КРИСТАЛЛИЗАТОР ПУЛЬСАЦИОННЫЙ

Заявленное техническое решение относится к области оборудования для нефтеперерабатывающей промышленности и предназначено для получения парафиновых суспензий в процессах депарафинизации масел и обезмасливания парафинов.
Устройство также может быть использовано для многоступенчатого прямоточного смешения жидких потоков или потоков, включающих твердую фазу; в процессах, требующих постепенного разбавления, растворения, а также в прямоточных процессах экстракции - жидкостной экстракции и экстракции жидким экстрагентом из твердой фазы.
Из существующего уровня техники известен пульсационный кристаллизатор для получения парафиновых суспензий, представляющий собой вертикальную колонну, оснащенную перегородками с перетоками и перегородками с соплами, чередование которых образует секции. Сопла примыкают к стенке корпуса. В месте расположения сопел к корпусу приварены штуцеры подачи хладагента. Корпус имеет штуцеры ввода сырья и вывода суспензии (Патент РФ на полезную модель 104861).
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в получении парафиновой суспензии с улучшенными фильтрационными характеристиками за счет отведения образующейся в процессе кристаллизации водной фазы.
Данная задача решается за счет того, что пульсационный кристаллизатор, представляющий собой вертикальный корпус колонного типа, соединенный трубопроводом с пульсационной камерой, оснащен штуцерами подачи сырья, хладагента и вывода суспензии. В корпусе расположены перегородки с перетоками и перегородки с соплами, примыкающими к корпусу, при этом чередование перегородок образует секции. Кристаллизатор установлен на соединенной с ним трубопроводом емкости приема суспензии, которая является его функциональным продолжением. Емкость оснащена перегородкой и штуцерами для раздельного вывода парафиновой суспензии и водной фазы, образующейся в процессе ее накопления в емкости.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является получение парафиновой суспензии с улучшенными фильтрационными характеристиками за счет снижения содержания в ней воды при отделении от суспензии водной фазы, образующейся в процессе кристаллизации.
Сущность технического решения поясняется фигурой, на которой показана схема пульсационного кристаллизатора и емкости, установленных на одной опоре.
Пульсационный кристаллизатор включает вертикальный корпус 1 колонного типа, соединенный трубопроводом 2 с пульсационной камерой 3. Корпус оснащен перегородками 4 с перетоками 5 и перегородками 6 с соплами 7, примыкающими к корпусу. Чередование перегородок образует секции. Корпус имеет штуцеры подачи хладагента 8, ввода сырья 9 и вывода суспензии 10.
Устройство работает следующим образом.
Парафинсодержащее сырье 11, разогретое до температуры, превышающей температуру насыщения парафином, подается в штуцер 9.
Дальнейшее смешение сырьевого потока с хладагентом, в качестве которого применяются растворители процессов депарафинизации или смеси растворителя с фильтратом, и образование парафиновой суспензии происходит следующим образом.
Аппарат заполнен средой до уровня штуцера выхода суспензии 10. Специальное устройство - пульсатор 14 соединен с линией 13 сжатого инертного газа и линией выхлопа 12, в которой поддерживается атмосферное давление, и пульсационной камерой 3. С заданной частотой и продолжительностью пульсатор 14 поочередно соединяет полость пульсационной камеры 3 с линией сжатого инертного газа 13 и выхлопа 12, создавая в пульсационной камере чередование избыточного и атмосферного давления - пневматические импульсы (пульсацию давления инертного газа).
Средний уровень и размах колебаний жидкости в пульсационной камере 3 регулируется настройкой соответствующего режима пульсации: давления в линии 13 сжатого газа, частоты пульсации, соотношения между продолжительностью импульса и выхлопа.
При этом размах колебаний жидкости в пульсационной камере 3 (показан на фиг.), обусловленных пульсацией давления в пульсационной камере 3 и перепадом уровней в пульсационной камере 3 и корпусе 1, создает возвратно-поступательное движение жидкости в трубопроводе 2 и, соответственно, в корпусе 1, обеспечивая заданную интенсивность перемешивания в секциях кристаллизатора 1.
