Электродегидратор

 

О П И С А Н И Е < >SI0755

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.04.77 (21) 2473631/23-03 (51) М.Клз С 10 6 33/02 с присоединением заявки— (23) Приоритет—

Государственный комитет

:cccp (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № 9 (53) УДК 66.066.5 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 10.03.81 (72) Авторы изобретения

А. Ф. Корж, А. П. Ильин, Л. И. Диденко, Г. И. Белый;

Л. А. Несмашный, Л. Ф. Васютин, Н. Н . Орехов и В. М. Чуищев

Ивано-Франковский институт нефти и газа и Авдеевский коксохимический завод им. 50-летия СССР (71) Заявители (54) ЭЛЕКТРОДЕГИДРАТОР

Изобретение относится к устройствам для обезвоживания, обеззоливания и обессоливания дисперсных систем (эмульсийсуспензий) каменноугольной смолы и может быть применено для очистки смолы перед ее ректификацией в смолоперерабатывающих цехах коксохимических заводов.

Известны электродегидраторы для обезвоживания и обессоливания нефтяных эмульсий (, 1).

Однако эти аппараты не могут быть применены для разрушения дисперсных систем каменноугольной смолы, так как плотность смолы выше плотности нефти и воды, и кроме того, наличие повышенного содержания твердых частиц в смоле (частицы кокса, сажи, угля и т. д.) значительно уменьшает электрическое сопротивление смолы.

Наиболее близким техническим решением является электродегидратор для обезвоживания и обессоливания нефтяной эмульсии (2).

Электродегидратор состоит из горизонтальной цилиндрической емкости с расположенными в ней тремя электродами и изоляторами, распределительного устройства, содержащего коллектор для подвода нефтяной эмульсии и отводы, соединяющие коллектор с электрической зоной, находящейся между двумя нижними электродами, и приспособления для отвода обработанной нефтяной эмульсии.

Нефтяную эмульсию вводят в электри5 ческую зону, расположенную над нижнил; электродом, через отводы, соединенные с коллектором. После обработки в этой зоне нефтяная эмульсия .поступает в основную зону, где окончательно обрабатывается и через приспособление для отвода обработанной эмульсии отводится из электродегидратора.

Недостатки этого электродегидратора, не позволяющие применить его для очистl5 ки каменноугольной смолы, сводятся к следующему.

При попадании дисперсной системы каменноугольной смолы в электрическое поле постоянной напряженности частицы во20 ды и твердые частицы располагаются вдоль его силовых линий, образуя так называемые токопроводящие цепочки. В результате такого расположения частиц электропроводность дисперсной системы резко

25 увеличивается, возникает короткое замыкание, и аппарат работает как обычный отстойник.

Кроме этого, ввод диоперсной системы с помощью отводов концентрирует образование токопроводящих цепочек в сечении от810755

5 !

О

l5

Зо

65 вода, что увеличивает вероятность короткого замыкания и, с другой стороны, оставляет свободной часть электрического поля, которое воздействует на обрабатываемый поток.

Целью изобретения является повышение степени очистки каменноугольной смолы и повышение падежности работы дегидратора.

Для достижения этой цели в электродегидраторе, состоящем из емкости, распределительного устройства, электродов и изоляторов, электроды представляют собой трубы, расположенные параллельно в шахматном порядке, образуя три горизонтальных ряда, причем распределительное устройство расположено в середине верхнего ряда параллельно трубам и выполнено в виде перевернутого желоба с прикрепленной к нему снизу пластиной. Изготовление электродов из труб создает условия для получения электрического поля высокой степени неравномерности по -íà÷åíèþ на,пряженности, что позволяет рассредоточить образование токопроводящих цепочек, что, в свою очередь, приводит к увеличению времени на их формирование, т. с. времени до возникновения короткого замыкания между электродамии.

Выполнение распределительного устройства из перевернутого желоба с пластиной создает два щелевидных отверстия, длина которых соответствует длине труб, из которых собирается электрод. Это позволяет получить две горизонтальные струи (плоскости) диоперсной системы, подвергаемой очистке, и рост токопроводящих цепочек будет проходить рассредоточенно по всей длине щелевидного отверстия. Кроме того, такая конструкция распределительного устроиства создает ламинарныи поток В аппарате, который способствует всплыванию (осаждению) частиц и, следовательно, повышению степени очистки.

Расположение распределительного устройства в середине верхнего электрода параллельно трубам позволяет равномерно распределить дисперсную систему в электрическом поле и, следовательно, каждой части потока получить одинаковое воздействие электрического, поля и иметь одинаковую степень очистки, а также способствует рассредоточенному росту токопроводящих цепочек, т. е. замедляет их рост.

Взаимное расположение труб электродов в шахматном порядке дозволяет одной трубе рабочего электрода создавать электрическое поле между двумя трубами заземленного электрода в силу одинакового расстояния до их ценвров. Таким образом, при шахматном -расположении труб в электродах увеличивается объем, в котором создается электрическое поле, что увеличивает время пребывания в нем смолы и, следовательно, степень ее очистки.

На фиг. 1,изображен общий видэлектродегидратора; на фиг. 2 — сечение А — А фиг. 1.

Электродегидратор состоит из горизонтальной емкости 1, в которой имеются штуцеры 2, 8 для ввода в аппарат каменноугольной смолы, подвергающейся очистке, штуцера 4 и 5 для вывода очищенной смолы и воды, соответственно. Кроме того, емкость 1 имеет штуцер б для крепления проходного изолятора 7, через который подается высокое на пряжение к трубам 8 рабочего электрода. Желоб 9 распределительного устройства крепится к угольникам 10, 11, которые привариваются к стенкам емкости 1. Под желобом 9 находится металлическая пластинка 12, которая крепится к желобу 9 в нескольких местах с зазором

5 — 10 ил. По ширине желоба 9 зазор между ним и пластинкой 12 отсутствует. Трубы верхнего электрода 18 прик",.епляютс„к угольникам 10.

