установка для охлаждения и сушки жидких углеводородов

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И СУШКИ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ, содержащая емкость, коллектор, соединенный трубопроводом с источником подачи криогенной жидкости, и размещенный в емкости ниже уровня заправки патрубок отвода парогаза из емкости, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности и упрощения конструкции, коллектор выполнен в виде трубы-теплообменника с открытыми торцами, обращенными в верх емкости, установка снабжена трубами большего диаметра с открытыми торцами, при этом торец каждой трубы размещен ниже соответствующего открытого торца коллектора над каждым из торцов коллектора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в аппаратах, предназначенных для охлаждения и осушки жидких углеводородов.

Известна установка для охлаждения и осушки углеводородов, содержащая емкость с жидким углеводородом и находящийся в ней коллектор подачи жидкого азота.

Известна установка, содержащая генератор ультразвуковых волн. Для повышения интенсивности процессов тепло- и массообмена используется облучение слоя жидкого углеводорода ультразвуковыми волнами, образующимися в специальном устройстве (генераторе) с помощью потока газообразного азота, сбрасываемого в дренаж. Под воздействием ультразвука происходит разрушение капель жидкого азота на более мелкие, а следовательно, и их испарение на некоторой глубине от поверхности углеводорода. В результате аккумулированный в жидком азоте холод используется более полно.

Недостатки: установка в изготовлении, т. к. для ее реализации требуются перфорированный коллектор подачи жидкого азота с диаметром отверстий около 2 мм и устройство, преобразующее энергию потока сбрасываемого в дренаж газа в энергию ультразвуковых колебаний; ультразвуковые волны создают в пристенном слое жидкости кавитационные верны, что вызывает микроэрозию материала стенки сосуда, а, следовательно, и ускоренное старение металлоконструкции; установка сложна в эксплуатации, т. к. обязательным условием ее работы является поддержание избыточного давления (около 2 ати) во внутреннем объеме сосуда с обрабатываемым углеводородом.

Цель изобретения - повышение эффективности и упрощение конструкции установки по обезвоживанию и охлаждению углеводородов.

Указанная цель достигается тем, что коллектор выполнен в виде трубы-теплообменника с открытыми торцами, обращенными к верху емкости, над каждым из которых установлена труба большего диаметра с открытыми торцами. Каждая труба размещена ниже соответствующего торца теплообменника.

На фиг. 1 изображена горизонтальная емкость с устройством для охлаждения и осушки жидких углеводородов; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Горизонтально расположенная емкость 1 заполнена жидким углеводородом 2 до заданного уровня. Емкость 1 содержит трубопровод подачи криогенной жидкости 3 (источник подачи криогенной жидкости на чертеже условно не показан), соединенный с коллектором 4, размещенным на днище емкости 1 и выполненным в виде трубы-теплообменника с открытыми торцами 5, обращенными к верху емкости 1. Над каждым торцом 5 установлена охватывающая его с зазором труба 6, торец которой расположен ниже торца 5. Труба 6 выполнена, например, в виде изогнутого под прямым углом колена, выходные торцы которого срезаны вверх и расположены вблизи трубопровода подачи криогенной жидкости 3. В верхней части емкости выполнено дренажное отверстие 7.

Охлаждение и осушка углеводородов осуществляются следующим образом. Жидкий азот от источника под давлением подается через трубопровод 3 в коллектор-теплообменник 4, двигаясь по которому, он прогревается и частично испаряется, охлаждая углеводород. Парожидкостной поток криогенной жидкости, истекая из открытых торцов 5 коллектора-теплообменника 4 вследствие разности плотностей с углеводородом 2 и скоростного напора, поднимает уровень углеводорода в колене 6 (эффект газлифта). Через кольцевой зазор между торцами 5 и входными торцами соответствующего колена углеводород увлекается спутным потоком парожидкого хладоагента в колено 6. Парожидкостная смесь азота и углеводорода движется к выходному торцу колена 6.

При этом продолжается процесс тепломассообмена между жидким азотом, испарившейся его частью (тоже холодной) и углеводородом. При выходе смеси из открытого срезанного торца, газовая фаза выходит через верхнюю часть в газовое пространство емкости, а охлажденный и осушенный углеводород сливается на наружную поверхность трубопровода 3, дополнительно охлаждаясь, а затем на его поверхность в емкости 1. Выполнение среза на выходном торце колена 6 исключает теплообмен между газообразным отработанным азотом и охлажденным трубопроводом подачи 3, т. е. исключает потери холода. Равномерность распределения поля температур и концентрации влаги в объеме жидкого углеводорода обеспечивается за счет циркуляции углеводорода, осуществляемой благодаря использованию эффекта газлифта в колонне 6, позволяющем транспортировать жидкость из периферийных зон емкости 1 в ее центральную часть.

Таким образом, использование сочетания рекуперативного теплообмена с эффектом газлифта в предлагаемой установке позволяет эффективно реализовать тепломассообмен между криоагентом и жидким углеводородом вне зависимости от уровня углеводорода в емкости в широком диапазоне его значений, поскольку установка позволяет осуществить продолжительное тепло-массообменное взаимодействие единицы порции криоагента с жидким углеводородом.

Использование предлагаемой установки обеспечивает по сравнению с известными конструкциями следующие преимущества: упрощение изготовления и эксплуатации, т. к. в предлагаемой установке отсутствует перфорированный коллектор, устройство, преобразующее энергию сбрасываемого в дренаж газа в ультразвуковые акустические колебания, а также нет необходимости в поддержании постоянного избыточного давления в емкости с жидким углеводородом; эффективное использование холода, аккумулированного в криоагенте, для охлаждения жидкого углеводорода, благодаря реализации длительного взаимодействия единицы порции криоагента с углеводородом, независимо от его уровня в широком диапазоне значений. Это позволяет считать предлагаемую установку целесообразной для реализации в горизонтальных емкостях, которыми оснащены крупные хранилища углеводородов, и где реализация известных на сегодня установок будет связана с большими потерями холода газообразного криоагента, сбрасываемого в дренаж.

Использование установки позволит сократить затраты жидкого криоагента на охлаждение и осушку жидких углеводородов, что приведет к сокращению финансовых затрат.