НАСОСНО-ЭЖЕКТОРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК F04F5/54 

Настоящее изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к установкам для обработки под вакуумом различных жидких продуктов, например для ректификации нефтяного сырья.

Известна насосно-эжекторная установка, содержащая емкость под вакуумом и вакуумсоздающее устройство, включающее сепаратор, струйный аппарат, компрессор и насос (см. например, авторское свидетельство СССР N 827113, МПК B 01 D 19/00, 1979).

Однако данная установка имеет сравнительно невысокую экономичность в случае откачки из емкости под вакуумом парогазовой смеси, поскольку использование в качестве активной среды в струйном аппарате газа не позволяет обеспечить эффективную конденсацию паров и легкоконденсируемых углеводородов уже на стадии их откачки струйным аппаратом, что усложняет процесс их отделения на стадии сепарации и ведет к дополнительным затратам энергии.

Наиболее близкой к заявляемой является насосно-эжекторная установка, содержащая вакуумсоздающее устройство и емкость под вакуумом с магистралями отвода парогазовой фазы, подвода жидкого продукта и отвода, по меньшей мере, одной жидкой фракции, при этом вакуумсоздающее устройство включает в себя вакуумный сепаратор с магистралями отвода газовой и жидкой фаз, насос, подключенный входом для жидкости к сепаратору, и струйный аппарат, подключенный газовым входом к магистрали отвода парогазовой фазы, жидкостным входом к выходу насоса и выходом к вакуумному сепаратору (см. например, авторское свидетельство СССР N 850120, МПК B 01 D 17/04, 1979).

В данной установке можно организовать эффективную откачку парогазовой смеси с организацией процесса конденсации паров и легкоконденсируемых углеводородов уже на стадии их откачки струйным аппаратом. Однако с помощью данной установки нельзя организовать процесс стабильного поддержания разрежения в емкости под вакуумом и одновременно сжатия до требуемого давления газовой фазы парожидкостной смеси, что позволило бы использовать газовую фазу в технологических целях и тем самым одновременно повысить экономичность установки и ее экологичность за счет предотвращения бесполезного сжигания углеводородных газов в факелах.

Задачей настоящего изобретения является интенсификация процесса обработки в емкости под вакуумом жидких продуктов за счет стабильного поддержания вакуума на требуемом по технологии обработки уровне и одновременно уменьшение загрязнения окружающей среды за счет сокращения сжигания углеводородных газов в факелах и направлении последних на технологические цели, что повышает экономичность установки.

Указанная выше задача решается тем, что насосно-эжекторная установка, содержащая емкость под вакуумом с магистралями отвода парогазовой фазы, подвода жидкого продукта и отвода, по меньшей мере, одной жидкой фракции, вакуумный сепаратор с магистралями отвода газовой и жидкой фаз, насос, подключенный входом для жидкости к вакуумному сепаратору, и струйный аппарат, подключенный газовым входом к магистрали отвода парогазовой фазы, жидкостным входом к выходу насоса и выходом к вакуумному сепаратору, снабжена дополнительным струйным аппаратом, дополнительным насосом и выходным сепаратором с магистралями отвода жидкости и сжатого газа, при этом дополнительный насос входом подключен к выходному сепаратору, дополнительный струйный аппарат подключен жидкостным входом к выходу дополнительного насоса, газовым входом к магистрали отвода газовой фазы вакуумного сепаратора и выходом к выходному сепаратору, а магистраль отвода жидкой фракции емкости под вакуумом подключена к выходному и вакуумному сепараторам. Насосно-эжекторная установка может быть снабжена холодильниками, установленными один между жидкостным входом струйного аппарата и вакуумным сепаратором и другой между жидкостным входом дополнительного струйного аппарата и выходным сепаратором, магистраль отвода жидкой фазы вакуумного сепаратора и магистраль отвода жидкости выходного сепаратора могут быть подключены к емкости под вакуумом, магистраль отвода жидкой фазы может быть подключена к выходному сепаратору, при этом может быть подключена к выходному сепаратору, при этом магистраль отвода жидкой фазы и магистраль отвода жидкости могут быть снабжены соответственно подающим насосом и нагнетательным насосом.

Предлагаемая установка позволяет одновременно поддерживать достаточно низкое остаточное давление в емкости под вакуумом, например в ректификационной колонне, что, в свою очередь, позволяет увеличить выход легколетучих (светлых) фракций и сжимать несконденсированные газы (в случае нефтепереработки углеводородные газы) до давления, требуемого потребителем. Это дает возможность подавать их выходного сепаратора потребителю сжатый газ, например углеводородный газ, под давлением, при котором он может быть использован на технологические нужды, а избыток жидкой фазы направлять в качестве полуфабриката для дальнейшей технологической переработки. Выполнение установки с замкнутыми, практически автономными, контурами циркуляции рабочей среды струйных аппаратов приводит к уменьшению загрязнения окружающей среды. Холодильники целесообразно разместить между жидкостным входом струйных аппаратов и соответствующим каждому из них жидкостным выходом вакуумного или выходного сепаратора, что позволяет отбирать от жидкой фазы избыток тепла.

