Способ абсорбции паров растворителяиз паровоздушной смеси и устройстводля его осуществления

Способ абсорбции паров растворителяиз паровоздушной смеси и устройстводля его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советск ни

Социалистические

Республик

ОПИСЛНИИ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< 829150 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву(22)Заивлено01.08.79 (21) 2809900/23-26: с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано15.05 81 ° Бюллетень ле 18

Bата опубликования описания ) 5 05 81 (БI)М. Кл.

В 01 0 53/14

В Ol J 19/04

6вударетееанвй кеавтет

СССР вв делам вэабретееиЯ и атерыткЯ (53) УДК 66.071. . 7 (088. 8) В;В. Ключкнн, И.А. Золотарева, С.А. Иванова, В.М. Задорский Г.В. Донскова, И.В. Гавриленко, В.Н. Брик, И.Е.Безуглов, Л.А. Маркова-Балашева, Б.А. Харитонов, М.С. Галенко, А.В. Луговой и )0.Г. Налахман

à — — — — -.

Всесоюэный научно-исследовател скнй. йнстигут жиро (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель

1 !

»

{54) СПОСОБ АБСОРБЦИИ ПАРОВ РАСТВОРИТЕЛЯ

ИЗ ПАРОВОЗДУ)ЯНОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУ))ЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к масложировой промышленности и может быть применено при улавливании несконден- сировавшпхся паров бензина из бенэиновоздушной смеси, отходящей от конденсаторов экстракционного произ- 5 водства с помощью масляного абсорбента - минерального масла, а также может быть использовано в химической, нефтехимической и пищевой промышленности для улавливания паров углеводородов иэ паровоздушной смеси.

Известен способ абсорбции паров растворителя из паровоэдушной смеси, включающий подачу абсорбента в абсорбер двумя потоками, абсорбирование паров растворителя из паровоздушной смеси и отвод паровоэдушной смеси и абсорбента на десорбцию из абсорбента. Абсорбцию в неи осуществляют гндрированныи растительным мас20 лам (1 )

Однако для осуществления данного способа нужны большие энергетические

2 затраты. Кроме того, при проведении способа имеет место брызгоунос.

Известен абсорбер, включающий цилиндрическую вертикальную колонку с патрубками ввода и вывода фаз, в которой по высоте расположены тарелки с отверстиями и переливными трубаии с верхними и нижними отбойными элементаии (2 j.

Однако данный абсорбер ниеет большой брызгоунос.

Цель изобретения — снижение энерге. тических затрат и брызгоуноса, а также содержание паров бензина в отходящем воздухе.

Поставленная цель достигается тем, что в способе абсорбции паров растворителя из паровоздушной смеси, вклю». чающем подачу абсорбента в абсорбер двумя потоками, абсорбнрование паров . растворителя из паровоздушной смеси и отвод .паровоэдушной смеси и абсорбента иа десорбцию из абсорбера, в качестве одного потока используют:

82915

3 насыщенный абсорбент после десорбции при Re =1000-5000, а в качестве другого " рециркулируемый охлажденный абсорбент при t=25-30 С и Re=3000o

lOODO, при этом осуществляют рециркуляцию 30-507 абсорбента и 30-502 паровоздушной смеси.

Кроме того, в абсорбере, включающем цилиндрическую вертикальную ко" понку с патрубками ввода и вывода фаз, 1О в которой по высоте расположены тарелки с отверстиями и переливными трубами с верхними и нижними отбойными элементами, отношение расстояния между нижними отбойными элементами и переливной трубой к ее диаметру, равно

0,03-0,2.

В отверстиях тарелки устанавливают клапаны.

На фиг. 1 представлена общая схема осуществления способа; на фиг. 2— абсорбер, общий вид; на фиг. 3 — узел

1 на фиг. 2; на фиг. 4 — узел !! на фиг. 2.

