ДЕФЛЕГМАТОР

Дефлегматор
Полезная модель относится к фракционирующим аппаратам и может быть использована в различных отраслях промышленности для охлаждения и дефлегмации многокомпонентных паров с частичной конденсацией низколетучих компонентов.
Известен дефлегматор [RU 33717, опубл. 10.11.2003 г., МПК B01D 3/20], включающий корпус с теплообменными трубками, входные и выходные патрубки, снабженный криволинейными патрубками с опорными фланцами, направляющими фланцами и кожухами, причем направляющие фланцы и опорные фланцы выполнены с упорами, расположенными с их внешней стороны, при этом направляющий фланец одной из своих кромок жестко прикреплен к теплообменной трубке, а другой кромкой, выполненной с выемкой, примыкает к опорному фланцу.
Недостатками известного дефлегматора являются горизонтальное расположение теплообменных поверхностей, что делает невозможным осуществление фракционирования флегмы и снижает эффективность аппарата, а также невозможность использования нескольких хладоагентов.
Наиболее близка по технической сущности к предлагаемой полезной модели система низкотемпературной сепарации газа газоконденсатного месторождения [RU 2432535, опубл. 27.10.2011 г., МПК F25J 3/00], которая в качестве сепарационного устройства содержит фракционирующий конденсатор со спиральной насадкой, в котором производится массообмен между газом и конденсатом.
Недостатком устройства является неэффективность работы фракционирующего конденсатора из-за инверсии температур - увеличения температуры снизу верх по высоте фракционирующего аппарата, что приводит к ухудшению эффективности сепарации газа (повышению температуры точки росы по углеводородам).
Задачей предлагаемой полезной модели является возможность использования как одного, так и нескольких хладоагентов, в том числе однофазных, двухфазных или вскипающих, а также устранение инверсии температур.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении способа:
- возможность использования как одного, так и нескольких хладоагентов за счет установки одного или нескольких блоков тепломассообменных элементов по числу хладоагентов,
- возможность использования двухфазных или вскипающих хладоагентов за счет расположения линий ввода таких хладоагентов в нижней части, а линий их вывода в верхней части блоков тепломассообменных элементов, предназначенных для подачи двухфазных или вскипающих хладоагентов,
- устранение инверсии температур за счет расположения линий ввода однофазных хладоагентов в нижней части, а линий их вывода в верхней части блоков тепломассообменных элементов, предназначенных для подачи однофазных хладоагентов.
Предлагаемая полезная модель дефлегматора характеризуется наличием дефлегматорной и сепарационной секций с линией ввода паров между ними, при этом дефлегматорная секция оборудована блоками тепломассообменных элементов по числу хладоагентов, кроме того, в блоках тепломассообменных элементов, предназначенных для подачи однофазного хладоагента, линия ввода последнего расположена в верхней части блока, а линия вывода - в его нижней части, а в блоках тепломассообменных элементов, предназначенных для подачи двухфазного или вскипающего хладоагента, линия ввода последнего расположена в нижней части блока, а линия вывода - в его верхней части. При необходимости, по меньшей мере под одним блоком тепломассообменных элементов размещены распределительные устройства.
Расположение линии ввода двухфазного или вскипающего хладоагента в нижней, а линия его вывода - в верхней части блоков тепломассообменных элементов, предназначенных для подачи двухфазного или вскипающего хладоагента, обеспечивает благоприятный гидравлический режим прохождения двухфазного теплоносителя во внутреннем пространстве блока тепломассообменных элементов снизу вверх, предотвращает образование
паровых пробок, возникновение вибраций и гидроударов, увеличивает эффективность теплообмена.
Расположение линии ввода однофазного хладоагента в верхней, а линия его вывода - в нижней части блока тепломассообменных элементов, устраняет инверсию температур, обеспечивает оптимальный профиль температур для фракционирования флегмы, конденсирующейся на внешних поверхностях элементов тепломассообменного блока, с постепенным возрастанием температуры сверху вниз за счет противоточного движения паров во внешнем пространстве и хладоагента во внутреннем пространстве элементов тепломассообменного блока.
Размещение распределительных устройств под блоками тепломассообменных элементов обеспечивает равномерное распределение паров по сечению дефлегматора, предотвращает каплеунос и повышает эффективность массообмена.
Дефлегматор состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1, дефлегматорной секции 2, включающей по меньшей мере один блок тепломассообменных элементов (условно показано два блока: блок 3, предназначенный для подачи однофазного хладоагента, и блок 4, предназначенный для подачи двухфазного или вскипающего хладоагента), сепарационной секции 5, линии I ввода паров (например, газа предварительной сепарации), линии II вывода газа дефлегмации, расположенной на верху дефлегматора, и линиями вывода флегма (например, линией III вывода стабилизированного конденсата и линией IV вывода водного раствора ингибитора гидратообразования). Верхняя часть блока 3 оснащена линией V ввода однофазного хладоагента (например, газа низкотемпературной сепарации), а его нижняя часть - линией VI вывода отработанного хладоагента (например, товарного газа). Нижняя часть блока 4 оснащена линией VII ввода двухфазного или вскипающего хладоагента (например, редуцированного конденсата низкотемпературной сепарации), а его верхняя часть - линией VIII вывода отработанного двухфазного хладоагента (например, смеси углеводородных паров и нестабильного газового конденсата). Под блоками тепломассообменных элементов могут быть размещены распределительные устройства (условно показано одно распределительное устройство 6).
Дефлегматор работает следующим образом. Газ предварительной сепарации подают по линии I между дефлегматорной 2 сепарационной секцией 5 и далее газ проходит через распределительные устройства 6 (при их наличии) и блоки тепломассообменных элементов 3 и 4, где за счет охлаждения газом низкотемпературной сепарации, поступающим по линии V в верхнюю часть блока тепломассообменных элементов 3, и конденсатом низкотемпературной сепарации, поступающим по линии VII в нижнюю часть блока тепломассообменных элементов 4, происходит его дефлегмация. Газ дефлегмации выводят с верха дефлегматора по линии II, а флегма - тяжелые компоненты газа низкотемпературной сепарации, стекает по наружным поверхностям тепломассообменных элементов противотоком к направлению движения газа и фракционируется. Образовавшийся стабилизированный конденсата выводят по линии III, а водный раствор ингибитора гидратообразования (при необходимости) выводят с низа сепарационной секции 5 по линии IV. Нагретый во внутреннем пространстве блока тепломассообменных элементов 3 товарный газ выводят из нижней части блока по линии VI, а нагретую смесь углеводородных паров и нестабильного газового конденсата по линии VIII выводят из верхней части блока 4.
Таким образом, предлагаемый дефлегматор позволяет использовать как один, так и несколько хладоагентов, в том числе однофазных, двухфазных или вскипающих, обеспечивает отсутствие инверсии температур в аппарате и может найти применение в различных отраслях промышленности.