Жидкостной экстрактор

СОЮЗ СООЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК А 1 5)5 8 01 О 11/О ГОСУДАРСПО ИЗОБРЕТЕПРИ ГКНТ Т 8 ЕННЫИ КОМИТЕТ НИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ой институт(57) Жйдкостный экстрактор относится к теппомассообменным аппаратам пленочного тнпа и может быть использован в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической проьыиленности, Цель изобретения - повышение производительности жидкостного экстрактора ио сырью и снижение соотношения растворителя и сырья путем интенсиАикаиии теиломассообмениых продессов. Жидкостный экстрактор вклю1623683 чает распределители растворителя 1, сырья 2 и антирастворителя 3, а также контактные устройства 4, 5, перфорированные конусные полуэагнутые5 рассекатели, обеспечивающие более равномерное распределение растворителя в пленочном режил е зд счет увеличения поверхности раснределения раствоИзобретение относится к химической технологии, в частности к нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической отраслям народного хозяйства, и может быть использовано, например, на установках очистки нефтяных масляных фракций такими селективными растворителями как фенол, фурфурол и др.йель из обр ет ения - инт енсификация процесса массообмена за счет снижения кратности растворителя и повышение производитсльности экстрактора, 25На Фиг, 1 показан экстрактор, общий вид; нд фиг. 2 - вид А-А на фиг, 1; на Фиг, 3 - вид Ь-Б на фиг1; на фиг. 4 - вид В-Б нд фиг3; на Фиг.5 вид Г-Г на Фиг. 3; на фиг. б - кон тактпое устройство ппеночного типа; на фиг, 1 - то же, вид сверху; на фиг. 8 - то же, вид сбоку; на фиг, 9 - разрез Д-Д на фиг. б.Экстрактор содержит распределитель 1 растворителя, установленный в верхней части, экствдкционной колонны, распределителип 2 сырья, установленные в средней части экстрактора, распределители 3 днтирдстворителя 3, один из которых расположен ниже нижней мэссообмепной тарелки (в данном случае ниже нижнего насадочного контактного устройства), а другой может быть установлен пад распределителем растворителя, контактные устройства пленочного тппд 4 и насадочные 5, а также перераспределитепи б потока сплошной Фазы, установленные между насадочиыми контактными устройствами,Распределитель растворителя состоит из транспортной трубы 7 и приваренных перпендикулярно к ней лучевых трубок 8 с просверленными по их нижней части отверстиями для истечения растворителя. Под рядами отверстий лучзных трубок укреплены пластинчатые полуэдгнутые рассекдтели 9, перфорированные отверстиями по вершиндм э дрителя, контактные устройства 4 пленочного типа в виде блоков, способствующих упорядочению движения жидкостных потоков, устранению пристеночного эффекта и выравниванию суммарныхжидкостных нагрузок по высоте экстрактор а, т, е, интенсифик ации тепломассообмена. 9 ил. гиба с целью исключения образованияз астойных зон рафинат ной (сплошной)фазы под р ас се к ател я ми, Оси от в ер стийв лучевых трубках и рассекдтелях смещены относительно друг друга на половину шага межцентроного расстояния сцелью устранения образования капельно-струйного режимд истечения растворителя вследствие его провала,Контактные устройстнд пленочноготипа 4 установлены в зоне между вводами сырья и рдстворителя для процесса селективной очистки нефтяного масляного сырья фенолом - ньш 1 е вводасыоья) и разделены по высоте экстракторд свободным пространством. Установка контактных устройств пленочного типа в зоне ндд вводом объясняется тем,чго в промышленной практике границардздЕла Фдз, кдк правило, поддерживается в средней части экстрдктора иреализовать пленочный или пленочноперекрестный режим тепломдссообменаниже этой границы не представляетсявазмсжным так кдк растворитель (фенол), хорошо смачивающий перегородкусетку контактного устройства пленочного типа, выше раздела фаз представляет собой дисперсную Фазу и способствует форлврованию тепломассообменав пленочном или пленочно-перекрестном режиме, д ниже раздела Фаэ становится сплошной фазой, что исключаетвозможность редлиэ,ации пленочногоили пленочно-перекрестного режима тепломассообменд, 11 оэтому установка контактных устроиств пленочного типа ниже границы раздела фаз (в нашем примере - ниже ввода сырья) нецеле сообраэнд, и здесь использованы контдктньеустройства из нерегулярной насадки,Конт акт ное устрой ст во пленочноготипа представляет собой совокупностьвертикдльнс расположенных блоков.