Устройство для фракционирования многокомпонентных смесей

Изобретение относится к устройствам для разделения многокомпонентных смесей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химико-фармацевтической и пищевой промышленности. Фракционирующая колонна представляет собой поднимающуюся под углом к горизонту гофрированную трубу, постепенно охлаждаемую естественным или принудительным образом. Сливные устройства для конденсата, снабженные запорными вентилями и термометрами, делят гофрированную трубу на участки, количество которых не меньше числа требуемых фракций. Для повышения флегмового числа допускается часть сливаемого с участка конденсата передать на один из нижележащих участков для повторной разгонки. Компактность устройства достигается сворачиванием гофрированной трубы в спираль, цилиндрическую или коническую. Технический результат: снижение габаритов и материалоемкости устройства, уменьшение себестоимости фракционирования многокомпонентных смесей в целом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к устройствам для разделения многокомпонентных смесей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химико-фармацевтической и пищевой промышленности.

В настоящее время известно множество решений, относящихся к ректификационным или фракционирующим колоннам, в том числе с наклонными тарелками и ступенчато-установленными элементами, в которых используется различие в температуре кипения (конденсации) компонентов смеси. Общим подходом для указанных колонн является стремление увеличить время контакта паровой и жидкой фаз различными способами, например при помощи каскадных тарелок.

Так, из описания к патенту RU 2526381 С1 (опубликован 20.08.2014) известна каскадная тарелка для массообменных газожидкостных процессов, состоящая из горизонтальных лент, расположенных в виде лестницы, по которым жидкость стекает вниз, дробясь на сетках, прикрепленных к каждой ступеньке.

К недостаткам аналога можно отнести отсутствие противотока движения паров и жидкости на горизонтальных лентах и возможность капельного уноса с сеток при нарушении ламинарности движения паров в зазоре между горизонтальными лентами.

Известно также устройство для контакта газа с жидкостью (патент US 2015085600 (А-1), опубликован 26.03.2015), где жидкость стекает по наклонным пластинам, контактируя с парами в щелевых проходах.

Указанное устройство является материалоемким и сложным в изготовлении.

Наклонные тарелки применены и в массообменном контактном устройстве по патенту RU 2271848 С1 (опубликован 20.03.2006). При этом поверхность тарелок для увеличения времени и поверхности контакта может быть гофрирована полностью или частично.

Также гофрирование массообменного устройства применено в структурированных насадках по патенту US 9314709 (В2) (опубликован 19.04.2016).

Все перечисленные выше технические решения несмотря на наличие наклонных или ступенчатых контакторов являются частью вертикальных ректификационных (фракционирующих) колонн с изначально присущими последним недостатками в виде больших масс и габаритов вкупе с повышенной материалоемкостью, сложностью изготовления и монтажа.

Известны тепломассообменные аппараты с горизонтальным (наклонным) корпусом. Так, аппарат по патенту RU 2120322 С1 (опубликован 20.10.1998) содержит корпус прямоугольного сечения с установленными в нем вертикальными перегородками, испаритель и конденсатор, насадку между перегородками и перфорированные элементы, штуцера ввода перерабатываемого сырья и вывода продуктов переработки, отличающийся тем, что выполненный из нетеплопроводящего материала корпус наклонен к горизонтали.

Указанный аппарат несмотря на заявленную мобильность весьма сложен в изготовлении и имеет множество соединений и стыков, обеспечение герметичности которых требует больших усилий.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому решению является способ фракционирования многокомпонентных смесей, основанный на непрерывном нагреве и противотоке жидких и газообразных компонентов, исключающий смешивание фаз при непрерывном выведении газообразных и жидких компонентов из колонны, расположенной под углом наклона в 5÷10° и заполненной на 1/2÷2/3 объема стеклянными шариками с = 1÷6 мм (патент RU 2261751 С1, опубликован 20.08.2014).

Ближайшему аналогу свойственны следующие недостатки.

1. Наличие стеклянных шариков, заполняющих на 2/3 объем горизонтальных колонн, создает повышенное гидравлическое сопротивление отводу товарных конденсатов, особенно при тоннажном производстве.

2. Стеклянные шарики имеют большую тепловую инерцию, что затрудняет ведение фракционирования и ректификации, особенно на переходных режимах.

3. Большое количество шариков мешает очистке установки, вызывая неоправданно большой расход промывочных агентов.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа фракционирования многокомпонентных смесей, исключающего недостатки известных способов.

