RU198654U1

RU198654U1 - TUBULAR CRYSTALLIZER

Info

Publication number: RU198654U1
Application number: RU2020114518U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Ольга Александровна Залипаева; Сергей Сергеевич Родин; Юрий Львович Зотов; Александр Викторович Качанов; Маткарим Саидович Садиков
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2020-07-21

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к переработке нефти и нефтепродуктов, в частности к аппаратам для кристаллизации парафинов на установках депарафинизации жидких углеводородов.Техническим результатом предлагаемой конструкции трубного кристаллизатора является увеличение производительности.Технический результат достается тем, что к двухтрубному теплообменнику, состоящему из наружной и внутренней теплообменных труб с патрубками для входа и выхода обрабатываемого раствора и теплоносителя, к патрубку входа внутренней трубы дополнительно герметично присоединена входная трубная секция с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру внутренней трубы, в верхней части которой установлены патрубок с вентилем для подачи сырьевого раствора и патрубок с вентилем для подачи сжатого воздуха, а в нижней части - патрубок с заслонкой для отвода кристаллического продукта, к патрубку выхода внутренней трубы герметично присоединена выходная трубная секция с внутренним диаметром трубы, равным внутреннему диаметру внутренней трубы, в верхней части которой установлен патрубок с вентилем для подачи сжатого воздуха, а в нижней части - патрубок с вентилем для отвода очищенного раствора, при этом между этими патрубками внутри выходной трубной секции установлен плунжер с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру внутренней трубы.The proposed technical solution relates to the processing of oil and petroleum products, in particular to apparatus for crystallization of paraffins in installations for dewaxing liquid hydrocarbons. The technical result of the proposed design of a pipe crystallizer is an increase in productivity. The technical result is obtained by the fact that a two-pipe heat exchanger consisting of external and internal heat exchange tubes with branch pipes for the inlet and outlet of the treated solution and the heat carrier, an inlet pipe section with an inner diameter equal to the inner diameter of the inner pipe is additionally hermetically connected to the inlet branch pipe of the inner pipe, in the upper part of which there is a branch pipe with a valve for supplying the raw solution and a branch pipe with a valve for supply compressed air, and in the lower part - a branch pipe with a damper for the removal of the crystalline product, an outlet pipe section with an internal diameter of the pipe equal to external the morning diameter of the inner pipe, in the upper part of which there is a branch pipe with a valve for supplying compressed air, and in the lower part - a branch pipe with a valve for removing the cleaned solution, while between these pipes inside the outlet pipe section there is a plunger with an outer diameter equal to the inner diameter of the inner pipes.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к переработке нефти и нефтепродуктов, в частности к аппаратам для кристаллизации парафинов на установках депарафинизации жидких углеводородов.The proposed technical solution relates to the processing of oil and petroleum products, in particular to apparatus for crystallization of paraffins in installations for dewaxing of liquid hydrocarbons.

Известна конструкция трубчатого кристаллизатора для концентрирования высокозастывающих компонентов из жидких углеводородов методом вымораживания, выполненный в виде кожухотрубного аппарата, в межтрубном пространстве которого одновременно находиться хладагент и теплоноситель, а в трубном - разделяемый жидкий углеводород, который после кристаллизации кратковременно нагревают. Кристаллы, образовавшие осадок на внутренней стенке трубок, теряют с ними сцепление. Под действием напора нового сырья стержень, состоящий из кристаллов и маточного раствора, продвигаеться вперед и на выходе разрезается ножом (Патент GB 1507034,B01D9/02, 1975).Known is the design of a tubular crystallizer for concentrating highly solidifying components from liquid hydrocarbons by freezing out, made in the form of a shell-and-tube apparatus, in the shell-and-tube space of which there is simultaneously a coolant and a coolant, and in the tube space there is a separable liquid hydrocarbon, which is briefly heated after crystallization. Crystals that have formed a deposit on the inner wall of the tubes lose their adhesion to them. Under the action of the pressure of the new raw material, the rod, consisting of crystals and mother liquor, moves forward and at the exit is cut with a knife (Patent GB 1507034, B01D9 / 02, 1975).