Абсорбер 1 представляет собой вер-тикальный колонный аппарат с каплеуловителем 2, сборником 3 масла. Абсорбер имеет патрубок 4 для входа паровоздушной смеси патрубок 5, для выхода паровоздушной смеси, два гатрубка 6 для входа и патрубок 7 для выхода минерального масла, патрубок

8 аварийного перелива. В каппеуловителе 2 находится отбойник 9. Внутри абсорбера установлены тарелки 10 для проведения процесса массообмена в системе газ(пар)-жидкость в количестве 23 штук, каждая из которых имеет клапанные контактные устройства 11 4, и центральную перепивпуи трубу 12, снабженную с обеих сторон отбойными элементами 13 и 14 (см. узел йа фиг..3) . Зазор между центральными переливными трубами 12 и верхними отбой-4 ными элементами 13 не изменен и равен 15 мм, между трубами 12 и нижними отбойными элементами 14 зазор изменяется по высоте 3 — 10 мм, диаметр перепивных труб 50-100 мм и отношение нижнего зазора к диаметру колеблется в пределах 0,03-0,2. Патрубки 6 для входа минерального масла оканчиваются раструбом 15 с закрепленным на нем коническим пленкообразователем 16 и накрученными на нем в виде спирали завихряющими элементами !7. Зазор между пленкообразоватепем и раструбом равен 3-25 мм. Лбе эрбер соединен

0 ф с вентилятором 18 с насосом 19, который подключен к теплообменнику 20.

Подача абсорбента осуществляется через патрубки 6, заканчивающиеся раструбом книзу с углом 10-60 при вершине. В раструбе 15 закреплены конический пленкообразователь 16, также имеющий угол 10-60 при вершине с закрученными на нем в виде спирали завихряющими элементами 17, причем зазор между раструбом и пленкообразователем колеблется в пределах 3 — 25 мм и пропорционален расходу абсорбента. е

Подача абсорбента через такое устройство способствует образованию закрученных конических пленок, обладающих хорошим пеноподавляющим эффектом и способствующих в зоне падения образованию развитой Межфазной поверхности контакта, отсюда уменьшение брызгоуноса и интенсификация процесо са абсорбции. Угол 10 при вершине употреблен для аппаратов малого диаметра, а угол 60 — для аппаратов большого диаметра.

Центральные переливные трубы 12 имеют переменный диаметр 50-100 мм и снабжены с обеих сторон отбойными элементами 13 и 14. Зазор между нижними отбойными элементами 14 и кромкой переливной трубы 12 изменяется в пределах 3 — 10 мм и отношение последнего к диаметру трубы составляет

0,03-0,2. При отношении нижнего зазора к диаметру переливной трубы менее 0,,03 (величина нижнего зазора менее 3 мм, а диаметр переливной трубы более 100 мм 7 корневой угол факела о равен более 180 и факел, попадая в основном, на стенки абсорбера, стекает в форме струй, а абсорбент переполняет вышераспопоженные тарелки.

При этом недостаточно эффективно используется увеличение поверхности контакта абсорбента с воздушно-паровой смесью, достигающееся при его пленочном течении. При увеличении вышеуказанного отклонения выше 0,2 (величина зазора более 10 мм и диаметр переливной трубы менее 50 мм) имеет место вытекание абсорбента в виде струи, а не в виде пленок, и уменьшение поверхности контакта, полное вытекание абсорбента из переливной трубы, и в переливной трубе не создается гидравлический затвор, а отсюда проскок воздушно-паровой смеси не через клапанные контактные устрой9150 6

5 82 ства, а через переливные трубы и увеличение содержания бензина в воздушно-паровой смеси, отходящей в атмосферу до 200 мг/л.

При отношении величины нижнего зазора к диаметру переливкой трубы

0,03-0,2 абсорбент, вытекая из кольцевого зазора s виде факела с корневым углом менее 180, попадает на о верхние конические (с углом 15 наклона образующей) отбойные элементы нижерасположенной переливной трубы, разбиваясь при этом на множество тонких пленок, а затем на тарелку создавая на ней слой для барботажа паровоэдушной смеси, что интенсифицирует процесс массообмена.

Таким образом, имеет место использование почти всей высоты аппарата и чередование пленочных и барботажных зон, интенсифицирующих процесс масляной абсорбции, лимитируемой диффузионным сопротивлением обеих фаэ, отсюда уменьшение объема ступени и общей высоты аппарата. Так, высота насадочного абсорбера, предназначенного для улавливания паров бензина из бензовоздушной смеси от одной экстракционной линии НД-1250 в количестве 150 м /ч с содержанием паров бензина 640 мг/л,равна 9420 мм,а высота предлагаемого абсорбера,предназначенного для улавливания паров бензина от двух линий НД вЂ” 1250 в количестве 300 м /ч с содержанием паров бензина, равна

8240 мм. Содержание бензина в отходящем воздухе в первом случае

40 — 80 мг/л, во втором )0-20 мг/л.

