Способ тепловой регенерации отработанных технологических жидкостей
METHOD OF HEAT RECOVERY OF WASTE PROCESS FLUIDS

Изобретение относится к нефтехимической и газовой промышленности, в частности, к способам разделения и очистки отработанных технологических жидкостей, таких как гликоли, моторные, турбинные и трансформаторные масла.
Отработанные масла и гликоли содержат в своем составе продукты термического разложения и окисления масла и присадок, продукты неполного сгорания топлива, частицы сажи и коксовых отложений, металлические частицы с поверхности трущихся деталей, воду и различные механические примеси. Это создает большие технологические трудности в процессе регенерации этих жидкостей.
Известен способ очистки отработанных моторных масел и установка для его осуществления (заявка на выдачу патента РФ 94037575, МПК B01D 36/00, опубл. 27.07.1996 г.). По данному способу очистку осуществляют путем испарения низкокипящих фракций из подогреваемой тонкой пленки водомасляной эмульсии, которую приготавливают при соотношении компонентов 1:0,5-10, а масляную пленку турбулизируют на поверхности нагрева в вакууме.
Недостатками данного способа являются:
- использование значительного количества воды, испарение которой требует больших затрат энергии;
- невозможность отделения от масла нелетучих макромолекулярных соединений и коллоидных частиц различной природы, присутствующих в отработанных маслах;
- использование в конструкции установки ротора, вращающегося в условиях вакуума и повышенной температуры, поскольку закоксовывание нагретой поверхности стенок камеры и осаждение на лопастях ротора твердых примесей приводит к уменьшению толщины масляной пленки и выходу из строя испарителя.
Известен способ регенерации отработанных промышленных масел (патент РФ №2326934, МПК B01D 1/22, С10М 175/00, опубл. 20.06.2008 г.), включающий нагрев масла насыщенным паром по меньшей мере до 100-205°С с образованием парогазовой смеси, содержащей капли масляного тумана и пара легкокипящих фракций. Пар горячей пленки масла, стекающей по внутренней поверхности трубы в обогреваемом пленочном испарителе, подвергают конденсации в масляный туман в противотоке холодного воздуха, после чего отделяют капли масла из потока воздуха, насыщенного масляным туманом, в маслоотделителе-импакторе путем последовательного ступенчатого расширения-сжатия потока на парных элементах «сопло-заслонка».
Недостаток данного технического решения заключается в ограниченных функциональных возможностях, т.к. не может быть использовано для регенерации гликолей.
Известен способ регенерации насыщенного раствора гликоля (патент РФ №2257945, МПК B01D 53/14, B01D 53/26, B01D 3/00 опубл. 10.08.2005 г.), включающий предварительный нагрев его, отбор раствора гликоля с низа массообменной колонны, нагрев его в испарителе, подачу образовавшейся в испарителе паровой фазы в нижнюю часть колонны, орошение ее в верхней части колонны и выведение из испарителя регенерированного гликоля. Подаваемый на регенерацию раствор гликоля разделяют по крайней мере на две части, одну из которых без подогрева подают на орошение паров верха колонны и затем в испаритель, а оставшуюся часть подогревают и подают непосредственно в испаритель.
Недостатком этого способа является снижение КПД системы при использовании промежуточного теплоносителя - водяного пара, что проблематично для установок, расположенных в районах Крайнего Севера. Также к недостаткам способа относится пузырьковое кипение гликоля на поверхности трубок испарителя, которое приводит к отложению солей на трубах теплообменных аппаратов.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей за счет применения для регенерации различных сред.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности регенерации отработанных технологических жидкостей с увеличением выхода и чистоты очищенных целевых продуктов.
Задача решается и технический результат достигается способом тепловой регенерации отработанных технологических жидкостей, включающий подачу жидкости в верхнюю часть пленочного испарителя, в межтрубное пространство которого подают дымовые газы из горелки для подогрева теплообменных трубок испарителя, обеспечивая стекание жидкости в виде пленки по их внутренней поверхности в кубовую часть испарителя, куда поступают также пары и остатки неиспарившейся жидкости, далее кубовую жидкость смешивают с кубовой жидкостью укрепляющей колонны, в которой осуществляют конденсацию тяжелых компонентов благодаря взаимодействию со стекающим с насадки укрепляющей колонны дистиллятом, который подают в качестве орошения в верхнюю часть укрепляющей колонны, причем дистиллят получают из несконденсировавшихся паров путем охлаждения в холодильнике, откуда его направляют в емкость для сбора дистиллята, из которой дистиллят также направляют в верхнюю часть пленочного испарителя для осуществления его повторной очистки, при этом образующиеся в результате отгонки легких компонентов тяжелые продукты отводят из кубовой части пленочного испарителя и кубовой части укрепляющей колонны и после перемешивания в трубопроводе большую часть подают насосом для смешивания с подаваемой на регенерацию отработанной жидкостью, а смесь подают в верхнюю часть пленочного испарителя, обеспечивая таким образом внутреннюю циркуляцию тяжелых продуктов, а меньшую, составляющую балансовый избыток тяжелых продуктов, выводят из системы, причем создают вакуумным насосом разряжение в емкости с дистиллятом, обеспечивая пониженное давление в установке для регенерации в диапазоне (1,6-30) кПа, что позволяет снизить температуру процесса до 200-350°С и предотвратить процессы температурной деструкции очищаемых жидкостей.
