Устройство для окисления жидких углеводородов

(19) (1)С 3/04 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСКО ЕТЕЛЬСТ 28С.Г.Атоян -исследоват укторский и дроиэоляци- елий тельство ССС 4, 1950 (про ОКИСЛЕНИЯ реимуществен- оризонтальный(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДОВно битума, включающее корпус, барботер, расположенный внижней части корпуса, и разделительные перегородки с переточными от-.верстиями, разделяющие корпус на секции, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения степени окисления битума и снижения энергозатраткаждая секция снабжена дополнительнойперегородкой с сегментным отверстем в верхней части, расположеннойоколо разделительной перегородки,барботер выполнен из секций и входкаждой секции подсоединен к переточному отверстию в радиальной перегородкеИзобретение относится к нефтяному машиностроению, в частности к устройствам для производства дорожных и строительных битумов, а также продукта совместного окисления битума с различными добавками и может найти применение в промышленности кровельных и гидроиэоляционных материалов, а также в нефтеперерабатывающей промышленности;Известно устройство для окисле ния жидких углеводородов, преимущественно битума, включающее горизонтальный корпус, барботер, расположенный в нижней части корпуса, и распределительные перегородки с переточ ными отверстиями разделяющие корпус на секции 1Недостатками известного устройства являются значительный расход воздуха, увеличивающий энергоэатраты устройства, и низкая степень окисления битума из-эа малого пути контакта его с воздухом.Цель изобретения - повышение степени окисления битума и снижение энергозатрат.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для окисления жидких углеводородов, преимущественно битума, включающем горизонтальный корпус, барботер, расположенный в нижней части корпуса, и разделительные перегородки с переточными отверстиями, разделяющие корпус на секции, каждая секция снабжена дополнительной порогородкой с сегмент ным отверстием в верхней части, расположенной около разделительной перегородки, барботер выполнен иэ секции и вход каждой секции подсоединен к переточному отверстию в раз делительной перегородке.Такое выполнение устройства обеспечивает повышение степени окисления битума и снижение энергозатрат,.На фиг.1 изображено устройство для 45 окисления жидких углеводородов; на фиг,2 - то же вид сверху; на фиг.3 сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг;1; на фиг,5 - вариант выполнения устройства; на фиг.б - то же, вид сверху; на фиг.7 схема подключения устройства.Устройство включает горизонтальный корпус, смонтированный на станине 1. Корпус разделен на две и более секции 2 посредством разделитель ных перегоРодок 3. В нижней части корпуса, расположен барботер 4, выполненный иэ секций в виде трубы, диаметр которой составляет 0,25 диаметра корпуса. Выбранное соотноше ние размеров обеспечивает удерживание в верхнем положении максимального количества жидкости и лишь часть ее в объеме, подаваемом насосом, уносится с воздухом иэ данной 65 секции в следующую. При соотношениидиаметра барботера и диаметра корпу-са, меньшем 0,25, резко возрастетсопротивление движению газожидкостной смеси, т.е, увеличиваются энергозатраты. При соотношении диаметрабарботера и диаметра корпуса, большем 0,25, уменьшится рабочий объемсекции, т.е. снизится производительность устройства.Расстояние от нижней образующейсекции 2 до нижней образующей барботера 4 составляет 0,125-0,135 диаметра корпуса. В барботере 4 выполнена продольная щель 5, ширинакоторой в каждой секции равна ширинесекции барботера 4 первой секции,умноженной на отношение давлениявоздуха перед первой секцией кдавлению в барботере данной секции.Выходное отверстие расположенопод углом 30-4 У по отношению квертикальной оси барботера, Конецбарботера заглушен, Между секциями2 около разделительных перегородок3 установлены перегородки 6, образующие с последними переточные камеры. В верхней части перегородки б выполнено отверстие в виде сегмента, высота и радиус которого,проведенные из центра секции 2,соответственно равны 0,3 и 0,75 радиуса секции, Расположение сегментного отверстия 7 и его размеры определяются, исходя из требований сохранности максимального уровня жидкости в каждой секции 2 и снижениядо минимума уноса окисляемой жидкости из предыдущей секции в последующую. При этом энергозатраты наперемещение жидкости и газа минимальны,В разделительной перегородке вы.