Способ абсорбции паров растворителяиз паровоздушной смеси и устройстводля его осуществления

Союз Советск изСоциалистическиеРеспублик ОПИСАНИЕИ ЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт, санд-ву(22)Заявлено 01.08. 79 (21) 2809900/23-26 . с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликовано 1 5 05.81. Бюллетень ЭВ 18 Дата опубликования описания 15 .05.81(5)М. Кл.В 01 0 53/14 В 01 3 19/04 Вфударетеевнвй кеевтет СССР вв делам вэебретееиЯ и етерыткЯ(54) СПОСОБ АБСОРБЦИИ ПАРОВ РАСТВОРИТЕЛЯ ИЗ ПАРОВОЗДУ 1 ЯНОЙ СМЕСИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩКТВЛЕНИЯ Изобретение относится к масложи" роной промышленности и может быть применено при улавливании несконден- сировавшпхся паров бензина из бенэиновоздушной смеси, отходящей от конденсаторов экстракционного произ- Ю водства с помощью масляного абсорбента - минерального масла, а также может быть использовано в химической, нефтехимической и пищевой промышленности для улавливания паров углеводородов иэ паровоздушной смеси.Известен способ абсорбции паров растворителя из паровоэдушной смеси, включающий подачу абсорбента в абсорбер двумя потоками, абсорбирова- ф ние паров растворителя из варовоздушной смеси и отвод паровоэдушной смеси и абсорбента на десорбцию из абсорбента. Абсорбцию в неи осуществляют гндрированныи растительным мас 10 лам 11Однако для осуществления данного способ нужны большие знергетичесКе 2затраты, Кроме того, при проведенииспособа имеет место брызгоунос.Известен абсорбер, включающий цилиндрическую вертикальную колонку спатрубками ввода и вывода фаз, в которой по высоте расположены тарелкис отверстиями и переливными трубаиис верхними и нижними отбойными элементаии 121.Однако данный абсорбер ниеет большой брызгоунос,Цель изобретения - снижение энергетических затрат и брызгоуноса, а также содержание паров бензина в отходящем воздухе.Поставленная цель достигается тем,что в способе абсорбции паров раст"ворителя из паровоздушиой смеси, включающем подачу абсорбента в абсорбердвумя потоками, абсорбнрование пароврастворителя из паровоздушной смесии отвод паровоэдушной смеси и абсорбента ца десорбцию из абсорбера,в качестве одного потока используют:82915 3насыщенный абсорбент после десорбции при йе =1000-5000, а в качестведругого " рециркулируемый охлажденный абсорбент при 1=25-30 С и Йе=3000- о0000, при этом осуществляют рециркуляцию 30-507 абсорбента и 30-502 паровоздушной смеси.Кроме того, в абсорбере, включающем цилиндрическую вертикальную ко" лонку с патрубками ввода и вывода фаз, 1 О в которой по высоте расположены тарелки с отверстиями и переливными трубами с верхними и нижними отбойными элементами, отношение расстояния между нижними отбойными элементами и пе реливной трубой к ее диаметру, равно 0,03"0,2.В отверстиях тарелки устанавливают клапаны. На фиг, 1 представлена общая схема осуществления способа; на фиг. 2 - абсорбер, общий вид; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 2; на фиг, 4 - узел.на фиг. 2.25Абсорбер 1 представляет собой вертикальный колонный аппарат с капле- уловителем 2, сборником 3 масла. Абсорбер имеет патрубок 4 для входа паровоздушной смеси патрубок 5, для выхода паровоздушной смеси, два патрубка 6 для входа и патрубок 7 для выхода минерального масла, патрубок 8 аварийного перелива. В каппеуловителе 2 находится отбойник 9. Внутри абсорбера установлены тарелки 10 для проведения процесса массообмена в системе газ(пар)-жидкость в количестве 23 штук, каждая из которых имеет клапанные контактные устройства 11 4 и центральную перепявпуи трубу 12, снабженную с обеих сторон отбойными элементами 13 и 14 (см. узел 1 йа фиг 3) . Зазор