Преимуществами предлагаемого решения являются:

- простота конструкции;

- возможность получения любого необходимого числа фракций;

- низкая материалоемкость;

- простота масштабирования - от лабораторных до многотоннажных установок;

- компактность устройства, возможность установки на шасси.

Заявленный технический результат достигается в наклонной фракционирующей колонне с непрерывным вводом паров и отводом конденсатов за счет изготовления последней из гофрированной трубы с постепенным по длине охлаждением, разделенной на участки (ступени) сливными устройствами, при этом конденсирование паров многокомпонентной смеси происходит последовательно на участках с соответствующей средней температурой, а слив конденсата с участка производится через нижележащее по уклону сливное устройство.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, на которой изображено устройство для осуществления фракционирования многокомпонентных смесей в соответствии с патентуемым решением.

Устройство представляет собой поднимающуюся под углом к горизонту 5…15° гофрированную тонкостенную трубу 1 с постоянным подводом паров, постепенно охлаждаемую по длине естественным (воздушным) или принудительным образом, выполненную из материала с хорошей теплопроводностью, например, из нержавеющей стали, и сливные устройства 2 для непрерывного отвода конденсата, снабженные запорными вентилями 3 и термометрами 4, причем сливные устройства делят трубу 1 на участки, количество которых не меньше числа требуемых фракций. Часть конденсата с любого участка из сливного устройства при необходимости может быть направлена на один из нижележащих участков по патрубку 5.

Устройство работает следующим образом. Постоянно подводимые пары многокомпонентной смеси поднимаются вдоль гофрированной трубы 1, постепенно остывая и конденсируясь. Конденсат заполняет впадины гофр и начинает стекать как по ступенькам назад под уклон по трубе 1. Поднимающиеся навстречу конденсату пары заново испаряют молекулы случайно выпавших фракций из впадин гофр и влекут их дальше, на следующие участки, где температура трубы 1 более соответствует точке росы данной фракции. Гофрирование трубы не только увеличивает площадь поверхности теплообмена, но и задерживает конденсат, увеличивая тем самым время контакта жидкой и паровой фазы, а также делает движение паров турбулентным, что ускоряет массообмен. Стекающий в пределах участка по трубе 1 конденсат достигает своего сливного устройства и выводится из установки. Чем меньше градиент падения температуры трубы 1 в пределах участка и чем длиннее сам участок, тем выше концентрация выделенной фракции.

Градиент падения температуры участка можно уменьшить в случае естественного охлаждения при помощи теплоизоляции, надетой на трубу 1 в границах участка, а длину участка можно увеличить, закрывая вентили 3 на соответствующих сливных устройствах 2.

Компактность устройства достигается сворачиванием трубы 1 в спираль, цилиндрическую или коническую.

Для повышения флегмового числа устройства следует часть сливаемого с участка (ступени) конденсата передать по патрубку 5 на один из нижележащих участков для повторной разгонки.

1. Устройство для фракционирования многокомпонентных смесей, основанное на противотоке паровой и сконденсированной фазы во фракционной колонне с непрерывным вводом паров и отводом конденсатов, отличающееся тем, что фракционирующая колонна представляет собой поднимающуюся под углом к горизонту гофрированную трубу, постепенно охлаждаемую естественным или принудительным образом, при этом сливные устройства для конденсата, снабженные запорными вентилями и термометрами, делят гофрированную трубу на участки, количество которых не меньше числа требуемых фракций.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гофрированная труба свернута в цилиндрическую или коническую спираль.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что часть конденсата с любого участка через сливное устройство при необходимости может быть направлена на один из нижележащих участков по отдельному патрубку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к массообменным аппаратам для проведения процесса ректификации компонентов из топливного газа. Ректификационная колонна содержит колонну, имеющую верхнюю секцию и нижнюю секцию.

Изобретение относится к устройствам подготовки путем отбензинивания попутного нефтяного газа и газа дегазации конденсата. Блок отбензинивания низконапорного тяжелого углеводородного газа включает компрессор, установленный на линии сырьевого газа, и дефлегматор с линией вывода конденсата и тепломассообменным блоком, охлаждаемым хладагентом.

Изобретение относится к области производства изотопа кислорода-18 для ПЭТ-томографии и также может быть использовано для производства воды, обогащенной по изотопу кислорода-18.

