Пульсационный кристаллизатор
PULSATION CRYSTALLISER

Предлагаемое устройство - пульсационный кристаллизатор - 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.
Известен пульсационный кристаллизатор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с крышкой, отстойную и пульсационную камеры, трубчатое теплообменное устройство с входным и выходным коллекторами для подачи хладоносителя, штуцера для ввода исходного раствора, вывода осветленного раствора и суспензии продукционных кристаллов и подачи газа в пульсационную камеру. С целью интенсификации теплообменна за счет увеличения равномерности распределения температурного напора от теплообменной поверхности к суспензии, повышения технологичности изготовления, ремонтопригодности и надежности, теплообменное устройство, выполнено в виде отдельных трубчатых модулей, равномерно размещенных по сечению кристаллизатора, при этом каждый трубчатый модуль содержит каркас, на котором равномерно по окружности и по высоте закреплены вертикальные змеевики, каждый из которых выполнен из одной трубки, а каналы между модулями и в самих модулях образуют контуры внутренней циркуляции суспензии [Патент РФ №2021835, МПК B01D 9/02, опубл. 30.10.1994].
Недостатком данного пульсационного кристаллизатора является невысокая степень выделения парафинов, а также сложность конструкции и возможность налипания парафина на многочисленные внутренние элементы.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является пульсационный кристаллизатор для получения парафиновых суспензий, 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. 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 [Патент РФ №104861, МПК B01D 9/02, опубл. 27.05.2011, БИ №5].
Недостатком данного пульсационного кристаллизатора является невысокая степень выделения парафинов, вызванная недостаточным качеством смешения сырья с хладагентом, а также неравномерность интенсивности импульсов по высоте кристаллизатора.
Задачей данного изобретения является создание пульсационного кристаллизатора обладающего высокой степенью выделения парафинов, за счет повышения качества смешения сырья с хладагентом и обеспечения равномерной интенсивности импульсов по высоте кристаллизатора.
Поставленная задача достигается тем, что в пульсационном кристаллизаторе, содержащем 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, 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 во внутренний объем корпуса.
Отличительными признаками предлагаемого пульсационного кристаллизатора является то, что перегородки с перетоками снабжены турбулизаторами, представляющими собой эллиптические выступы, расположенные в центре верхних поверхностей перегородок, а диаметр проходного сечения перетоков увеличивается от нижней перегородки к верхним, а перегородки с соплами снабжены, исходящими из их центров, радиальными каналами полукруглого сечения.
На Фиг. 1 показана схема пульсационного кристаллизатора.
На фиг. 2 изображен вид А.
Пульсационный кристаллизатор содержит вертикальный корпус 1 колонного типа, соединенный трубопроводом 2 с пульсационной камерой 3. В корпусе 1 расположены перегородки 4 с перетоками 5 и перегородки 6 с соплами 7, примыкающими к корпусу. Чередование перегородок образует секции.
Корпус 1 оснащен штуцерами 8 подачи сырья, хладагента 9 и вывода суспензии 10. Штуцер подачи сырья 8 и один из штуцеров подачи хладагента 9, находящиеся в нижней части корпуса, соединены с расположенным внутри корпуса инжектором 11, через который сырье и часть хладагента поступают во внутренний объем корпуса 1.
Перегородки 4 с перетоками 5 снабжены турбулизаторами, представляющими собой эллиптические выступы 12, расположенные в центре верхних поверхностей перегородок 4. Диаметр проходного сечения перетоков 5 увеличивается от нижней перегородки к верхним, а перегородки 6 с соплами 7 снабжены, исходящими из их центров, радиальными каналами 13 полукруглого сечения.
Пульсационный кристаллизатор работает следующим образом.
Парафинсодержащее сырье подается в штуцер подачи сырья 8, соединенный с инжектором 11. При высокоскоростном истечении сырья из штуцера подачи сырья 8 в корпусе инжектора 11 создается разряжение и раствор, образовавшийся в нижней части корпуса 1 при смешении сырья и части общего потока хладагента - охлажденного растворителя процесса депарафинизации, вовлекается в корпус инжектора 11.
Этот поток, смешивается с хладагентом, поступающим в корпус инжектора 11 из штуцера подачи хладагента 9. Образовавшаяся смесь сырья, хладагента и потока, поступающего в инжектор нагнетается в нижнюю часть корпуса 1.
Дальнейшее смешение полученного сырьевого потока (раствора сырья) с хладагентом и образование парафиновой суспензии происходит следующим образом.
Корпус 1 заполнен средой до уровня штуцера 10 вывода суспензии. С заданной частотой и продолжительностью полость пульсационной камеры 3, связанной с нижней частью корпуса 1, создает в ней пневматические импульсы (пульсацию).
Во время импульса движение вытесняемой из пульсационной камеры 3 жидкости обеспечивает переток сырьевой смеси вверх по корпусу 1. При этом высокоскоростное течение в соплах 7 обеспечивает интенсивное перемешивание хладагента, поступающего в штуцеры 9, в верхних частях секций.
При выхлопе газа из пульсационной камеры происходит переток сырьевой смеси (за счет перепада уровней в корпусе 1 и пульсационной камере 3) в обратном направлении - вниз по корпусу 1. В течение этого периода поток в соплах перемешивает хладагент в нижних секциях.
Сырьевой поток, движение которого вверх от секции к секции обусловлено непрерывной подачей в корпус 1 сырья и хладагента, охлаждается по мере разбавления.
Образующаяся суспензия, содержащая выделившиеся частицы парафина, самотеком через штуцер 10 выходит из корпуса 1.
Благодаря тому, что перегородки 4 с перетоками 5 снабжены турбулизаторами, представляющими собой эллиптические выступы 12, расположенные в центре верхних поверхностей перегородок 4 удается обеспечить интенсивную турбулизацию потоков, повышающую качество смешения.
Для этой же цели перегородки 6 с соплами 7 снабжены исходящими из их центров радиальными каналами 13 полукруглого сечения, при обтекании которых происходит интенсивное перемешивание.
За счет того, что выступы 12 имеют эллиптическую форму, предотвращается налипание на них выделенного парафина.
При выполнении радиальных каналов исходящими из их центров и имеющих полукруглое сечение попавший в них парафин легко удаляется создаваемыми импульсными потоками.
С целью обеспечения равномерной интенсивности импульсов по высоте кристаллизатора диаметры проходных сечения перетоков 5 увеличивается от нижней перегородки 4 к верхним. Это позволяет снизить гидравлическое сопротивление и выровнять интенсивность импульсов, затухающих к верхней части корпуса 1.
Предлагаемый пульсационный кристаллизатор, за счет интенсификации процесса смешения сырья с хладагентом и равномерности интенсивности импульсов по высоте кристаллизатора, обеспечивает высокую степень выделения парафинов, при относительно простой конструкции.