Трубы рабочего электрода находятся в о-гнщенной смоле и опираются на опорные изоляторы 14, выпо.тненные из высокопрочного электроизоляционного материала, например, фтор опл аста. Трубы ни к него электрода 15 и опорные изоляторы 14 прикрепляются к угольникам 11.

Электродегпдратор работает следующим образом.

Перед пуском в работу аппарат заполняется относительно безводной смолой с содержанием воды 1 — 2% и подогретой до

60 — 80 С. После этого подается высокое напряжение на трубы 8 рабочего электрода порядка 8 — 16 кВ. через проходной изолятор 7. Далее при включенном рабочем электроде в аппарат подают каменноугольную смолу с содержанием воды 5 — 30% через штуцеры 2, 8. Смола поступает в электрополе через щели (левая и правая), которые, имеются между желобом 9 и пластиной 1.2.

При стекании смолы с пластины 12 на псе воздействует электрическое поле, соз,—::=.àåMoå между пластиной 12 и трубой 8 рабочего электрода. В результате воздействия электрического поля частицы воды и твердые частицы поляризуются, образуют диполи, которые приобретают cilocoGHocTI> соединяться друг с другом, образуя токопроводящие цепочки. На твердые цепочки адсорбируется вода, а на водяные цепочки адсорбируются твердые частицы (сажа, кокс, частицы кладки кокосовых печей, уголь и т. д.). Твердые частицы в основном являются носителями золы и веществ, не растворимых в толуоле. Кроме того, на токопроводящие цепочки адсорбируются поверхностно-активные вещества, спец иально введенные в смолу перед ее подачей в аппарат, например, типа деэмульгаторов

810755

05KIK, диссольван 44 1 1 в количестве

20 — 100 г/т смолы или находящиеся в смоле, например, фенолы, пвридиновые основания. В результате присутствия поверхностно-активных веществ возникают силы поверхностного натяжения, которые стараются вытолкнуть твердую токопроводящую цепочку из смолы на границу раздела фаз в аппарате, а водяную токопроводящую цепочку ста раются преобразовать в каплю, которая способна всплывать в смоле. Наличие в твердой цепочке воды, поверхностно-активных веществ понижает ее плотность и способствует ее всплыванию в смоле. На выходе из распределительного устройства воздействие электрического поля на смолу является кратковременным, но здесь смола освобождается от значительной част и нежелательных компонентов и приобретает более или менее постоянное качество по их содержанию. Далее эта смола подвергается уже более длительному воздействию в электрическом:поле, создаваемом между трубами 8 рабочего электрода и трубами верхнего 18 и нижнего 15 электродов. В результате воздействия этого электрического поля смола освобождается в значительной степени (на 80 — 90 О/о ) от нежелательных компонентов (воды, золы, солей) и выводится через штуцера 4 в хранилища обезвоженной и обессоленной смолы или непосредственно подается в ректификационную колонну для разделения на фракции.

Вода с находящимися в ней солями и твердыми частицами выводится с верха аппарата через штуцер 5 в специальную канализацию. В лабораторных условиях был испытан электродегидратор непрерывного действия объемом:10 л, электроды которого и распределительное устройство имели длину

8 мм при диаметре труб электродов 50 мм и при подаче напряжения на рабочий электрод 1О+0,5 кВ. Испытание было проведено на производительности 50 л/час:й!1 и температуре 80 С l5. ,В этих условиях было обеспечено снижение воды с 10,2 /о до 0,45 /о, золы с

0,14 О/о до i0„07 $, агрессивных солей с

1ЬО мг/л до 20 мг/л. 1 ехнико-экономическая эффективность анна рата заключается в том, что он повышает качество смолы, поступающей в переработку, и снижает затраты на ее переработку. Например, в настоящее время смола, перерабатываемая в обычном смолоперерабатывающем цехе, содержит, воды более 4 /о, золы более 0,08%, агрессивных солей более li00 мгlл. Все это приводит к тому, что смолоперегонные агрегаты требуется останавливать для чистки через

3 — 4 месяца, имеется повышеный расход тепла и энергии на перекачку воды н ее испарение. По предварительным данным внедрение, предлагаемого аппарата в смолоперегонном цехе даст экономический эффект порядка 100 тыс. руб./г за счет увеличения производительности установки и снижения расхода тепла и электроэнергии.

Предлагаемый аппарат имеет более высокую производительность, чем предложенные ранее аппараты.

Кроме того, внедрение аппарата повысит культуру производства, так как отпадает чистка аппаратуры, а ее;подготовка к ремонту сокращается до минимума.

Формула изобретения

Электродепидратор, состоящий из емкости, распределительного устройства, электродов и изоляторов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени очистки каменноугольной смолы и повы;пения надежности, электроды представлчют собой трубы, расположенные параллельно в шахматном порядке, образуя три горизонтальных ряда, причем распределительное устройство расположено в середине верхнего ряда параллельно трубам и выполнено в виде,перевернутого желоба с прикрепленной к нему снизу пластиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Медведев К. П. и др. «Дисперсные системы каменноугольной смолы и их физико-химические свойства», «Кокс и химия», 1973, ¹ 3, с. 28.

2. Авторское свидетельство СССР № 205191, кл. С 10 G 33 02, 1968 (прототип) .

810755

Составитель Л. Фролова

Техред О. Павлова

Редактор Т. Авдейчик

Корректор С. Файн

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 223/219 Изд. М 222 Тираж 553 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5