SU1326853A1 - Способ разделени жидких смесей и газонасыщенных жидкостей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к разделению различного рода жидких смесей и газонасыщенных жидкостей с высокой чистотой разделени  и позвол ет повысить чистоту разделени  высококип щего компонента , снизить энергетические затраты на процесс разделени , обеспечить возможность разделени  веществ, разлагающихс  при нагревании. Разделение осуществл ют в ректификационной колонне путем многократного контактировани  на каждой ступени разделени  газового потока и конденсата в услови х противотока при снижении давлени  на каждой контактной ступени разделени  Кроме того, ввод т газовый поток, обладающий меньщим давлением , в жидкостной поток, обладающий больщим давлением. Гил. (Л с со кэ 05 00 СП со

Description

Изобретение относитс  к разделению различного рода жидких смесей и газо- насыщенных жидкостей с высокой чистотой разделени  и может быть исполь зовано в химической, нефтехимической, газонефтеперерабатывающей , азотной и других отрасл х промышленности.

Цель изобретени  - повышение чистоты получаемых продуктов и снижение энергетических затрат на процесс разделени .

На чертеже изображен аппарат дл  реализации способа.

Аппарат состоит из корпуса 1. К корпусу присоединен штуцер 2 дл  входа газонасыщенной смеси (сырь ), штуцер 3 дл  выхода чистого т желого, более высококип щего компонента, щтуцер 4 дл  выхода готовых наиболее легких продуктов разделени  или газовых фракций и штуцер 5 дл  выхода готовых промежуточных фракций.

Р дом вертикальных чередующихс  перегородок 6 и 7 аппарат разделен на промежуточные 8 и основные 9 секции.

Перегородка 6 имеет отверсти  с вставленными в них патрубками 10, соединенными с распылительными устройствами 11 (соплами щел ми, сужающимис  отверсти ми специальной формы и т.д.). Перегородка 7 имеет отверсти  с вставленными в них приемными устройствами 12 (камерами), соединенными с камерами 13 смещени , которые соединены с сепарирующими устройствами 14. Между секци ми, образуемыми чередующимис  перегородками 6 и 7, установлены переточные трубы 15, проход щие сквозь предыдущую промежуточную секцию 8 и последующую (по ходу сырь ) основную секцию 9.

Сепарирующее устройство 14 представл ет собой диффузор (или циклонный сепаратор , трубку или улитку), тангенциально соединенный с камерой 13 смешени .

Основные и промежуточные секции аппарата разделены продольными перегородками 16.

Способ реализуетс  следующим образом .

В корпус 1 через штуцер 2 в первую основную секцию 9 подаетс  газонасыщенна  жидкость с давлением 0,5- 50,0 МПа. Через патрубки 10 и распылитель 11 струи жидкости через первую промежуточную секцию 8 - поступают в приемную камеру 12 следующей основной секции 9. При прохождении жидкости через промежуточную секцию 8 захватываетс  газ, наход щийс  в пространстве секции 8, образу  в последней зону пониженного давлени . Вследствие снижени  давлени  газа в секции 8 газ из третьей основной секции 9 по переточной трубе 15 поступает в первую промежуточную секцию 8. Захваченный стру ми га5

5

зонасыщеннои жидкости газ вместе с жидкостью поступает в приемную камеру 12 второй основной секции 9, далее в камеру 13 смещени  второй основной секции 9, где за счет контакта фаз с разными давлени ми и интенсивного вихреобразовани  при вращении кинетической энергии частиц жидкости в потенциальную с одновременной ее передачей газу и при выравнивании давлений жидкости и газа проис- 0 ходит эффективное смешение и массооб- мен между газом и жидкостью. Одновременно начинаютс  процессы разгазирова- ни  жидкости за счет выделени  наиболее легколетучих компонентов из жидкой фазы и конденсации наиболее т желых компонентов из газовой фазы в жидкую, которые продолжаютс  при поступлении далее газожидкостной смеси в камеру 13 смешени  и заканчиваютс  в сепарирующем устройстве 14, где смесь раздел етс  0 на газовую и жидкую фазу.

Жидкость с более низким давлением (на 0,1-0,5 МПа) поступает из второй основной секции 9 через патрубки 10 и распылитель 11 второй промежуточной секции 8 через вторую промежуточную секцию 8 в приемную камеру 12 третьей основной секции 9. При этом смесь газовых компонентов из четвертой основной секции 9 по переточной трубе 15 поступает во вторую промежуточную секцию 8, а затем в третью основную секцию 9.

Аналогичным образом газонасыщенна  жидкость и выдел емые газовые компоненты проход т через все секции аппарата .