полнено переточное отверстие, диаметркоторого равен диаметру барботера 4для сообщения полости предыдущейсекции с полостью барботера 4 последующей секции, присоедияяемого либо непосредственно к разделительной перегородке 3, либо посредством штуцера с фланцем, при этом нацилиндрической поверхности секции 2имеются штуцеры для установки манометров 8 и термопар 9, а такжештуцеры для соединения каждой секциис маслопроводом для ввода различныхдобавок, разогрева и удаления окисленного битума иэ устройства. Расстояние между перегородками 3 и б составляет 0,1 Диаметра корпуса, При уменьшении этого расстояния увеличивается сопротивление движени газожидкостной смеси, что приводит к увеличению энергозатрат, Приувеличении этого расстояния уменьшается полезный объем каждой секции, Указанное соотношение размеров обес50 где Е - площадь поперечного сечеИния отверстия барботераи-й секции, м;0 - вес битума, подаваемого вбарботер,. кг/ч; 60 65 печивает ьинимальные местные потеридавления при переходе иэ предыдущейсекции в барботер последующей секции и минимально необходимую величину отвода окисляемой жидкости,При значительных габаритах устройства, а также для облегчения егоремонта и очистки корпуса, оно может иметь на торцовых поверхностяхКаждой секции люки-лазы, а барботер 4 каждой последующей секции 10вставляется в штуцер большого диаметра этой секции и своим фланцем эажимается между фланцами этойи предыдуцей секции,При использовании устройства в 15качестве приставки к кубовой илиполуколонной установки, штуцер,имеющийся на задней стенке последней секции, присоединяют к штуцеру,расположенному на стенке куба иликолонны, а передний штуцер первойсекции и все нижние штуцеры секцииприсоединяются к тому же кубу иликолонне. К штуцеру на передней стенке первой стенки присоединяются также воздухопровод для подачи воздухав устройство.При использовании устройства в .качестве основного для самостоятельной установки его присоединяют,например к испарителю посредствоммассопровода с насосом, аналогичновышеописанному, кроме того, газопро.вод соединяют с верхней частью испарителя, который в свою очередьсоединен с печью для дожига газов и З 5сборником конденсата.Все приведенные выше соотношенияразмеров барботера и сегментногоотверстия выбраны из осноВного условия - в процессе окисления:в каждой секции должно сохраняться максимально возможное количество окисляемой жидкости, а расходуемый вкаждой секции перепад давления воздуха должен на 90-95 расходовать. ся на создание кинетической энергиискорости движения газожидкостнойсмеси в момент ее вылета из отверстия барботера.При подаче битума, как исходного, так и рециркулята, через барботер вместе с воздухом, скоростьвылета последнего иэ отверстия барботера определяется термодинамическим уравнением- плотность битума, подаваемого в барботер, кг/м у- вес воздуха, подаваемогона окисление; кг/ч;8- плотность воздуха при начальном давлении, кг/м;Р - давление воздуха в и-йсекции, атм;Таким образом, при. введении битума с воздухом в каждую секцию устройства через барботер, как следует из приведенной формулы, скорость вылета воздуха иэ щели барботера увеличивается на величину, равную, м/секОЗаоо 1,3 бИзменяя величину, можно иэменять скорость вылета, а следовательно, скорость окисления в широких пределах без увеличения подачи воздуха на окисление.Устройство работает следующим образом.Внутренний объем каждой секции 2 заполняют жидкостью; подвергающейся окислению и нагретой до 240-250 С затем в барботер 4 первой секции 2 одновременно с подаваемым насосом из сепаратора или куба битумом подают воздух под давлением 8-10 атм. При выходе из цели 5 барботера 4 часть статического напора превращается в кинетическую энергию движения смеси воздуха с битумом, вылетаюцей из щели 5 со скоростью 20-30 м/сек. Под действием кинетической энергии струи смесь жидкости, находящаяся в зоне щели 5, активно дробится, перемешивается с воздухом и увлекается вверх, при этом жидкость омывает поверхность стенок секции, чем исключает отложение кокса на них, Схема движения жидкости показана на фиг.З и 4В верхней части секции газ в основном отделяется от жидкости и через отверстие 7 перегородкиб поступает вместе с подаваемым битумом и рециркулятом в переточную камеру и затем в барботер 4 следующей секции, В барботере 4 при .потере напора смесь воздуха с битумам вновь приобретает скорость при выходе из щели, т,е, процесс повторяется аналогично вышеописанному.Таким образом, смесь воздуха сбитумом при проходе через устройство многократно подвергается дросселированию в щелях барботеров, интенсивному перемешиванию в зоне .барботажа с жидкостью, что отсутствует в существующих аппаратах, в том числе и в трубчатых реакторах, При многократном барботировании воэдуха на выходе из устройства остаточная концентрация кислорода в от 1032011работанном гаэе близка к нулю, что позволяет значительно снизить энерге тические затраты на окисление, за счет создания многократных эонактивного окисления значительно повысить производительность устройст ва.При периодическом процессе окис-.ления для регулирования давления в секциях устройства и интенсификации скорости выхода воздуха из щелей бар ботеров в любую секцию может осуществляться подача окисляемой жидкости насосом иэ куба, колонны или испарителя,При непрерывном процессе исходное сырье и рециркулят подаются насосом в барботер первой секции вместе с воздухом, благодаря чему во всех секциях количество окисляемой жидкости стабилизируется и процесс окисления может осуществляться при кратности циркуляции, близкой к единице.Применение предлагаемого устройства позволит снизить расход электроэнергии в 1,5-2,0 раза, стоимость изготовления установки, ее монтажа и уменьшить металлоемкость оборудования,