устройство для получения углеводородных продуктов

Формула изобретения

Устройство для получения углеводородных продуктов, состоящее из емкостей и соединяющих их трубопроводов углеводородного сырья, отличающееся тем, что в него введены узлы компаундирования, выполненные в виде трубопроводов промежуточных углеводородных продуктов, снабженных вентилями и соединенных с трубопроводами углеводородных продуктов, емкости выполнены раздельными в виде цилиндров, длина которых превышает их диаметр, и расположены друг относительно друга в одной горизонтальной плоскости на платформе, в верхних частях каждой емкости установлены имеющие горизонтальное дно холодильные камеры, внутренние диаметры которых равны внутренним диаметрам емкостей, внутри каждой емкости установлены вихревые тарелки, по центральным осям которых проходят трубопроводы охлаждения, соединенные с вентилями охлаждения, нижние части емкостей соединены с гидрозатворами, соединенными с трубопроводами промежуточных углеводородных продуктов, вихревые тарелки имеют отверстия, а трубопроводы входов и выходов углеводородного сырья установлены по касательным к емкостям.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтепереработке, в частности к получению углеводородных продуктов.

Известно устройство для получения углеводородных продуктов (Эпштейн Д.А. Общая химическая технология. - М.: Химия, 1979 г., с. 206), состоящее из емкостей 1 и соединяющих их трубопроводов углеводородного сырья 2, показанное на фиг.2. Емкости 1 установлены друг над другом по одной вертикальной оси и представляют ректификационную колонну с единым корпусом. Трубопроводы промежуточных углеводородных продуктов 3 при такой компоновке емкостей 1 также располагаются друг над другом по вертикали. Монтаж такого устройства на рабочей площадке требует кроме проведения специальных подготовительных операций по изготовлению необходимых фундаментов и вспомогательных технических сооружений еще и специального подъемного оборудования по обеспечению вертикальной установки и крепежу такой громоздкой и тяжелой ректификационной колонны. Кроме того, в данном устройстве необходимый температурный режим получения углеводородных продуктов достигается спустя десятки часов работы этого устройства без выхода в это время товарной продукции. Это устройство должно быть металлоемким, чтобы выдерживать необходимые ветровые нагрузки. Поскольку емкости 1 этого устройства соединены между собой и представляют единый металлический корпус, то из-за высокой теплопроводности металлического корпуса температура любой емкости 1 находился в жесткой зависимости от температур соседних емкостей 1. Это означает, что повышение или понижение температурного режима в одной из емкостей 1 неизбежно приводит к повышению или понижению температурного режима в остальных емкостях 1. Поскольку таких емкостей несколько, то взаимные их влияния друг на друга по температурным режимам еще более увеличивают нестабильность температуры в каждой отдельно взятой емкости 1.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (патент России 2056456, C 10 G 7/02, 02.03.92), состоящее из колонны частичного отбензинивания и соединенной с ней сложной атмосферной колонны и отпарных секций колонн. При этом сложная атмосферная колонна представляет из себя громоздкую и массивную ректификационную колонну, имеющую те же самые недостатки, что и описанный выше аналог. Кроме того, получение необходимых углеводородных продуктов усложнено дополнительными технологическими операциями.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в обеспечении простоты перемещения и запуска устройства, оперативности получения необходимых температурных режимов для всех фракций углеводородного сырья, повышении эффективности разделения углеводородного сырья на фракции и расширении ассортимента одновременно получаемых углеводородных продуктов.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для получения углеводородных продуктов (или А, или Б, или.... или Е) (фиг. 1), состоящее из емкостей 1 и соединяющих их трубопроводов углеводородного сырья 2, введены узлы компаундирования, выполненные в виде трубопроводов промежуточных углеводородных продуктов 3, снабженных вентилями 4 и 5 и соединенных с трубопроводами углеводородных продуктов 6, емкости 1 выполнены раздельными в виде цилиндров, длина которых превышает их диаметр, и расположены друг относительно друга в одной горизонтальной плоскости на платформе 7, в верхних частях каждой емкости 1 установлены имеющие горизонтальное дно холодильные камеры 8, внутренние диаметры которых равны внутренним диаметрам емкостей 1, внутри каждой емкости 1 установлены вихревые тарелки 9 (фиг.1, 3, 4), по центральным осям которых проходят трубопроводы охлаждения 10, соединенные с вентилями охлаждения 11, нижние части емкостей 1 соединены с гидрозатворами 12 (фиг.1, 4), соединенными с трубопроводами промежуточных углеводородных продуктов 3, вихревые тарелки 9 имеют отверстия 13 (фиг.1, 3, 4), а трубопроводы входов и выходов углеводородного сырья 2 установлены по касательным к емкостям 1 (фиг.3).

