе 3 кроме продуктового змеевика 4 дл подогрева гликол установлен также змеевик 5 дл подогрева воды. Ректификационна колонна 2 представл ет .собой вертикальный цилиндрический аппарат с ситчатыми тарелками 16 из.нержавеющей стали, который с помощью фланцевого соединени крепитс к корпусу испарител 1. Дымова труба б расположена на основании 17 и соединена при помощи переходника 7 с дымоходом 3. Установка работает следующим образом . Насыщенный гликоль из абсорбера (не показан )поступает в продуктовый змеевик 4, расположенный в дымоходе 3, где подогреваетс отход щими дымовыми газами до 90°С. Подогретый насыщенный раствор гликол поступает в вертикальную ректификационную колонну 2.The invention relates to the design of distillation plants and can be used in the preparation of natural and associated petroleum gases for transport, when glycols are used to dry the gases and prevent hydrate formation and the need arises to regenerate them. The regeneration of glycol must be carried out under conditions that exclude the possibility of its thermal decomposition. To this end, heat exchange surfaces in contact with the regenerated product should not have local overheating zones. The use of water vapor as a heat transfer fluid makes it possible to completely eliminate the danger of thermal decomposition of the regenerated product, but because of the high cost, such installations are replaced by more economical fire regeneration units, using an automated heat exchange temperature control system. A known distillation unit for the regeneration of glycol, comprising a distillation column, an evaporator connected to the bottom of the column, and a reflux condenser IT. Closest to the proposed is a distillation unit comprising a vertical distillation column, an evaporator installed under the column and connected to it, a combustion chamber and a device for heating placed in an evaporator and connected to the combustion chamber 2 X The disadvantages of the known installations are the possibility of local overheating of the regenerated glycol due to uneven temperature distribution in the working volume of the glycol evaporation chamber and insufficient heat transfer surface area. In addition, known installations are characterized by the complexity and insufficient reliability of temperature control systems for heat transfer elements, low thermal efficiency of equipment, the presence of stagnant zones in which water and glycol vapors can accumulate, the complexity of a system of plumbing pipelines containing heat insulated areas of considerable extent, high specific metal and material consumption. The purpose of the invention is to reduce material consumption and increase economy by eliminating an external heat source. This goal is achieved by the fact that in a distillation unit comprising a vertical distillation column, an evaporator installed coaxially under the column and connected to it, a combustion chamber and a device for heating placed in the evaporator and connected to the combustion chamber, the combustion chamber is located coaxially under the evaporator, and The heating device is located in the combustion chamber. In addition, the combustion chamber is equipped with flameless emitting burners mounted around the perimeter of its inner surface, and the heating device is made in the form of vertical heat pipes arranged in concentric circles inside the combustion chamber. FIG. 1 shows the installation, general view; in fig. 2 - evaporator, general view; in fig. 3 is a section A-A in FIG. 2; in fig. 4 is a section BB in FIG. 2; in fig. 5 — node 1 in FIG. 2; in fig. 6 shows a section B-B in FIG. 2. The rectification unit contains an evaporator 1, a distillation column 2, a chimney 3 which includes glycol coil 4 and a water coil 5, chimney 6 and adapters 7. The evaporator 1 is a vertical apparatus separated by a tube sheet 8 from the combustion chamber 9 s the upper part of the evaporation zone 10. The drainless heat pipes 11, filled with an intermediate heat carrier — water with the addition of methanol, pass through the tube grid 8. The furnace chamber is lined with refractory concrete 12, around the perimeter of which flameless burners 13 are placed in two rows, transmitting heat evenly through the walls of the lower part of the heat pipes 11 to the boiling heat carrier. At the fill level of the glycol in the evaporator, there is a tray 14 that serves to drain the regenerated glycol. The pressure in the heat pipes is monitored using pressure sensors 15. In order to reduce the temperature of the flue gases leaving the chimney 3, in addition to the food coil 4 for heating the glycol, there is also installed a coil 5 for heating the water. The distillation column 2 is a vertical cylindrical apparatus with perforated plates of 16 stainless steel, which is flanged to an evaporator housing 1. The smoke pipe b is located on the base 17 and connected with adapter 7 to the chimney 3. The installation works as follows in a way. The saturated glycol from the absorber (not shown) enters the food coil 4, located in the chimney 3, where it is heated by flue gases up to 90 ° C. The heated saturated glycol solution enters the vertical distillation column 2.

Насыщенный раствор гликол , поступа на тарелки 16, контактирует с парами, выход щими из испарител 1, нагреваетс ими. Часть воды, растворенной в гликоле, выпариваетс и выводитс через верх колонны 2. The saturated solution of glycol, entering the plates 16, is in contact with the vapors leaving the evaporator 1, is heated by them. A portion of the water dissolved in the glycol is evaporated and discharged through the top of the column 2.

Насыщенный раствор гликол более высокой концентрации стекает с нижней тарелки 16 в испаритель 1, где происходит выпаривание воды из раствора , наход щегос в нижней части ис парител 1..A saturated solution of glycol of higher concentration flows from the bottom plate 16 to the evaporator 1, where water evaporates from the solution located in the lower part of the evaporator 1.

Тепло от беспламенных горелок 13 передаетс к гор чим концам тепловых труб 11, в которых закипает теплоноситель , давление пара фиксируетс датчиками давлени 15.Heat from the flameless burners 13 is transmitted to the hot ends of the heat pipes 11, in which the coolant boils, the vapor pressure is detected by the pressure sensors 15.

