Устройство ввода сырья для тарельчатых колонных аппаратов

Полезная модель относится к нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности и может быть использована в тарельчатых колонных аппаратах с многопоточным вводом сырья или абсорбента для проведения процесса ректификации, абсорбции и дистилляции.
Технико-экономические показатели процесса ректификации значительно улучшаются при использовании сложных ректификационных колонн с несколькими сырьевыми потоками, промежуточными отборами продуктов из колонны. Для организации подачи дополнительного потока сырья в колонну требуется монтаж устройства ввода сырья.
Известно устройство для подачи сырья в ректификационную колонну, выполненное в виде обечайки, снабженной вертикальными перегородками, разделяющими ее на короба, каждый из которых снабжен переливным патрубком и направляющими пластинами (А.с. 451445 СССР 30.11.1974. Бюл. №44).
Известны различные конструкции устройств ввода основного потока сырья в колонну (Кузеев И.Р., Тукаева Р.Б., Баязитов М.И., Абызгильдина С.Ш. Основное оборудование технологических установок НПЗ: учебное пособие / И.Р. Кузеев [и др.]. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2013. - 129 с.; О.Х. Дахин. Массообменные колонные аппараты (конструкция, принцип работы, комплексный расчет, ремонт и монтаж). «Политехник» Волгоград, 2011. с. 161).
Общим недостатком известных устройств ввода сырья являются необходимость врезки новых штуцеров, громоздкие размеры и для монтажа этих устройств, как правило, приходится демонтировать часть ректификационных тарелок, что снижает эффективность работы колонны.
Известен узел ввода жидкости в аппарат (Александров И.А. "Рефракционные и абсорбционные аппараты", "Химия", М. 1971 г. с. 213), состоящий из штуцера, расположенного над тарелкой, и отражательной пластины. При подаче жидкости на тарелку отражательная платина обеспечивает гашение струи жидкости, что способствует более равномерному распределению жидкости на тарелке и частично уменьшает ее унос газовым потоком.
Недостатком данной конструкции значительный унос жидкости с газовым потоком при подачи в колонну газожидкостной смеси и недостаточно равномерное распределение жидкости на тарелке.
Известен узел ввода жидкости или газожидкостной смеси в колонну, состоящий из патрубка с заглушкой и выходным отверстием, на котором, эксцентрично относительно его оси, установлен цилиндрический колпак, а выходные отверстия патрубка и колпака разнесены друг относительно друга, причем живое сечение выходных отверстий колпака выполнено с размерами, превышающими размер живого сечения продольных каналов (Патент №2094092 РФ. Узел ввода жидкости или газожидкостной смеси в аппарат).
Недостатком данной конструкции является значительный унос жидкости с газовым потоком и недостаточно равномерное распределение жидкости на тарелке.
Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является узел ввода жидких потоков в колонны, состоящий из входного штуцера и коллектора ввода жидкости в сливной карман тарелки (https://helpiks.org/6-37306.html/. Первичная переработка нефти с. 17) - прототип.
Недостатком данного устройства ввода является то, что при вводе потока жидкости извне в сливной карман тарелки данный поток смешивается с рабочим внутренним потоком жидкости и попадает на нижележащую тарелку. Если разность температур дополнительного потока и основной жидкости значительна, то при их смешивании в сливном кармане могут возникнуть гидроудары.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании надежного устройства вода дополнительного потока сырья в колонну с минимальными затратами, без врезки дополнительных штуцеров и демонтажа существующих ректификационных тарелок.
Технический результат достигается тем, что ввод дополнительного потока жидкости осуществляется через существующий штуцер нижнего вывода дизельного топлива в отпарную секцию в распределительное устройство, смонтированное над полотном тарелки.