По трубопроводу углеводородного сырья 2 в первую емкость 1 подается разогретое до парообразного состояния углеводородное сырье. Емкости 1 имеют относительно небольшие размеры и могут быть установлены в одной горизонтальной плоскости на платформу 7 вручную всего несколькими операторами без использования средств работы на высоте и подъемных механизмов. Расположение раздельных емкостей 1 в одной горизонтальной плоскости уменьшает длину трубопроводов 2, 3, 6, 10, что способствует уменьшению веса и габаритных размеров устройства и обеспечивает достижение указанного технического результата. Платформа 7 представляет из себя металлический каркас, выполненный из уголка и швеллера, в результате этого она имеет небольшие размеры и вес и является передвижной (перемещаемой обычным грузовым автотранспортом), то есть обеспечивает простоту перемещения устройства на новую рабочую площадку. Все трубопроводы 2, 3, 6, 10 и гидрозатворы 12 выполнены из металлических труб относительно небольшого диаметра и занимают относительно небольшой объем. В законченном виде устройство имеет размеры, допустимые для транспортировки крупногабаритных грузов автомобильным и железнодорожным транспортом (длина 20 м, ширина 5 м, высота 3,5 м). Для расширения ассортимента одновременно получаемых углеводородных продуктов, состоящих из смесей промежуточных углеводородных продуктов в необходимых процентных отношениях, в устройство введены узлы компаундирования, состоящие из элементов 3, 4 и 5. Вентили 4 позволяют регулировать процентное отношение промежуточных углеводородных продуктов (А + Б +...+ Е) при поступлении их из трубопроводов промежуточных углеводородных продуктов 3 в трубопроводы углеводородных продуктов 6 конечной продукции. Вентили 5 позволяют осуществлять отбор промежуточных углеводородных продуктов 3 (А, Б...E) даже во время отбора этих промежуточных углеводородных продуктов через вентили 4. То есть устройством осуществляется как отбор промежуточных углеводородных продуктов (А и Б и...и Е) через вентили 5, так и смешивание промежуточных углеводородных продуктов через вентили 4 с целью получения дополнительных углеводородных продуктов (А + Б +...+ Е) в трубопроводах 6 и расширение ассортимента одновременно получаемой конечной углеводородной продукции. Гидрозатворы 12 (фиг.1, 4), соединенные с трубопроводами промежуточных углеводородных продуктов 3, предотвращают попадание газообразного углеводородного сырья в трубопроводы 3 и обеспечивают сокращение примесей в промежуточных углеводородных продуктах, то есть способствуют повышению эффективности разделения углеводородного сырья на фракции. Поскольку внутри емкостей 1 заявляемого устройства имеется незначительное (не более 1 кГ/см²) избыточное давление, то с целью уменьшения толщины стенок емкостей 1, позволяющей упростить операцию транспортировки устройства на его рабочую площадку, емкости 1 имеют не прямоугольную, а цилиндрическую форму. Для повышения эффективности процесса разделения углеводородного сырья на фракции длина емкостей 1 превышает их диаметр. С той же самой целью внутри емкостей 1 установлены вихревые тарелки 9, позволяющие увеличить степень перемешивания и разделения углеводородных продуктов (фиг. 1, 3, 4). На фиг.3 показаны отверстия 13 вихревых тарелок 9. Перечисленные особенности устройства обеспечивают получение более узких фракций продукции при высоком качестве этой продукции, то есть обеспечивают достижение указанного выше технического результата (обеспечение простоты запуска устройства, оперативность получения необходимых температурных режимов для всех фракций углеводородного сырья, повышение эффективности разделения углеводородного сырья на фракции и расширение ассортимента одновременно получаемых углеводородных продуктов).

