PL199446B1 - Zastosowanie separatora pary i cieczy oraz sposób rozdzielania fazy parowej i ciekłej - Google Patents

Zastosowanie separatora pary i cieczy oraz sposób rozdzielania fazy parowej i ciekłej

Info

Publication number
PL199446B1
PL199446B1 PL358685A PL35868501A PL199446B1 PL 199446 B1 PL199446 B1 PL 199446B1 PL 358685 A PL358685 A PL 358685A PL 35868501 A PL35868501 A PL 35868501A PL 199446 B1 PL199446 B1 PL 199446B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
vapor
liquid
separator
mixture
vessel
Prior art date
Application number
PL358685A
Other languages
English (en)
Other versions
PL358685A1 (pl
Inventor
Raul Jasso Garcia Sr.
Vance Jordan Grieshop
Danny Yuk-Kwan Ngan
Richard Addison Sanborn
Louis Edward Stein
Original Assignee
Shell Int Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shell Int Research filed Critical Shell Int Research
Publication of PL358685A1 publication Critical patent/PL358685A1/pl
Publication of PL199446B1 publication Critical patent/PL199446B1/pl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C3/00Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
    • B04C2003/006Construction of elements by which the vortex flow is generated or degenerated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
  • Cyclones (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Impact Printers (AREA)
  • Fixing For Electrophotography (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie separatora pary i cieczy zawieraj acego naczynie, posiadaj ace wlot (14a) do wprowadzania mieszaniny pary i cieczy, kielich (25), po lozony wewn atrz naczynia, poni zej wlotu, gdzie kielich ten d zwiga przy swoim bli zszym ko ncu lopatki (25a) do odwirowywania mieszaniny, gdy przechodzi ona przez naczynie, wylot pary (16a), po lo zony w dalszym ko ncu kielicha do usuwania z naczynia fazy parowej mieszaniny w postaci odparowanego w eglowodoru (16), wylot cieczy (15a), po lo zony poni zej wylotu pary (16a) do usuwania z naczynia fazy ciek lej mie- szaniny, do rozdzielania mieszaniny, zawieraj acej w eglo- wodór i par e wodn a. Przedmiotem wynalazku jest rów- nie z sposób rozdzielania fazy parowej i ciek lej mieszani- ny w eglowodoru i pary wodnej, znamienny tym, ze wlewa si e mieszanin e przez wlot naczynia, odwirowuje si e t e mieszanin e przy u zyciu wirówki, po lozonej w górnym ko ncu naczynia, doprowadza si e do sp lywania fazy ciek lej w dó l scian naczynia, kieruje si e faz e parow a do rury wylotowej, przeznaczonej dla par, kieruje si e faz e parow a poza naczynie oraz do urz adze n, s lu zacych do dalszej obróbki, a tak ze kieruje si e faz e ciek la poza na- czynie oraz do urz adze n, s lu zacych do dalszej obróbki. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku
Wynalazek ten dotyczy zastosowanie separatora pary i cieczy oraz sposobu rozdzielania fazy parowej i ciekłej
Dobrze znana jest w literaturze koncepcja cyklonu przepływowego, przeznaczonego do oddzielania ciał stałych lub cieczy od gazu nośnego.
Zastosowanie separatora pary i cieczy zawierającego naczynie, posiadające wlot do wprowadzania mieszaniny pary i cieczy, kielich, położony wewnątrz naczynia, poniżej wlotu, gdzie kielich ten dźwiga przy swoim bliższym końcu łopatki do odwirowywania mieszaniny, gdy przechodzi ona przez naczynie, wylot pary, położony w dalszym końcu kielicha do usuwania z naczynia fazy parowej mieszaniny w postaci odparowanego węglowodoru, wylot cieczy, położony poniżej wylotu pary do usuwania z naczynia fazy ciekłej mieszaniny, do rozdzielania mieszaniny, zawierającej węglowodór i parę wodną.
Separator na dalszym końcu zawiera fartuch do kierowania każdej fazy ciekłej mieszaniny w kierunku na zewną trz poza kielich i w kierunku ś cian naczynia.
Separator zawiera elementy, położone w naczyniu pomiędzy wlotem a bliższym końcem kielicha, do kontroli recyrkulacji i rozpryskiwania mieszaniny, gdy wchodzi ona przez wlot i opada na kielich.
Separator zawiera nad dalszym końcem kielicha sito uniemożliwiające opadanie przez kielich koksu, który znajduje się wewnątrz niego.
Separator zawiera fartuch, usytuowany na wejściu wylotu pary, do kierowania jakiejkolwiek cieczy na zewnątrz od tego wejścia.
Kielich położony jest w naczyniu osiowo.
Mieszanina pary i wody, jest mieszaniną, zawierającą węglowodór i parę wodną.
Sposób rozdzielania fazy parowej i ciekłej mieszaniny węglowodoru i pary wodnej, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wlewa się mieszaninę przez wlot naczynia, odwirowuje się tę mieszaninę przy użyciu wirówki, położonej w górnym końcu naczynia, doprowadza się do spływania fazy ciekłej w dół ścian naczynia, kieruje się fazę parową do rury wylotowej, przeznaczonej dla par, kieruje się fazę parową poza naczynie oraz do urządzeń, służących do dalszej obróbki, a także kieruje się fazę ciekłą poza naczynie oraz do urządzeń, służących do dalszej obróbki.
Separator pary i cieczy jest zastosowany według wynalazku do rozdzielania fazy parowej i fazy ciekłej mieszaniny węglowodoru i pary wodnej, tak że poniżej doprowadzany jest i przetwarzany jedynie strumień pary.
