Сверхкритический сепаратор


 


Владельцы патента RU 2522155:

Курочкин Андрей Владиславович (RU)

Изобретение относится к устройству для сепарации смесей в сверхкритических условиях. Изобретение касается сверхкритического сепаратора, оснащенного подогревателем экстрактной фазы и рекуперационным теплообменником. В качестве сепаратора установлено гидроциклонное устройство, соединенное с трехсекционным вертикальным колонным аппаратом, содержащим верхнюю секцию рекуперации тепла в качестве рекуперационного теплообменника, среднюю термосепарационную секцию, нижнюю термосепарационную секцию в качестве подогревателя экстрактной фазы, и зону изотермической сепарации, расположенную между средней и нижней термосепарационными секциями и оснащенную распределительным устройством, примыкающим к нижней термосепарационной секции. При этом средняя термосепарационная секция отделена от секции рекуперации тепла полуглухой перегородкой, оснащенной аксиальным трубопроводом, расположенным в межтрубном пространстве секции рекуперации тепла, секция рекуперации тепла состоит из блока теплообменных элементов, расположенных в кольцевом пространстве, образованном корпусом секции и аксиальным трубопроводом, оснащенным линиями ввода экстракта и подачи нагретого экстракта в гидроциклонное устройство, а также включает линию вывода регенерированного растворителя, средняя и нижняя термосепарационные секции состоят из блоков тепломассообменных элементов, оснащенных линиями ввода/вывода теплоносителя, а нижняя термосепарационная секция дополнительно оснащена линией вывода экстрактной фазы, обогащенной экстрагированным веществом, кроме того, гидроциклонное устройство оснащено линиями подачи растворителя и экстрактной фазы в зону изотермической сепарации. Технический результат - снижение потерь растворителя с экстрактной фазой и повышение глубины регенерации растворителя. 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для сепарации смесей в сверхкритических условиях и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности для разделения растворов в сверхкритических по отношению к растворителю условиях, с получением регенерированного растворителя и жидкой фазы, обогащенной растворенным веществом, например, для разделения деасфальтизатного раствора на установках деасфальтизации гудрона с получением регенерированного растворителя и деасфальтизатной фазы, обогащенной деасфальтизатом.

Работа сверхкритического сепаратора основана на нагреве и гравитационной сепарации раствора (экстракта), расслаивающегося в сверхкритических по отношению к растворителю температурно-барических условиях, с образованием верхней легкой фазы регенерированного растворителя, и нижней тяжелой фазы (экстрактной фазы), обогащенной растворенным веществом (экстрагированным веществом). Сепаратор во многих случаях оснащен рекуперационным теплообменником, позволяющим использовать тепло регенерированного растворителя для нагрева раствора.

Известен способ деасфальтизации нефтяных остатков [Патент RU 2232792, МПК C10G 21/28, опубл. 20.07.2004 г.], который предусматривает использование сверхкритического горизонтального гравитационного сепаратора, оснащенного рекуперационным теплообменником с линией подачи нагретого регенерированного растворителя из сепаратора и линией вывода охлажденного регенерированного растворителя, пароперегревателем, а также оборудованного линиями подачи деасфальтизатного раствора (экстракта) через рекуперационный теплообменник и пароперегреватель в сепаратор, вывода регенерированного растворителя и деасфальтизатной (экстрактной) фазы.

Основным недостатком известного сверхкритического сепаратора являются потери пропана (растворителя) с деасфальтизатной (экстрактной) фазой, например при деасфальтизации гудрона пропаном деасфальтизатная фаза содержит 15,2-18,0% масс. пропана. Это влечет за собой дополнительные энергозатраты на регенерацию пропана, содержащегося в деасфальтизатной фазе и получение при этом деасфальтизата (экстрагированного вещества).

Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению и принят в качестве прототипа способ регенерации пропана из деасфальтизатного раствора, позволяющий снизить потери пропана [Патент RU 2051951, МПК C10G 21/28, опубл. 10.01.1996 г.], который предусматривает использование сверхкритического сепаратора, включающего емкостной гравитационный сепаратор, оснащенный встроенным или выносным подогревателем деасфальтизатного раствора (экстрактной фазы).

