Устройство для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений Российский патент 2024 года по МПК B01D3/00 F25B9/02 

Изобретение относится к области химической, нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений и может быть использовано во всех отраслях промышленности, где возникает необходимость разделения на компоненты сложных жидких и газосодержащих смесей.

Известен вихревой вертикальный кожухотрубный теплообменник (авт. свид. СССР 1204910, F28D 7/16, бюл.2, 1986), содержащий кожух с закрепленными в решетках трубами, внутри которых размещены энергоразделители, имеющие центральные каналы и спиральные перегородки, образующие с поверхностью трубы винтовые канавки, причем в спиральной перегородке каждого энергоразделителя выполнены дополнительные винтовые каналы с прорезями, сообщающими пространство между энергоразделителями и соответствующей трубой с центральным каналом, а нижние участки труб выполнены расширяющимися, расширяющийся участок каждой трубы имеет длину, составляющую 5-10 ее диаметров, угол раскрытия 1°45'-2², а цилиндрический участок между энергоразделителем и расширяющимся участком имеет длину, составляющую 10-12 диаметров трубы.

Недостатком известного технического решения является низкая эффективность работы устройства, не позволяющая интенсифицировать процесс разделения при работе на газосодержащих растворах, большой расход тепла на их регенерацию.

Известен вихревой вертикальный кожухотрубный теплообменник (Авт. свид. СССР №1409841, F28D 7/16, бюл. №26, 1988), содержащий кожух с размещенной в нем трубой, закрепленной в трубной доске и снабженной дисковым энергоразделителем, имеющим спиральные перегородки с прорезями, образующими винтовые каналы, камеры холодного и горячего потоков, в последнюю из которых введен нижний конец трубы, патрубок ввода и отводы холодного потока и конденсата, причем прорези в перегородках выполнены в виде вертикальных рядов круглых отверстий, а камера горячего потока - в виде двух усеченных конусов сопряженных большими основаниями, при этом верхний конус выполнен с двойной конусностью, верхний конец трубы выполнен расширяющимся кверху и служит камерой холодного потока, а нижний конец трубы на торце снабжен дисковым каплеотбойником. Входящий поток через тангенциальный патрубок ввода поступает в вихревую трубу, где проходит по винтовым каналам энергоразделителя, приобретает интенсивное вращательное движение. Затем под действием центробежных сил в полости вихревой трубы поток разделяется на жидкость и газ, причем жидкость располагается на периферии, а газ вблизи оси, при этом газ охлаждается и через отвод холодного потока выводится потребителю, а жидкость отводится через отвод конденсата.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность работы из-за смешения и уноса осевым потоком жидкой фазы.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является устройство для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений, известное из патента на изобретение №2200050, включающее кожух с размещенной в нем трубой, закрепленной в трубной доске и снабженной энергоразделителем, имеющим спиральные перегородки, образующие винтовые каналы, камеры холодного и горячего потоков, в последнюю из которых введен нижний конец трубы, при чем камера горячего потока выполнена в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, при этом верхний конус выполнен с двойной конусностью, верхний конец трубы выполнен расширяющимся кверху и служит камерой холодного потока, патрубок ввода, отводы холодного и горячего потоков, согласно изобретения винтовые каналы энергоразделителя выполнены в форме аэродинамического крыла с попеременно сужающейся и расширяющейся по длине канала шириной.

Недостатком данного технического решения является низкая пропускная способность устройства, не позволяющая интенсифицировать процесс разделения при работе на газосодержащих растворах.

Технической проблемой предлагаемого изобретения является создание устройства для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений с достижением следующего технического результата: повышение эффективности работы устройства, уменьшение металлоемкости и снижение энергозатрат за счет увеличения пропускной способности каждого канала энергоразделителя.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений, включающем кожух с размещенной в нем трубой, закрепленной в трубной доске и снабженной энергоразделителем, имеющим спиральные перегородки, образующие винтовые каналы, камеры холодного и горячего потоков, в последнюю из которых введен нижний конец трубы, при чем камера горячего потока выполнена в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, при этом верхний конус выполнен с двойной конусностью, верхний конец трубы выполнен расширяющимся кверху и служит камерой холодного потока, патрубок ввода, отводы холодного и горячего потоков, винтовые каналы энергоразделителя выполнены в форме аэродинамического крыла с попеременно сужающейся и расширяющейся по длине канала шириной, согласно изобретению в конце каждого винтового канала в широкой его части по ходу движения потока имеется лупинг, выполненный в виде несквозного отверстия.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства; на фиг. 2 представлен разрез по А-А на фиг. 1.