Konstrukcja separatora może zapewnić to, iż wszystkie częściowo zwilżone powierzchnie wewnątrz separatora, za wyjątkiem rury wylotowej pary, będą dobrze zwilżone i przemywane przez nieodparowaną część cieczy. Zwilżenie powierzchni zapewnia, iż nie będzie występować zjawisko osadzania się koksu, które może prowadzić do zapychania się separatora. Dzięki zwilżeniu powierzchni, zapobiegającemu koksowaniu, temperatura odparowywania może być zwiększona poza typowe granice (ograniczone z uwagi na proces koksowania), osiągając tym samym głębsze wcięcie w surowiec i umoż liwiają c odzyskanie wię kszej części ł adunku w postaci pary, celem dalszej obróbki.
Jednym z możliwych zastosowań niniejszego separatora pary i cieczy jest jego zastosowanie w instalacji do obróbki wstępnej ciężkich olefin (surowych lub kondensatów), szczególnie w instalacji do parowego krakowania olefinowego oleju napędowego, poprzez odparowywanie rzutowe węglowodoru z parą wodną w wysokiej temperaturze, następnie mechaniczne wydzielenie nie odparowującej frakcji ciekłej przy użyciu separatora pary i cieczy, tak iż do dalszej obróbki w rurach promiennikowych pieca pirolitycznego odprowadzana jest jedynie odparowująca frakcja ładunku. Ciekła, nie odparowująca część zawiera węglowodory ciężkie, takie jak pak, które są wydzielone i mogą zostać wysłane do retorty koksowniczej, urządzenia do krakowania katalitycznego lub też innej aparatury do przetwarzania pozostałości, celem dalszego przetworzenia lub w charakterze paliwa.
Jednorodnie zwilżone ściany, uzyskiwane w wynalazku, zwiększają ponadto czas użytkowania niniejszego separatora pary i cieczy. Konstrukcja wielu łopatek wlotowych według szczególnego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, jest szczególnie odpowiednia do utworzenia i utrzymania jednorodnej, nawilżającej warstwy cieczy na wewnętrznych ścianach separatora pary i cieczy.
Łopatka separatora pary i cieczy nadaje bardzo płynne przyspieszenie aerodynamiczne oraz ruch wirujący napływającej mieszaninie gazu i cieczy, niezbędne do osiągnięcia dużej wydajności rozdzielania i małych strat ciśnienia. Budowa łopatki wyróżnia się ponadto brakiem obecności obszarów zastoju, które prowadziłyby do zwiększenia powierzchni osadzania się koksu. Dodatkowo, w przeciwieństwie do separatorów cyklonowych z wejściem stycznym, które posiadają zazwyczaj pojedynczą, asymetryczną szczelinę wlotową lub otwór rury, zespół łopatek składa się z szeregu łopatek lub
PL 199 446 B1 ostrzy, które odpowiadają za przekazywanie jednolitej siły odśrodkowej napływającej mieszaninie gazu i cieczy na całym obwodzie obszaru wlotowego separatora pary i cieczy.
Separator zawiera ponadto na dalszym końcu kielicha fartuch, służący do kierowania całej fazy ciekłej mieszaniny na zewnątrz, poza kielich w kierunku ścian naczynia.
Separator zawiera ponadto pewien element, położony w naczyniu pomiędzy wlotem a bliższym końcem kielicha, służący do kontroli recyrkulacji i rozpryskiwania się mieszaniny, gdy przechodzi ona przez wlot i pada na kielich.
Separator dodatkowo zawiera nad dalszym końcem kielicha sito, służące do zatrzymania całego koksu, znajdującego się wewnątrz kielicha.
Ponadto, separator ten posiada fartuch, umiejscowiony przy wejściu wylotu pary, służący do kierowania całej cieczy w kierunku na zewnątrz od tego wejścia.
Kielich separatora położony jest w naczyniu osiowo. Wylot pary położony jest osiowo przy dalszym końcu kielicha. Stosowaną w separatorze i sposobie według niniejszego wynalazku mieszaniną pary i cieczy jest korzystnie mieszanina, zawierająca węglowodór i parę wodną.
Separator przedstawiono w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczną sieć przepływu całego procesu w piecu pirolitycznym, który może być zastosowany wraz z niniejszym wynalazkiem, fig. 2 przedstawia widok z boku w częściowym przekroju poprzecznym separatora pary i cieczy według wynalazku, fig. 3 przedstawia widok z góry urządzenia z fig. 2, fig. 4 przedstawia widok perspektywiczny zespołu łopatek separatora pary i cieczy z fig. 2.
Frakcje ciężkie ropy naftowej i ciecze ciężkie gazu ziemnego nie mogą zostać odparowane w warunkach typowego pieca etylenowego. Są one zwykle usuwane poprzez destylację , a jedynie lżejsza, możliwa do odparowania frakcja, pochodząca z procesu destylacji, stosowana jest jako surowiec instalacji olefinowej. Etap przygotowania surowca poprzez oddestylowanie frakcji ciężkich wymaga dodatkowych nakładów kapitału i pracy. Niniejsze urządzenie i sposób pozwalają na zintegrowanie etapu wydzielania frakcji ciężkich ze stopniem podgrzewacza zmodyfikowanego pieca etylenowego, co pozwala na doprowadzenie do strefy krakowania pieca jedynie frakcji parującej ciężkiego surowca. Ponadto, zdolność do odparowywania węglowodoru z rozcieńczającą parą w temperaturze wyższej niż osiągana zazwyczaj w kolumnie próżniowej (400°C) powoduje, iż w charakterze surowca instalacji olefinowej odzyskiwana jest większa część ropy naftowej, niż odzyskuje się w kolumnach do destylacji atmosferyczno - próżniowej, zmniejszając tym samym ilość uzyskiwanego paku z frakcjami ciężkimi o mniejszej wartości. Osiągane jest to dzięki konstrukcji niekoksującego separatora pary i cieczy według niniejszego wynalazku. Separator ten może być stosowany w dużym zakresie temperatury, na przykład 260 - 482°C (500 - 900°F). Warunki optymalne określane są przez dopuszczalne natężenie koksowania w pożądanym zakresie temperatury.