Для обеспечения оперативности получения необходимых температурных режимов для всех фракций углеводородного сырья вне зависимости от температурных режимов каждой отдельной емкости 1 друг от друга в верхних частях каждой емкости 1 установлены имеющие горизонтальное дно холодильные камеры 8, а по центральным осям вихревых тарелок 9 проведены трубопроводы охлаждения 10, соединенные с вентилями охлаждения 11. Внутренние диаметры холодильных камер для снижения материалоемкости, обеспечивающей достижение указанного технического результата, равны внутренним диаметрам емкостей 1. Выполнение дна холодильных камер 8 горизонтальным и внутренних диаметров холодильных камер 8, равным внутренним диаметрам емкостей 1, обеспечивает равномерное охлаждение газообразного углеводородного сырья как на дне этих камер 8, так и на внутренних поверхностях емкостей 1. В совокупности с охлаждением трубопроводов 10, охлаждающих вихревые тарелки 9 и стенки емкостей 1, указанное выше охлаждение дна камер 8 и внутренних стенок емкостей 1 оперативно обеспечивает одинаковую температуру (отличие составляет всего лишь единицы градусов) всех внутренних поверхностей каждой отдельной емкости 1 и установленных в ней элементов 8, 9, 10 и не зависимо от других емкостей 1, что способствует конденсации на этих внутренних поверхностях емкостей 1 и элементов 8, 9 и 10 только определенной фракции углеводородного сырья и предотвращает конденсацию паров с другой температурой (указанный недостаток характерен для аналога и прототипа, поскольку в них внутренние стенки рабочих поверхностей металлических элементов имеют различную температуру, различающуюся на десятки градусов). Регулировка температурных режимов полностью обеспечивается вентилями охлаждения 11. Перечисленные выше конструктивные особенности предлагаемого изобретения обеспечивают повышение эффективности разделения углеводородного сырья на фракции. При этом время достижения заданных температурных режимов в каждой отдельной емкости 1 по сравнению с аналогом и прототипом (даже без учета времени устранения взаимного влияния температуры каждой отдельной емкости 1 аналога и прототипа друг на друга) сокращается как минимум пропорционально отношению массы всей ректификационной колонны аналога и прототипа к массе всего одной емкости 1 предлагаемого изобретения, поскольку температурные режимы этих емкостей 1 конструктивно (по теплопроводности) не зависимы друг от друга и имеют описанные выше варианты многостороннего эффективного и стабильного во времени охлаждения. То есть в заявляемом устройстве обеспечивается оперативность получения необходимых температурных режимов для всех фракций углеводородного сырья (обеспечивается достижение указанного выше технического результата). Установление трубопроводов входов и выходов углеводородного сырья 2 но касательным к емкостям 1 (фиг.3) в отличие от установления их перпендикулярно к этим емкостям 1 не снижает скорость прохождения газообразного углеводородного сырья через вихревые тарелки 9, что обеспечивает повышение эффективности разделения углеводородного сырья на фракции. Использование вихревых тарелок 9 по сравнению с обычными тарелками позволяет в десятки раз повысить интенсивность тепломассообмена внутри каждой емкости 1 и тем самым обеспечивает достижение указанного выше технического результата.

Проведенный заявителями анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявители не обнаружили аналоги, характеризующиеся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения.

Определение из перечня выявленных аналогов-прототипов как наиболее близких по совокупности признаков аналогов позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителями техническому результату отличительных признаков изобретения, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, изобретение соответствует условию "новизна".

Для проведения проверки соответствия изобретения условию "изобретательский уровень" заявители провели дополнительный поиск известных решений с целью выявить признаки, совпадающие с отличительными от выбранных прототипом признаков изобретения. Результаты поиска показали, что данное изобретение не вытекает для специалистов явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияние предусматриваемых существенных признаков каждого преобразования на достижение технического результата, в частности в заявленном изобретении не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известных средств какой-либо известной частью,

- замена какой-либо части известного устройства,

- исключение какой-либо части известного устройства,

- увеличение количества однотипных элементов устройства,

- выполнение известного средства или его частей из известного материала,

- создание средства из известных частей на основании известных правил,

- на применении известного устройства по новому назначению.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественных признаков, представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении их вида. Следовательно, изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Перечень фигур чертежей и приложений

На фиг.1 показано схематично заявляемое устройство и все входящие в него элементы 1-13. На фиг. 2 показан продольный разрез устройства аналога. На фиг. 3 показан продольный разрез одной емкости 1 в плоскости, перпендикулярной центральной оси этой емкости 1. На фиг.4 показан продольный разрез одной емкости 1 вдоль центральной оси этой емкости 1.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления заявленного изобретения с получением указанного технического результата.

Заявителями данного технического решения в мае 2002 г. была изготовлена, смонтирована и запущена (в июне 2002 г.) в производство установка для получения необходимых углеводородных продуктов. В качестве углеводородного сырья в данной установке используется газовый конденсат. Установка была доставлена к рабочей площадке грузовым автотранспортом. Установка имеет следующие размеры: длина 20 м, ширина 5 м, высота 3,5 м. При этом из подготовительных работ на рабочей площадке не было выполнено даже планировки местности. Из выполненных операций перед съемом устройства с автотранспорта были осуществлены крепления ножек их металлического уголка к передвижной платформе. Перед запуском установки было проведено подключение к ней трубчатой печи. Разогрев газового конденсата осуществлялся в печи трубчатого тина до температуры 330-350^oС газовыми горелками ГБПш-85, работавшими на пропан-бугановой смеси. Температура в печи поддерживалась путем регулировки подачи газа на горелки. В качестве сред охлаждения использовались воздух и вода, которые подавались по раздельным трубопроводам охлаждения (фиг.1). Из необходимых углеводородных продуктов (А + Б +...+ Е) были получены бензин БР-1, уайт-спирит, и дизельное топливо. Все полученные необходимые углеводородные продукты соответствовали требованиям действующих на момент их испытаний ГОСТ.

Изложенные сведения показывают, что в реализованном устройстве для получения необходимых углеводородных продуктов выполнена следующая совокупность условий:

- изобретение предназначено для использования в нефтепереработке, в частности при получении углеводородных продуктов с заданными параметрами,

- для устройства в том виде, как оно охарактеризовано в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность реализации упомянутого устройства с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Следовательно, изобретение соответствует условию "промышленная применимость".