устройство для повышения отбора и чистоты разделения дистиллятных продуктов

Формула изобретения

1. Устройство для повышения отбора и чистоты разделения дистиллятных продуктов, включающее входной патрубок и диспергатор, отличающееся тем, что диспергатор дополнительно снабжен демпфирующей камерой с выходным патрубком, соосным входному патрубку и профилированными консольно закрепленными на стенках демпфирующей камеры пластинами, установленными с сопряжением внешней поверхности входного патрубка и выходного патрубка с внутренней поверхностью демпфирующей камеры.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что во входном патрубке установлено сопло, при этом концевые участки сопла и выходного патрубка выполнены со сквозными продольными прорезями.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической, нефтеперерабатывающей и другим отраслям промышленности и может быть использовано при аппаратурном оформлении процесса разделения нефтесодержащего сырья.

Из уровня техники известны устройства для повышения отбора и чистоты разделенных дистиллятных продуктов, представляющие собой узлы ввода сырья в устройства для разделения фаз (тепломассообменные аппараты), применяемые для предварительной обработки нефтесодержащего сырья, непосредственно перед началом его переработки, что повышает отбор дистиллятных продуктов [1, 2]

Однако указанные узлы имеют ограниченную область применения, поскольку не обеспечивают (особенно при повышенных массовых расходах) необходимую степень предварительной обработки сырья перед дальнейшей его переработкой.

Известны также узлы ввода, конструкция которых обеспечивает одновременно с вводом сырья, распыление его с одновременным частичным разделением фаз [см. например, 3 и 4]

Однако эти узлы не обеспечивают стабилизацию параметров выводимой парожидкостной смеси.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому, является устройство для повышения чистоты разделения дистиллятных продуктов принятое за прототип [5]

Это устройство, содержащее диспергатор сырья, выполненный в виде пластин и отражателей, имеет простую конструкцию и сравнительно низкие энергозатраты при эксплуатации, однако при высоких массовых расходах, т.е. при производительностях более 3-х млн.т/г. с помощью этого устройства невозможно стабилизировать параметры выводимой из него парожидкостной смеси, и, следовательно, невозможно повысить за счет того отбор дистиллятных продуктов.

Это обусловлено тем, что при повышении производительности то есть при существенном увеличении массового расхода через узел ввода значительно уменьшается время нахождения сырья в диспергаторе, соответственно не успевает сформироваться качественная парожидкостная смесь. Кроме того, в прототипе отражатели установлены так, что струи парожидкостной смеси попадают в слой жидкости, который при работе образуется на этих отражателях, что приводит к рассеиванию энергии струй и неэффективной работе диспергатора и всего узла в целом.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является увеличение отбора и чистоты дистиллятных продуктов при переработке нефтесодержащего сырья и снижения энергоемкости процесса его разделения за счет стабилизации параметров подаваемой на разделение нефтесодержащей парожидкостной смеси в широком диапазоне изменения состава сырья и производительности разделяющих устройств.

Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для повышения чистоты разделения дистиллятных продуктов, включающем входной патрубок и диспергатор, согласно изобретению, диспергатор дополнительно снабжен демпфирующей камерой с выходным патрубком, соосным входному патрубку и профилированными консольно закрепленными на стенках демпфирующей камеры пластинами, установленными с сопряжением внешней поверхности входного патрубка и выходного патрубка с внутренней поверхностью демпфирующей камеры. Во входном патрубке установлено сопло, при этом предпочтительно, чтобы концевые участки сопла и выходного патрубка были выполнены со сквозными продольными прорезями.

Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения заключается в том, что в сравнении с аналогами, в том числе и с прототипом, снижаются энергозатраты при его эксплуатации и увеличивается отбор и чистота разделенных дистиллятных продуктов.

На фиг. 1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А на фиг. 1.

Устройство для повышения отбора и чистоты разделения дистиллятных продуктов содержит демпфирующую камеру 1 с соосными входным и выходным патрубками 2 и 3. Внутри патрубка 2 установлено сопло 4, диаметр которого равен диаметру выходного патрубка 3. Концы сопла и патрубка 3 выполнены заостренными и могут быть также выполнены с прорезями (условно не показано), равномерно расположенными по их периметру на концевых участках, находящихся в демпфирующей камере. В демпфирующей камере 1 установлены также диаметральные перекрещивающиеся пластины 5 с консольными участками 6, кромки которых выполнены заостренными. Пластины 5 установлены с зазором "а" в центральной части между консольными участками смежных пластин. Кроме того, в демпфирующей камере 1, на ее стенках консольно закреплены профилированные (изогнутые) пластины 7, с заостренными кромками, которые плавно сопрягают внутреннюю поверхность демпфирующей камеры с наружными поверхностями патрубка 3 и сопла 4.

Устройство для повышения отбора и чистоты разделенных дистиллятных продуктов работает следующим образом.

Парожидкостной поток нагретого углеводородного сырья под давлением подается в патрубок 2 и, ускоряясь в сопле 4, разделяется на отдельные струи диаметральными пластинами 5. Далее отдельные парожидкостные струи, расширяясь, попадают на профилированные пластины 7 и изменяют направление своего движения, при этом в объеме демпфирующей камеры развиваются циркуляционные круговые парожидкостные потоки, скорость круговой циркуляции которых при взаимодействии с центральным потоком возрастает, при этом его осевая скорость гасится. Расход парожидкостной смеси через выходной патрубок 3 остается практически постоянным, что стабилизирует процесс разделения фаз в массообменном аппарате и делают его нечувствительным к пульсациям давления, возникающим в трансферном трубопроводе из-за газовых пробок. При разделении парожидкостного потока на отдельные струи и его циркуляции в объеме демпфирующей камеры, на заостренных кромках пластин 5, 7, а также сопла 4 и патрубка 3, происходит срыв потоков и генерация всеми консольными частями упомянутых деталей высокочастотных колебаний различной частоты, что обусловлено их различной длиной.

Таким образом, парожидкостная смесь, проходя объем демпфирующей камеры, находится под воздействием высокочастотного поля ультразвуковых колебаний различной частоты, это в свою очередь приводит к проявлению кавитационного эффекта, обусловленного схлопыванием содержащихся в парожидкостной смеси пузырьков пара (газа) с выделением при этом тепла, что приводит к интенсивному диспергированию и испарению жидкой фазы. Следует отметить, что сгустки тяжелой фракции, всегда присутствующие в парожидкостном сырье из-за разделяющей способности трансферного трубопровода, также эффективно диспергируются в объеме демпфирующей камеры 1, поскольку под действием центробежных сил они отбрасываются на периферию камеры и, циркулируя в вихре, эффективно диспергируются, резонансно поглощая (в зависимости от величины сгустков) ультразвуковую энергию.

Пройдя диспергатор, диспергированная парожидкостная смесь поступает во внутренний объем тепломассообменного аппарата через выходной патрубок 3, врезанный непосредственно в стенку тепломассообменного аппарата.

Таким образом, перед подачей парожидкостной смеси в аппарат она подготавливается (непосредственно в трансферном трубопроводе) для последующей переработки, при этом предложенное устройство позволяет стабилизировать параметры подаваемого в колонну сырья, что снижает энергоемкость процесса разделения и повышает отбор и чистоту дистиллятных продуктов.