Соединение выходного сепаратора и вакуумного сепаратора с магистралью отвода жидкой фракции из емкости под вакуумом обеспечивает обновление рабочей среды жидкой фракцией, поступающей из емкости под вакуумом в замкнутые контуры циркуляции рабочей среды.

Установка позволяет эффективно откачивать парогазовую фазу из верхней части емкости под вакуумом с последующей конденсацией ее как в проточной части струйного аппарата, так и в магистрали за струйным аппаратом.

Соединение между собой контуров циркуляции рабочей среды вакуумного и выходного сепараторов и подключение последних к емкости под вакуумом магистралями соответственно отвода жидкой фазы и отвода жидкости позволяет интенсифицировать процесс обновления жидкой рабочей среды без нарушения материального баланса по жидкой фазе между контурами циркуляции и емкостью под вакуумом, что повышает надежность работы всей установки.

Таким образом, описываемая насосно-эжекторная установка обеспечивает значительное уменьшение загрязнения окружающей среды, сокращение энергозатрат и, как следствие, повышение производительности насосно-эжекторной установки.

Насосно-эжекторная установка содержит емкость 1 под вакуумом с магистралями 2, 3, 4 отвода парогазовой фазы, подвода жидкого продукта и отвода, по меньшей мере, одной жидкой фракции, вакуумный сепаратор 5 с магистралями 6, 7 отвода газовой и жидкой фаз, насос 8, подключенный входом для жидкости к вакуумному сепаратору 5, и струйный аппарат 9, подключенный газовым входом к магистрали 2 отвода парогазовой фазы, жидкостным входом к выходу насоса 8 и выходом к вакуумному сепаратору 5. Установка снабжена дополнительным струйным аппаратом 10, дополнительным насосом 11 и выходным сепаратором 12 с магистралями 13, 14 отвода жидкости и сжатого газа, при этом дополнительный насос 11 входом подключен к выходному сепаратору 12, дополнительный струйный аппарат 10 подключен жидкостным входом к выходу дополнительного насоса 11, газовым входом к магистрали 6 отвода газовой фазы вакуумного сепаратора 5 и выходом к выходному сепаратору 12, магистраль 4 отвода жидкой фракции из емкости 1 под вакуумом подключена к выходному сепаратору 12 и вакуумному сепаратору 5, а магистраль 13 отвода жидкости выходного сепаратора 12 и магистраль 7 отвода жидкой фазы вакуумного сепаратора 5 подключена к емкости 1 под вакуумом. Установка снабжена холодильниками 15, 16, установленными один между насосом 11 и струйным аппаратом 10 и другой между насосом 8 и струйным аппаратом 9, магистраль 7 отвода жидкой фазы вакуумного сепаратора 5 подключена к выходному сепаратору 12, магистрали 13 и 7 снабжены соответственно нагнетательным насосом 17 и подающим насосом 18.

Насосно-эжекторная установка работает следующим образом.

Жидкий продукт (в случае нефтеперегонки нефтяное сырье) подают в емкость 1 под вакуумом (например, ректификационную колонну) с давлением порядка 5 60 мм рт. ст. по магистрали 3. По магистрали 4 отводят жидкую фракцию с помощью насоса 19 в выходной сепаратор 12 и в вакуумный сепаратор 5 для обновления рабочей среды, циркулирующей по замкнутым контурам соответственно: выходной сепаратор 12 дополнительный насос 11 - дополнительный струйный аппарат 10 выходной сепаратор 12 и вакуумный сепаратор 5 насос 8 струйный аппарат 9 вакуумный сепаратор 5. Из выходного сепаратора 12 и вакуумного сепаратора 5 часть рабочей среды поступает в емкость 1 (в случае если это ректификационная колонна на внешнее орошение верхней части колонны).

Из верхней части емкости 1 по магистрали 2 отводят парогазовую фазу, которую откачивают струйным аппаратом 9 за счет энергии жидкой рабочей среды, истекающей из активного сопла струйного аппарата 9. Холодильники 15 и 16 обеспечивают отбор излишка тепла от жидкой рабочей среды, образованного частично за счет диссипации механической энергии в циркуляционном контуре и частично за счет конденсации пара и охлаждения конденсированного газа, откачиваемого из емкости 1 струйным аппаратом 9, и соответственно газа из вакуумного сепаратора 5, откачиваемого дополнительным струйным аппаратом 10, что обеспечивает температурную стабилизацию жидкой рабочей среды.

