Жидкостной экстрактор

 

Жидкостный экстрактор относится к тепломассообменным аппаратам пленочного типа и может быть использован в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности . Цель изобретения - повышение производительности жидкостного экстракторл по сырью и снижение соотношения рястнорителя и сырья путем интенси Ъиклцин тепломассообменпых процессов . Жидкостный экстрактор вклю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

Щ) 5 В О1 D 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ртринатный

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4286169/26 (22) 15.05.87 (46) 30.01.91. Бюл. 11 4 (7!) Уфимский нефтяной институт (72) Г. К. Зиганшин, В. М, Шуверов, В.Е.Федотов, А.Д.Макаров, М. Е. Захаров, Б. К. Марушкин и Н.В.Ракочий (53) 66.061.5 (088.8) (56) В.Н.Броунштейн, А.С.Железняк.

Физико-химические основы жидкостной экстракции, - М, — Л.: Химия, 1966.

2 (54) жиДкостный экст1 Актог (57) Жйдкостный экстрактор относится к теппомассообменным аппаратам пленочного тнпа и может быть использован в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности. Цель изобретения — повышение производительности жидкостного экстрактора ио сырью и снижение соотношения растворителя и сырья путем интенси*икании тепломассообмениых продессов. Жидкостный экстрактор вклю162 3683 чает распределители растворителя 1, сырья 2 и антирастворителя 3, а также контактные устройства 4, 5, перфорированные конусные полуэагнутые

5 рассекатели, обеспечивающие более равномерное распределение растворителя в пленочном режил е эа счет увеличения поверхности раснределения раствоИзобретение относится к химической технологии, в частности к нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслям народного хозяйства, и может >ыть использовано, например, на установках очистки нефтяных масляных фракций такими селективными раст-20 ворителями как фенал, фурфурол и др °

Цель из обр ет ения — инт енсификация процесса массообмена за счет снижения кратности растворителя и повышение произ водитсльности э к стр актор а. 25

На фиг, 1 показан экстрактор, общий вид; на фиг. 2 — вид A-А на фиг, 1; на фиг, 3 — вид Ь-Б на фиг ° 1; на фиг. 4 — вид В-Б на фиг ° 3; на фиг.5 вид Г-Г на фиг. 3; на фиг. б — кон- 3р тактпое устройство ппеночного типа; на фиг. 7 — то же, вид сверху; на фиг. 8 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — разрез Д-Д на фиг. б.

Экстрактор содержит распределитель

1 pañòíoðèòåëí, установленный в верхней части, э кстр акпионной колонны, р аспредепителп 2 сырья, установленные н средней части экстрактора, распределители 3 антирастворителя 3, один из которых расположен ниже нижней мэссообмегп ой тарелки (в данном случаЕ ниже нижнего насадочного контактного устройства), а другой может быть установлен пад распределителем раство- 45 рителя, контактные устройства пленочного типа 4 и насадочнь|е 5, а также перераспределитепи б потока сплошной фазы, установленные между насадоч п1ми контактными устройствами, Распределитель растворителя состоит из транспортной трубы 7 и приваренных перпендикулярно к ней лучевых трубок 8 с просверленными по их нижНрА части отверстиями для истечения растворителя. 11>р, рядами отверсгий лученых трубок укреплены шастинчатые полуэагнутые рассекатели 9, перфорированные отверстиями по вершинам э арителя, контактные устройства 4 пленочного типа в виде блоков, способствующих упорядочению движения жидкостных потоков, устранению пристеночного эффекта и выравниванию суммарных жидкостных нагрузок по высоте экстрактор а, т. е. интенсифик ации тепломассообмена. 9 ил. гиба с целью исключения образования з астойных зон рафинат ной (сплошной) фазы под р ас се к ател я ми ° Оси от в ер стий в лучевых трубках и рассекателях смещены относительно друг друга на половину шага межцентрового расстояния с целью устранения образования капельно-струйного режима истечения растворителя вследствие его провала °

Контактные устройства пленочного типа 4 установлены в зоне между вводами сырья и растворителя (для процесса селективной очистки нефтяного масляного сырья фенолом — buae ввода сыр ья ) и р азделе ны по высоте э кстр актора свободным пространством. Установка контактных устройств пленочного типа в зоне над вводом объясняется тем, ч го в промышленной пр актике граница раздЕла фаз, к ак правило, поддержив ается в средней части экстрактора, и реализовать пленочный или пленочноперекрестный режим тепломассообмена ниже этой границы не представляется вазмсжным> Tак как растворнтель (фенол), хорошо смачив ающий пере городку сетку контактного устройства пленочного типа, выше раздела фаз представляет собой дисперсную фазу и способствует форла<рованию тепломассообмена в пленочном или пленочно-перекрестНо>1 режиме, а ниже раздела фаэ становит ся сплошной фазой, что исключает возможность ре >лиэ.ации пленочного или пленочно-перекрестного режима тепломассообмена. !Iоэтому установка контактных устройств пленочного типа ниже границы раздела фаз (в нашем примере — ниже ввода сырья) нецеле сообраэна, и здесь использованы контактнье устройства из нерегулярной насадки.