Изобретение относится к области энергетики, а именно установке по перегонке углеводородного сырья, в которой реализуют процесс постепенного непрерывного испарения сырья с получением в виде дистиллятов бензиновых, керосиновых и дизельных топливных фракций, и может быть использована в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой и в других отраслях промышленности.

Изобретение описывает устройство для дефлегмации газа, включающее вертикальный аппарат с верхней и нижней дефлегматорными секциями, расположенными в верхней части аппарата, и сепарационной зоной в нижней части аппарата с линией подачи сырьевого газа и линиями вывода конденсатов, в котором верхняя дефлегматорная секция соединена линиями ввода/вывода хладоагента с холодильной машиной, оснащенной линиями ввода/вывода теплоносителя, а нижняя дефлегматорная секция соединена с верхом аппарата линиями ввода/вывода подачи подготовленного газа в качестве хладоагента, при этом холодильная машина соединена линиями ввода/вывода теплоносителя с теплообменником, установленным на линии вывода подготовленного газа.

Группа изобретений относится к способам подготовки газа путем низкотемпературной конденсации и может быть использована в газовой промышленности для промысловой подготовки скважинной продукции газоконденсатных месторождений.

Изобретение относится к способу дистилляции сырых нефтей. Способ дистилляции сырой нефти включает следующие стадии: i) пропускают углеводородную сырую нефть в сосуд предварительного мгновенного испарения, поддерживаемый в условиях, которые обеспечивают разделение сырой нефти на жидкость, полученную в результате предварительного мгновенного испарения, и пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, ii) пропускают жидкость, полученную в результате предварительного мгновенного испарения, в печь, поддерживаемую в условиях, которые обеспечивают нагревание и частичное испарение указанной жидкости, iii) пропускают нагретый поток, выходящий из печи, в нижнюю часть атмосферной дистилляционной колонны, поддерживаемой в условиях фракционирования, iv) пропускают пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, в зону указанной дистилляционной колонны, находящуюся в нижней части зоны отпаривания, расположенной ниже зоны ввода выходящего из печи потока, и v) пропускают водяной пар в зону указанной дистилляционной колонны, находящуюся в нижней части зоны отпаривания, таким образом, что выходящий из печи жидкий поток подвергается контактированию с водяным паром и паром, образующимся в результате предварительного мгновенного испарения, в зоне отпаривания в условиях, достаточных для отпаривания выходящего из печи жидкого потока, причем указанный пар, образующийся в результате предварительного мгновенного испарения, содержит не более 30 мас.% воды и/или водяного пара.

Изобретение предназначено для получения соли метионина с щелочным металлом. Реакционная система для получения соли метионина включает реакционно-ректификационную колонну с высотой переливной перегородки от 100 до 1000 мм, с расстоянием между тарелками от 500 до 1000 мм, с отношением диаметра колонны к длине переливной перегородки от 1,1 до 1,3, с отношением площади поперечного сечения к газопроточной площади от 1,5 до 2 и с количеством тарелок от 15 до 25, предпочтительно от 18 до 20.

Изобретение относится к дистилляции метанола и может быть использовано в химической промышленности. Способ очистки потока сырого метанола включает предварительную обработку сырого метанола на ступени отбензинивания 100 для отделения летучих компонентов при давлении отбензинивания (p1) и дистилляцию 200 метанола из раствора дегазированного сырого метанола.

Изобретение относится к способам промысловой подготовки газа методом низкотемпературной сепарации и может быть использовано в газовой промышленности. Предложен способ, согласно которому газ осушают, предварительно редуцируют и сепарируют на первой ступени сепарации с получением водного и углеводородного конденсатов, а также газа, который подвергают дефлегмации за счет охлаждения конденсатом и газом третьей ступени с получением конденсата и газа второй ступени.

Изобретение относится к области энергосберегающих технологий и может использоваться в процессах ректификации. Устройство содержит ректификационную колонну в виде пленочного кожухотрубчатого тепломассообменного аппарата, в котором функции исчерпывающей секции и конденсатора для образования дистиллята выполняет трубное пространство, а роль укрепляющей секции- межтрубное пространство.