Недостатком известной конструкции является то, что кристаллическую часть необходимо каждый раз отделять от маточного раствора. Это приводит к дополнительным затратам времени, снижению общей производительности.The disadvantage of the known design is that the crystalline part must be separated each time from the mother liquor. This leads to additional waste of time and a decrease in overall performance.

Известен трубчатый кристаллизатор, выполняемый в виде кожухотрубного теплообменника, состоящего из цилиндрического корпуса, снабженного штуцером подачи сырьевого раствора и штуцера для вывода продуктов, трубных решеток, с закрепленными в них пучками трубок и полусферических крышек, при этом корпус кристаллизатора установлен под углом α=2÷7° к горизонту, насадная трубка снабжена спиральным электронагревателем, а штуцер вывода продуктов снабжен трехходовым краном (Патент на полезную модель №192489 РФ, B01D9/2, С10G73/02, 2019).Known is a tubular crystallizer made in the form of a shell-and-tube heat exchanger, consisting of a cylindrical body equipped with a raw solution feed nozzle and a nozzle for withdrawing products, tube sheets, with bundles of tubes and hemispherical covers fixed in them, while the mold body is installed at an angle α = 2 h 7 ° to the horizon, the packing tube is equipped with a spiral electric heater, and the product outlet is equipped with a three-way valve (Patent for utility model №192489 RF, B01D9 / 2, С10G73 / 02, 2019).

К причинам, препятствующим достижению заданного технологического результата, относится длительность технологических операций, связанных с плавлением кристаллов спиральным теплоэлектронагревателем и полным удалением их раствора из труб, что уменьшает производительность.The reasons that impede the achievement of a given technological result include the duration of technological operations associated with the melting of crystals with a spiral heat-electric heater and complete removal of their solution from the pipes, which reduces productivity.

Известен трубчатый кристаллизатор, содержащий корпус, перемешивающий и охлаждающий элементы, системы подвода и отвода рабочего агента, перегородкой, выполненной в виде тора, и камерой, герметично прикрепленной к боковой стенке корпуса, в которой установлен охлаждающий элемент в виде рукава, один конец которого закреплен на реверсивном барабане (Патент РФ №2034613 B01D9/00, 1995).Known tubular crystallizer containing a housing, mixing and cooling elements, systems for supplying and removing the working agent, a partition made in the form of a torus, and a chamber hermetically attached to the side wall of the housing, in which a cooling element in the form of a sleeve is installed, one end of which is attached to reversible drum (RF Patent No. 2034613 B01D9 / 00, 1995).

К недостаткам данной конструкции кристаллизации относится сложность конструкции и необходимость подвода дополнительной энергии для вращения реверсивного барабана, что приводит к дополнительным затратам времени, снижению производительности.The disadvantages of this crystallization design include the complexity of the design and the need to supply additional energy for the rotation of the reversing drum, which leads to additional costs of time and a decrease in productivity.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип относится двухтрубный теплообменник или теплообменник типа «труба в трубе», состоящий из наружной и внутренней теплообменных труб с патрубками для входа и выхода теплоносителей и элементов их соединения, причем внутренние трубы соединены между собой коленьями (калачами), а наружные - штуцерами с фланцами с образованием вертикальных звеньев, которые крепятся к металлическому каркасу (Ю.Н.Шаповалов., В.С. Шеин. Машины и аппараты общехимического назначения. Учебное пособие Воронеж: Издательство Воронежского университета, 1981, с. 110, 111).The closest technical solution in terms of the totality of features to the claimed object and taken as a prototype is a two-pipe heat exchanger or a pipe-in-pipe heat exchanger, consisting of external and internal heat exchange pipes with nozzles for the inlet and outlet of coolants and elements of their connection, and the internal pipes are connected between with knees (rolls), and the outer ones - with fittings with flanges with the formation of vertical links that are attached to the metal frame (Yu.N. Shapovalov., V.S. Shein. Machines and devices for general chemical purposes. Textbook Voronezh: Voronezh University Press, 1981, pp. 110, 111).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится длительность технологической операции плавления образовавшихся на поверхности внутренней трубы слоя кристаллов при подаче в межтрубное пространство горячего теплоносителя - пара и удаления этого расплава из внутренней трубы, что приводит к снижению производительности.The reasons that impede the achievement of the specified technical result include the duration of the technological operation of melting the crystals layer formed on the surface of the inner pipe when a hot coolant - steam is supplied to the annular space and this melt is removed from the inner pipe, which leads to a decrease in productivity.