Obszar konwekcji typowego olefinowego pieca pirolitycznego może być tak zmodyfikowany, ażeby ładunek ciężkich węglowodorów mógł być doprowadzany bezpośrednio do pieca krakującego. Surowce w postaci węglowodorów ciężkich zawierają odsolone oleje surowe, ciecze ciężkie gazu ziemnego, długo- i krótkołańcuchowe resztki, które zawierają węglowodory o ciężkich frakcjach końcowych, które nie mogą zostać całkowicie odparowane w typowych warunkach roboczych w obszarze konwekcji olefinowego pieca pirolitycznego.
Odwołując się teraz do fig. 1, która przedstawia schematyczny widok pieca etylenowego 10, surowiec 11 w postaci węglowodorów ciężkich wchodzi przez podgrzewacz pierwszego stopnia 12 obszaru konwekcyjnego A pieca etylenowego 10 w temperaturze 140°C (285°F) i przy ciśnieniu 21 bar (300 psig). Do rur podgrzewacza obszaru konwekcyjnego wprowadzana jest niewielka ilość rozcieńczającej pary wodnej 13 (nasycona para wodna o ciśnieniu 8 bar (100 psig)), aż ulegnie ona ogrzaniu do temperatury w zakresie od 343 - 482°C (650 - 900°F) przy ciśnieniu 6 - 7 bar (70 - 80 psig), kiedy to mieszanina węglowodoru i pary wodnej 14 wprowadzana jest do separatora pary i cieczy 20. Separator pary i cieczy 20 usuwa frakcję ciekłą w postaci nieodparowanej cieczy 15 mieszaniny węglowodoru i pary wodnej 14, przy czym nieodparowana ciecz 15 jest usuwana i oddzielana od frakcji parowej w postaci całkowicie odparowanego węglowodoru 16. Zależ nie od rodzaju surowca 11, zastosowane być mogą różne schematy procesu obróbki.
Odparowany węglowodór 16 doprowadzany jest następnie poprzez parownik/mikser, w którym pary odparowanego węglowodoru 16 mieszają się z przegrzaną parą wodną 18 w celu ogrzania mieszaniny 19 do temperatury od 510 - 566°C (950 - 1050°F), na zewnątrz pieca etylenowego 10. Mieszanina 19 podgrzewana jest następnie w podgrzewaczu drugiego stopnia 21 obszaru konwekcyjnego A olefinowego, pirolitycznego pieca etylenowego 10, po czym doprowadzana jest do obszaru promiennikowego B,
PL 199 446 B1 pirolitycznego pieca etylenowego 10, gdzie węglowodorowa mieszanina 19 poddawana jest procesowi krakowania termicznego.
Warunki mieszaniny węglowodoru i pary wodnej 14 na wejściu separatora pary i cieczy 20 zależne są od właściwości surowca 11 węglowodorów ciężkich, przy czym korzystne jest, aby obecna tam była nie parująca frakcja ciekła w postaci nieodparowanych cieczy 15 (pomiędzy 2 a 40% w stosunku objętościowym surowca, korzystnie od 2 do 5% w stosunku objętościowym), w celu zwilżania wewnętrznych powierzchni separatora pary i cieczy 20. Zwilżona ściana przeciwdziała powstawaniu i osadzaniu koksu na powierzchniach separatora pary i cieczy 20. Stopień odparowania (lub % w stosunku objętościowym nieodparowanej cieczy 15) może być kontrolowany poprzez dostosowanie stosunku rozcieńczenia pary wodnej i surowca oraz temperatury odparowywania mieszaniny węglowodoru i pary wodnej 14.
Opisany tutaj separator pary i cieczy 20 pozwala na rozdzielenie fazy ciekłej w postaci nieodparowanej cieczy 15 i fazy parowej odparowanego węglowodoru 16 odparowywanej mieszaniny w taki sposób, iż nie powstaje tendencja do powstawania cząstek koksu, a w konsekwencji do zanieczyszczania separatora pary i cieczy 20 albo leżącej niżej aparatury (nie pokazanej). Dzięki swej stosunkowo zwartej budowie, separator pary i cieczy 20 ze zwilżanymi ścianami może uzyskać wyższą temperaturę odparowywania niż osiągana jest w typowej próżniowej kolumnie do przerobu oleju surowego, powodując odzyskanie do dalszej obróbki większej części odparowanego węglowodoru 16 z surowca 11 węglowodorów ciężkich. Zwiększa to część surowca 11, która może zostać wykorzystana do wytwarzania produktów o większej wartości 23 i zmniejsza udział frakcji ciekłej węglowodorów ciężkich w postaci nieodparowanej cieczy 15, która posiada mniejszą wartość.