Недостатком известного сверхкритического сепаратора являются потери пропана (растворителя) с деасфальтизатной (экстрактной) фазой, содержащей 7,7-14,3% масс. пропана. При этом также невысока глубина регенерации пропана, который содержит 0,2-0,4% масс. остаточного деасфальтизата (экстрагированного вещества), что уменьшает эффективность процесса.

Задачей изобретения является снижение потерь растворителя с экстрактной фазой и повышение глубины регенерации растворителя.

При реализации изобретения в качестве технического результата достигается:

- снижение потерь растворителя с экстрактной фазой за счет оснащения сверхкритического сепаратора гидроциклонным устройством и устройством для нагрева экстрактной фазы в пленочном режиме,

- повышение глубины регенерации растворителя за счет оснащения сверхкритического сепаратора устройством для нагрева растворителя и отвода выделившейся экстрактной фазы в пленочном режиме.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном сверхкритическом сепараторе, включающем сепаратор, оснащенный подогревателем экстрактной фазы и рекуперационным теплообменником, особенность заключается в том, что в качестве сепаратора установлено гидроциклонное устройство, соединенное с трехсекционным вертикальным колонным аппаратом, содержащим верхнюю секцию рекуперации тепла в качестве рекуперационного теплообменника, среднюю термосепарационную секцию, нижнюю термосепарационную секцию в качестве подогревателя экстрактной фазы, и зону изотермической сепарации, расположенную между средней и нижней термосепарационными секциями и оснащенную распределительным устройством, примыкающим к нижней термосепарационной секции, при этом средняя термосепарационная секция отделена от секции рекуперации тепла полуглухой перегородкой, оснащенной аксиальным трубопроводом, расположенным в межтрубном пространстве секции рекуперации тепла, секция рекуперации тепла состоит из блока теплообменных элементов, например, спирально-радиального типа, расположенных в кольцевом пространстве, образованном корпусом секции и аксиальным трубопроводом, оснащенным линиями ввода экстракта и подачи нагретого экстракта в гидроциклонное устройство, а также включает линию вывода регенерированного растворителя, средняя и нижняя термосепарационные секции состоят из блоков тепломассообменных элементов, например, спирально-радиального типа, оснащенных линиями ввода/вывода теплоносителя, а нижняя термосепарационная секция дополнительно оснащена линией вывода экстрактной фазы, обогащенной экстрагированным веществом, кроме того, гидроциклонное устройство оснащено линиями подачи растворителя и экстрактной фазы в зону изотермической сепарации.

Секция рекуперации тепла и термосепарационные секции могут быть выполнены в виде отдельных аппаратов.

Установка в предлагаемом сверхкритическом сепараторе гидроциклонного устройства, соединенного с трехсекционным вертикальным колонным аппаратом, в качестве сепаратора позволяет осуществить предварительную сепарацию в условиях сверхкритической сепарации и последующую термосепарацию выделенных растворителя и экстрактной фазы, за счет чего снизить потери растворителя с экстрактной фазой и повысить глубину регенерации растворителя.

Отделение средней термосепарационной секции от секции рекуперации тепла полуглухой перегородкой, оснащенной аксиальным трубопроводом, расположенным в межтрубном пространстве секции рекуперации тепла, позволяет осуществить нисходящее движение охлаждаемого растворителя, что обеспечивает эффективный теплообмен.

Оснащение средней и нижней термосепарационных секций блоками тепломассообменных элементов, например, спирально-радиального типа, позволяет осуществить пленочный режим движения экстрактной фазы. При этом экстрактная фаза, выделяющаяся. при нагреве растворителя теплоносителем в средней термосепарационной секции, стекает по вертикальным поверхностям тепломассообменных элементов в пленочном режиме, за счет чего предотвращается образование капельной жидкости и ее унос с растворителем, что обеспечивает высокую глубину регенерации растворителя.