Техническим результатом предлагаемой конструкции трубного кристаллизатора является увеличение производительности.The technical result of the proposed design of the pipe crystallizer is to increase productivity.

Технический результат достается тем, что к двухтрубному теплообменнику, состоящему из наружной и внутренней теплообменных труб с патрубками для входа и выхода обрабатываемого раствора и теплоносителя, к патрубку входа внутренней трубы дополнительно герметично присоединена входная трубная секция с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру внутренней трубы, в верхней части которой установлены патрубок с вентилем для подачи сырьевого раствора и патрубок с вентилем для подачи сжатого воздуха, а в нижней части - патрубок с заслонкой для отвода кристаллического продукта, к патрубку выхода внутренней трубы герметично присоединена выходная трубная секция с внутренним диаметром трубы, равным внутреннему диаметру внутренней трубы, в верхней части которой установлен патрубок с вентилем для подачи сжатого воздуха, а в нижней части - патрубок с вентилем для отвода очищенного раствора, при этом между этими патрубками внутри выходной трубной секции установлен плунжер с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру внутренней трубы.The technical result is obtained by the fact that an inlet pipe section with an inner diameter equal to the inner diameter of the inner pipe is additionally hermetically connected to the inlet pipe of the inner pipe to the two-pipe heat exchanger, which consists of an outer and inner heat-exchange tubes with pipes for inlet and outlet of the treated solution and a heat carrier. in the upper part of which there is a branch pipe with a valve for supplying the raw solution and a branch pipe with a valve for supplying compressed air, and in the lower part - a branch pipe with a damper for removing the crystalline product, an outlet pipe section with an inner pipe diameter equal to the inner pipe is hermetically connected to the outlet pipe of the inner pipe the diameter of the inner pipe, in the upper part of which there is a branch pipe with a valve for supplying compressed air, and in the lower part - a branch pipe with a valve for removing the cleaned solution, while between these pipes inside the outlet pipe section there is a plunger with an outer diameter equal to internal diameter of the inner pipe.

Присоединение двух дополнительных трубных секций на входе и выходе внутренней трубы с внутренними диаметрами, равными внутреннему диаметру внутренней трубы, и установка внутри выходной трубной секции плунжера, с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру обеих трубных секций и внутренней трубы, создает единый канал для движения плунжера в обеих присоединенных секциях и самой внутренней трубе, что позволяет быстро перемещать плунжер из одной дополнительной секции в другую без лишних затрат времени, и повышает производительность. Установление плунжера с наружным диаметром равным внутреннему диаметру внутренней трубы обеспечивает полное срезание осадка кристаллов, образующихся на внутренней поверхности внутренней трубы при их вымораживании, что позволяет отказаться от технологической операции плавления осадка кристаллов при подаче горячего теплоносителя - пара или его нагревания ТЭНом и слива жидкого осадка из центральной трубы. Это так же способствует росту производительности.Connecting two additional pipe sections at the inlet and outlet of the inner pipe with inner diameters equal to the inner diameter of the inner pipe, and installing a plunger inside the outlet pipe section, with an outer diameter equal to the inner diameter of both pipe sections and the inner pipe, creates a single channel for the movement of the plunger in both attached sections and the innermost pipe, which allows the plunger to be quickly moved from one additional section to another without wasting time and increases productivity. The installation of a plunger with an outer diameter equal to the inner diameter of the inner pipe ensures complete shearing of the crystal sediment formed on the inner surface of the inner pipe during freezing, which makes it possible to refuse the technological operation of melting the crystal sediment when supplying a hot coolant - steam or heating it with a heating element and draining the liquid sediment from central pipe. It also contributes to increased productivity.

