Тепломассообменная колонна для разделения сложных и многокомпонентных смесей

 

Область использования: изобретение относится к нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности к процессам и аппаратам для получения многокомпонентных смесей. Сущность изобретения: в колонне отгонная секция снабжена расположенным внутри нее теплообменником, над ней расположена питательная секция с многолучевыми распылителями, далее по высоте колонны расположены фракционирующие секции с теплообменниками и парциальный холодильник, при этом все секции и парциальный холодильник разделены вертикальными перегородками на отсеки, а питательная и фракционирующие секции сверху закрыты глухими тарелками, причем теплообменник парциального холодильника снабжен регулировочным клапаном подачи охлаждающей жидкости. 1 ил.

Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других смежных отраслях промышленности.

Цель изобретения - снижение энергетических затрат, повышение эффективности и четкости разделения при регулируемом процессе ректификации.

На чертеже представлена тепломассообменная колонна, общий вид.

Тепломассообменная колонна 1 состоит из отдельных секций, расположенных по высоте и соединенных между собой. В нижней части колонны 1 расположена отгонная секция 2, над ней закреплена питательная секция 3 и фракционирующие секции 4. В верхней части колонны 1 расположен парциальный холодильник 5. Каждая секция колонны 1 выполнена из цилиндрического корпуса 6 и соединяется с соседней секцией посредством фланцев 7. Внутренняя поверхность отгонной секции 2 посредством вертикальных перегородок 8 разделена на отпарные отсеки 9, а нижняя часть секции 2 закрыта сферическим днищем 10. Кроме того, в этой же секции расположены трубчато-пластинчатые теплообменники 11.

Питательная секция 3 также разделена вертикальными перегородками 8 с образованием отпарных отсеков 9, которые соединены между собой перепускными патрубками 12, а внутри полости установлены многолучевые распылители 13. На верхних ребрах перегородок 8 закреплена колпачковая тарелка 14. Аналогичным образом выполнены фракционирующие секции 4, за исключением единственного отличия: вместо многолучевых распылителей 13 в их полостях установлены трубчато-пластинчатые теплообменники 11.

Парциальный холодильник 5 разделен на полости вертикальными перегородками 8, внутри полости установлены трубчато-пластинчатые теплообменники 11, в которые из емкости 15 посредством насоса 16 по трубопроводу 17 подается охлаждающая жидкость. Регулировка температурного режима секций осуществляется изменением количества подачи охлаждающей жидкости посредством регулировочного клапана 18, а в качестве охлаждающей жидкости используют сырьевой конденсат. Сырой конденсат хранится в цистерне 19 и посредством циркуляционного насоса 20 через пламенную печь 21 по трансферному трубопроводу 22 подается частично на многолучевой распылитель 13 и в трубчато-пластинчатый теплообменник 11 отгонной секции 2. Охлаждающую жидкость, прошедшую из емкости 15 по трубному пространству последовательно через парциальный холодильник 5 и теплообменники фракционирующих секций 4, направляют по выпускному трубопроводу 23 в цистерну 19. В каждой секции тепломассообменной колонны 1 предусмотрены отводы для вывода отдельных фракций на склад ГСМ (на чертеже не показаны).

Тепломассообменная колонна работает следующим образом.

Из цистерны 19 посредством циркуляционного насоса 20 сырой конденсат подают на пламенную печь 21, где его нагревают до расчетной температуры. От пламенной печи 21 часть нагретого конденсата подают на многолучевой распылитель 13 питательной секции 3, а часть подают в трубчато-пластинчатый теплообменник 11 отгонной секции 2, охлажденный конденсат из которого направляют во второй распылитель питательной секции 3.