Конт акт ное устрой ст во пленочного типа предст авляет собой совокупность вертикально расположенных блоков.

Каждый такой бпок.выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда с ос3683

5

162 нованием 350 »350 мм и высотой 700 мм (данные размеры как пример конкретного технического решения были Ьыбрань> для удобства монтажа блоков и с учетом диаметра смотровых люков в экстракционной колонне) .

На двух противолежащих сторонах каждого блока укреплены по три гребенки IO служащие дпя фиксации в вертикальном положении пере городок

11, выполненных из сеток. Ка равном удалении or двух соседних сеток и через каждые 100-200 мм по высоте блока установлены турбулизирунщие элементы 12 с симметричной двускатной формой поверхности. Применяя различное расположение турбулизующих элементов (рядное, шахматное, групповое) и изменяя их диаметр и расстоя>в>е между ними по высоте блока, можно обеспечить требуемое свободное сечение каждого блока и добиться реализации тепломассообмена в пленочном или пленочно-перекрестном режиме. Так, например, применив ряд»ое расположение турбулизирующих элементов с диаметром 3-5 мм, можно добиться тепломассообмена в пленочно» режиме, а используя расположение в шахматном порядке турбулизирующне элементы с диаметром около !О мм, можно реализовать пленочно-перекрестный режим тепломассообмена.

По двум сторонам, пер»еидикулярным торцам турбулиэирующих элементов, каждый бло к конт акт но го устрой ст ва пленочно ro ти па пере крыт с п»ош ными металлическими пере городками 13, и блоки состыкова»ы между собой таким образом, что металлические перегородки одного блока»ерекрывают открытую поверхность сеток двух соседних блоков.

Свободное сечение блоков, составляющих конкретное устройство пленочного типа (т.е. каждую отдельну>о тепломассообменную тарелку)> должно быть величиной постоянной. Но, используя блоки с различным свободным сечением, можно добиться того, чтобы каждое контактное устройство имело величину свободного сечения, отличную от других. Например, при монтаже одного контактного устройства можно испольэовать блоки со свободным сечением 75Х, другого - 60X, третьего—

50Х и т.д. Изменением свободного сечения контактных устройств ппеночно"

1S

45 го типа можно достичь выравнивания линей: ных скоростей внутренних жидкое тных нотоков и, соответственно, обеспечить по высоте экстрактора равномерную его нагруженность по суммарным жидкостным потокам.

Каждый блок контактного устройства пленочного типа, помимо перечисленных конструктивных элементов, имеет торцовые l4 и боковые 15 пластины, а также уголки 16, служащие для придания конструкции блоков необходимой жесткости.

Между контактными устройствами из нерегулярной насадки установлены перераспредепители 6 потока сплошной фазы, которых может быть один, два и более в зависимости от высоты нижней части экстрактора. Осно»ное предназначение перераспределителей — устранение растекания сплошной фазы от центра к периферии, т.е. более равномерное распределение жидкост»ых потоков по сечению экстрактора в его нижней части.

Процесс селективной очистки нефтя»»> масляных фракций (сырья) фенолом в предлагаемом жидкостном экстракторе протекает следующим образом, В верхпкю часть экстрактора подаетсяя р аст»прител ь-фенол, который з аполняет сначала транспортную трубу 7, затем лучевые трубки 8 и через отверстия в последних истекает на вершины загиба рассекателей 9, после чего делится на два равных потоков и в виде пленки сте кает с боковых»ивер хностей рассекателей (фиг. 2) . Такни образом, применение перфорированных»ластинчатых полузагнутых рассек ателей позволяет распределить растворитель в пленочном режиме и более равномерно за счет увеличения площади распределения растворителя, так как под каждой лучевой трубкой вместо одного струйНо-êà»åëüíoão потока создаются два пленочных.

Далее растворитель попадает на верхнее кОнт акт ное устрой ство ппеночного типа и в виде пленки движется в>ыз по перегородкам-сеткам, вступая во взаимодействия с сырьем, подаваемым в среднюю часть экстрактора.