Предлагаемое устройство для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений содержит кожух 1 с размещенной в нем трубой 2, закрепленной в трубной доске 3 и снабженной дисковым энергоразделителем 4, имеющем спиральные перегородки 5, образующие на поверхности энергоразделителя 4 винтовые каналы 6, выполненные попеременно расширяющейся и сужающейся по всей длине канала шириной, имеющие в конце каждого канала в широкой его части по ходу движения потока лупинг, выполненный в виде несквозного отверстия 7, камеру горячего потока 8, выполненную в виде сопряженных большими основаниями верхнего усеченного конуса с двойной конусностью 9 и нижнего усеченного конуса 10 Верхний конец трубы 2, выполненный расширяющимся, служит камерой холодного потока 11, патрубок ввода углеводородсодержащей смеси и соединения 12, отвод холодного потока 13, отвода горячего потока 14.

Предлагаемое устройство для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений работает следующим образом.

Поток углеводородсодержащей смеси или соединения предварительно нагревают до температуры кипения низкокипящего компонента под давлением, превышающим не менее чем на 0,5 атм упругость пара продукта, при данной температуре поступает через патрубок ввода 12 в кожух 1 и далее в энергоразделитель 4, в котором проходит по винтовым каналам 6, выполненными в виде аэродинамического крыла с сужающе расширяющейся по всей длине канала шириной и имеющими в конце каждого винтового канала 6 в широкой его части по ходу движения потока лупинг, выполненный в виде несквозного отверстия 7. При прохождении смеси или соединения через лупинг 7 канала 6, давление снижается, расход увеличивается. Пузырьки низкокипящего компонента диффундируют в осевую часть трубы 2, образуя осевой поток, который отводится через отвод 13 холодного потока, а через нижний отвод 14 отводится жидкость.

Технический результат достигается путем увеличения пропускной способности каждого канала, за счет изготовленного участка увеличенного диаметра лупинга в каждом канале. Лупинг позволяет уменьшить нагрузку на каналы, снизив давление и увеличив их пропускную способность.

Устройство для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической, нефтедобывающей и других отраслях народного хозяйства, где требуется разделение на компоненты сложных жидких и газосодержащих смесей и соединений с минимальными энергозатратами.

Изобретение относится к устройству для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений, включающему кожух с размещенной в нем вихревой трубой, закрепленной в трубной доске и снабженной энергоразделителем, имеющим спиральные перегородки, образующие винтовые каналы, камеры холодного и горячего потоков, в последнюю из которых введен нижний конец вихревой трубы. При этом камера горячего потока выполнена в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, верхний конус выполнен с двойной конусностью, а верхний конец вихревой трубы выполнен расширяющимся кверху и представляет собой камеру холодного потока, патрубок ввода и отводы холодного и горячего потоков, винтовые каналы энергоразделителя выполнены в виде аэродинамического крыла с попеременно сужающейся и расширяющейся по длине канала ширине. Устройство характеризуется тем, что в конце каждого винтового канала по ходу движения потока в широкой его части выполнен лупинг в виде несквозного отверстия. Изобретение обеспечивает повышение эффективности устройства для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений за счет предотвращения смешения и уноса осевым потоком жидкой фазы, уменьшения металлоемкости и снижения энергозатрат за счет увеличения расхода смеси. 2 ил.

Устройство для разделения углеводородсодержащих смесей и соединений, включающее кожух с размещенной в нем вихревой трубой, закрепленной в трубной доске и снабженной энергоразделителем, имеющим спиральные перегородки, образующие винтовые каналы, камеры холодного и горячего потоков, в последнюю из которых введен нижний конец вихревой трубы, причем камера горячего потока выполнена в виде двух усеченных конусов, сопряженных большими основаниями, при этом верхний конус выполнен с двойной конусностью, а верхний конец вихревой трубы выполнен расширяющимся кверху и представляет собой камеру холодного потока, патрубок ввода и отводы холодного и горячего потоков, винтовые каналы энергоразделителя выполнены в виде аэродинамического крыла с попеременно сужающейся и расширяющейся по длине канала ширине, отличающееся тем, что в конце каждого винтового канала по ходу движения потока в широкой его части выполнен лупинг в виде несквозного отверстия.