Нагрев теплоносителем экстрактной фазы, стекающей в пленочном режиме по вертикальным поверхностям тепломассообменных элементов нижней термосепарационной секции, приводит к выделению растворителя вследствие снижения его растворимости в экстрактной фазе при нагреве, что обеспечивает снижение потерь растворителя. Растворитель, выделяющийся при нагреве экстрактной фазы, движется снизу вверх за счет разницы плотностей по межтрубному пространству и попадает через отверстия в распределительном устройстве в зону изотермической сепарации и далее в среднюю термосепарационную секцию. Экстрактную фазу, обогащенную экстрагированным веществом, выводят из нижней термосепарационной секции, для последующего удаления остаточного растворителя и получения экстрагированного вещества.

Распределение экстрактной фазы по поверхностям тепломассообменных элементов нижней термосепарационной секции осуществляется с помощью распределительного устройства, которое представляет собой, например, тарелку провального типа, оснащенную устройствами (патрубками) вывода растворителя в зону изотермической сепарации. В зоне изотермической сепарации расположена поверхность раздела фаз растворителя и экстрактного раствора.

Предлагаемый трехсекционный сверхкритический сепаратор 1, выполненный в виде вертикального колонного аппарата, состоит из верхней секции рекуперации тепла 2, средней термосепарационной секции 3, нижней термосепарационной секции 4 и зоны изотермической сепарации 5, расположенной между ними.

Верхняя секция рекуперации тепла 2 оснащена блоком тепломассообменных элементов с линией 6 ввода экстрактного раствора (например, деасфальтизатного раствора) и линией 7 подачи нагретого экстрактного раствора в гидроциклонное устройство 8, а также линией 9 вывода регенерированного растворителя, например, пропана.

Гидроциклонное устройство 8 соединено с зоной изотермической сепарации 5 линией 10 подачи растворителя и линией 11 подачи экстрактной фазы, например, деасфальтизатной фазы.

Верхняя секция рекуперации тепла 2 отделена от средней термосепарационной секции 3 полуглухой перегородкой 12, оснащенной аксиальным трубопроводом 13, расположенным в межтрубном пространстве секции 2. Средняя 3 и нижняя 4 термосепарационные секции оснащены блоками тепломассообменных элементов с линиями 14 ввода нагретого теплоносителя и 15 вывода отработанного теплоносителя. Нижняя термосепарационная секция 4 оснащена линией 17 вывода экстрактной фазы, обогащенной экстрагированным веществом, например, деасфальтизатной фазы. Зона изотермической сепарации 5 оснащена распределительным устройством 16, примыкающим к нижней термосепарационной секции 4.

Сверхкритический сепаратор работает следующим образом. Экстрактный раствор (I), например, деасфальтизатный раствор, по линии 6 подают в низ тепломассообменного блока секции рекуперации тепла 2 в качестве хладагента, выводят при температуре не ниже температуры расслоения, в виде двухфазной смеси, по линии 7 из верха тепломассообменного блока в гидроциклонное устройство 8, где разделяют на растворитель (II), например, пропан, который подают по линии 10 в верхнюю часть зоны изотермической сепарации 5, и экстрактную фазу (III), например, деасфальтизатную фазу, которую подают по линии 11 в нижнюю часть зоны изотермической сепарации 5.

Растворитель (II) из зоны изотермической сепарации 5 поступает в среднюю термосепарационную секцию 3, где нагревается теплоносителем (IV), подаваемым в верх тепломассообменного блока по линии 14 и выводимым из его низа по линии 15. Выделяющаяся при этом экстрактная фаза стекает по вертикальным поверхностям тепломассообменных элементов в зону изотермической сепарации 5, а нагретый регенерированный растворитель по трубопроводу 13 направляется в секцию рекуперации тепла 2, где охлаждается экстрактным раствором (I) и выводится (V) из нижней части секции по линии 9.

Экстрактная фаза (III) из зоны изотермической сепарации 5 поступает в нижнюю термосепарационную секцию 4, где с помощью распределительного устройства 16 подается на вертикальные поверхности тепломассообменных элементов и нагревается теплоносителем (IV), подаваемым в низ тепломассообменного блока по линии 14 и выводимым из его верха по линии 15. Выделяющийся при этом растворитель по межтрубному пространству поступает через отверстия в распределительном устройстве 16 в зону изотермической сепарации 5, а экстрактную фазу (VI), обогащенную экстрагированным веществом, например, деасфальтизатную фазу, выводят с низа секции по линии 17.

