ЭКСТРАКТОР КОЛОННОГО ТИПА Российский патент 2009 года по МПК B01D11/04 

Изобретение относится к аппаратам для осуществления избирательного извлечения (удаления) из растворов летучих компонентов и может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Известен многоступенчатый экстрактор для систем жидкость-жидкость, включающий устройства для многократного контактирования фаз, состоящие из смесительных камер и отстойных камер с отбойниками и разделительными элементами, ротор с распределителями и подвижные лопатки, а также штуцера для ввода и вывода потоков [1].

Известен пленочный массотеплообменный аппарат, включающий вертикальный корпус со штуцерами для подвода и отвода пара и жидкости, горизонтальные тарелки с отверстиями и пароотбойниками, перфорированные пластины-отражатели вводимого пара и выводимой кубовой жидкости [2].

Известен экстрактор для системы жидкость-жидкость, включающий секционированный по вертикали корпус с устройствами для взаимодействия фаз, а также для ввода и транспортирования инертного газа - интенсификатора процесса [3].

Наиболее близким к заявляемому объекту является экстрактор колонного типа, включающий секционированный по высоте корпус с последовательно соединенными устройствами для взаимодействия фаз, патрубки (штуцера) для ввода и вывода фаз [4]. Характерным недостатком известных аппаратов является сложность конструкции и недостаточная гибкость осуществляемых в них процессов - невозможность регулируемого экстрагирования из растворов наиболее летучих (низкокипящих) компонентов, подлежащих удалению. Характерен также существенный унос одной фазы другой фазой.

Задачей заявляемого изобретения является разработка унифицированного массообменного аппарата для избирательного извлечения из растворов летучих компонентов.

Данная задача решается за счет того, что экстрактор колонного типа, схематично показанный на чертеже, состоит из вертикального корпуса 1 с девятью штуцерами 2-10:

2 - вывод газ;

3 - ввод абсорбента;

4 - первый ввод экстрагента (между верхними секциями абсорбции);

5 и 6 - ввод соответственно жидкой и газовой фаз исходного раствора;

7 - второй ввод экстрагента (ниже десорбционной секции);

8 - ввод газа - интенсификатора - десорбента;

9 - вывод рафината (раствора без удаленных компонентов);

10 - вывод экстракта (экстрагента с извлеченными компонентами),

и снабжен следующими внутренними устройствами: шестью секциями 11-16 с контактными устройствами, представляющими собой перекрестноточные тарелки 17 (в секциях 11-14) в количестве двадцати штук, соответствующих четырнадцати теоретическим тарелкам, и коалесцеры 18 (в секциях 15-16); аккумулятор (или «глухая» по жидкости тарелка) 19 с переливным устройством 20; каплеотбойник 21.

Секции различаются по количеству контактных устройств и назначению:

- секции 11 и 12, содержащие три и четыре тарелки соответственно, служат для абсорбции менее летучих удаляемых компонентов и отогнанной части экстрагента;

- секция 13, содержащая семь тарелок, предназначена для десорбции более летучих удаляемых компонентов, смешения и контактирования исходного раствора с экстрагентом;

- секция 14, содержащая шесть тарелок, служит для смешения и контактирования исходного раствора с экстрагентом;

- секции 15 и 16, имеющие по одному слою коалесцеров, предназначены для разделения жидкости на легкую и тяжелую фазы путем отстаивания, коалесценции капель.

Количество тарелок в секциях, в зависимости от их эффективности и требуемой глубины извлечения компонентов, может быть иным.

Новым в экстракторе является наличие секции для десорбции (13) более летучих (низкокипящих) удаляемых компонентов и секций абсорбции (11, 12) менее летучих (высококипящих) удаляемых компонентов, а также наличие штуцера для ввода газа - интенсификатора - десорбента (8) и двух штуцеров для ввода экстрагента, один из которых (7) расположен под десорбционной секцией (13), а другой (4) - между двумя верхними абсорбционными секциями (11, 12).