Полезная модель устройство ввода сырья в колонну поясняется на примере атмосферной перегонки нефти и сопровождающими чертежами, на которых представлены: фиг. 1- схема работы двух колонн фракционирования нефти с подачей промежуточной фракции, выводимого из укрепляющей секции первой колонны, во вторую; фиг. 2 и фиг. 3 - устройство ввода дополнительного потока сырья в колону.
Атмосферная перегонка нефти, включающая ввод нагретого сырья в колонну К-1 частичного отбензинивания с отбором с верха колонны легкой бензиновой фракции, также используемой в качестве флегмы, и отбор кубового остатка, нагрев кубового остатка в печи П-2 и его перегонку в сложной атмосферной колонне К-2, оборудованной боковыми отпарными секциями К-3, К-4 и К-5, с подачей в низ секций и сложной колонны водяного пара, отбор в сложной колонне К-2 балансового количества тяжелой бензиновой фракции, боковыми погонами через отпарные секции К-3 - керосиновой, К-4 -легкой и К-5 тяжелой дизельных фракций и с низа сложной колонны К-2 - мазута (фиг. 1).
Для снижения тепловой нагрузки печей П-1 и П-2 и увеличения производительности установки осуществляется вывод промежуточного продукта из укрепляющей секции колонны К-1 частичного отбензинивания нефти и подача его в нижний штуцер 1 для вывода дизельного топлива сложной атмосферной колонны К-2 (фиг. 2). При этом тяжелое дизельное топливо отбирается с верхнего штуцера. Для эффективной работы атмосферной колонны К-2 и обеспечения качества тяжелого дизельного топлива, между вводом дополнительного сырьевого потока из колонны К-1 частичного отбензинивания нефти и выводом нижнего бокового погона следует иметь три-четыре тарелки. Однако при вводе дополнительного потока в нижний штуцер 1 (фиг. 2) для вывода тяжелого дизельного топлива между ее вводом и выводом нижнего бокового погона остается всего две тарелки, поэтому линия ввода опускается внутри колонны на две тарелки ниже с помощью устройства ввода дополнительного потока сырья (фиг. 2). Для крепления устройства ввода сырья существующий штуцер 1 снабжен ответным фланцем 2.
Устройство ввода состоит из фланца 3, с помощью которого крепится к ответному фланцу 2 штуцера 1, конусного перехода 4, отвода 5 и соединительных фланцев 6, опуска 7, который крепится к днищу 8 и стенке 9 сливного кармана.
Вследствие снижения давления в зоне ввода дополнительного потока в колонну К-2, по сравнению с давлением в зоне вывода его из колонны К-1, происходит небольшое испарение частично отбензиненной нефти. Поэтому для равномерного распределения парожидкостной смеси на тарелке, в зоне выхода жидкости из сливного кармана установлен маточник 10.
Работа устройства ввода сырья в колонну осуществляется следующим образом.
Необходимое количество выводимого промежуточного продукта из укрепляющей секции колонны К-1 частичного отбензинивания нефти под собственным давлением подается в нижний штуцер 1 для вывода дизельного топлива сложной атмосферной колонны К-2 (фиг. 2). Через устройства ввода сырья опускается внутри колонны через сливные карманы на две тарелки ниже (фиг. 2). Парожидкостная смесь равномерно распределяется через маточник 10, установленный на тарелке, в зоне выхода жидкости из сливного кармана.
Положительный эффект предлагаемой полезной модели заключается снабжением атмосферной колонны К-2 устройством ввода сырья с минимальными затратами: без врезки дополнительных штуцеров и демонтажа существующих тарелок, организацией эффективного распределения потока в колонне.
Подача промежуточного продукта из укрепляющей секции колонны К-1 частичного отбензинивания нефти в нижний штуцер 1 для вывода дизельного топлива сложной атмосферной колонны К-2 позволяет снизить тепловую нагрузку печей, увеличить производительность установки и улучшить работу колонны К-2 за счет повышения жидкостной нагрузки тарелок ниже отбора тяжелого дизельного топлива.
Таким образом, достигается высокая эффективность.