Установка патрубка с вентилем для подачи сырьевого раствора в верхней части входной секции и патрубка с вентилем для отвода очищенного раствора в нижней части выходной секции позволяет подавать исходный раствор и отводить очищенный раствор при проведении основной технологической операции - вымораживания кристаллического продукта на внутренней стенке внутренней трубы. Установка в верхней части обеих секций патрубков с вентилями для подачи сжатого воздуха обеспечивает перемещение плунжера в выходную секцию при проведении основной технологической операции - вымораживания кристаллов из сырьевого раствора, а затем его перемещение во входную секцию в технологической операции удаления слоя кристаллов с внутренней поверхности внутренней трубы, что также способствует снижению затрат времени и росту производительности.Installation of a branch pipe with a valve for supplying a raw solution in the upper part of the inlet section and a branch pipe with a valve for removing the purified solution in the lower part of the outlet section allows supplying the initial solution and removing the purified solution during the main technological operation - freezing of the crystalline product on the inner wall of the inner pipe. Installation in the upper part of both sections of branch pipes with valves for supplying compressed air ensures the movement of the plunger to the outlet section during the main technological operation - freezing crystals from the raw solution, and then moving it to the inlet section in the technological operation of removing a layer of crystals from the inner surface of the inner pipe, which also contributes to reduced time costs and increased productivity.

Установка в нижней части входной секции патрубка с заслонкой для отвода кристаллического продукта позволяет быстро отводить этот продукт из трубчатого кристаллизатора. Эта вспомогательная технологическая операция занимает немного времени, не требует плавления кристаллического продукта, а значит способствует росту производительности.The installation in the lower part of the inlet section of a branch pipe with a shutter for the removal of crystalline product makes it possible to quickly remove this product from the tubular crystallizer. This auxiliary technological operation takes a little time, does not require melting of the crystalline product, and therefore contributes to an increase in productivity.

На фиг. представлена схема предлагаемой конструкции трубчатого кристаллизатора.FIG. a diagram of the proposed design of a tubular crystallizer is presented.

Он состоит из внутренней трубы 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 обрабатываемого раствора, герметично присоединенной к внутренней трубе 1, и наружной трубы 4 и с патрубками выхода 5 и входа 6 теплоносителя (хладагента).It consists of an inner pipe 1 with nozzles for inlet 2 and outlet 3 of the solution to be treated, hermetically connected to the inner pipe 1, and an outer pipe 4 and with nozzles for outlet 5 and inlet 6 of the coolant (coolant).

К патрубку входа 2 герметично присоединена входная трубная секция 7 с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру внутренней трубы 1, в верхней части которой установлен патрубок с вентилем 8 для подачи сырьевого раствора и патрубок с вентилем 9 для подачи сжатого воздуха, а в нижней части входной трубы секции 7 установлен патрубок с заслонкой 10 для отвода кристаллического продукта в емкость 11.An inlet pipe section 7 with an inner diameter equal to the inner diameter of the inner pipe 1 is hermetically connected to the inlet branch pipe 2, in the upper part of which there is a branch pipe with a valve 8 for supplying the raw solution and a branch pipe with a valve 9 for supplying compressed air, and in the lower part of the inlet pipe section 7, a branch pipe with a shutter 10 is installed to drain the crystalline product into the container 11.