Кроме того, падение пленок на барботажный слой обладает хорошим эффектом пеноподавления, а, следовательно, уменьшается брызгоунос.

Массу клапанов целесообразно изменять ступенчато по высоте аппарата, уменьшая ее снизу вверх. Массу верхних клапанов целесообразно изменять в пределах 20-30 г, а нижних 40-50 г, при этом соотношение масс верхних клапанов к нижним составляет 0,4"

0,75. Уменьшение массы клапанов снизу вверх обусловлено снижением давления воздушно-паровой смеси в том же направлении. При соотношении масс менее 0,4 нижние клапаны слишком тяжелые и могут или вообще не открываться или открываться частично и сразу же закрываться, особенно при неражюмерности подачи воздушной па30

55 ровой смеси. Верхние клапаны,.наоборот, слишком легкие и тоже работают в режиме то полного открытия, то полного закрытия при снижении давления воздушно-паровой смеси. При увеличе-. нии соотношения массы клапанов выше

0,75 верхние клапаны слишком тяжелые и вследствие снижения давления смеси в верхней части абсорбера они могут или вообще не открываться или открываться частично и сразу закрываться.

Все это не создает возможностей устойчивой работы клапана и способствуют увеличению энергетических затрат. При соотношении массы верхних клапанов к массе нижних 0,4-0,75 обеспечена устойчивая динамическая работа клапанов, так как все клапаны находятся в режиме устойчивой динамической работы, что создает условия для уменьшения энергетических затрат.

Подача абсорбента в верхнюю царгу аппарата с Re=1000-5000, а в среднюю царгу с Не=3000-10000 в виде конических закрученных пленок способствует интенсивному массообмену, эффективному пеноподавлению за счет эффекта разрушения пены при ударе о нее закрученного потока жидкости, уменьше-нию брызгоуноса за счет сепарирующего эффекта конических закрученных пленок.

Подача абсорбента с Re меньше

1000 создает ламинарный режим движения абсорбента, не происходит распад струи подаваемого абсорбента на капли для увеличения поверхности контакта абсорбента и воздушно-паровой смеси, а это не только не способствует интенсификации процесса абсорбции, а, наоборот, замедляет процесс.

Увеличение Re свыше 10000 нецелесообразно, так как увеличивает корневой угол факела распыла, а при его увеличении факел попадает на стенки абсорбера, не распадаясь на капли, и не используется увеличение поверхности контакта за счет стекания струи в виде тонкой пленки с верхних отбойных элементов переливных труб, я все это также не способствует интеко снфикации процесса.

Подача с разными числами Re в верхнюю и среднюю точки обусловлена также подачей в верхнюю часть колонны меньшего количества абсорбента чем в среднюю часть (с учетом рециркуля» ции), а также подачей в эти точки

7 82 абсорбента с разным содержанием бензина в нем, а следовательно, с разной вязкостью.

В устройство вносятся следующие конструктивные изменения, которые обуславливают изменение способа, Пример. Паровоздушная смесь в количестве 300 м /час поступает в нижнюю часть абсорбера 1 (cM.4èã,l).

Поднимаясь по колонне, паровоздушная смесь проходит через отверстия в клапанных контактных. устройствах и лри этом пять царг с массой клапана

45 г и затем три царги с массой клапана 22 г, контактируя с абсорбентом.

В результате контакта пары бензина абсорбируются минеральным маслом. Паровоэдушная смесь в количестве 1/3 от общего расхода (120 м /ч) вентилятором 18 возвращается на рециркуляцию в нижнюю часть абсорбера, а остальная ее часть 180 м3/ч с содержанием бензина 15 мг/л выбрасывается в атмосферу.