Технический результат изобретения достигается благодаря обеспечению технологического процесса при пониженном давлении и, соответственно, работе испарителя и укрепляющей колонны при пониженной температуре. Это позволяет свести до минимума процессы термической деструкции очищаемых жидкостей и повысить качество их очистки.
Сущность изобретения поясняется принципиальной схемой установки для реализации способа тепловой регенерации отработанных технологических жидкостей.
Установка содержит соединенные системой трубопроводов пленочный испаритель 1, укрепляющую колонну 2 с насадкой 3, горелку 4, дымовую трубу 5, холодильник 6, емкость для сбора дистиллята 7, вакуумный насос 8, первый и второй подающие насосы, соответственно 9 и 10. Горелка соединена трубопроводом 11 с межтрубным пространством испарителя, кубовая часть которого соединена трубопроводом 12 с кубовой частью укрепляющей колонны 2, верх которой трубопроводом 13 соединен с холодильником 6, выход которого трубопроводом 14 соединен с емкостью 7 для сбора дистиллята. Кубовые части пленочного испарителя и укрепляющей колонны соединены трубопроводом 15 через первый подающий насос 9 с трубопроводом 16 подачи тяжелых (кубовых) продуктов на смешивание с подаваемой на переработку жидкости и с трубопроводом 17 на вывод части этих продуктов из установки. Смесь сырья и тяжелых продуктов (смол) трубопроводом 18 подается в верхнюю часть пленочного испарителя 1. Низ емкости 7 для сбора дистиллята через второй подающий насос 10 по трубопроводу 19 соединен с верхней частью укрепляющей колонны 2 и по трубопроводу 20 с верхней частью пленочного испарителя 1, кроме того, по трубопроводу 21 - с выводом балансового избытка дистиллята (очищенного продукта).
Способ осуществляют следующим образом.
Сырье (отработанные технологические жидкости) смешивают с рециркулирующим потоком тяжелых продуктов, подаваемых первым насосом 9 из кубовых частей пленочного испарителя 1 и укрепляющей колонны 2 и по трубопроводу 18 подают в верхнюю часть пленочного испарителя 1, где они стекают в виде пленки по внутренней поверхности теплообменных труб испарителя. Для подогрева теплообменных труб пленочного испарителя 1 дымовые газы из горелки 4 подают по трубопроводу 11 в межтрубное пространство испарителя, а отдавшие свое тепло дымовые газы направляют в дымовую трубу 5 для выброса в атмосферу. Летучие компоненты исходного сырья испаряются и вместе с остатками неиспарившейся жидкости поступают в куб испарителя 1, где пары отделяются от жидкости за счет сепарации. Далее по трубопроводу 12 их направляют в кубовую часть укрепляющей колонны 2, где они встречаются со стекающей с насадки 3 жидкостью, что вызывает конденсацию тяжелых компонентов. Несконденсировавшиеся пары с верха колонны 2 по трубопроводу 13 направляют в холодильник 6, где в результате охлаждения они конденсируются и по трубопроводу 14 их отводят в емкость 7 для сбора дистиллята. Из емкости 7 дистиллят вторым насосом 10 по трубопроводу 19 подают в качестве орошения на верхнюю часть укрепляющей колонны 2, а балансовый избыток дистиллята выводят с установки по трубопроводу 21. Также подают дистиллят по трубопроводу 20 в верхнюю часть пленочного испарителя для осуществления его повторной очистки в случае «проскока» тяжелых компонентов (смол). Образующиеся в результате отгонки легких компонентов тяжелые продукты (смолы) отводят из кубовой части пленочного испарителя 1 и кубовой части укрепляющей колонны 2, по трубопроводу 15, где они перемешиваются. Далее их большую часть первым насосом 9 подают по трубопроводу 16 для смешивания со свежим сырьем. Смесь сырья и тяжелых продуктов по трубопроводу 18 направляют в верхнюю часть пленочного испарителя 1, образуя при этом контур внутренней циркуляции тяжелых продуктов (смол). Меньшую часть, составляющую балансовый избыток тяжелых продуктов (смол), выводят с установки по трубопроводу 17.
Для повышения эффективности процесс регенерации проводят при пониженном давлении в диапазоне (1,6-30) кПа. Для этого с помощью вакуумного насоса 8, установленного в верхней части емкости 7 для сбора дистиллята создают разряжение. Это позволяет снизить рабочую температуру в пленочном испарителе 1 и в укрепляющей колонне 2 до 200-350°С и предотвратить процессы температурной деструкции очищаемых жидкостей и соответственно улучшить качество их очистки.
Таким образом, предложенное изобретение расширяет функциональные возможности способа регенерации отработанных технологических жидкостей благодаря использованию его для переработки как гликолей, так и технических масел, а также обеспечивает повышение эффективности регенерации и повышение качества очищаемых жидкостей.