Компоненты сырья перераспределяются в феноле в процессе тепломассообмена, протекающего в пленочном илн пленочно-пере кре стном режиме, При этом хорошо растворимые в феноле (не}62 3683 желательные) компоненты сырья уносятся в виде экстрактиого раствора по перегородкам-сеткам вниз, а плохо растворимые в феноле (желательные)

5 компоненты сырья в виде рафинатного раствора поднимаются вследствие разности плотностей вверх по межсеточному пространству. На фиг. 3 движение рафинатной (сплошной) фазы показано стрелками и нижней части блока контактного устройства пленочного типа, в котором применено шахматное pacloложение турбулизирукщих элементов большого диаметра, что обусловливает формироватп е тепломассообмена в пленочно-перекрестном режиме.

Попадая в свободное пространство между двумя блиэкорасположенными контактными устройствами пленочного типа, экстрактный раствор (т. е, фенол с растворенными в нем нежелательными компонентами сырья) в виде струй и капель движется вниз, взаимодействуя с рафинатным раствором (т. е. 25 желательными компонентами сырья с растворенным в них фенолом), поднимающимся в виде сплошной фазы с нижерасположенного контактного устройства пленочного типа. Попав на последнее, экстрактный раствор вновь образует пленку на перегородках-сетках, и процесс воэо бновляется.

Ниже ввода сырья (точнее, границы раздела фаз) экстрактиый раствор становится сплошной фазой и контактирует в слоях из нерегулярной насадки с феиольной водой (антир астворителем), в результате чего иэ экстрактного раст- 4О вора выделяются целевые (желательные) компоненты сырья, унесенные вниз ввиду недостаточной селективности растворителя. Эти целевые компоненты в виде рафинатного раствора поднимаются вверх, проходя через слои нерегулярной насадки и сквозь отверстия в перфорированных колусных выступах перераспределителей потока сплошной фазы, после чего соединяются с потоком сырья и уже в контактных устройствах пленочного типа поднимаются по межсеточному пространству, взаимодействуя с растворителем (экстракт1ым раствором) и перераспределяясь в нем, 55

Воз можна подач а «лтир аст ворит еля (фенольной воды) и н верхн.ою часть экстр актора, т. е. вЫше распределителя растворителя (фиг. 1.), изобретения

Жидкостный экстрактор, включающий контактные устройства в виде нерегу-, I лярной ласлдки, распределители растворителя, сырья и антирастворителя, перер ас пределители потока с пл ош ной фазы, устройства для ввода и вывода взаимодействующих фаз, о т л и ч а ю щ и Йс я тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет снижения кратности растворителя и повышения производительности экстрактора, он дополнительно снабжен вертикально установленными в зоне между входными устpой ст в 1MH р асT цорит ел я и chip bя секционлыми конт актными устройствами

В конечном итоге процесса фенольной очистки масляного сырья с верха экстр ак тор а выводит ся р афин ат ный раствор, после удаления из которого фенола получают целевой рафинат, служащий для производства базовых масел. С низа экстрактора выводится экстрактный раствор, после удаления из которого фенола получают экстракт °

Выделенный из экстрактного и рафинатного растворов фенол вновь используется в процессе селективной очистки, т. е. направляется в верхнюю часть экстрактора °

Лсвользование данного жидкостного экстрактора только в процессе селективной очистки масляных фракций фенолом поз воляет более равномерно распределить растворитель ло пслеречному сечению экстрактора и сформировать пленочный режим его истечения за счет перфорированнъ1х лластинчатых лолузагнутых рассекателей и, соответственно, за счет увеличения площади р ас предел ения р аств орителя; у лорядочить движение встречных жидкостных потоков и обеспечит ь вз алмодей ст вие фаз в пленочно-перекрестном режиме; значительно уменьшить радиальное леремешивание фаз эа счет секциониров»ния поперечного сечения экстрактора блочными контактлымл устройствами пленочного типа; устранить лристеночиый эффект и повысить равномерность распределения сплошной фазы ло сечению экстрактора; обеспечить более равномерную з агруже нност ь жидкостными лотоками ло высоте экстрактора за счет контактных устройств пленочного типа с различной ло высоте величиной свободного сечения.

Формула

)623683 пленочного типа, каждое иэ которых выполнено иэ коробчатого каркаса с двумя противолежащими сплошными стенками, сеток и турбулиэирукщих элементов, расположенных перпендикулярно

5 сплошным стенкам каркаса, при этом в секциях сплошные стенки каркаса каждого контактного устройства перекрывают открытые боковые поверхности каркасов прилегающих к ним контактных устройств, а распределитель расстнорителя снабжен полуэагнутыми пластинчатыми рассекателями с отверстиями по в ерши нам.!

623683

If ?э683

13 71 71 11

Фаг. 7

Фиг. 8

Составитель А. Сандор редактор Jl. Ï÷ñëèíñêàÿ Техред М.Моргентал Корректор С.ЯекмарЗаказ !54 Тир ам Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, iK-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101