КОЛОННА-КРИСТАЛЛИЗАТОР

Полезная модель относится к кристаллизационным устройствам для химической и нефтехимической промышленности, в частности к колоннам-кристаллизаторам, может использоваться при очистке нефти от парафина при ее подготовке к транспортировке, в производстве технических масел и при депарафинизации масел.
Известен процесс депарафинизации - обезмасливания фракций нефти (Пат. №1298235 GB, МПК C10G 73/06) заключающийся в том, что нагретую до 100-150 F фракцию нефти вводят в охлаждаемую колонну, в которой она вступает в контакт с добавками растворителя при -45-0 F. Давление в колонне такое, чтобы поддерживать растворитель в жидкой фазе. Смесь перемешивается, например, турбиной или пропеллерной или дисковой мешалкой. Смесь масло/растворитель, из колонны, при 0-40 F подается попеременно к охладителям. Охлаждение производится при контролируемом выпаривании растворителя при отсасывании компрессором пропана, при этом дополнительный парафин кристаллизуется в охладителе.
Недостатками данного процесса являются использование нескольких колонн, использование мешалок в реакторе с повышенным давлением, сложное аппаратурное исполнение.
В патенте №1334451 GB, МПК C10G 21/00, C10G 73/06 используется башенный охладитель с мешалками включающий множество ступеней, на каждой из которых впрыскивается холодный растворитель и происходит по существу мгновенное смешение растворителя и масла. Осажденная смесь масло/растворитель затем охлаждается в шнековом кристаллизаторе с охлаждением при не более чем 35 F, и осажденный парафин затем отделяется.
Недостатком шнекового кристаллизатора является сложность конструктивного выполнения.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) заявляемому техническому решению выбран кристаллизатор смешения [Н.И.Черножуков Технология переработки нефти и газа часть 3, Очистка и разделение нефтяного сырья, производство товарных нефтепродуктов, М. Изд. «Химия», 1978 г.], в котором кристаллизация твердых углеводородов осуществляется при непосредственном смешении сырья с предварительно охлажденными порциями растворителя, в качестве которого используют сжиженный пропан. Кристаллизатор представляет собой колонну, разделенную перегородками на секции, в каждую из которых подается охлажденный растворитель. Сырье и первая порция растворителя вводятся в нижнюю часть кристаллизатора. Обе жидкости контактируют при помощи перемешивающих устройств, приводом вала служит электромотор. К корпусу кристаллизатора прикреплены отражатели, способствующие лучшему перемешиванию сырья с растворителем. Сверху кристаллизатора выводится суспензия твердых углеводородов.
Недостатками данной конструкции является подача сырья и растворителя в нижнюю часть кристаллизатора, что способствует налипанию части парафинов на дно и стенки реактора и использование механической мешалки, на лопасти которой так же налипает парафин.
Основными проблемами, при очистке нефти от парафинов с использованием в качестве растворителя сжиженного пропана или его смеси с бутаном является обеспечение равномерного охлаждения смеси нефть-растворитель, получение крупных кристаллов парафина в процессе переохлаждения смеси нефть-растворитель и налипание осадка на внутренней поверхности кристаллизатора. Налипание осадка на внутренней поверхности кристаллизатора приводит к необходимости периодической остановки процесса для его очистки.
Технической задачей заявляемой полезной модели является улучшение эксплуатационных свойств колонны - кристаллизатора, что приводит к интенсификации процесса депарафинизации нефти.
На прилагаемом графическом материале фиг.1 изображена предлагаемая колонна-кристаллизатор. Колонна-кристаллизатор твердых парафинов представляет собой вертикальный аппарат 1 с эллиптическими крышкой и днищем. Кристаллизатор снабжен штуцерами: ввода смеси пропан+нефть на верхнюю тарелку 2; откачки паров пропана 3; ввода переохлажденной смеси пропан+нефть+твердые парафины с распределителем потока 4; удаления из аппарата переохлажденной смеси пропан+нефть+твердые парафины 5; полного опорожнения 6. Внутри колонны-кристаллизатора по всей площади горизонтально располагаются тарелки 7 с центральным отверстием для прохода паров пропана 11 и стенками для удержания необходимого объема смеси 9. Каждая тарелка (фиг.2) снабжена переливным отверстием 13, окруженным с трех сторон стенками 12 для перелива смеси на нижерасположенную тарелку по патрубку 8. Тарелка также снабжена стенкой-разделителем потока 14 для движения смеси к патрубку 8.
Устройство работает следующим образом.
Смесь пропан+нефть подают на первую верхнюю тарелку из штуцера 2, после заполнения тарелки смесь переливается по патрубку 8 на нижерасположенную тарелку. В процессе заполнения тарелки уменьшается количество пропана и понижается температура смеси вследствие вскипания пропана, под действием компрессора откачки паров через штуцер 3. На второй тарелке продолжается охлаждение смеси и выделение парафинов. На вторую тарелку для ускорения кристаллизации парафинов через штуцер с распределителем потока 4 вводится переохлажденная смесь пропан+нефть+твердые парафины, содержащиеся в ней твердые парафины служат дополнительными центрами кристаллизации. Переохлаждаясь, смесь переливается на следующую тарелку. Начиная с третьей тарелки, стенки 12 вокруг переливного отверстия 13 отсутствуют по всему периметру, смесь с увеличенной вязкостью свободно переливается на последующую тарелку, переохлаждаясь и насыщаясь увеличенными кристаллами парафинов, сливается в нижнюю часть аппарата, откуда через штуцер 5 ее откачивают на узел фильтрации и частично на вторую тарелку.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет улучшить эксплуатационные свойства колонны-кристаллизатора за счет горизонтального расположения в нем системы тарелок, по которым самотеком перетекает и одновременно охлаждается смесь нефть-растворитель, в качестве растворителя и охлаждающего агента используют сжиженный пропан.
Использование данного устройства также позволит:
- увеличить площади испарения;
- равномерно распределить поток смеси нефть-растворитель по поверхности тарелок;
- обеспечить постепенное охлаждение смеси нефть-растворитель за счет перетекания по тарелкам сверху вниз;
- инициировать и регулировать начала (центров) кристаллизации на поверхности тарелок за счет устройства ввода смеси нефть+сжиженный газ+твердые парафины;
- предотвратить адгезию осадка (налипание) за счет покрытия поверхности тарелок фторопластом.