К патрубку выхода 3 также герметично присоединена выходная трубная секция 12 с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру внутренней трубы 1. В верхней части выходной секции 12 установлен патрубок с вентилем 13 для подачи сжатого воздуха, а в нижней части выходной секции 12 установлен патрубок с вентилем 14 для отвода очищенного раствора, при этом между патрубками 13 и 14 внутренней выходной секции 12 с возможностью осевого продольного перемещения установлен плунжер 15, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру внутренней трубы 1, входной трубной секции 7 и выходной трубной секции 12. Для ограничения перемещения плунжера 15 перед патрубком с вентилем 13 установлены вертикальные упоры 16. Такие же упоры 17, ограничивающие перемещение плунжера 15 (показано пунктиром) до патрубка с вентилем 9 и патрубка с заслонкой 10, установлены во входной трубной секции 7. Для сброса воздуха из секций 7 и 12 на их торце установлены воздушные клапаны 18 и 19.An outlet pipe section 12 with an inner diameter equal to the inner diameter of an inner pipe 1 is also hermetically connected to the outlet nozzle 3. In the upper part of the outlet section 12 there is a nozzle with a valve 13 for supplying compressed air, and in the lower part of the outlet section 12 there is a nozzle with a valve 14 to remove the cleaned solution, while between the pipes 13 and 14 of the inner outlet section 12, a plunger 15 is installed with the possibility of axial longitudinal movement, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the inner pipe 1, the inlet pipe section 7 and the outlet pipe section 12. To limit the movement of the plunger 15 vertical stops 16 are installed in front of the branch pipe with valve 13. The same stops 17 limiting the movement of the plunger 15 (shown by a dotted line) to the branch pipe with the valve 9 and the branch pipe with the damper 10 are installed in the inlet pipe section 7. To discharge air from sections 7 and 12 on air valves 18 and 19 are installed at their end.

Трубчатый кристаллизатор работает следующим образом. Закрывают вентили на патрубках 13, 9 и 19, а также заслонку на патрубке 10. Открывают вентили на патрубках 8 и 14, подают сырьевой раствор по патрубку 8 во входную трубную секцию 7, а из нее во внутреннюю трубу 1. В межтрубное пространство наружной трубы 4 по патрубку 6 подводят теплоноситель (хладагент) и отводят его по патрубку 5. На внутренней стенке внутренней трубы 1 по мере движения обрабатываемого раствора происходит вымораживание кристаллов и образование их слоя на этой стенке, а очищенный раствор отводится по патрубку 14.The tubular crystallizer works as follows. Close the valves on the branch pipes 13, 9 and 19, as well as the flap on the branch pipe 10. Open the valves on the branch pipes 8 and 14, feed the raw solution through the branch pipe 8 into the inlet pipe section 7, and from it into the inner pipe 1. Into the annular space of the outer pipe 4, a coolant (coolant) is supplied through the pipe 6 and removed through the pipe 5. On the inner wall of the inner pipe 1, as the processed solution moves, crystals freeze and form a layer on this wall, and the purified solution is discharged through the pipe 14.

Затем, после образования на внутренней стенке внутренней трубы 1 слоя кристаллов номинальной массы, подачу теплоносителя (хладагента) по патрубку 6 прекращают, закрывают вентиль 8, 14 и отрывают вентиль на патрубке 13, соединенный с магистралью сжатого воздуха (или компрессором), открывают также заслонку на патрубке 10. Под давлением сжатого воздуха плунжер 15 движется слева направо, срезая с внутренней стенки внутренней трубы 1 кристаллический осадок, который сбрасывается через патрубок 10 в емкость 11. Плунжер 15 продвигается по выходной цилиндрической секции 12, внутренней трубе 1 и входной трубной секции 7 слева направо до упоров 17 не перекрывая выходное сечение патрубка 10. Выдавливаемый воздух сбрасывается через воздушный клапан 19. Крайнее правое положение плунжера 15 показано на рисунке пунктиром.Then, after the formation of a layer of crystals of nominal mass on the inner wall of the inner pipe 1, the supply of the coolant (coolant) through the nozzle 6 is stopped, the valve 8, 14 is closed and the valve on the nozzle 13, connected to the compressed air line (or compressor), is also opened, and the damper is also opened on the branch pipe 10. Under the pressure of compressed air, the plunger 15 moves from left to right, cutting off the crystalline sediment from the inner wall of the inner pipe 1, which is discharged through the branch pipe 10 into the container 11. The plunger 15 moves along the outlet cylindrical section 12, the inner pipe 1 and the inlet pipe section 7 from left to right up to stops 17 without overlapping the outlet section of the branch pipe 10. The squeezed out air is discharged through the air valve 19. The extreme right position of the plunger 15 is shown in the figure by a dotted line.