между центральными переливными трубами 12 и верхними отбойными элементами 13 не изменен и равен 15 мм, между трубами 12 и нижними отбойными элементами 14 зазор изменяется по высоте 3 - 10 мм, диаметр перепивных труб 50-100 мм и отношение нижнего зазора к диаметру колеблется в пределах 0,03-0,2, Патрубки 6 для входа минерального масла оканчиваются раструбом 15 с закрепленным на нем коническим пленкообразователем 16 и накрученными на нем в виде спирали завихряющими элементами 7. Зазор между пленкообразоватепем и раструбом равен 3-25 мм. Лбе 1 рбер соединен 0 фс вентилятором 18 с насосом 19, который подключен к теплообменнику 20.Подача абсорбента осуществляется через патрубки 6, заканчивающиеся раструбом книзу с углом 10-60 при вершине. В раструбе 15 закреплены конический пленкообразователь 16, также имеющий угол 10-60 при вершине с закрученными на нем в виде спирали завихряющими элементами 17, причем зазор между раструбом и пленкообразователем колеблется в пределах 3 - 25 мм и пропорционален расходу абсорбента.сПодача абсорбента через такое устройство способствует образованию закрученных конических пленок, обладающих хорошим пеноподавляющим эффектом и способствующих в зоне падения образованию развитой Межфазной поверхности контакта, отсюда уменьшение брызгоуноса и интенсификация процесоса абсорбции. Угол 10 при вершине употреблен для аппаратов малого диаметра, а угол 60- для аппаратов большого диаметра,Центральные переливные трубы 12 имеют переменный диаметр 50-100 мм и снабжены с обеих сторон отбойными элементами 13 и 14. Зазор между нижними отбойными элементами 14 и кромкой переливной трубы 12 изменяется в пределах 3-10 мм и отношение последнего к диаметру трубы составляет 0,03-0,2. При отношении нижнего зазора к диаметру переливной трубы менее 003 (величина нижнего зазора менее 3 мм, а диаметр переливной трубы более 100 мм 7 корневой угол факелаоравен более 180 и факел, попадая в основном, на стенки абсорбера, стекает в форме струй, а абсорбент переполняет вышераспопоженные тарелки, При этом недостаточно эффективно используется увеличение поверхности контакта абсорбента с воздушно-паровой смесью, достигающееся при его пленочном течении. При увеличении вышеуказанного отклонения выше 0,2 (величина зазора более 10 мм и диаметр переливной трубы менее 50 ммимеет место вытекание абсорбента в виде струи, а не в виде пленок, и уменьшение поверхности контакта, полное вытекание абсорбента из переливной трубы, и в переливной трубе не создается гидравлический затвор, а отсюда проскок воздушно-паровой смеси не через клапанные контактные устрой"9150 6 5 10 15 20 25 5 82 ства, а через переливные трубы и увеличение содержания бензина в воздушно-паровой смеси, отходящей в атмосферу до 200 мг/л.При отношении величины нижнего зазора к диаметру переливкой трубы 0,03-0,2 абсорбент, вытекая из кольцевого зазора в виде факела с корневым углом менее 180 , попадает нао верхние конические (с углом 15 наклона образующей) отбойные элементы нижерасположенной переливной трубы, разбиваясь при этом на множество тонких пленок, а затем на тарелку создавая на ней слой для барботажа паровоэдушной смеси, что интенсифицирует процесс массообмена.