Каждый такой бпок выполнен в видепрямоугольного параллелепипеда с ос(данные размеры как пример конкретного технического решения были выбраньдля удобства монтажа блоков и с учетои диаметра смотровых люков в экстракционной колонне).На двух противолежащих сторонахкаждого блока укреплены по три гребенки 10, служащие дпя фиксации ввертикальном положении перегородок11, выполненных из сеток, На равномудалении ог двух соседних сеток ичерез каждые 00-200 им по высотеблока устанонлены турбулизирунщиеэлементы 2 с симметричной двускатнойформой поверхности. Применяя различное расположение турбулизующих элементов (рядное, шахматное, группоное)и изменяя их диаметр и расстоявемежду ними по высоте блока, можнообеспечить требуемое свободное сечение каждого блока и добиться реализации тепломассообмена н пленочном илипленочно-перекрестном режиме. Такнапример, применив рядное расположение турбулиэирующих элементов с диаметром 3-5 им, можно добиться тепломассообмена в пленочно режиме а используя расположение в шахматном порядке турбулизирующне элементы с диаметром около 10 мм, можно реализовать пленочно-перекрестный режим тепломассообмена,По двум сторонам, переидикулярнымторцам турбулиэирующих элементов,каждый бло к ко нт акт но го у строй ст напленочного типа перекрыт сношныииметаллическими перегородками 13, иблоки состыковаы между собой такимобразом, что металлические перегородки одного блокаерекрынают открытуюповерхность сеток двух соседних блоков.Свободное сечение блоков, составляющих конкретное устройство пленочного типа (т,е. каждую отдельнуо тепломассообиенную тарелку) должнобыть величиной постоянной, Но, используя блоки с различным свободнымсечением, можно добиться того, чтобыкаждое контактное устройство имеловеличину свободного сечения, отличнуюот других. Например, при монтаже одного контактного устройства можноиспольэовать блоки со свободным сечением 753 другого - 603 третьего -503 и т.д. Изменением свободного сечения контактных устройств ппеночно" 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 го типа можно достичь выравнивания линей: ных скоростей внутренних жидкое тных потоков и, соответственно, обеспечить повысоте экстрактора равномерную его нагруженность по суммарным жидкостным потокам.Каждый блок контактного устройствапленочного типа, помимо перечисленныхконструктивных элементов, имеет торцовые 14 и боковье 15 пластины, атакже уголки 16, служащие для придания конструкции блоков необходимойжесткости.Между контактными устройствами изнерегулярной насадки установлены перераспредепители 6 потока сплошнойфазы, которых может быть один, два иболее в зависимости от нысоты нижнейчасти экстрактора. Оснонное предназначение перераспределителей - устранение растекания сплошной фазы отцентра к периферии, т,е, более ранномерное распределение жидкостых потоков по сечению экстрактора н его нижней части,Процесс селективной очистки нефтяных масляных фракций (сырья) феноломн предлагаемом жидкостном экстракторепротекает седуаим образом,В верхнюю часть экстрактора подается растнпритель-фенол который заполняет сначала транспортную трубу 7,затем лучевые трубки 8 и через отверстия н последних истекает на нершинызагиба рассекателей 9, после чего делится на дна равных потоков и н видепленки стекает с боконых оверхностейрассекателей (фиг. 2). Такии образом,применение перфорированных вастинчатых полузагнутых рассекателей позволяет распределить растноритель впленочном режиме и более равномерноза счет увеличения площади распределения растворителя, так как под каждойлучевой трубкой вместо одного струйНо-капельного потока создаются двапленочных,Далее растворитель попадает на верхнее кОнтактное устройство ппеночного типа и в ниде пленки движется ввз по перегородкам-сеткам, вступая во взаимодействия с сырьем, подаваемым в среднюю часть экстрактора. Компоненты сырья перераспределяются в феноле в процессе теплоиассообмена, протекающего н пленочном или пленочно"перекрестнои режиме, При этом хорошо растворимые в феноле (не 62 3683Ниже ввода сырья (точнее, границыраздела фаз) экстрактиый раствор становится сплошной фазой и контактируетв слоях из нерегулярной насадки с феиольной водой (антирастворителем), врезультате чего иэ экстрактного раст Овора выделяются целевые (жел ател ьные )компоненты сырья, унесенные вниз ввиду недостаточной селективности растворителя. Эти целевые компоненты в видерафинатного раствора поднимаютсявверх, проходя через слои нерегулярной насадки и сквозь отверстия в перфорированных коцусных выступах перер аспределителей поток а с ллош ной фазы, после чего соединяются с потокомсырья и уже в контактных устройствахпленочного типа поднимаются ло межсеточному пространству, взаимодействуяс растворителем (экстракт 1 ым раствором) и перераспределяясь в нем,55Воз можна подач а лтир аст ворит еля(фенольной воды) и н верхн.