Конденсат из распылителей 13 в туманообразном состоянии через глухую колпачковую тарелку 14 поступает в фракционирующую секцию 4. Высококипящие компоненты осаждаются вниз и через сквозное фланцевое соединение поступают в отгонную секцию 2. Проходя в межтрубном пространстве трубчато-пластинчатого теплообменника 11, высококипящие компоненты частично испаряются и в виде парового орошения поступают вверх, в питательную секцию 3. Неиспарившиеся высококипящие компоненты поступают в отборную емкость отгонной секции 2 и далее отводятся на склад ГСМ в виде печного топлива. Паровая фаза, поступившая в фракционирующую секцию 4, проходит по межтрубному пространству трубчато-пластинчатого теплообменника 11 и частично конденсирует в виде жидкой флегмы, опускаясь вниз на глухую колпачковую тарелку 14 питательной секции 3, с которой поступает в отпарные отсеки 9 питательной секции 3. Оттуда через перепускные патрубки 12 по патрубку отвода (на чертеже не показан) готовую продукцию в виде летнего дизельного топлива направляют на склад ГСМ.

В отсеках 9 жидкая фаза подогревается, выделяя низкокипящие компоненты, которые в виде парового орошения снова поступают в фракционирующую секцию 4, затем через глухую колпачковую тарелку 14 поступают в следующую фракционирующую секцию 4. Пpоходя по межтрубному пространству трубчато-пластинчатого теплообменника 11 паровая фаза частично конденсирует и в виде жидкой флегмы поступает назад на глухую колпачковую тарелку 14 нижестоящей секции 4. С глухой колпачковой тарелки 14 флегма стекает в отпарные отсеки 9 фракционирующей секции 4. Откуда по перепускным патрубкам 12, затем по патрубку отвода поступает на склад ГСМ как зимнее дизельное топливо.

В отпарных отсеках 9 жидкую фазу подогревают, испаряя низкокипящие компоненты, которые в виде парового орошения поступают обратно в вышестоящую секцию 4.

Пpоходя по межтрубному пространству трубчато-пластинчатого теплообменника 11, паровая фаза частично конденсируется и стекает на глухую колпачковую тарелку 14 нижней секции 4. С глухой колпачковой тарелки 14 флегма стекает в отпарные отсеки 9 секции 4. Из отсеков 9 жидкая фаза по перепускным патрубкам 12 поступает на склад ГСМ в виде фракции бензина. Жидкую фазу в отсеках 9 секции 4 подогревают и выделяют низкокипящие компоненты, которые в виде парового орошения поступают в вышестоящую секцию 4.

Несконденсировавшиеся пары из этой секции 4 через глухую колпачковую тарелку 14 поступают в парциальный холодильник 5. Проходя по межтрубчатому пространству парциального холодильника 5, пары конденсируются и в виде жидкой флегмы стекают на глухую колпачковую тарелку 14 фракционирующей секции 4. С глухой колпачковой тарелки 14 флегма стекает в отсеки 9 секции 4.

Из отсеков 9 жидкая фаза поступает на склад ГСМ, как растворитель. Несконденсировавшиеся пары после парциального холодильника 5 по трубопроводу (на чертеже не показан) выхода паров растворителя через специальный холодильник отправляют на склад ГСМ.

Для обеспечения заданного температурного режима фракционирующих секций 4 из емкости хранения охлаждающей жидкости 15 сырьевой конденсат прокачивают по трубному пространству последовательно через парциальный холодильник 5 и теплообменники секций 4 и направляют в цистерну 19 хранения конденсата.

Регулировку температурного режима фракционирующих секций осуществляют изменением количества подачи охлажденной жидкости посредством регулировочного клапана 18.

Использование изобретения позволит осуществлять регулировку технологического режима работы секций с автоматизацией температурного режима.

Формула изобретения

ТЕПЛОМАССООБМЕННАЯ КОЛОННА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ И МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ, включающая корпус, разделенный по высоте на секции отгонную, питательную и фракционирующие, теплообменники, глухие тарелки, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергетических затрат, повышения эффективности и четкости разделения при регулируемом процессе ректификации, отгонная секция снабжена расположенным внутри ее теплообменником, над ней расположена питательная секция с многолучевыми распылителями, далее по высоте колонны расположены фракционирующие секции и парциальный холодильник, при этом все секции и парциальный холодильник снабжены вертикальными перегородками, разделяющими их на отсеки, а глухие тарелки выполнены с патрубками и установлены сверху питательной и фракционирующей секций, при этом теплообменник парциального холодильника снабжен регулировочным клапаном подачи охлаждающей жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1