Предлагаемый сверхкритический сепаратор при деасфальтизации гудрона пропаном позволяет получить пропан (растворитель), содержащий менее 0,1% масс. деасфальтизата, и деасфальтизатную фазу (экстрактную фазу), содержащую не более 4,0% масс. пропана.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет снизить потери растворителя с экстрактной фазой и повысить глубину регенерации растворителя. Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.

Сверхкритический сепаратор, включающий сепаратор, оснащенный подогревателем экстрактной фазы и рекуперационным теплообменником, отличающийся тем, что в качестве сепаратора установлено гидроциклонное устройство, соединенное с трехсекционным вертикальным колонным аппаратом, содержащим верхнюю секцию рекуперации тепла в качестве рекуперационного теплообменника, среднюю термосепарационную секцию, нижнюю термосепарационную секцию в качестве подогревателя экстрактной фазы и зону изотермической сепарации, расположенную между средней и нижней термосепарационными секциями и оснащенную распределительным устройством, примыкающим к нижней термосепарационной секции, при этом средняя термосепарационная секция отделена от секции рекуперации тепла полуглухой перегородкой, оснащенной аксиальным трубопроводом, расположенным в межтрубном пространстве секции рекуперации тепла, секция рекуперации тепла состоит из блока теплообменных элементов, например, спирально-радиального типа, расположенных в кольцевом пространстве, образованном корпусом секции и аксиальным трубопроводом, оснащенным линиями ввода экстракта и подачи нагретого экстракта в гидроциклонное устройство, а также включает линию вывода регенерированного растворителя, средняя и нижняя термосепарационные секции состоят из блоков тепломассообменных элементов, например, спирально-радиального типа, оснащенных линиями ввода/вывода теплоносителя, а нижняя термосепарационная секция дополнительно оснащена линией вывода экстрактной фазы, обогащенной экстрагированным веществом, кроме того, гидроциклонное устройство оснащено линиями подачи растворителя и экстрактной фазы в зону изотермической сепарации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу удаления тяжелых углеводородов из потока растворителя, включающему: а) подачу первой партии смеси, содержащей тяжелые углеводороды, растворенные по меньшей мере в одном растворителе; б) экстракцию первой партии смеси путем промывки легкими углеводородами; в) промывку первой партии смеси с помощью первой промывки водой.

Изобретение относится к обезвоживанию сырой нефти с использованием растворителя. Изобретение касается способа обезвоживания и деасфальтизации сырой нефти, включающего этапы, на которых: смешивают сырую нефть, включающую углеводороды, асфальтены и воду, с одним или более растворителями с получением первой смеси; селективно разделяют первую смесь с получением нефтяной фазы и водной фазы, причем нефтяная фаза включает углеводороды, асфальтены и растворитель; селективно отделяют асфальтены от нефтяной фазы с получением деасфальтизированной нефти, включающей по меньшей мере часть углеводородов и по меньшей мере часть растворителя, и асфальтеновой смеси, включающей асфальтены, оставшуюся часть углеводородов и оставшуюся часть растворителя; селективно отделяют растворитель от асфальтеновой смеси; и рециркулируют по меньшей мере часть отделенного растворителя в первую смесь.

Изобретение относится к способу очистки жидких углеводородных смесей от азотсодержащих органических соединений. .
Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при переработке нефти. .

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в нефтепереработке, в частности для получения из нефтяного остатка деасфальтизата, используемого в производстве минеральных масел в процессе селективной очистки.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при деасфальтизации нефтяных остатков легкими углеводородными растворителями.

Изобретение относится к способам деасфальтизации тяжелых нефтяных остатков вакуумной перегонки мазутов (гудронов) сжиженными низкомолекулярными алканами для получения компонентов остаточных базовых депарафинированных масел и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности.

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для одновременного получения из гидроочищенной дизельной фракции экологически чистого дизельного топлива, удовлетворяющего требованиям по содержанию ароматических углеводородов, и ароматических растворителей "типа Нефрас АР" и "Сольвент нефтяной" с содержанием ароматических углеводородов не менее 98 мас.%.