Таким образом, имеет место использование почти всей высоты аппарата и чередование пленочных и барботажных зон, интенсифицирующих процесс масляной абсорбции, лимитируемой диффузионным сопротивлением обеих фаэ, отсюда уменьшение объема ступени и общей высоты аппарата. Так, высота насадочного абсорбера, предназначенного для улавливания паров бензина из бензовоздушной смеси от одной экстракционной линии НДв количестве 150 м /ч с содержанием паров бензина 640 мг/л,равна 9420 мм,а высота предлагаемого абсорбера,предназначенного для улавливания паров бензина от двух линий НДв количестве 300 м/ч с содержанием паров бензина, равна 8240 мм. Содержание бензина в отходящем воздухе в первом случае 40 - 80 мг/л, во втором 10-20 мг/л. Кроме того, падение пленок на барботажный слой обладает хорошим эффектом пеноподавления, а, следовательно, уменьшается брызгоунос. Массу клапанов целесообразно изменять ступенчато по высоте аппарата, уменьшая ее снизу вверх. Массу верхних клапанов целесообразно изменять в пределах 20-30 г, а нижних 40-50 г, при этом соотношение масс верхних клапанов к нижним составляет 0,4" 0,75. Уменьшение массы клапанов снизу вверх обусловлено снижением давления воздушно-паровой смеси в том же направлении. При соотношении масс менее 0,4 нижние клапаны слишком тяжелые и могут или вообще не открываться или открываться частично и сразу же закрываться, особенно при неражюмерности подачи воздушной паЭО 35 40 45 50 55 ровой смеси. Верхние клапаны, наоборот, слишком легкие и тоже работают в режиме то полного открытия, то полного закрытия при снижении давления воздушно-паровой смеси. При увеличении соотношения массы клапанов выше 0,75 верхние клапаны слишком тяжелые и вследствие снижения давления смеси в верхней части абсорбера они могут или вообще не открываться или открываться частично и сразу закрываться. Все это не создает возможностей устойчивой работы клапана и способствуют увеличению энергетических затрат. При соотношении массы верхних клапанов к массе нижних 0,4-0,75 обеспечена устойчивая динамическая работа клапанов, так как все клапаны находятся в режиме устойчивой динамической работы, что создает условия для уменьшения энергетических затрат.Подача абсорбента в верхнюю царгу аппаратас Ке=1000-5000, а в среднюю царгу с Не=3000-10000 в виде конических закрученных пленок способствует интенсивному массообмену, эффективному пеноподавлению за счет эффекта разрушения пены при ударе о нее закрученного потока жидкости, уменьше.- нию брызгоуноса за счет сепарирующего эффекта конических закрученных пленок.Подача абсорбента с Ке меньше 1000 создает ламинарный режим движения абсорбента, не происходит распад струи подаваемого абсорбента на капли для увеличения поверхности контакта абсорбента и воздушно-паровой смеси, а это не только не способствует интенсификации процесса абсорбции, а, наоборот, замедляет процесс.Увеличение Ве свыше 10000 нецелесообразно, так как увеличивает корневой угол факела распыла, а при его увеличении факел попадает на стенки абсорбера, не распадаясь на капли, и не используется увеличение поверхности контакта за счет стекания струи в виде тонкой пленки с верхних от" бойных элементов переливных труб, я все это также не способствует интеко снфикации процесса.Подача с разными числами Ве в верхнюю и среднюю точки обусловлена также подачей в верхнюю часть колонны меньшего количества абсорбента чем в среднюю часть (с учетом рециркуля ции), а также подачей в эти точки7 82 абсорбента с разным содержанием бензина в нем, а следовательно, с разной вязкостью.В устройство вносятся следующие конструктивные изменения, которые обуславливают изменение способа.П р и м е р. Паровоздушная смесь в количестве 300 м/час поступает в нижнюю часть абсорбера 1 1,см.фиг,1). Поднимаясь по колонне, паровоздушная смесь проходит через отверстия в клапанных контактных. устройствах и лри этом пять царг с массой клапанаФ 45 г и затем три царги с массой клапана 22 г, контактируя с абсорбентом. В результате контакта пары бензина абсорбируются минеральным маслом. Паровоэдушная смесь в количестве 1/3 от общего расхода (120 м /ч) вентилятором 18 возвращается на рециркуляцию в нижнюю часть абсорбера, а остальная ее часть 180 м/ч с содержанием бензина 15 мг/л выбрасывается в атмосферу.