Odwołując się do fig. 2 i 3, pokazano separator pary i cieczy 20 w pionowym widoku w częściowym przekroju na fig. 2 oraz w przekroju w widoku z góry na fig. 3. Separator pary i cieczy 20 zawiera naczynie, posiadające ściany 20a, wlot 14a, przeznaczony do odbierania napływającej mieszaniny węglowodoru i pary wodnej 14, wylot pary 16a, służący do kierowania fazy parowej odparowanego węglowodoru 16 oraz wylot cieczy 15a, służący do kierowania fazy ciekłej nieodparowanej cieczy 15. W pobliżu wlotu 14a znajduje się kielich 25, zawierający pewną liczbę łopatek 25a, rozmieszczonych wzdłuż obwodu kielicha 25, korzystnie w pobliżu końca najbliższego wlotowi 14a. Zespół łopatek przedstawiono wyraźniej w widoku perspektywicznym na fig. 4. Napływająca mieszanina węglowodoru i pary wodnej 14 ulega rozproszeniu poprzez rozpryskanie na bliższym końcu kielicha 25, a w szczególności przez łopatki 25a, kierujące pewną część nieodparowanej cieczy 15 mieszaniny węglowodoru i pary wodnej 14 na zewnątrz, w kierunku ścian 20a separatora pary i cieczy 20, utrzymując dzięki temu ściany 20a w stanie całkowitego zwilżenia cieczą i zapobiegając procesom koksowania na ścianach 20a. Podobnie, zewnętrzna powierzchnia kielicha 25 utrzymywana jest w stanie całkowitego zwilżenia przez warstwę cieczy, która spływa w dół po zewnętrznej powierzchni kielicha 25 w wyniku oddziaływania sił, niewystarczających do przeniesienia nieodparowanej cieczy 15, będącej w styczności z powierzchnią kielicha 25, na wewnętrzne powierzchnie ścian 20a. Dalszy koniec kielicha 25 otoczony jest przez fartuch 25b, który pomaga w kierowaniu cieczy, przenoszonej w dół zewnętrznej powierzchni kielicha 25, na wewnętrzne powierzchnie ścian 20a poprzez osadzanie cieczy na wirującą parę. Górna część separatora pary i cieczy 20 jest wypełniona w obszarze górnej głowicy 20b pomiędzy wlotem 14a, a kielichem 25 w celu zwilżenia wnętrza ścian 20a, gdy mieszanina węglowodoru i pary wodnej 14 wchodzi do separatora pary i cieczy 20. Gdy nieodparowana ciecz 15 transportowana jest w dół, przemywa ona ściany 20a oraz kielich 25 i zapobiega powstawaniu na ich powierzchniach koksu. Nieodparowana ciecz 15 opada dalej i opuszcza separator pary i cieczy 20 przez wylot cieczy 15a. Poniżej rury wylotu pary 16a znajduje się para dysz wlotowych 26, służących doprowadzeniu oleju chłodzącego w celu schłodzenia zebranej nieodparowanej cieczy 15, i ograniczenia powstawania koksu w niższej części. Faza parowa w postaci odparowanego węglowodoru 16 wchodzi do kanału wylotu pary 16a w jego najwyższym punkcie wejściem 16c, opuszcza wylot pary 16a i zmierza do parownika/miksera 17 do dalszej obróbki przed wejściem do obszaru promiennikowego B, 22 pirolitycznego pieca etylenowego 10, jak pokazano na fig. 1. Fartuch 16b otacza wejście 16c wylotu pary 16a i pomaga w odchylaniu nieodparowanej cieczy 15 na zewnątrz w kierunku ś cian 20a separatora pary i cieczy.
P r z y k ł a d 1
Przetestowano przy użyciu wody i powietrza model z przepływem zimnym, wykonany z czystego tworzywa sztucznego i metalu w skali 70% i dokonano rafinacji w laboratorium. W takim modelu testowym z przepływem zimnym rozdzielanie cieczy i pary było tak wydajne, iż na wylocie pary nie wykryto żadnych ilości fazy ciekłej, a obserwacja wzrokowa wykazała, że wewnętrzne powierzchnie modelowanego separatora pary i cieczy pozostawały dobrze nawilżone przez aktywny przepływ napływającej na te
PL 199 446 B1 powierzchnie fazy ciekłej. Takie pokrycie cieczą wymagane jest w celu przeciwdziałania ograniczającemu przebieg procesu powstawania koksu.
Do ważnych informacji, dotyczących wymiarowania, należą szybkość przepływu pary, gęstość oraz lepkość. Szybkość przepływu cieczy, jej gęstość i napięcie powierzchniowe również są sprawdzane jako porównanie z wydajnością modelu powietrzno/wodnego oraz w celu oszacowania wielkości kropel w separatorze.
Zalecany rozmiar rury wlotowej (20 cm średnicy) obrano tak, aby uzyskać obliczony rozmiar kropli cieczy.
Rozmiar zespołu łopatek wyznaczono tak, aby prędkość przepływu przez łopatki wynosiła 24 - 30 m/s. W niniejszej konstrukcji, zawierającej dwanaście łopatek, przymocowanych do rury o średnicy 25 cm, szacowana prędkość wynosi 27 m/s na płaskim odcinku łopatek o nachyleniu 30°. Zespół łopatek pokazano na fig. 4.
