аппарат для разложения щелочных отходов, полученных при очистке нефтяных фракций аммиачной водой

Формула изобретения

Аппарат для разложения щелочных отходов, полученных при очистке нефтяных фракций аммиачной водой, состоящий из горизонтального цилиндрического корпуса и теплообменных элементов, отличающийся тем, что теплообменные элементы расположены с наружной стороны корпуса, а в рабочем объеме установлены поперечные перегородки с отводами, причем высоты перегородок уменьшаются по ходу движения потока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано в производстве нефтепродуктов.

В работе разложение щелочных отходов, полученных при очистке топливных фракций нефти аммиачной водой, осуществляется в пустотелом сосуде с продувкой воздухом или водяным паром при 100^oC в течение 17 ч. Длительность процесса разложения щелочных отходов и значительный расход тепла для полной отгонки воды делает невозможным использование данного устройства в промышленности. (Маркин А.А., Герман А.Л., Тер-Ионесян А.Н., Круговой процесс выщелачивания нефтяных дистиллятов, АНХ, 1940, N 9, с. 29 - 32).

В работах предлагают разложить щелочной отход в горизонтальном цилиндрическом испарителе с трубным пучком, установленным внутри аппарата, который является прототипом предлагаемого аппарата. Этот аппарат имеет ряд недостатков: во-первых, его конструкция и изготовление сложны; во-вторых, жидкий поток полностью не секционирован из-за наличия трубного пучка, в результате чего время пребывания отдельных порций потока в зоне разложения будет различным, что приведет к неполному разложению щелочного отхода; в-третьих, надежность аппарата недостаточно высока (Нефть и газ, 1983, N 4, с. 25 - 27; Кастильо Хакес Хосе Дель Кармен. Автореферат диссертационной работы "Разработка процессов выщелачивания дизельного топлива с регенерацией реагента". Баку, 1989, с. 28).

Задачей предлагаемого устройства является упрощение конструкции и изготовление аппарата, повышение его надежности и обеспечение практически полного разложения щелочного отхода.

Поставленная задача достигается тем, что разложение щелочного отхода проводится в горизонтальном цилиндрическом аппарате с теплообменными элементами, при котором теплообменные элементы приварены к корпусу с наружной стороны, жидкий поток секционирован полностью с помощью поперечных перегородок с отводами, причем высоты перегородок уменьшаются по ходу движения потока.

Новизна изобретения состоит в использовании наружных теплообменных элементов и в установлении внутри аппарата поперечных перегородок с отводами, высоты которых уменьшаются по ходу движения потока.

Использование наружных теплообменных элементов позволяет значительно упростить конструкцию и полностью секционировать жидкий поток, чего нельзя добиться при размещении внутри аппарата трубного пучка. Надежность предлагаемого аппарата несравненно выше чем у прототипа, так как наружные теплообменные элементы приварены к корпусу, взамен разъемного трубного пучка, состоящего из многочисленных труб с возможными нарушениями герметичности в фланцевых соединениях, креплениях труб к решетке, а также появлениями течи в самых трубах. К тому же предлагаемый аппарат прост в изготовлении.

Эскиз аппарата показан на чертеже.

Аппарат состоит из корпуса 1, горловины 2, крышки 3, теплообменных элементов 5, поперечных перегородок 4 с отводами 6, штуцеров различного назначения: вход щелочного отхода 7, выход парогазовой смеси 8, выход жидкой смеси 9, вход теплоносителя 10, выход теплоносителя 11, дренажи 12, труб 13.

Поток с одной секции в другую переходит с помощью отводов, приваренных к перегородкам. В качестве отводов могут быть использованы трубы, полутрубы, различные профильные прокаты. Верхние концы отводов расположены горизонтально по перифериям перегородки чуть ниже уровня ее верхнего края, а нижние концы, объединяясь, сообщаются с отверстием в перегородке, через которое поток поступает в нижнюю часть следующей секции. Таким образом поток в каждой секции разложения движется снизу вверх, что позволяет обеспечить примерно одинаковое время пребывания отдельных порций щелочного отхода в рабочей зоне и практически полное разложение его.

Сбор жидкости с краев поверхности и подача ее в нижнюю часть следующей секции исключает наличие мертвых зон и удлиняет путь потока.

Разность высот соседних перегородок (или разность уровней жидкости в соседних секциях) определяется расчетом в зависимости от физических свойств потока и его составляющих и должна обеспечить движение жидкости по отводам. Кроме того, уменьшение высот перегородок по ходу движения потока исключает обратное перемешивание в рабочей зоне.

Наружные приварные теплообменные элементы могут иметь различные конструкции. Показанные на чертеже приварные элементы имеют формы неполных поясов и охватывают больше половины наружной поверхности аппарата. Теплоноситель подается в среднюю часть теплообменного элемента с одной стороны и переходит в соседний теплообменный элемент с середины другой стороны с помощью труб. Соединение нагревательных элементов, расположенных на днищах и на цилиндрической поверхности, осуществляется трубами, чтобы не покрыть сварной шов, соединяющий цилиндр с днищами. В качестве теплоносителя могут быть использованы различные чистые потоки.

Аппарат работает следующим образом.

Нагретый до заданной температуры щелочной отход в газопарожидкостном состоянии поступает в аппарат снизу по штуцеру 7. Парогазовая смесь, полученная в результате разложения водного раствора аммонийных солей нефтяных кислот, пройдя через горловину, выходит из аппарата по штуцеру 8, а двухфазная жидкая смесь вода - нефтяная кислота отводится по штуцеру 9. Определенный уровень в зоне удаления жидкой смеси поддерживается с помощью выступающей во внутрь части трубы. Условие разложения щелочного отхода в аппарате обеспечивается регулированием расхода теплоносителя, подаваемого в теплообменные элементы по штуцеру 11. На каждой секции предусмотрены дренажные штуцеры 12.

Преимущество предложенного аппарата по сравнению с прототипом очевидно: во-первых, использование наружных теплообменных элементов позволяет значительно упростить конструкцию и изготовление аппарата и повысить его надежность; во-вторых, жидкий поток полностью секционирован, в результате чего обеспечивается оптимальное время пребывания потока в зоне разложения, т.е. практически полное разложение щелочного отхода.

Пример: Регенератор имеет диаметр D = 300 мм и длину L = 500 мм и снабжен наружным обогревом. Жидкий поток с помощь перегородок разделен на три секции. В аппарат непрерывно подается щелочной отход, полученный при очистке дизельного топлива аммиачной водой, нагретый до 120^oC с потенциальным содержанием нефтяных кислот 24,85 мас.%. Полученные в результате разложения щелочного отхода парогазовая смесь конденсируется в холодильнике и собирается в сборнике, а двухфазную жидкость разделяют на водную фазу и нефтяные кислоты в отдельном разделителе. При разложении происходит частичное обезмасливание кислот, т. е. неомыляемые отгоняются вместе с парогазовой смесью и отделяются в сборнике, и водная фаза, полученная в разделителе, вместе составляют водную фазу.

В таблице представлены результаты разложения щелочного отхода в секционированном регенераторе с наружным обогревом.

Эти данные показывают, что предложенное устройство аппарата обеспечивает высокую степень разложения водного раствора аммонийных солей нефтяных кислот.