В результате многократного контакта газовых компонентов, выдел емых при раз- газировании жидкости, с жидкостью газова  фаза обогащаетс  легкими целевыми компонентами, а жидкость - т желыми высококип щими компонентами исходного сырь . Наиболее легкие целевые компоненты вывод тс  через щтуцер 4, менее легкие целевые компоненты при промежуточной фракции вывод тс  через штуцер 5. Полученна  высококип ща  жидкость выводитс  через штуцер 3.

В каждой основной секции 9 жидкость 5 собираетс  внизу секции, а газ в верхней части секции. Перегородка 16 предназначена дл  обеспечени  одинаковой равномерной подачи газа через каждый р д распылителей при установке больщого количества распылителей с целью увеличе- ни  производительности аппарата.

Механизм подачи жидкостью газа, наход щегос  в секци х 8, и снижение давлени  жидкости на последних основных секци х вплоть до вакуума позвол ет осу- г ществить четкую, высококачественную и эффективную очистку т желых компонентов исходной смеси от более легких, или более летучих. При этом процесс разде0

5

0

лени  возможен как с компонентами, обладающими близкими или равными температурами кипени , так и со смес ми, обладающими ретроградными  влени ми, в отличие от известного способа ректифи- кации за счет разницы температур кипени  компонентов раздел емой смеси.

При вылете струи жидкости из любого отверсти  или сопла за границей зоны распыла жидкости (или газа) образуетс 

вание давлений наиболее интенсивно осуществл етс  в камере 13 смещени  и практически заканчиваетс  в сепарирующем устройстве 14.

Способ осуществим в ретроградной области .

Пример . Провод т испытани  предлагаемого способа разделени . При абсорбции трибутилфосфатом (ТБФ) кислых компонентов из природного газа Лиманссостава , об.%: СН 90,24; 2,96; СзНв 0,60; C4Hio 0.31; C5Hi2 0,23; СОо 0,6; Не 0,036; H2S 0,6; СО2 3,884, образуетс  газонасыщенна  жидкость. STV жидзона разрежени  вплоть до вакуума. В Ю кого месторождени  (Саратовска  обл.) эту зону разрежени , или зону пониженного давлени , поступает газ или легкие газовые компоненты под -давлением, имеющемс  в четвертой основной секции 9, по переточной трубе 15 во вторую проме- .. кость подвергают разделению, жуточную секцию 8. ТБФ в количестве 100 моль, содерСледует учитывать разрывный характер жащий 0,058 моль/моль ТБФ сероводорода , 0,03 моль/моль ТБФ диоксида углерода и 0,0 моль/моль ТБФ метана, при 45°С и 7,0 МПа подают на вер.х рек- 20 тификационного аппарата. В аппарате насыщенный раствор ТБФ пропускают через ректификационные устройства, в которых при проходе через сопла осуществл ют снижение давлени  при движении жидкое

струи, выход щей из распылител , увеличивающийс  с удалением выход щей и рас- щир ющейс  струи жидкости (газа) от распылител .

Указанные особенности, характеризующие истечение газовых и жидких веществ из узких отверстий, щелей, сужающихс  устройств и т.д., используютс  в предлагаемом аппарате. Конец распылител  расположен в промежуточной секции 8 от приемной камеры 12 так, чтобы эффективнее использовались эти особенности. При этом благодар  давлению, подталкивающему газ из четвертой основной секции 9 по переточной трубе 15 во вторую промежуточную секцию 8, в зону пониженного давлени , наход щуюс  за границей зоны распыла жидкости из распылител , проникновение газа в места разрыва жидкостной струи осуществл етс  частично во вто25

ти с предыдущего устройства в последующие . При этом жидкостью осуществл ют отсос газовой фазы из каждой последующей зоны разделени  в предыдущую . В ректификационном устройстве осуществл ют массообмен между фазами при 30 их контакте. При снижении давлени  по высоте (длине) аппарата из жидкой фазы удал ют низкокип щие компоненты (СО2). H2S и СН4 из каждой послелаую- щей зоны разделени  в предыдущую. В результате осуществленного противоточнорой промежуточной секции 8, а частично го движени  фаз на каждом ректификав приемной камере 12, проникновение газа в жидкостную струю и унос его струей через камеру 13 смещени  и сепарирующее устройство 14 в третью основную секцию 9 происходит за счет использовани  кинетической энергии жидкостной струи и особенностей и свойств, имеющих место при истечении газов и жидкостей при распыле. При этом уровень жидкости в основных секци х аппарата поддерживаетс  ниже входных концов переционном устройстве устанавливают определенные давлени  и температуры, соответствующие концентрации определенных компонентов и их смесей. С верха аппарата вывод т самый легколетучий ком- 40 понент - метан, с низа - ТБФ и в качестве бокового погона смесь СО2 и H2S. Давление внизу аппарата 1 Па, температура 20°С. Содержание легких компонентов (СО2 + H2S) в ТБФ 0,0001 моль/

руемои жидкостью, проникновение его сначала по периметру газожидкостной струи, а затем и в ее объем осуществл етс  при смещении, контакте жидкости или га .. ,....моль. При разделении по известному меточных труб и сепарирующего устройства. 45 тоду содержание йизкокип щих компонен- Таким образом, захват газа дроссели- тов во фракции ТБФ 0,14 моль/моль.