Położenie łopatek 25a względem wlotu 14a i „wypełnienie” obszaru górnej głowicy 20b separatora pary i cieczy 20 ustalono przy zastosowaniu komputerowego modelowania dynamiki cieczy. Zamiarem było usunięcie obszarów o potencjalnej recyrkulacji w celu zredukowania tendencji do koksowania. Wewnętrzny kształt obszaru górnej głowicy 20b uformowano, podążając za liniami strumienia gazu, tak aby ściany 20a mogły być przemywane przez ciecz, która była pompowana do głównego korpusu separatora pary i cieczy 20.
Odległość na jaką kielich 25 rozciągał się poniżej łopatek 25a dobrano na podstawie oszacowania rozmiaru kropli cieczy, która zostałaby zatrzymana zanim kropla ta przeszłaby o więcej niż połowę drogi poza kielich 25. Znacząca ilość nieodparowanej cieczy 15 spływać będzie w dół kielicha 25 (na podstawie obserwacji z użyciem modelu powietrzno/wodnego), a obecność „fartucha” 25b na kielichu 25 wprowadzi krople cieczy do fazy parowej dobrze poniżej łopatek 25a, a zbieranie będzie kontynuowane poniżej fartucha 25b kielicha 25 ze względu na trwające wirowanie odparowanego węglowodoru 16, gdy podąża on w kierunku rury wylotu pary 16a.
Fartuch kielicha 25b zwymiarowany został tak, aby przesunąć ciecz z kielicha 25 tak blisko jak to tylko możliwe do zewnętrznej ściany 20a bez zmniejszania obszaru przepływu pary odparowanego węglowodoru 16 poniżej wielkości, która dostępna jest w zespole łopatek 25a. Ze względów praktycznych wprowadzono około 20% więcej obszaru dla przepływu niż znajduje się na zespole łopatek 25a.
Odległość pomiędzy dnem kielicha 25, a najwyższym punktem u wejścia 16c rury wylotu pary 16a zwymiarowano jako czterokrotną średnicę rury wylotu pary 16a. Było to zgodne z modelem powietrzno/wodnym. Intencją tego jest utworzenie przestrzeni do migracji pary w kierunku wylotu pary 16a bez osiągania skrajnie dużych prędkości radialnych.
Odległość od wejścia 16c rury wylotu pary 16a do osi poziomego odcinka wylotu pary 16a obrano jako równą w przybliżeniu trzem średnicom rury. Intencją tego jest uzyskanie odstępu, służącego do utrzymania wiru pionowo powyżej wylotu pary 16a - nie zakłócając go przez bliskość poziomego odcinka strumienia pary odparowanego węglowodoru 16, opuszczającego rurę wylotu pary 16a. Położenie i rozmiar przeciwdziałającego pełzaniu pierścienia w postaci fartucha 16b, położonego na rurze wylotu pary 16a są nieco arbitralne. Znajduje się on w pobliżu, ale poniżej, wargi i jest stosunkowo mały w celu pozostawienia miejsca dla opadania koksu między zewnętrzną ścianą 20a, a fartuchem 16b.
Szczegóły budowy separatora pary i cieczy 20 poniżej rury wylotu pary 16a podyktowane zostały przez zagadnienia, związane z zewnętrznym środowiskiem tego separatora. Tak długo, dopóki nic nie powoduje wytryskiwania cieczy powyżej wejścia 16c do rury wylotu pary 16a, nie powinno być wpływu na wydajność procesu separacji.
Do głównych obszarów koksowania należą odcinki z recyrkulacją pary lub obszary metalu, które nie są dobrze przemywane cieczą. Obszar górnej głowicy 20b wewnątrz górnej głowicy może być ukształtowany lub wypełniony materiałem w celu przybliżenia oczekiwanej strefy recyrkulacji. Wnętrze kielicha 25 stanowi inny, potencjalnie kłopotliwy obszar. W przypadku, gdyby wytworzony ponad wejściem 16c koks wpadł do rury wylotu pary 16a, wystąpić mogłaby znacząca przeszkoda dla przepływu (taka jak na przykład zamknięty zawór zwrotny). Z tego powodu stosowane mogą być klatka lub sito 25c z prętów albo w postaci zaślepki rury. Nie zapobiega to wzrostowi koksu, ale zatrzyma jego większą część, tak iż mało prawdopodobne będzie opadnięcie większej bryłki. Obszary pod fartuchami łopatek oraz fartuchami 16b na rurze wylotu pary 16a również nie są „przemywane” i wzrost koksu w tych obszarach jest mo ż liwy.
Model laboratoryjny, na którym wypróbowano powyższe reguły projektowania, przetestowany został w szerokim zakresie warunków przepływu, jak przedstawiono to w tabeli 1. Prędkości przepływu
PL 199 446 B1 powietrza leżały w zakresie od 15 do 45 m/s na wlocie, a zmierzony przepływ wody wynosił 0,06 - 0,28 l/s. Dla wszystkich warunków straty znajdował y się poniż ej mierzalnego zakresu. Przy przepł ywach wody mniejszych niż 0,06 l/s (szacowane na 0,03 - 0,05 l/s) zwilżanie zewnętrznej ściany separatora 20a nie było całkowite. Strumienie wody spływały w dół pleksiglasu, pozostawiając między sobą „suche” obszary. W przeliczeniu na l/s wody na centymetr obwodu, przy przepływie na poziomie 0,06 l/s wody ściany 20a separatora przemywane były z przepływem 0,0008 l/cmrs. Projektowy przepływ oleju 519 g/s przy ciśnieniu 0,2 bar lub 0,8 l/s dawałby przepływ przemywania 0,006 l/cm^s.
