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, который включает вертикальный корпус колонного типа, соединенный трубопроводом с пульсационной камерой. Корпус оснащен перегородками с перетоками и перегородками с соплами примыкающими к корпусу. Чередование перегородок образует секции. Корпус оснащен штуцерами подачи хладагента, ввода сырья и вывода суспензии («Мир нефтепродуктов», 2003 г.№3, с.20-24).
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в создании требуемого температурного режима работы кристаллизатора, обеспечивающего получение суспензий с улучшенными фильтрационными характеристиками.
Данная задача решается за счет того, что пульсационный кристаллизатор, включающий вертикальный корпус колонного типа, соединенный трубопроводом с пульсационной камерой, в корпусе расположены перегородки с перетоками и перегородки с соплами, примыкающими к корпусу, при этом чередование перегородок образует секции, корпус оснащен штуцерами подачи сырья, хладагента и вывода суспензии, имеет отличительный признак: штуцер подачи сырья и один из штуцеров подачи хладагента, находящиеся в нижней части корпуса, соединены с расположенным внутри корпуса инжектором, через который сырье и часть хладагента поступают в кристаллизатор.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является создание режима разбавления сырья хладагентом и температурного профиля в кристаллизаторе, требуемых для получения суспензий с улучшенными фильтрационными характеристиками.
Сущность технического решения поясняется фиг.1, 2, на которых изображены схема пульсационного кристаллизатора и инжектора, встроенного в нижнюю часть корпуса.
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 24.
Штуцер подачи сырья 9 соединен с партубком 10, расположенным в корпусе кристаллизатора, заканчивающимся соплом 11. Патрубок 10 соосно расположен внутри корпуса инжектора 12, к которому последовательно присоединены остальные части инжектора - смесительная камера 13 и диффузор 14.
Корппус инжектора 12 имеет отверстие 15 для входа сырьвевой смеси из полости нижней части корпуса кристаллизатора и патрубок 16, соединенный со штуцером 17 ввода части хладагента 20.
Устройство работает следующим образом.
Парафинсодержащее сырье 18, разогретое до температуры, превышающей температуру насыщения парафином, подается в штуцер 9, соединенный последовательно с патрубком 10 и соплом 11, составляющими часть инжектора. При высокоскоростном истечении сырья из сопла 11 в корпусе инжектора 12 создается разряжение и раствор, образовавшийся в нижней части корпуса кристаллизатора 1 при смешении сырья 18 и части 20 общего потока хладагента 19 - охлажденного растворителя процесса депарафинизации (обезмасливания), вовлекается через отверстие 15 в корпус инжектора 12. Этот поток 21, расход которого превышает расход сырья 18 в 3-5 раз, смешивается с хладагентом 20, поступающим в корпус инжектора через штуцер 17 и патрубок 16.
Образовавшаяся смесь 22 сырья 18, хладагента 20 и потока 21, поступающего в инжектор через отверстие 15, через смеситель 13 и диффузор 14 инжектора нагнетается в нижнюю часть корпуса 1 кристаллизатора.
В результате эффективного смешения потоков в инжекторе и высокоскоростного истечения образовавшейся смеси 22 достигается полное растворение сырья 18 и хладагента 20 в нижней части кристаллизатора, исключающее возможность образования сгустков парафина, обусловленного локальными зонами переохлаждения смеси, возникающими при недостаточно интенсивном смешении потоков.
Дальнейшее смешение полученного сырьевого потока (раствора сырья) с хладагентом и образование парафиновой суспензии происходит следующим образом.
Аппарат заполнен средой до уровня штуцера выхода суспензии 24. Специальное устройство - пульсатор 25 соединен с линией сжатого инертного газа и линией выхлопа, в которой поддерживается атмосферное давление, и пульсационной камерой 3. С заданной частотой и продолжительностью пульсатор 25 поочередно соединяет полость пульсационной камеры 3 с линией сжатого инертного газа и выхлопа, создавая в пульсационной камере пневматические импульсы (пульсацию).
Уровень и размах колебаний жидкости в пульсационной камере 3 регулируется настройкой соответствующего режима пульсации - давления в линии сжатого газа, частоты пульсации, соотношения между продолжительностью импульса и выхлопа.
При этом размах колебаний жидкости в пульсационной камере и частота пульсации обеспечивают заданную интенсивность перемешивания в секциях аппарата. Перепад уровней в пульсационной камере и аппарате (уровни показаны на фиг.1 штрих-пунктирными линиями), определяющий отметку установки пульсационной камеры, определяется, исходя из величины давления в системе инертного газа и гидродинамических характеристик системы пульсационная камера - аппарат.
Во время импульса движение вытесняемой из пульсационной камеры жидкости обеспечивает переток сырьевой смеси вверх по колонне. При этом высокоскоростное течение в соплах 8 обеспечивает интенсивное перемешивание хладагента 23, поступающего в штуцеры 8, в верхних частях секций.
При выхлопе газа из пульсационной камеры происходит переток сырьевой смеси (за счет перепада уровней в колонне и пульсационной камере) в обратном направлении - вниз по колонне. В течение этого периода поток в соплах перемешивает хладагент 23 в нижних частях секций. Параметры пульсационного воздействия, конфигурация и размеры перетоков 5 и сопел 7, геометрические параметры секций обеспечивают требуемую интенсивность перемешивания хладагента с сырьевым потоком. Сырьевой поток, движение которого вверх от секции к секции обусловлено непрерывной подачей в аппарат сырья и хладагента, охлаждается по мере разбавления.
Образующаяся суспензия 26 самотеком через штуцер 24 поступает в приемную емкость, откуда насосом подается в систему доохлаждения до температуры фильтрования или непосредственно в фильтры.
Температурный профиль в аппарате настраивается регулированием расхода хладагента 23, подаваемого в секции кристаллизатора через сопла 8.