КОМБИНИРОВАННАЯ КОЛОННА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕШЛАМА И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Предлагаемое устройство относится к нефтехимической, химической, пищевой промышленности и может быть применено для переработки нефтешлама, для разделения нефтяных фракций, а также для глубокой очистки сточных вод химических производств от органики, например, от метанола.
Из предшествующего уровня техники известно устройство для разделения углеводородных смесей, например газового конденсата, которое может быть использовано при производстве бензина и дизельного топлива (Пат. RU 2105591, МПК B01D 3/32, 27.02.1998). Устройство содержит две частично размещенные одна в другой ректификационные колонны, снабженные вводом и выводами продуктовых потоков, причем нижняя колонна отделена от верхней колонны перегородкой, выполненной в виде гидрозатвора.
Данное устройство не обеспечивает ступенчатую подачу греющего пара в каждую тарелку нижней колонны, а, следовательно, не может очистить тяжелый продукт от легкой фракции.
Известен массообменный аппарат, включающий корпус с массообменными тарелками и отдельную отпарную секцию для получения бокового погона с соответствующей тарелки, содержащую кипятильник, массообменные тарелки и патрубки отвода и подачи технологических потоков (Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Справочник под ред. Судакова Е.Н. М.: Химия, 1979, с. 227).
Массообменный аппарат в данной компоновке не позволяет полностью извлечь легкую фракцию из кубового остатка.
Известна вакуумная колонна установки каталитического крекинга (Пат. RU 2126815, МПК C10G 7/06, B01D 3/10, B01D 3/32, 27.02.1999), содержащая корпус, внутри которого размещены глухие тарелки, в виде секций с массообменными контактными насадками, причем глухая контактная тарелка, разделяющая секцию отбора вакуумного газойля и промывочную секцию, выполнена с развитым оребрением на нижней поверхности.
Устройство не обеспечивает очистку тяжелого продукта от легкой фракции, так как невозможно подать греющий пар на отдельные тарелки.
Известна конструкция десорбера (Пат. RU 2452557, МПК B01D 53/14, B01D 3/20, 20.03.2012), которая содержит кубовую массообменную части для взаимодействия систем газ (пар) - жидкость, предназначенных для процессов абсорбции, ректификации, промывки газов. Кубовая часть снабжена дополнительно защитным экраном, ориентированным перпендикулярно потоку реагента и прикрепленным к глухой тарелке десорбера, граничащей с массообменной частью.
Данное устройство не обеспечивает очистку тяжелого продукта от легкой фракции.
Известно устройство для очистки мазута от сероводорода, содержащее массообменный аппарат в виде отпарной колонны, снабженной тарелками в качестве контактных устройств (Пат. RU 2417248, МПК C10G 31/00, C10G 7/00, 10.01.2011). В верхнюю часть колонны подается сырье - мазут и нефтяные фракции - компоненты мазута, очистка сырья от сероводорода осуществляется подачей противотоком снизу отпарной колонны продувочного газа, например, азота, либо водорода, либо углеводородных газов первичной перегонки нефти.
Данное устройство не обеспечивает очистку тяжелого продукта от легкой фракции, так как греющий пар подается только в одной точке отпарной части колонны, что не позволяет полностью очистить кубовый остаток от легких компонентов.
Наиболее близкой к заявленному техническому решению является массообменная колонна, включающая вертикальный цилиндрический корпус, имеющий основную секцию с. массообменными тарелками и отпарную секцию для получения бокового погона, образованную продольной перегородкой и днищем, прикрепленными к боковым стенкам колонны, и снабженную массообменными тарелками, патрубки входа и выхода, распределительную тарелку с одним или несколькими переточными устройствами, расположенными над основной и отпарной секциями колонны (Пат. RU 2132215, МПК B01D 3/32, 27.06.1999).
Технический результат данным устройством не может быть достигнут, так как невозможно подать греющий пар на отдельные тарелки отпарной части, кроме того, допускается смешение жидких потоков из массообменной и отпарной частей колонны.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в разработке комбинированной колонны, обеспечивающей полное удаление легкой фракции из нефтешлама или органики из шламовых сточных вод.
Техническим результатом предлагаемой конструкции комбинированной колонны является повышение эффективности работы комбинированной колонны.
Заявленный технический результат достигается в комбинированной колонне для переработки нефтешлама и очистки сточных вод, включающей вертикальный цилиндрический корпус, имеющий основную секцию с массообменными тарелками и отпарную секцию, снабженную контактными элементами, переточное устройство над отпарной секцией и патрубки входа и выхода технологических потоков, при этом контактные элементы отпарной секции расположены каскадно и выполнены в виде полых струйных тарелок с удаленными сегментами, образующими проход для жидкой и паровой фаз, причем на верхнем полотне тарелок выполнены лепестки, отогнутые вверх на 15-30° и направленные в сторону упомянутого прохода, переточное устройство, снабжено разделителем пара, расположенным над его выходным отверстием, и установленно на поперечной перегородке, отделяющей основную и отпарную секции, а патрубок выхода жидкой фазы из массообменной секции снабжен гидрозатвором.