Изобретение относится к сольвентной деасфальтизации нефтяных остатков и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа, включающего экстракцию нефтяного остатка легким углеводородным растворителем с получением асфальтового и деасфальтизатного растворов, регенерацию растворителя из нагретого асфальтового раствора, включающую отгонку паров растворителя среднего давления однократным испарением с получением асфальта, регенерацию растворителя из нагретого деасфальтизатного раствора, включающую сверхкритическую сепарацию с получением регенерированного растворителя и деасфальтизатной фазы и отгонку паров растворителя среднего давления однократным испарением с получением деасфальтизата, а также сжатие смеси паров растворителя среднего давления. Технический результат - уменьшение количества паров растворителя среднего давления, исключение образования паров растворителя низкого давления, снижение расхода электроэнергии на циркуляцию растворителя и тепла на нагрев асфальтового и деасфальтизатного растворов, предотвращение образования водных стоков и исключение печного нагрева асфальтового раствора. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к способам деасфальтизации нефтяных остатков и может быть использовано в нефтеперерабатывающей промышленности для получения деасфальтизата и асфальта. Изобретение касается способа, включающего экстракцию нефтяных остатков легким углеводородным растворителем с получением асфальтового и деасфальтизатного раствора, регенерацию растворителя из асфальтового раствора, предварительно нагретого в рекуперационном теплообменнике, включающую однократное испарение паров растворителя среднего давления и отпаривание паров растворителя низкого давления, регенерацию растворителя из деасфальтизатного раствора, предварительно нагретого в рекуперационном теплообменнике, включающую сверхкритическую сепарацию с получением регенерированного растворителя, однократное испарение паров растворителя среднего давления и отпаривание паров растворителя низкого давления, а также сжатие смеси паров растворителя низкого давления с помощью струйного компрессора с последующим охлаждением, конденсацией и рециркуляцией паров растворителя среднего давления. При этом из нагретого асфальтового раствора предварительно, в условиях противоточного нагрева теплоносителем, отгоняют пары растворителя высокого давления, которые смешивают с деасфальтизатным раствором, сверхкритическую сепарацию осуществляют в поле центробежных сил с последующей термосепарацией полученных растворителя и деасфальтизатной фазы в условиях противоточного нагрева теплоносителем с получением деасфальтизатного концентрата, который используют в качестве рабочего тела струйного компрессора, а отпаривание растворителя низкого давления осуществляют путем отгонки в условиях противоточного нагрева теплоносителем или путем однократного испарения. Технический результат - уменьшение количества растворителя среднего и низкого давления, снижение расхода электроэнергии на циркуляцию растворителя, предотвращение образования водных стоков и исключение печного нагрева асфальтового раствора. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к регенерации растворителя из растворов депарафинированных масел, гачей, парафинов, фильтратов обезмасливания в процессах депарафинизации, обезмасливания и комбинированных процессах депарафинизации-обезмасливания. Изобретение касается способа, осуществляемого путем отгона растворителя в последовательно включенных ректификационных колоннах при повышении температуры потоков, из которых извлекается растворитель, с последующей подачей этих потоков в отпарные колонны. В отпарные колонны для снижения парциального давления компонентов растворителя подается азот, при этом в этих колоннах создается вакуум путем откачки смеси азота и паров растворителя вакуумным насосом. Технический результат - получение продуктов с требуемым содержанием воды, снижение энергопотребления в процессе регенерации растворителя, повышение экологической безопасности производства. 2 ил., 2 табл., 2 пр.

Изобретение относится к способу регенерации растворителя в процессе деасфальтизации нефтяных остатков. Способ включает нагрев раствора асфальта и его подачу на первую ступень испарения растворителя, осуществляемого при понижении давления, последующий нагрев раствора асфальта и его подачу на вторую ступень испарения растворителя, производимого при дальнейшем снижении давления. При этом нагрев раствора асфальта перед первой ступенью испарения производится сначала конденсирующимися парами растворителя, поступающими с первой ступени испарения растворителя, с последующим нагревом раствора асфальта теплоносителем. Способ позволяет снизить энергозатраты при регенерации растворителя из раствора асфальта. 2 ил., 2 табл., 2 пр.
Наверх