Общий расход хладагента 15 в кристаллизатор и его расходы в секции кристаллизатора регулируются, соответственно, клапаном 16 и задвижками 17.
Во время импульса давления в пульсационной камере 3 движение вытесняемой из нее жидкости создает поток сырьевой смеси вверх по корпусу 1 кристаллизатора.
При этом высокоскоростное течение в соплах 8 обеспечивает интенсивное перемешивание хладагента 15, поступающего в штуцеры 8, в верхних частях секций.
При выхлопе газа - сбросе избыточного давления из пульсационной камеры 3 - происходит движение сырьевой смеси (за счет перепада уровней в корпусе 1 кристаллизатора и пульсационной камере 3) в обратном направлении - вниз по корпусу кристаллизатора. В течение этого периода поток в соплах 8 перемешивает хладагент 15 в нижних частях секций. Параметры пульсационного воздействия, конфигурация и размеры перетоков 5, сопел 7 и геометрические параметры секций обеспечивают требуемую интенсивность перемешивания хладагента с сырьевым потоком. Сырьевой поток, движение которого вверх от секции к секции обусловлено непрерывной подачей в кристаллизатор сырья и хладагента, охлаждается по мере разбавления с образованием кристаллов парафинов - получением парафиновой суспензии.
Температурный профиль в аппарате настраивается регулированием общего расхода хладагента 15 клапаном 16 и регулированием задвижками 17 расхода хладагента, подаваемого в секции кристаллизатора через сопла 8.
Образующаяся суспензия самотеком через штуцер 10 по трубопроводу 18 поступает в приемную емкость 19.
В хладагенте (охлажденном растворителе, или смеси растворителя с фильтратом) содержится вода, находящаяся в растворенном состоянии. По мере смешения с парафинсодержащим сырьем (нефтепродуктом) и снижения температуры образующейся суспензии вверх от секции к секции растворимость воды снижается вплоть до образования водной фазы в виде капель воды с растворенным в них незначительным количеством растворителя.
Ввиду более высокой плотности капли водной фазы осаждаются и коагулируют, образуя слой водной фазы в нижней части емкости 19. Водная фаза отводится через штуцер 21. Во избежание потери суспензии через штуцер 21 уровень водной фазы поддерживается регулятором уровня 22 и клапаном 23.
Парафиновая суспензия 24 через перегородку 25 и штуцер 26 отводится на прием насоса (на фиг. не показан) подачи в испарительные кристаллизаторы для дополнительного охлаждения до температуры фильтрования и далее на фильтры разделения суспензии.
Для гарантированного осаждения капель водной фазы и отделения от нее парафиновой суспензии в емкости 19 поддерживается стабильный уровень суспензии регулятором уровня 27 и клапаном 28.
Конфигурация и диаметр трубопровода 18 предотвращают образование сифонного эффекта при самотечном течении суспензии от штуцера 10 в емкость 19.
Незаполненные жидкой фазой пространства кристаллизатора 1 и емкости 19 трубопроводами 29, 30 также как линия выхлопа пульсатора 12 соединены с линией 31 «дыхания» аппаратов установки, в которой поддерживается давление, близкое к атмосферному.
Отвод водной фазы сокращает остаточное содержание воды в парафиновой суспензии. При дальнейшем охлаждении суспензии до температуры фильтрования сводится к минимуму образование кристаллов воды, отлагающихся на поверхности фильтров. Тем самым улучшаются фильтрационные характеристики суспензии: повышается скорость фильтрования и степень отделения жидкой фазы от осадка - увеличивается отбор депарафинированного масла.
Кристаллизатор 1 и являющаяся его функциональным продолжением емкость 19 устанавливаются на одной опоре 32, что позволяет сократить установочные размеры, т.е. требуется меньшая площадь под размещение кристаллизатора.