T a b e l a 1
Mało powietrza Dużo wody Dużo powietrza Mało wody Konstrukcja instalacji
Prędkość wlotowa pary, m/s 15 45 25
Prędkość pary na łopatach, m/s 18 45 27
Przepływ pary, g/s 183 550 5780
Przepływ pary, m3/s 0,14 0,42 0,82
Przepływ cieczy, g/s 283 63 519
Przepływ cieczy, l/s 0,28 0,06 0,79
gram cieczy/ gram pary 1,55 0,11 0,090
dm3/s cieczy/ m3/s pary 2 0,14 0,96
l/s cieczy/ cm obwodu separatora 0,003 0,0008 0,006
Jeżeli skłonność do koksowania ścian 20a separatora kontrolowana jest przez szybkość przemywania (wolumetryczna prędkość przepływu cieczy na cm obwodu), konstrukcja instalacji winna dać lepsze przemywanie niż model laboratoryjny. Zakładając, iż właściwości przemywające instalacji będą podobne jak w modelu laboratoryjnym, istnieje możliwość pracy przy mniejszych objętościach cieczy. Dane projektowe wskazują na przepływ cieczy, który jest „mały” pod względem masy i „duży” pod względem objętości, w porównaniu z laboratorium. Model laboratoryjny nie miał jednakże widocznych trudności z separacją przy przepływach poniżej 0,06 l/s lub powyżej 0,28 l/s, dla których zebrano dane.

Claims (8)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Zastosowanie separatora pary i cieczy zawierającego naczynie, posiadające wlot (14a) do wprowadzania mieszaniny pary i cieczy, kielich (25), położony wewnątrz naczynia, poniżej wlotu, gdzie kielich ten dźwiga przy swoim bliższym końcu łopatki (25a) do odwirowywania mieszaniny, gdy przechodzi ona przez naczynie, wylot pary (16a), położony w dalszym końcu kielicha do usuwania z naczynia fazy parowej mieszaniny w postaci odparowanego węglowodoru (16), wylot cieczy (15a), położony poniżej wylotu pary (16a) do usuwania z naczynia fazy ciekłej mieszaniny, do rozdzielania mieszaniny, zawierającej węglowodór i parę wodną.
  2. 2. Zastosowanie separatora według zastrz. 1, znamienne tym, że separator na dalszym końcu zawiera fartuch do kierowania każdej fazy ciekłej mieszaniny w kierunku na zewnątrz poza kielich i w kierunku ścian naczynia.
    PL 199 446 B1
  3. 3. Zastosowanie separatora według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że separator zawiera elementy, położone w naczyniu pomiędzy wlotem a bliższym końcem kielicha, do kontroli recyrkulacji i rozpryskiwania mieszaniny, gdy wchodzi ona przez wlot i opada na kielich.
  4. 4. Zastosowanie separatora według zastrz. 3, znamienne tym, że separator zawiera nad dalszym końcem kielicha sito uniemożliwiające opadanie przez kielich koksu, który znajduje się wewnątrz niego.
  5. 5. Zastosowanie separatora według zastrz. 1 albo 2, albo 4, znamienne tym, że separator zawiera fartuch, usytuowany na wejściu wylotu pary, do kierowania jakiejkolwiek cieczy na zewnątrz od tego wejścia.
  6. 6. Zastosowanie separatora według zastrz. 1 albo 4, znamienne tym, że kielich położony jest w naczyniu osiowo.
  7. 7. Zastosowanie separatora według zastrz. 1, znamienne tym, że mieszanina pary i wody, jest mieszaniną, zawierającą węglowodór i parę wodną.
  8. 8. Sposób rozdzielania fazy parowej i ciekłej mieszaniny węglowodoru i pary wodnej, znamienny tym, że wlewa się mieszaninę przez wlot naczynia, odwirowuje się tę mieszaninę przy użyciu wirówki, położonej w górnym końcu naczynia, doprowadza się do spływania fazy ciekłej w dół ścian naczynia, kieruje się fazę parową do rury wylotowej, przeznaczonej dla par, kieruje się fazę parową poza naczynie oraz do urządzeń, służących do dalszej obróbki, a także kieruje się fazę ciekłą poza naczynie oraz do urządzeń, służących do dalszej obróbki.