Изобретение относится к устройствам и способам поддержания устройств для контакта пара с жидкостью. Устройство для сбора и распределения жидкости, установленное в колонне, содержащей наружный кожух и внутреннюю область, в которой происходят массоперенос и/или теплообмен, содержит сборник жидкости, проходящий поперек внутренней области колонны и содержащий множество каналов сбора, которые проходят в продольном направлении параллельно друг другу для сбора жидкости, нисходящей в пределах внутренней области колонны, причем каналы сбора имеют выпуски для выпуска жидкости, собираемой в каналах сбора; по меньшей мере, один каркас, проходящий поперек внутренней области колонны и имеющий противоположные концы, поддерживаемые кожухом колонны, причем каркас расположен под сборником жидкости и поддерживает его; распределитель жидкости, расположенный под каркасом и несомый им; и внутренний проход для текучей среды, сформированный в каркасе и выполненный с возможностью приема жидкости, выпускаемой из выпусков каналов сбора, и транспортировки ее в распределитель жидкости.

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам для проведения процессов ректификации в бражной колонне и может быть использовано в укрепляющих ректификационных колоннах в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к устройству и способу дистилляции жидкости. .

Изобретение относится к аппаратам для получения пищевого ректификованного спирта. .

Изобретение относится к перегонке мазута в процессе переработки нефти. .

Изобретение относится к области переработки газового конденсата, нефти, высококипящих углеводородных фракций, каменноугольных смол. .

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при перегонке нефти с получением дистиллатных фракций топливного назначения и кубового остатка.

Аэратор // 1699566
Изобретение относится к технологическому оборудованию для обработки многофазных систем. .

Изобретение относится к обработке воды. .

Изобретение относится к принципиальным схемам технологического процесса обработки газойлей и в особенности химически активных газойлей, полученных термическим крекингом нефтяных остатков, с использованием принципа разделения потоков. Способ облагораживания газойлей до дистиллятных углеводородов включает деление первого потока газойля на первую и вторую части; смешивание второго потока газойля с первой частью первого потока газойля для формирования смешанного потока газойля; контактирование смешанного потока газойля и водорода с первым катализатором гидроконверсии в первой реакционной системе гидрокрекинга для превращения по меньшей мере части углеводородов в смешанном потоке газойля в дистиллятные углеводороды; извлечение эффлюента из первой реакционной системы гидрокрекинга, содержащего не превращенные углеводороды и дистиллятные углеводороды; фракционирование эффлюента из первой реакционной системы гидрокрекинга на одну или более углеводородные фракции, включая фракцию, содержащую не превращенные углеводороды; контактирование водорода и фракции, содержащей не превращенные углеводороды со вторым катализатором гидроконверсии во второй реакционной системе гидрокрекинга для превращения по меньшей мере части не превращенных углеводородов в дистиллятные углеводороды; подачу эффлюента из второй реакционной системы гидрокрекинга на ступень фракционирования для совместного фракционирования с эффлюентом из первой реакционной системы гидрокрекинга; подачу потока, состоящего из второй части первого потока газойля в третью реакционную систему гидрокрекинга; контактирование потока, состоящего из водорода и второй части первого потока газойля с третьим катализатором гидроконверсии в третьей реакционной системе гидрокрекинга для превращения но меньшей мере части углеводородов во второй части в дистиллятные углеводороды; фракционирование эффлюента из третьей реакционной системы гидрокрекинга для извлечения двух или более фракций углеводородов, причем первый поток газойля отличается от второго потока газойля. Раскрытый принцип разделения потоков позволяет оптимизировать интенсивности реакций в реакторах гидрокрекинга. Тем самым используя преимущества отличия реакционных способностей газойлей - продуктов термического крекинга, против некрекированных газойлей. Преимущество выражается в снижении стоимости оборудования для получения базовых масел, дизтоплива, керосина, бензиновых топлив при повышении степени конверсии и долгой жизни катализатора. 2 н. и 28 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к устройствам для разделения многокомпонентных смесей и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химико-фармацевтической и пищевой промышленности. Фракционирующая колонна представляет собой поднимающуюся под углом к горизонту гофрированную трубу, постепенно охлаждаемую естественным или принудительным образом. Сливные устройства для конденсата, снабженные запорными вентилями и термометрами, делят гофрированную трубу на участки, количество которых не меньше числа требуемых фракций. Для повышения флегмового числа допускается часть сливаемого с участка конденсата передать на один из нижележащих участков для повторной разгонки. Компактность устройства достигается сворачиванием гофрированной трубы в спираль, цилиндрическую или коническую. Технический результат: снижение габаритов и материалоемкости устройства, уменьшение себестоимости фракционирования многокомпонентных смесей в целом. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх