МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВАКУУМА В ПРОМЫШЛЕННЫХ АППАРАТАХ Российский патент 2002 года по МПК B01D3/10 C10G7/06 

Изобретение относится к нефтяной и нефтехимической промышленности и используется при фракционировке тяжелых нефтяных продуктов, мазута, масляных фракций, химических продуктов и др.

Известны способы создания вакуума путем отсасывания из вакуумных колонн газов и паров циркулирующей жидкостью (патенты РФ 2094070, 2102102, 2124147) с помощью жидкостных эжекторов.

В патентах РФ 2102102 и 2124147 предусматривается одноступенчатое отсасывание газов и паров из аппарата с целью создания в них вакуума.

Известно, что многоступенчатое эжектирование позволяет уменьшить расход энергии на процесс создания вакуума (см. Рогачев С.Г., Глаголева О.Ф. "Новое в процессе вакуумной перегонки нефтяного сырья", ОАО "ЦНИИТЭнефтехим", М., 1999, с.25-27; Касаткин А.Г. "Основные процессы и аппараты химической технологии", Госхимиздат, 1960, с.152-156.). Исходя из этого физического факта многие компрессоры, в которых происходят процессы сжатия газов, имеют 3-4 ступени сжатия. При вакуумировании также происходит сжатие вакуумных газов до давления, намного превышающего атмосферное.

Известны вихревые эжекторы по патенту РФ 2076250, в которых сопла представляют собой круговые щели, направляющие поток рабочей жидкости под углом 0-14^o к оси эжектирующего стояка, а вращательное движение осуществляется за счет тангенциальной подачи рабочей жидкости в сопловую камеру.

Данная конструкция оказалась эффективной, но недостаточно надежной. Опыт эксплуатации показал, что узкие щели забиваются твердыми примесями, даже, если перед вихревыми аппаратами устанавливают фильтры. В связи с этим были разработаны конструкции вихревых эжекторов с регулируемым сечением (см. патент РФ 2147085), которые позволяют периодически увеличивать проходное сечение с целью продувки от засоряющих веществ внутри стояка.

Наиболее близким к описываемому способу по технической сущности и достигаемому эффекту является способ, в котором создание вакуума производится путем отсасывания газов и паров из аппарата, в результате чего конденсация парогазовой смеси осуществляется в конденсационно-эжектирующем вертикальном стояке, причем рабочую жидкость подают через специальные эжекторы в нескольких местах (патент РФ 2094070).

Задача рассматриваемого изобретения заключается в повышении эффективности и надежности способа создания вакуума в промышленных аппаратах с применением жидкостных эжекторов, сопла которых представляют собой круговые щели. Для этого предлагается многоступенчатый способ создания вакуума в аппаратах, который включает эжектирование из аппаратов газопарообразных веществ струями циркулирующей рабочей жидкости, конденсацию парообразных веществ и разделение газожидкостной смеси в сепараторе с гидравлическим затвором, охлаждение циркулирующей жидкости и подкачку дополнительной жидкости, а также подачу рабочей жидкости в качестве рабочих потоков в вертикальный эжектирующий стояк в нескольких местах. Отличие настоящего изобретения в том, что на первой ступени рабочую жидкость подают в многосопловой струйный аппарат несколькими струями, при этом на первой ступени периферийные струи направляют под углом к центральной струе (струям) вдоль оси аппарата, примыкающей с сохранением скорости потока (в камере смешения) непосредственно ко второй ступени, куда подают рабочую жидкость тангенциально, а также и в последующие ступени эжектирования с увеличением поперечного сечения стояка на каждой ступени. На последней ступени рабочую жидкость подают горизонтально, а избыток жидкости из сепаратора откачивают в нефть или после расслоения и отстаивания сконденсировавшейся ее части последнюю откачивают в качестве целевой фракции, или в качестве холодного орошения - в предыдущие фракционирующие аппараты.

Предлагаемый способ иллюстрируется в качестве примера на варианте вакуумной перегонки тяжелой нефти (см. чертеж).

Тяжелую остаточную нефть после отгонки от нее светлых нефтепродуктов, включая атмосферный газойль, или мазут 1 подают в вакуумную колонну 2, в которой производят процесс ретификации на дистиллятные вакуумные фракции 3 и остаток - гудрон 4. С верха колонны 2 газопаровую фазу 5 направляют по трубопроводу 6 в первую ступень эжектирования многосопловым струйным аппаратом 7, в которую подают циркулирующую жидкость 8, через фильтр 9. Рабочая жидкость, увлекая газопаровую фазу в виде пены, направляется во вторую ступень 10, куда также через фильтр 9 подают рабочую жидкость 8, которая, выходя из сопел, увлекает смесь в третью ступень 11, затем - на последнюю ступень 12, куда рабочую жидкость и пену подают в горизонтальном направлении. При этом каждый поток рабочей жидкости 8 подают в стояк с увеличением поперечного сечения стояка, а именно: сечение стояка на третьей ступени 11 больше, чем сечение на второй ступени 10, сечение последней ступени 12 больше сечения третьей ступени 11.