PL358685A 2000-03-08 2001-03-08 Zastosowanie separatora pary i cieczy oraz sposób rozdzielania fazy parowej i ciekłej PL199446B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/520,493 US6376732B1 (en) 2000-03-08 2000-03-08 Wetted wall vapor/liquid separator
PCT/EP2001/002626 WO2001066225A2 (en) 2000-03-08 2001-03-08 A vapour\liquid separator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL358685A1 PL358685A1 (pl) 2004-08-09
PL199446B1 true PL199446B1 (pl) 2008-09-30

Family

ID=24072832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL358685A PL199446B1 (pl) 2000-03-08 2001-03-08 Zastosowanie separatora pary i cieczy oraz sposób rozdzielania fazy parowej i ciekłej

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6376732B1 (pl)
EP (1) EP1261409B1 (pl)
JP (1) JP2003525976A (pl)
KR (1) KR100827864B1 (pl)
CN (1) CN1222344C (pl)
AT (1) ATE362799T1 (pl)
AU (2) AU5217301A (pl)
BR (1) BR0109049B1 (pl)
CA (1) CA2402297C (pl)
DE (1) DE60128548T2 (pl)
ES (1) ES2284637T3 (pl)
MY (1) MY131815A (pl)
PL (1) PL199446B1 (pl)
RU (1) RU2278720C2 (pl)
WO (1) WO2001066225A2 (pl)

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6632351B1 (en) 2000-03-08 2003-10-14 Shell Oil Company Thermal cracking of crude oil and crude oil fractions containing pitch in an ethylene furnace
EP1395519B1 (en) * 2001-06-13 2004-12-01 Babcock & Wilcox Volund APS Method for cleaning tar-bearing waste water and apparatus for performing said method
US6497114B1 (en) * 2001-09-18 2002-12-24 Visteon Global Technologies, Inc. Oil separator
US7090765B2 (en) * 2002-07-03 2006-08-15 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for cracking hydrocarbon feed with water substitution
US7097758B2 (en) * 2002-07-03 2006-08-29 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Converting mist flow to annular flow in thermal cracking application
US7138047B2 (en) * 2002-07-03 2006-11-21 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for steam cracking heavy hydrocarbon feedstocks
WO2005046879A1 (en) * 2003-11-14 2005-05-26 Akzo Nobel N.V. Separation apparatus and method
EP1727877B1 (en) * 2004-03-22 2012-04-04 ExxonMobil Chemical Patents Inc. Process for steam cracking heavy hydrocarbon feedstocks
US7311746B2 (en) * 2004-05-21 2007-12-25 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Vapor/liquid separation apparatus for use in cracking hydrocarbon feedstock containing resid
US7193123B2 (en) * 2004-05-21 2007-03-20 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process and apparatus for cracking hydrocarbon feedstock containing resid to improve vapor yield from vapor/liquid separation
US7351872B2 (en) * 2004-05-21 2008-04-01 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process and draft control system for use in cracking a heavy hydrocarbon feedstock in a pyrolysis furnace
US7358413B2 (en) * 2004-07-14 2008-04-15 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for reducing fouling from flash/separation apparatus during cracking of hydrocarbon feedstocks
US7285697B2 (en) * 2004-07-16 2007-10-23 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Reduction of total sulfur in crude and condensate cracking
US7244871B2 (en) * 2004-05-21 2007-07-17 Exxonmobil Chemical Patents, Inc. Process and apparatus for removing coke formed during steam cracking of hydrocarbon feedstocks containing resids
US7235705B2 (en) * 2004-05-21 2007-06-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for reducing vapor condensation in flash/separation apparatus overhead during steam cracking of hydrocarbon feedstocks
US7220887B2 (en) * 2004-05-21 2007-05-22 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process and apparatus for cracking hydrocarbon feedstock containing resid
US7297833B2 (en) * 2004-05-21 2007-11-20 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Steam cracking of light hydrocarbon feedstocks containing non-volatile components and/or coke precursors
US7481871B2 (en) * 2004-12-10 2009-01-27 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Vapor/liquid separation apparatus
US7402237B2 (en) * 2004-10-28 2008-07-22 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Steam cracking of hydrocarbon feedstocks containing salt and/or particulate matter
US7247765B2 (en) * 2004-05-21 2007-07-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Cracking hydrocarbon feedstock containing resid utilizing partial condensation of vapor phase from vapor/liquid separation to mitigate fouling in a flash/separation vessel
US7312371B2 (en) * 2004-05-21 2007-12-25 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Steam cracking of hydrocarbon feedstocks containing non-volatile components and/or coke precursors
US7408093B2 (en) * 2004-07-14 2008-08-05 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for reducing fouling from flash/separation apparatus during cracking of hydrocarbon feedstocks
US7488459B2 (en) * 2004-05-21 2009-02-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Apparatus and process for controlling temperature of heated feed directed to a flash drum whose overhead provides feed for cracking
DE102005042720B4 (de) * 2004-09-23 2016-09-22 Mahle Filtersysteme Gmbh Axialzyklon
EP1797161A2 (en) * 2004-10-08 2007-06-20 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process to prepare ethylene and/or propylene from a carbon containing feedstock