На выходе из струйного аппарата 9 образуется двухфазная смесь, которая поступает в вакуумный сепаратор 5. В смеси происходит окончательная конденсация паровой фазы, которая не успела сконденсироваться в проточной части струйного аппарата 9. В вакуумном сепараторе 5 смесь разделяется на газовую и жидкую фазы. Жидкая фаза в качестве жидкой рабочей среды насосом 8 вновь подается в струйный аппарат 9, а газовая фаза дополнительным струйным аппаратом 10 откачивается, сжимается и в виде двухфазного потока под давлением не менее 0,11 МПа поступает в выходной сепаратор 12, где смесь разделяется на сжатый газ и жидкость. Сжатый газ по магистрали 14 отводят в топливную систему потребителя или на другие технологические цели потребителя, а жидкость в качестве жидкой рабочей среды подается дополнительным насосом 11 в дополнительный струйный аппарат 10.

Жидкостная рабочая среда постепенно насыщается газами разложения (например, углеводородными газами), откачиваемыми из верхней части емкости 1 под вакуумом. Это ведет к снижению величины разрежения в емкости 1 вследствие выделения этих газов в сопле струйного аппарата. Обновление рабочей жидкой среды позволяет исключить ее насыщение газами разложения и, следовательно, ведет к снижению энергозатрат на достижение и поддержание требуемой величины разрежения.

Соединение между собой магистрали 7 отвода жидкой фазы и выходного сепаратора 12, установка нагнетательного насоса 17 на магистрали 13 и подающего насоса 18 на магистрали 7, подключение последней и магистрали 13 отвода жидкости к емкости 1 позволяет в зависимости от технологической необходимости: отводить жидкую среду из вакуумного сепаратора 5 и выходного сепаратора 12, интенсивно обновляя при этом жидкую рабочую среду в вакуумном сепараторе 5 и выходном сепараторе 12 за счет подачи, одновременно с отводом жидкости в вакуумный сепаратор 5 и выходной сепаратор 12 из емкости 1. Кроме того, это позволяет направлять на технологические нужды в емкость 1 часть излишка жидкости из сепараторов 5, 12 и обновлять рабочую жидкость в выходном сепараторе 12 путем подачи в последний рабочей жидкости из вакуумного сепаратора 5.

Таким образом, описанное выше изобретение может быть использовано для получения продукта вакуумной перегонки нефтяного или другого отличного от него сырья в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях, где требуется вакуумная перегонка исходного сырья.

Использование в области струйной техники. Сущность: установка снабжена дополнительными струйным аппаратом и насосом и выходным сепаратором с образованием контура циркуляции: выходной сепаратор - дополнительный насос - дополнительный струйный аппарат, с подключением газового входа дополнительного струйного аппарата к вакуумному сепаратору и подключением выходного сепаратора к емкости под вакуумом. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Насосно-эжекторная установка, содержащая емкость под вакуумом с магистралями отвода парогазовой фазы, подвода жидкого продукта и отвода по меньшей мере одной жидкой фракции, вакуумный сепаратор с магистралями отвода газовой и жидкой фаз, насос, подключенный входом по жидкости к вакуумному сепаратору, и струйный аппарат, подключенный газовым входом к магистрали отвода парогазовой фазы, жидкостным входом к выходу насоса и выходом к вакуумному сепаратору, отличающаяся тем, что установка снабжена дополнительным струйным аппаратом, дополнительным насосом и выходным сепаратором с магистралями отвода жидкости и сжатого газа, при этом дополнительный насос входом подключен к выходному сепаратору, дополнительный струйный аппарат подключен жидкостным входом к выходу дополнительного насоса, газовым входом - к магистрали отвода газовой фазы вакуумного сепаратора и выходом к выходному сепаратору, а магистраль отвода жидкой фракции емкости под вакуумом подключена к выходному и вакуумному сепараторам. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена холодильниками, установленными один между жидкостным входом струйного аппарата и вакуумным сепаратором и другой между жидкостным входом дополнительного струйного аппарата и выходным сепаратором. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что магистраль отвода жидкости выходного сепаратора подключена к емкости под вакуумом. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что магистраль отвода жидкой фазы вакуумного сепаратора подключена к емкости под вакуумом. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что магистраль отвода жидкой фазы подключена к выходному сепаратору. 6. Установка по пп.1, 3 и 4, отличающаяся тем, что магистраль отвода жидкой фазы снабжена подающим насосом, а магистраль отвода жидкости снабжена нагнетательным насосом.