Поток газопарожидкостной смеси после ступени 12 направляют горизонтально, что обуславливает предварительное разделение и расслоение пены на жидкость и газопаровую среду, направляемую на конденсацию в аппарат воздушного охлаждения АВО 13, где конденсируют пары; затем газожидкостную смесь направляют на разделение в сепаратор 14 под уровень жидкости с целью создания гидравлического затвора. Возможно газожидкостную смесь направляют помимо аппарата 13 в сепаратор 14. Отделившийся от жидкости газ по линии 15 направляют на очистку, а затем - на сжигание в печь (не показано). Расслаивающуюся жидкость 16, если требуется, охлаждают в холодильнике 17, подкачивают к ней дополнительную жидкость 18, затем циркулирующую рабочую жидкость подают силовым насосом (или турбонасосом) 19 на эжекторы первой ступени 7, второй ступени 10, третьей ступени 11 и четвертой ступени 12, создавая глубокий вакуум в колонне 2.

Сконденсировавшаяся часть паров, выходящих с верха колонны 2, насосом 20 откачивается в качестве целевого продукта или в качестве холодного орошения в другие фракционирующие аппараты, а избыточное количество жидкости откачивают насосом 21 в нефть, причем благодаря этой жидкости компенсируют сопротивление гидравлического затвора 22 по линии 23 через форсунку 24.

Предлагаемый способ создания вакуума позволяет достигнуть остаточного давления в колонне 5-7 мм рт.ст. и в результате этого увеличить четкость фракционирования вакуумных фракций 3, повысив вследствие этого их качество, а также добиться требуемого утяжеления гудрона 4.

В процессе взаимодействия рабочей жидкости с газопаровой средой образуется пена, которая с трудом расслаивается на стадии разделения в сепараторе 16. Для предотвращения образования стойкой пены в газопарожидкостной поток вводят антипенные присадки, а также антикоррозийные присадки или вещества, способствующие очистке газов и жидкости от сернистых и других вредных соединений, по линии 25.

В случае необходимости газ кратковременно может сбрасываться в "свечу" по линии 26.

Изобретение относится к нефтяной и нефтехимической отраслям промышленности и используется при фракционировании тяжелых нефтяных продуктов, мазута, масляных фракций, химических продуктов и др. Способ включает создание вакуума в промышленных аппаратах жидкопарогазовыми эжекторами с использованием эжектирующего стояка, в котором осуществляют конденсацию и сжатие газопаровой фазы в несколько ступеней: на первой ступени многоструйным жидкостным эжектором, на последующих ступенях подачу рабочей жидкости осуществляют тангенциальным потоком с увеличением поперечного сечения стояка на каждой ступени. На последней ступени газопарожидкостную смесь направляют горизонтально с целью предварительного разделения жидкости и газа. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности способа. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Многоступенчатый способ создания вакуума в промышленных аппаратах перегонки нефти, нефтяных и химических продуктов, включающий отсасывание (эжектирование) из аппаратов газопарообразных веществ струями циркулирующей рабочей жидкости, конденсацию парообразных веществ и разделение газожидкостной смеси на газ и жидкость в сепараторе с гидравлическим затвором, охлаждение циркулирующей жидкости, подачу дополнительной жидкости, после чего рабочую жидкость подают в качестве рабочих потоков в вертикальный эжектирующий стояк в нескольких местах, отличающийся тем, что на первой ступени рабочую жидкость подают несколькими струями, при этом периферийные струи направляют под углом к оси многосоплового струйного аппарата, примыкающей непосредственно с сохранением скорости потока ко второй ступени, куда подают рабочую жидкость тангенциально, а также и в последующие ступени эжектирования с увеличением поперечного сечения стояка на каждой ступени, причем на последней ступени рабочую жидкость подают горизонтально с торможением потока в диффузоре, с последующей конденсацией и охлаждением парогазожидкостной смеси, а избыток жидкости из сепаратора откачивают в нефть или после расслоения и отстаивания сконденсировавшейся ее части откачивают в качестве целевой фракции или в качестве хладагента. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сопротивление гидравлического затвора компенсируют подачей избыточной жидкости. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после последней ступени эжектирования в газопарожидкостной поток подают в смеси или по отдельности антипенные, антикоррозийные присадки или вещества, способствующие очистке газов и жидкости от сернистых соединений. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительную жидкость подают через струйный аппарат.