Под испарителем расположена топочна камера, оснащенна по периметру беспламенными излучающими горелками. Камера испарени термически св зана с топочной камерой концентрично размещенными тепловыми трубами.A furnace chamber is located under the evaporator, equipped with flameless emitting burners around the perimeter. The evaporation chamber is thermally connected to the combustion chamber by concentric heat pipes.

Тепловые трубы, размещенные равномерно по всему объему камеры испарени испарител , обеспечивают выпаривание температурного пол внутри последней и увеличивают общую площад теплопередающей поверхности.Heat pipes placed evenly throughout the evaporator chamber evaporation chamber provide evaporation of the temperature field inside the latter and increase the total heat transfer surface area.

Температура холодных концов теплообменных труб остаетс строго определенной и не достигает критической точки разложени гликол даже при некоторых колебани х параметров процесса горени , протекающего в топочной камере, а регулирование параметров процесса гликол значительно упрощаетс . Р дом с топочной камерой размещен подогреватель, в котором дымовые газы отдают тепло гликолю, направл емому на верх выпарной колонны и нагреваемому до температуры, соетавл ющей 0,5-0,6 (где Т цр температура разложени гликол ), что полностью исключает опасность термического разложени гликол в подогревателе , ЕЮ позвол ет дополнительно передать часть тепла регенерируемому продукту, повысив термический КПД установки.The temperature of the cold ends of the heat exchange tubes remains strictly determined and does not reach the critical point of glycol decomposition even with some fluctuations in the parameters of the combustion process that takes place in the combustion chamber, and the regulation of the parameters of the glycol process is greatly simplified. A heater is placed next to the combustion chamber, in which the flue gases transfer heat to the glycol directed to the top of the evaporating column and heated to a temperature of 0.5-0.6 (where Tcr is the glycol decomposition temperature), which completely eliminates the danger of thermal decomposition of the glycol in the preheater, the EU allows additional heat transfer to the regenerated product, increasing the thermal efficiency of the installation.

Дл более полной утилизации тепла в дымоходе установлен змеевик подогревател воды, после которого продукты сгорани вывод тс в дымовую трубу.For a more complete utilization of heat in the chimney, a water heater coil is installed, after which the products of combustion are discharged into the chimney.

При таком конструктивном оформлении основной поток тепла направл етс в камеру испарени гликол по тепловым трубам, обеспечива выкипание из гликол содержащейс в нем воды. Кроме того, некотора часть тепла утилизируетс потоком гликол , направл емым на верх выпарной колонны, что повышает термический КПД предлагаемой установки. Пары теплоносител , поднима сь в верхнюю часть тепловых труб 11, отдают приобретенное тепло раствору насыщенного гликол , обеспечива функционирование испарительной зоны агрегата, причем зона высоких температур вылесена за пределы камеры, в которой из насыщенного гликол выпариваетс вода.With this design, the main heat flux is directed to the glycol evaporation chamber through heat pipes, ensuring boiling of the water contained in the glycol. In addition, some of the heat is utilized by the flow of glycol directed to the top of the evaporation column, which increases the thermal efficiency of the proposed plant. Heat carrier vapors, rising into the upper part of heat pipes 11, transfer the acquired heat to a solution of saturated glycol, ensuring the functioning of the evaporation zone of the unit, and the high temperature zone is poured out of the chamber, in which water is evaporated from the saturated glycol.

Регенерированный гликоль поднимаетс по лотку 14 до уровн штуцера и выводитс из испарител 1.The regenerated glycol rises through tray 14 to a nozzle level and is discharged from evaporator 1.

Равномерность обогрева всех тепловых труб 11 обеспечиваетс за счет расположени горелок 13 по всему периметру топки 9.The uniformity of heating of all heat pipes 11 is ensured by the location of the burners 13 along the entire perimeter of the furnace 9.

Дл снижени температуры отход щих дымовых газов в дымоходе размещены змеевики гликол 4 и воды 5. Продукты сгорани поступают в дымовую трубу 6, где разбавл ютс воздухом и с температурой 350°С выбрасываютс в атмосферу.To reduce the flue gas temperature in the chimney, glycol 4 and water 5 coils are placed. Combustion products enter the chimney 6, where it is diluted with air and at a temperature of 350 ° C is released into the atmosphere.

Применение предлагаемого устройства дл регенерации гликол обеспечивает регенерацию насыщенного гликол до концентрации 98-99%. А-АThe use of the proposed device for the regeneration of glycol provides the regeneration of saturated glycol to a concentration of 98-99%. Aa

ШSh

фиг.FIG.

11eleven

Claims

1. RECTIFICATION INSTALLATION, including a vertical distillation column, an evaporator mounted coaxially under the column and connected to it, a combustion chamber and a heating device placed in the evaporator and connected to the combustion chamber, characterized in that, in order to reduce material consumption and increase efficiency due to the exclusion of an external heat source, the combustion chamber is placed coaxially under the evaporator, and the heating device is located in the combustion chamber.

2. Installation pop. 1, characterized in that the combustion chamber is equipped with flameless radiating burners fixed along the perimeter of its inner surface, and the heating device is made in the form of vertical heat pipes located along concentric circumferential holes inside the combustion chamber.

SU <"1095916