ою частьэкстрактора, т, е. вЫше распределителя растворителя (фиг, 1.),45 желательные) компоненты сырья уносятся в виде экстрактного раствора по перегородкам-сеткам вниз, а плохо растворимые в феноле (желательные)5 компоненты сырья в виде рафинатного раствора поднимаются вследствие разности плотностей вверх по межсеточному пространству. На фиг, 3 движение рафинатной (сплошной) фазы показано стрелками и нижней части блока контактного устройства пленочного типа, в котором применено шахматное расположение турбулизирукщих элементов большого диаметра, что обусловливает формироватпе тепломассообмена в пленочно-перекрестном режиме.Попадая в свободное пространство между двумя блиэкорасположенными контактными устройствами пленочного типа, экстрактный раствор (т.е, фенол с растворенными в нем нежелательными компонентами сырья) в виде струй и капель движется вниз, взаимодействуя с рафинатным раствором (т. е. 25 желательными компонентами сырья с растворенным в них фенолом), поднимающимся в виде сплошной фазы с ниже- расположенного контактного устройства пленочного типа. Попав на последнее, ЗО экстрактный раствор вновь образует пленку на перегородках-сетках, и процесс возобновляется.изобретения Жидкостный экстрактор, включающий контактные устройства в виде нерегу-, лярной ласлдки, распределители раствоЬригеля, сырья и антирастнорителя, перераспределители потока сплошной фазы, устройства для ввода и вывода взаимодействующих фаз, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет снижениякратности растворителя и повышения производительности экстрактора, он дополнительно снабжен вертикально установленными в зоне между входными устройствами растворителя и сырья секционлыля контактными устройствами В конечном итоге процесса фенольной очистки масляного сырья с верха экстрактора выводится рафинатный раствор, после удаления из которого Фенола получают целевой рафинат, служащий для производства базовых масел. С низа экстрактора выводится экстрактный раствор, после удаления из которого фенола получают экстрактВыделенный из экстрактного и рафинатного растворов фенол вновь используется в процессе селективной очистки, т.е. направляется в верхнюю часть зкстрактораЗсвользование данного жидкостного экстрактора только в процессе селективной очистки масляных фракций фенолом позволяет более равномерно распределить растворитель ло пслеречному сечению экстрактора и сформировать пленочный режим его истечения за счет перфорированных лластинчатых лолузагнутых рассекателей и, соответственно, за счет увеличения площади распределения растворителя; у лорядочить движение встречных жидкостных потоков и обеспечить взаимодействие фаз в пленочно-перекрестном режиме; значительно уменьшить радиальное леремеаивание фаз эа счет секционирования поперечного сечения экстрактора блочными контактлымл устройствами пленочного типа; устранить лристеночиый эффект и повысить равномерность распределения сплошной фазы ло сечению экстрактора; обеспечить более равномерную загруженность жидкостными лотоками ло высоте экстрактора за счет контактных устройств пленочного типа с различной ло высоте величиной свободного сечения.Фор мул апленочного типа, каждое иэ которых выполнено иэ коробчатого каркаса с двумя противолежащими сплошными стенками, сеток и турбулиэирукщих элементов, расположенных перпендикулярно5 сплошным стенкам каркаса, при этом в секциях сплошные стенки каркаса каждого контактного устройства перекрывают открытые боковые поверхности каркасов прилегающих к ним контактных устройств, а распределитель расстнорителя снабжен полуэагнутыми пластинчатыми рассекателями с отверстиями по вершинам.Составитель А. СандорРедактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор С.Яекмар.Заказ 54 Тир ам Подпис ноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101