US8173854B2 (en) * 2005-06-30 2012-05-08 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Steam cracking of partially desalted hydrocarbon feedstocks
WO2007117919A2 (en) * 2006-03-29 2007-10-18 Shell Oil Company Improved process for producing lower olefins from heavy hydrocarbon feedstock utilizing two vapor/liquid separators
CA2644355C (en) * 2006-03-29 2014-11-25 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for producing lower olefins
US7150773B1 (en) 2006-04-10 2006-12-19 Duke Bobby G Liquid extractor
EP1873399B1 (de) * 2006-06-29 2012-12-05 Grundfos Management A/S Kreiselpumpenaggregat
JP4852364B2 (ja) * 2006-07-12 2012-01-11 財団法人 国際石油交流センター 気固分離器
JP4852365B2 (ja) * 2006-07-12 2012-01-11 財団法人 国際石油交流センター 気固分離器
JP4854408B2 (ja) * 2006-07-12 2012-01-18 財団法人 国際石油交流センター 気固分離器の設計方法
CN101557870B (zh) * 2006-12-11 2013-03-27 国际壳牌研究有限公司 在烯烃炉中用过热蒸气接触和蒸发含高沸点和不可蒸发积垢物的进料的装置和方法
US8205512B1 (en) 2007-08-16 2012-06-26 Airogistic, L.L.P Systems and methods for collection and detection of particulates in the air
US7842114B2 (en) * 2008-07-18 2010-11-30 Uop Llc Vessel for receiving a fluid including a demister
WO2013033425A1 (en) 2011-08-31 2013-03-07 Alliant Techsystems Inc. Inertial extraction system
KR102118616B1 (ko) * 2012-01-27 2020-06-03 사우디 아라비안 오일 컴퍼니 원유의 직접 가공처리를 위한 통합된 수소처리 및 스팀 열분해 공정
RU2489193C1 (ru) * 2012-03-30 2013-08-10 Закрытое акционерное общество Научно Техническая Компания "МОДУЛЬНЕФТЕГАЗКОМПЛЕКТ" Устройство для разделения газожидкостной смеси
US8973215B2 (en) 2012-07-18 2015-03-10 Techtronic Floor Care Technology Limited Cyclonic vacuum cleaner and dirt separator
CN103112982B (zh) * 2013-01-30 2014-06-11 华东理工大学 酸性水脱气的方法与装置
WO2015105608A1 (en) * 2014-01-08 2015-07-16 Exxonmobil Upstream Research Company System and methods for removing entrained liquids
CA3033350C (en) 2016-08-09 2019-12-31 Rodney Allan Bratton In-line swirl vortex separator
US10688504B2 (en) * 2017-09-30 2020-06-23 Uop Llc Apparatus and process for gas-solids separation
WO2020035139A1 (en) 2018-08-15 2020-02-20 Thyssenkrupp Industrial Solutions (Australia) Pty. Ltd. Inline swirl tube device for liquid droplet coalescence in lean gas application
CN109045736A (zh) * 2018-10-15 2018-12-21 江苏索普(集团)有限公司 一种闪蒸罐叶片式均流器
WO2020217418A1 (ja) * 2019-04-25 2020-10-29 三菱電機株式会社 気液分離装置および冷凍サイクル装置
WO2020217419A1 (ja) * 2019-04-25 2020-10-29 三菱電機株式会社 気液分離装置および冷凍サイクル装置
CN114797294A (zh) * 2021-01-28 2022-07-29 中国石油化工股份有限公司 一种硫磺回收装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2961064A (en) * 1958-11-14 1960-11-22 Stewart Warner Corp Liquid separator
US3546854A (en) * 1967-11-30 1970-12-15 Oke W Muller Centrifugal separator
US3729904A (en) * 1969-06-16 1973-05-01 J York Gas-liquid separator
US4015960A (en) * 1975-03-17 1977-04-05 Heat/Fluid Engineering Corporation Centrifugal separator for separating entrained liquid from a stream of liquid-bearing gases
US4255174A (en) * 1978-11-28 1981-03-10 Rolls-Royce Limited Separator
US4221577A (en) * 1979-04-03 1980-09-09 Combustion Engineering, Inc. Gas-liquid separator
US4376676A (en) * 1981-10-19 1983-03-15 Gill Carl L In-line separator for crude oil
US4838906A (en) * 1986-09-16 1989-06-13 Ukrainsky-Nauchno-Issledovatelsky Institut Prirodnykh Gazov "Ukrniigaz" Contact-and-separating element
SE9102519L (sv) * 1991-09-03 1993-03-04 Vattenfall Utveckling Ab Separator
NL1003408C2 (nl) * 1996-06-24 1998-01-07 Rombout Adriaan Swanborn Inrichting en werkwijze voor het behandelen van een gas/vloeistofmengsel.
SE509685C2 (sv) * 1997-04-15 1999-02-22 Asea Atom Ab Separator för avskiljande av vätska från en blandning av gas och vätska

Also Published As

Publication number Publication date
RU2278720C2 (ru) 2006-06-27
JP2003525976A (ja) 2003-09-02
BR0109049B1 (pt) 2010-10-19
AU5217301A (en) 2001-09-17
EP1261409B1 (en) 2007-05-23
DE60128548T2 (de) 2008-01-31
US6376732B1 (en) 2002-04-23
ES2284637T3 (es) 2007-11-16
DE60128548D1 (de) 2007-07-05
BR0109049A (pt) 2003-06-03
ATE362799T1 (de) 2007-06-15
WO2001066225A2 (en) 2001-09-13
AU2001252173B2 (en) 2004-11-18
RU2002126607A (ru) 2004-03-27
CN1416359A (zh) 2003-05-07
CA2402297A1 (en) 2001-09-13
EP1261409A2 (en) 2002-12-04
MY131815A (en) 2007-09-28
WO2001066225A3 (en) 2002-04-18
KR100827864B1 (ko) 2008-05-07
CA2402297C (en) 2009-10-06
PL358685A1 (pl) 2004-08-09
KR20020086917A (ko) 2002-11-20
CN1222344C (zh) 2005-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL199446B1 (pl) Zastosowanie separatora pary i cieczy oraz sposób rozdzielania fazy parowej i ciekłej
AU2001252173A1 (en) A vapour\liquid separator
CA2671497C (en) Apparatus and method for superheated vapor contacting and vaporization of feedstocks containing high boiling point and unvaporizable foulants in an olefins furnace
US9677830B2 (en) Gas distributor for heat exchange and/or mass transfer column
AU2001240689B2 (en) Pyrolyzing crude oil and crude oil fractions containing pitch
AU733046B2 (en) De-entrainment tray and method of operation
KR100813895B1 (ko) 잔유를 함유한 탄화수소 공급원료를 열분해하는데 사용하기위한 증기/액체 분리 장치
AU2001240689A1 (en) Pyrolyzing crude oil and crude oil fractions containing pitch
US9266035B2 (en) Distillation tower feed device
US10315142B2 (en) Separator column
RU2693143C2 (ru) Сопло инжектора текучей среды для реактора с псевдоожиженным слоем