Наличие секции для десорбции преимущественно более летучих (низкокипящих), удаляемых из исходного раствора компонентов (например, сероводорода из нефти или из ее дистиллятной фракции), штуцера ввода экстрагента под этой секцией и штуцера для ввода газа - интенсификатора - десорбента позволяет отогнать основную часть их вместе с газом, а извлекать экстракцией только оставшиеся компоненты (например, меркаптаны и неотогнаную часть сероводорода), что обеспечивает гибкость процесса экстракции.

Наличие секций для абсорбции менее летучих удаляемых компонентов, содержащихся в исходном растворе, и штуцера для ввода экстрагента между двумя верхними абсорбционными секциями позволяет наиболее полно извлечь экстракцией из исходного раствора менее летучие (высококипящие) удаляемые компоненты, а также свести к минимуму унос этих компонентов и экстрагента с газом.

Экстрактор работает следующим образом.

Вводимые через штуцера 3, 4, 5, 7 потоки в жидкой фазе контактируют с вводимыми через штуцера 6 и 8 потоками газа на тарелках соответствующих секций. Жидкость после контакта с газом перетекает на нижерасположенную тарелку, а газ поступает на вышерасположенную тарелку. В результате в секциях 11-14 обеспечивается интенсивное взаимодействие потоков в жидкой и газовой фазах при их перемещении в аппарате сверху вниз и снизу вверх соответственно. Газ выходит через верхний штуцер 2, а жидкая фаза, обогащенная удаляемыми компонентами, поступает в аккумулятор 19 и через переливное устройство 20 перетекает в пространство между секциями 15 и 16, снабженными коалесцирующими устройствами 18 для ускорения процесса расслоения двух фаз жидкости. Легкая фаза жидкости (рафинат) выводится из аппарата через штуцер 9, а тяжелая фаза (экстракт) - через нижний штуцер 10. При вводе экстрагента через штуцер 4 основная часть удаляемых компонентов извлекается экстракцией, а при вводе экстрагента через штуцер 7 более летучие (низкокипящие) удаляемые компоненты десорбируются и уходят преимущественно с газом, экстракцией извлекается только оставшаяся в жидкости часть этих компонентов совместно с менее летучими.

Предложенный экстрактор колонного типа, фактически представляющий собой совмещенный аппарат типа экстрактор - десорбер - абсорбер, обеспечивает регулируемость расхода и глубины извлечения экстрагируемых компонентов.

Источники информации

1. А.с. №323133, M. кл. B01D 11/04.

2. А.с. №1517973, М. кл. B01D 3/28.

3. А.с. №656638, М. кл. B01D 11/04.

4. Пат. РФ №2202395, М. кл. В01D 11/04 (Прототип).

Изобретение может быть использовано в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Вводимые через штуцеры 3, 4, 5, 7 потоки в жидкой фазе контактируют с вводимыми через штуцеры 6 и 8 потоками газа на тарелках соответствующих секций. Жидкость после контакта с газом перетекает на нижерасположенную тарелку, а газ поступает на вышерасположенную тарелку. В результате в секциях 11-14 обеспечивается интенсивное взаимодействие потоков в жидкой и газовой фазах при их перемещении в аппарате сверху вниз и снизу вверх. Газ выходит через верхний штуцер 2, а жидкая фаза, обогащенная удаляемыми компонентами, поступает в аккумулятор 19 и через переливное устройство 20 перетекает в пространство между секциями 15 и 16. Легкая фаза жидкости 7 выводится из аппарата через штуцер 9, а тяжелая фаза - через нижний штуцер 10. Изобретение позволяет регулировать расход и глубину извлечения экстрагируемых компонентов. 1 ил.

Экстрактор колонного типа, включающий секционированный по высоте корпус с последовательно соединенными устройствами для взаимодействия фаз, штуцеры для ввода и вывода фаз, отличающийся тем, что он снабжен секциями для десорбции преимущественно более летучих удаляемых компонентов и абсорбции остальных, менее летучих удаляемых компонентов, секцией для смешения и контактирования исходного раствора с экстрагентом и секциями, предназначенными для разделения жидкости на легкую и тяжелую фазы, штуцером для ввода экстрагента, расположенным между двумя верхними секциями, для абсорбции менее летучих удаляемых компонентов, и штуцером для ввода экстрагента, расположенным между секцией для десорбции более летучих удаляемых компонентов и секцией для смешения и контактирования исходного раствора с экстрагентом.