Минеральное масло в первоначальный момент в количестве 3600 кг/ч и затем в количестве 2200 кг/ч с со держанием бензина 0,5 после десорбции подается в верхнюю часть абсор9150 8 бера с Re=3000. Из нижней части аппарата минеральное масло с содержанием бензина.8 рециркулирует в системе и насосом подается после охлаж5 дения в теплообменнике 20 до t=27 С, о в среднюю часть абсорбера в количестве 2200 м /ч с Re=6000 в виде закрученных конических падающих пленок °

На каждой тарелке поддерживается слой абсорбента. Абсорбент стекает с одной тарелки на другую по переливным трубам. Зазор между переливной трубой и нижними отбойными элементами

7 мм, а диаметр переливной трубы

70 мм, благодаря чему создается слой жидкости в трубе — гидравлический затвор, не позволяющий паровоздушной смеси проходить через абсорбер без соприкосновения с абсорбентом. С пощо мощью тарелок осуществляется направ ленное движение фаз и многократные взаимодействия жидкости и газа с чередованием барботажных и пленочных зон.

25 Насыщенное растворителем масло с концентрацией бензина до 16% выводится из аппарата на десорбцию.

Результаты испытания устройства и способа приведены в таблице.

829150

1.Г

0 0 6! 3"

СОФ

dl C! P 4 I

KROC6e

ЕФ ЬК ФО л и! б б

О О

О

О О еч е!

О .О еч

I ау !

0 б

С» еб

О О

° A

Ф Ch 6 6

l И (й 9 и X

Ф а 36 ц ; ее хйz! 3

<6 0

0 МП

Ф X A X о

Ф

Р!

Ее б

I . Ф

661 6!О

Ф 1. 16 и t а к

О о о

) 1

О

° Ю

М 1 4

I Ф

О е! 10 g а

О,е 10 О а еч N еб! 65 Ф Ъ

О О

О О е! Е6

sCI

Л 0ь

О О ф IA

О О Е е еЕ ее

Ф O! 4

263 еч ее!

О О о о

О еч Icl . 6 о e

"% .

1 е Ц

I C I бб I о и б

I Ф

1 В1 0

Ф11 AOOCIRO

Х r Е! I Ф Х О и

Е:. а ! 6Е йй!164410@

О Ф Ф,Я Il Х Ю 0 6! 61

МйаМЮ Il ФФФФФ!

1 1

Cl 1

О:К I .

Ф О Ф ооа ф CL и

1 4 (6

CJ 0 4

6l

Х06!0!

Л с53!

I

С6

0 еб 4

ЖМ

И-З, Зааakx

Ийй:aI

33Иs

II И

ФО. 5 О еч ее. !е! б, б б

a e o

О R Ж 8

9150 12 бент после десорбции при Re=10005000, а в качестве другого — рециркулируемый охлажденный абсорбент при о

t=25-30 С и Re=3000-10000, при этом осуществляют рециркуляцию 30-50Х абсорбента и 30-50Х паровоздушной смеси.

2. Устройство для абсорбции паров растворителя из паровоздушной:смеси, 1 включающее цилиндрическую вертикальную колонку с патрубкамн ввода и вывода фаз, в которой по высоте расположены тарелки с отверстиями и переливными трубами с верхними и нижними д отбойными элементами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что отношение расстояния меЖду нижними отбойными элементами и переливной трубой к ее. диаметру равно 0,03-0,2;

3. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в отверстиях тарелки установлены клапаны.

Формула изобретения

1. Способ абсорбции паров растворителя из паровоздушной смеси, включающий подачу абсорбента в абсорбер двумя потоками, абсорбирование паров раСтворителя из паровоздушной смеси и отвод паровоздушной смеси и насыщенного абсорбента на десорбцию из абсорбера, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения энергетических затрат и брызгоуноса, а также содержания паров бензина в отходящем воздухе, в качестве одного потока используют насыщенный абсор11

82

Интенсификация процесса масляной абсорбции в предлагаемом .абсорбере позволяет снизить содержание растворителя в отходящем в атмосферу soapyxe до 10-20 мг/л за счет интенсификации процесса масляной абсорбции, уменьшить высоту аппарата, снизить энергетические затра ы íà 10Х, получить экономический эффект от внедрения способа и устройства 15 тыс.руб.

s расчете на одну экстракционную линиюИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рамм В.М. Абсорбция газов. И., 197б, с. 505.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 581954, кл. В 01 D 3/20, 1977.

829150

Составитель 3. Александрова

Редактор Ю.Петрушко Техред А.Бабинец Корректор В. Сини кая

Заказ 3543 66 Тираж 706 Поднианое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/$

Филиал ППП Патент,г.ужгород, ул.йроектная,4