Минеральное масло в первоначальный момент в количестве 3600 кг/ч и затем в количестве 2200 кг/ч с со- держанием бензина 0,5 после десорбции подается в верхнюю часть абсор 9150 8бера с Ве=3000. Из нижней части аппарата минеральное масло с содержанием бензина,8 рециркулирует в системе и насосом подается после охлаждения в теплообменнике 20 до 1=27 С,ов среднюю часть абсорбера в количестве 2200 м /ч с йе=6000 в виде закрученных конических падающих пленокНа каждой тарелке поддерживаетсяслой абсорбента. Абсорбент стекаетс одной тарелки на другую по переливным трубам. Зазор между переливнойтрубой и нижними отбойными элементами7 мм, а диаметр переливной трубы70 мм, благодаря чему создается слойжидкости в трубе - гидравлическийзатвор, не позволяющий паровоздушнойсмеси проходить через абсорбер безсоприкосновения с абсорбентом. С по 2 О мощью тарелок осуществляется направленное движение фаз и многократныевзаимодействия жидкости и газа с чередованием барботажных и пленочныхзон,25 Насыщенное растворителем масло сконцентрацией бензина до 16% выводится из аппарата на десорбцию,Результаты испытания устройстваи способа приведены в таблице.( о ( 6 а Ф йб Фф Йак мцщ чхйи1 3 Щ Цо мь Фз а.(Ч Ч ф Х 1 Ч о Ф 1 О Рч 1 Йй23 Зв а 1 ъ 4 Ц11й 11 и 1 Ф 1 в оедооааю Д ф Д 1 е Ф Ф О ц11:.а К ФФВВФаф офаафх оофф дам о е Ф а ф а 1 1 йоф 1, Ф О В ооа ф а ф 1 щ Ю Ф фей ф 1 оао о йф В% ч ч в 1,о о о о о о о 1 8 ф . л фьо е о о е сч м о о о,9150 12бент после десорбции при Ве=10005000, а в качестве другого - рециркулируемый охлажденный абсорбент прио1=25-30 С и йе=3000-10000, при этомосуществляют рециркуляцию 30-507.абсорбента и 30-503 паровоздушнойсмеси.2. Устройство для абсорбции пароврастворителя из паровоздушной:смеси,включающее цилиндрическую вертикальную колонку с патрубкамн ввода и вывода фаз, в которой по высоте расположены тарелки с отверстиями и переливными трубами с верхними и нижними д отбойными элементами, о т л и ч а ющ е е с я тем, что отношение расстояния меЖду нижними отбойными элементами и переливной трубой к ее диаметру равно 0,03-0,2;3. Устройство по п.2, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в отверстияхтарелки установлены клапаны. формула изобретения 1, Способ абсорбции паров растворителя из паровоздушной смеси, включающий подачу абсорбента в абсорбер двумя потоками, абсорбирование паров раСтворителя из паровоздушной смеси и отвод паровоздушной смеси и насыщенного абсорбента на десорбцию из абсорбера, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения энергетических затрат и брызгоуноса, а также содержания паров бензина в отходящем воздухе, в качестве одного потока используют насыщенный абсор 1182Интенсификация процесса масляной абсорбции в предлагаемом .абсорбере позволяет снизить содержание растворителя в отходящем в атмосферу воздухе до 10-20 мг/л за счет интенсификации процесса масляной абсорбции, уменьшить высоту аппарата, снизить энергетические затраы на 103, поду" чить экономический эффект от внедрения способа и устройства 15 тыс.руб. в расчете на одну экстракционную лиИсточники информации,25 принятые во внимание при экспертизе1. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.,197 б, с. 505,2. Авторское свидетельство СССРУ 581954, кл. В 01 О 3/20, 1977.. Редактор Ю.Петрушко Техред А.Бабинец Корректор В. Сини3 к 5 Фил ППП Патент ,г.Ужгород,ктна 3543 66Тираж 706 ВНИИПИ Государственного по делам изобретении 113035, Москва, Ж,. РПодина ноеомитета СССРоткрытийушская наб., д