Пример 2. Аналогичным образом осуществл ют процесс разделени  смеси, содержащей , моль.%; СН4 0,6; С5Н:2 0,4.

.... , „ Газонасыщенную смесь подают в ректизонасыщенной жидкой смеси, имеющей фикационную колонну при 18 МПа и 20°С

При давлении внизу аппарата 0,03 МПа и температуре 10°С получают фракцию пен- тана чистотой 0,9999 моль/моль. По известному методу чистота фракции 0,8 мо.ть/ 55 моль.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет повысить качество разделени  высококип щего компонента с одновременбольщое давление, с газом, имеющим более низкое давление, а массообмен осуществл етс  при выравнивании давлений в массообменном элементе, состо щем из промежуточной секции 8, приемной камеры 12, основной секции 9, камеры 13 смещени , сепарирующего устройства 14, патрубка 10 и распылител  11. Выравнивание давлений наиболее интенсивно осуществл етс  в камере 13 смещени  и практически заканчиваетс  в сепарирующем устройстве 14.

Способ осуществим в ретроградной области .

Пример . Провод т испытани  предлагаемого способа разделени . При абсорбции трибутилфосфатом (ТБФ) кислых компонентов из природного газа Лиманского месторождени  (Саратовска  обл.) кость подвергают разделению, ТБФ в количестве 100 моль, содерсостава , об.%: СН 90,24; 2,96; СзНв 0,60; C4Hio 0.31; C5Hi2 0,23; СОо 0,6; Не 0,036; H2S 0,6; СО2 3,884, образуетс  газонасыщенна  жидкость. STV жидкого месторождени  (Саратовска  обл.) кость подвергают разделению, ТБФ в количестве 100 моль, содер25

ти с предыдущего устройства в последующие . При этом жидкостью осуществл ют отсос газовой фазы из каждой последующей зоны разделени  в предыдущую . В ректификационном устройстве осуществл ют массообмен между фазами при 30 их контакте. При снижении давлени  по высоте (длине) аппарата из жидкой фазы удал ют низкокип щие компоненты (СО2). H2S и СН4 из каждой послелаую- щей зоны разделени  в предыдущую. В результате осуществленного противоточно го движени  фаз на каждом ректифика го движени  фаз на каждом ректификационном устройстве устанавливают определенные давлени  и температуры, соответствующие концентрации определенных компонентов и их смесей. С верха аппарата вывод т самый легколетучий ком- 40 понент - метан, с низа - ТБФ и в качестве бокового погона смесь СО2 и H2S. Давление внизу аппарата 1 Па, температура 20°С. Содержание легких компонентов (СО2 + H2S) в ТБФ 0,0001 моль/

моль. При разделении по известному меным значительным сокращением энергетических затрат, улучшить степень очистки газов от вредных примесей без использовани  дорогосто щих и дефицитных растворителей и специальных очистительных

ние на каждой ступени разделени  газового потока и газонасыщенной жидкости , обладающих разными давлени ми в услови х противоточного движени  газовой и жидкой фаз с выделением легностью и экономичностью.

сооружений, но с большей эффектив- 5 кого и т желого компонентов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чистоты получаемых продуктов и снижени  энергозатрат, на каждой ступени разделени  понижают давление жидкой фазы выКроме того, предлагаемый способ позвол ет увеличить степень извлечени  серы

из газа и снизить затраты на перера-io сокого давлени  путем дросселировани 

ботку углеводородной части газа с полу-ее и смешени  с газовой фазой низчением широкой фракции углеводородов.кого давлени  при одновременной подаче

газовой фазы низкого давлени  с каждой

Claims (1)

1. Формула изобретени последующей ступени разделени , имеющей

   более низкое давление, в каждую предыдуСпособ разделени  жидких смесей и га-15 щую ступень более высокого давлени  и

   зонасыщенных жидкостей в массообмен-подаче жидкой фазы с предыдущей ступеном аппарате методом ректификации с из-ни разделени  в последующую, при этом

   мен ющимс  составом и давлением паро-на последней ступени разделени  поддервой и жидкой фаз на каждой ступениживают давление ниже атмосферного и/или

   разделени  массообменного аппарата,равного давлению упругости т желого комвключающий многократное контактирова-понента при температуре разделени .

   ние на каждой ступени разделени  газового потока и газонасыщенной жидкости , обладающих разными давлени ми в услови х противоточного движени  газовой и жидкой фаз с выделением легкого и т желого компонентов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  чистоты получаемых продуктов и снижени  энергозатрат, на каждой ступени разделени  понижают давление жидкой фазы вы