Затем, при закрытых вентилях на патрубках 8, 9, 13, 14 и закрытой заслонке на патрубке 10, открывают вентиль на патрубке 9, по которому от магистрали сжатого воздуха или компрессора подают во входную трубную секцию 7 воздух под давлением. Под действием этого давления плунжер 15 перемещается справа налево последовательно по входной трубной секции 7, внутренней трубе 1 и выходной трубной секции 12 до упоров 16, выдавливая воздух из этих секций через воздушный клапан 18.Then, with the valves on the nozzles 8, 9, 13, 14 closed and the shutter on the nozzle 10 closed, the valve on the nozzle 9 is opened, through which pressurized air is supplied from the compressed air line or compressor to the inlet pipe section 7. Under the action of this pressure, the plunger 15 moves from right to left sequentially along the inlet pipe section 7, the inner pipe 1 and the outlet pipe section 12 to the stops 16, forcing air from these sections through the air valve 18.

Трубчатый кристаллизатор готов к новому основному циклу работы - вымораживанию кристаллов из обрабатываемого раствора.The tubular crystallizer is ready for a new main cycle of work - freezing crystals from the solution being treated.

Предлагаемая конструкция трубного кристаллизатора позволяет использовать промышленные двухтрубные теплообменники, описанные в прототипе, герметично устанавливая на них входные 7 и выходные 12 трубные секции с описанными патрубками с вентилями и заслонкой 8,9,10,13,14,18 ,19, с установкой внутри плунжера 15, что позволяет избежать длительной и дорогостоящей технологической операции плавления кристаллического осадка, образующегося на внутренней стенке внутренней трубы 1, и отвода этого расплава из трубчатого кристаллизатора. Это уменьшает рабочее время цикла и приводит к увеличению производительности.The proposed design of the pipe crystallizer allows the use of industrial two-pipe heat exchangers described in the prototype, hermetically installing on them inlet 7 and outlet 12 pipe sections with the described branch pipes with valves and a damper 8,9,10,13,14,18,19, with installation inside the plunger 15, which makes it possible to avoid the time-consuming and costly technological operation of melting the crystalline deposit formed on the inner wall of the inner tube 1 and removing this melt from the tubular crystallizer. This reduces cycle times and results in increased productivity.

Claims

Трубчатый кристаллизатор, состоящий из наружной и внутренней теплообменных труб с патрубками для входа и выхода обрабатываемого раствора и теплоносителя, отличающийся тем, что к патрубку входа внутренней трубы дополнительно герметично присоединена входная трубная секция с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру внутренней трубы, в верхней части которой установлен патрубок с вентилем для подачи сырьевого раствора и патрубок с вентилем для подачи сжатого воздуха, а в нижней части - патрубок с заслонкой для отвода кристаллического продукта, к патрубку выхода внутренней трубы герметично присоединена выходная трубная секция с внутренним диаметром трубы, равным внутреннему диаметру внутренней трубы, в верхней части которой установлен патрубок с вентилем для подачи сжатого воздуха, а в нижней части - патрубок с вентилем для отвода очищенного раствора, при этом между этими патрубками внутри выходной трубной секции установлен плунжер с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру внутренней трубы.Tubular crystallizer consisting of external and internal heat exchange tubes with nozzles for the inlet and outlet of the solution to be treated and the heat carrier, characterized in that an inlet pipe section with an inner diameter equal to the inner diameter of the inner pipe is connected to the inlet pipe of the inner pipe, in the upper part of which a branch pipe with a valve for supplying the raw solution and a branch pipe with a valve for supplying compressed air are installed, and in the lower part there is a branch pipe with a damper for removing the crystalline product; an outlet pipe section with an internal diameter of the pipe equal to the internal diameter of the inner pipe is hermetically connected to the outlet of the inner pipe , in the upper part of which there is a branch pipe with a valve for supplying compressed air, and in the lower part - a branch pipe with a valve for removing the purified solution, while between these branch pipes inside the outlet pipe section there is a plunger with an outer diameter equal to the inner diameter in inner tube.