Технический результат достигается за счет следующей совокупности признаков:
- разработанная конструкция контактных элементов отпарной секции колонны, расположенных каскадно и выполненных в виде полых струйных тарелок с удаленными сегментами, образующими проход для жидкой и паровой фаз, с выполненными на верхнем полотне тарелок лепестками, отогнутыми вверх на 15-30° и направленными в сторону упомянутого образующегося прохода контактные элементы отпарной секции, позволяет подавать греющий пар на каждую ступень (тарелку), что увеличивает движущую силу процесса разделения тяжелой и легкой фракций, а, следовательно, повышает эффективность работы колонны;
- последовательная ступенчатая обработка жидкой смеси свежим греющим паром дает возможность полностью исчерпать легкие компоненты из кубового остатка, что обеспечивает высокую эффективность колонны;
- установка переточного устройства на поперечной перегородке, представляющей собой глухую тарелку, расположенную над отпарной секцией, и выполнение его с разделителем пара, расположенным над выходным отверстием переточного устройства, позволяет передавать пар из отпарной секции в основную массообменную секцию колонны через слой жидкости, что исключает переток жидкой фазы из отпарной секции в основную (массообменную) секцию колонны, позволяя получить более чистые легкие товарные продукты, то есть повышает эффективность работы колонны;
- выполнение патрубка выхода жидкой фазы из массообменной секции с гидрозатвором исключает попадание в него паров из парового пространства, что повышает эффективность разделения компонентов, то есть эффективность работы колонны.
На фиг. 1 показана схема комбинированной колонны для переработки нефтешлама и очистки сточных вод в разрезе, на фиг. 2 - контактный элемент отпарной колонны, вид сверху, на фиг. 3 контактный элемент отпарной колонны, в разрезе.
Комбинированная колонна для переработки нефтешлама и очистки сточных вод состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 и включает основную массообменную секцию 2 с массообменными тарелками 3 и отпарную секцию 4 с расположенными каскадно (преимущественно на расстоянии 0,4-0,5 м) контактными элементами 5. Контактные элементы 5 выполнены в виде полых струйных тарелок, каждая из которых состоит из двух горизонтальных полотен 6, 7 с удаленными сегментами, высотой 1/3 длины диаметра, а по периметру между полотнами приварена полоса 8 с отверстием 9 для входа пара. Удаленные сегменты, образуют проход 10 для жидкой и паровой фаз. На верхнем полотне 7 струйных тарелок 5 в шахматном порядке выполнены лепестки 11, отогнутые вверх на 15-30° и направленные в сторону образованного удаленными сегментами, прохода 10 для жидкой и паровой фаз. Лепестки 11 соседних струйных тарелок 5 имеют противоположное направление.
Массообменная секция 2 и отпарная секция 4 разделены поперечной перегородкой 12, представляющей собой «глухую» тарелку, расположенную над отпарной секцией 4. На поперечной перегородке 12 установлено переточное устройство 13 высотой 0,5 м, снабженное разделителем пара 14, расположенным над выходным отверстием переточного устройства 13.
Цилиндрический корпус 1 комбинированной колонны снабжен патрубками входа 15, 16, 17 и выхода 18, 19, 20 технологических потоков. Выходной патрубок 20 из массообменной секции 2 для жидкой фазы снабжен гидрозатвором 21.
Комбинированная колонна для переработки нефтешлама и очистки сточных вод работает следующим образом: одновременно в патрубок входа 15, 16 и контактные элементы 5 соответственно подаются жидкая исходная смесь и греющий пар. Жидкая исходная смесь, содержащая легколетучие и труднолетучие компоненты, а также шлам, поступает на верхнее горизонтальное полотно 7 контактного элемента 5, где взаимодействует с греющим паром, выходящим из полости, контактного элемента 5 через прорези из-под лепестков 11, отогнутых вверх на 15-30°. Заданный угол обеспечивает наиболее оптимальное направление и силу струи пара. Струями пара жидкость отбрасывается на противоположную стенку цилиндрического корпуса колонны, откуда через проход 10 для жидкой и паровой фаз стекает на нижерасположенный контактный элемент 5. При этом из жидкости образуются пары, содержащие легкие компоненты, при переработке нефтешлама это фракция легких углеводородов, при очистке сточных вод пары органики, а в самой смеси концентрация их уменьшается. Из отпарной секции 4 колонны кубовый остаток удаляется через патрубок выхода 18 технологических потоков, а пары через переточное устройство 13, высотой 0,5 м, установленное на поперечной перегородке 12. Пары, пройдя разделитель пара 14, поступают на массообменные тарелки 3 основной массообменной секции 2 колонны, где повышается их концентрация. Далее концентрированные пары через патрубок выхода 19 поступают в дефлегматор.
Патрубок входа 17 используется для подачи орошения в колонну. Через патрубок выхода 20 и гидрозатвор 21 удаляется жидкость из массообменной секции 2 комбинированной колонны.
Таким образом, вся совокупность признаков заявленного устройства комбинированной колонны для переработки нефтешлама и очистки сточных вод обеспечивает повышение эффективности работы комбинированной колонны.