RU2648803C1 - Method of cooling and condensation of steam gas mixture and mixture condensation system for its implementation - Google Patents
Method of cooling and condensation of steam gas mixture and mixture condensation system for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2648803C1 RU2648803C1 RU2016148755A RU2016148755A RU2648803C1 RU 2648803 C1 RU2648803 C1 RU 2648803C1 RU 2016148755 A RU2016148755 A RU 2016148755A RU 2016148755 A RU2016148755 A RU 2016148755A RU 2648803 C1 RU2648803 C1 RU 2648803C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cooling
- gas
- separator
- vapor
- refrigerant
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000009833 condensation Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000005494 condensation Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 64
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 58
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 15
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 7
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 claims description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 abstract description 4
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28B—STEAM OR VAPOUR CONDENSERS
- F28B3/00—Condensers in which the steam or vapour comes into direct contact with the cooling medium
- F28B3/04—Condensers in which the steam or vapour comes into direct contact with the cooling medium by injecting cooling liquid into the steam or vapour
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в процессе перегонки нефтяного сырья, преимущественно вакуумной перегонки мазута.The invention relates to the oil and gas industry and can be used in the process of distillation of crude oil, mainly vacuum distillation of fuel oil.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Способ охлаждения и конденсации части или всех компонентов газовой фазы (пары воды, углеводородов, различные парогазовые смеси) путем прямого контакта с хладагентом является общеизвестным и широко распространен в различных областях промышленности. Использование данного способа для охлаждения и конденсации парогазовой смеси из промышленных аппаратов перегонки нефтепродуктов имеет свои особенности (в основном это касается материально-технического оформления технологических аппаратов из-за коррозионной активности и взрыво-пожароопасности компонентов парогазовой смеси), но принципиально не отличается от способов, применяемых в других областях промышленности.The method of cooling and condensing part or all of the components of the gas phase (water vapor, hydrocarbons, various vapor-gas mixtures) by direct contact with the refrigerant is well known and widely used in various industries. The use of this method for cooling and condensation of a gas-vapor mixture from industrial devices for distillation of oil products has its own characteristics (mainly this concerns the material and technical design of technological devices due to the corrosive activity and explosion and fire hazard of the components of the gas-vapor mixture), but does not fundamentally differ from the methods used in other areas of industry.
Например, данный способ применяется при сушке высоковлажных дисперсных материалов: способ охлаждения и конденсации газовой фазы при автоматическом управлении процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов, характеризующийся тем, что он предусматривает сушку исходного материала в виброкипящем слое перегретым паром под разряжением с разделением отработанного перегретого пара на два потока, один из которых перегревают в конденсаторе-пароперегревателе посредством рекуперативного теплообмена с греющим паром и затем возвращают на сушку с образованием замкнутого цикла, а второй поток в количестве испарившейся из материала влаги конденсируют в конденсаторе с барометрической трубой за счет теплообмена без границы раздела поверхности фаз в противотоке с холодной водой, в результате чего в процессе сушки создают необходимое разряжение, причем часть образовавшегося конденсата из барометрической трубы охлаждают и возвращают в конденсатор в количестве, необходимом для создания разряжения, используют пароэжекторную холодильную машину, состоящую из испарителя, теплообменника-рекуператора, эжектора, конденсатора-пароперегревателя, терморегулирующего вентиля и парогенератора, работающих по замкнутому термодинамическому циклу, при этом охлаждение конденсата из барометрической трубы осуществляют в результате рекуперативного теплообмена с парами хладагента, в качестве которого используют воду, причем пары хладагента эжектируются из испарителя в эжектор рабочим паром, а полученную после эжектирования смесь рабочего пара и паров хладагента в качестве греющего пара направляют в конденсатор-пароперегреватель на перегрев пара, направляемого на сушку, образовавшийся при этом конденсат греющего пара возвращают на пополнение уровня воды в парогенераторе и испарителе, дополнительно измеряют расход и влажность материала до и после сушки, амплитуду и частоту колебаний виброкипящего слоя, разряжение перегретого пара в процессе сушки, расход и температуру перегретого пара на входе в виброкипящий слой материала, расход отработанного перегретого пара, направляемого в конденсатор, расход и температуру холодной воды, расходы рабочего пара и паров хладагента, уровней конденсата в барометрической трубе и воды в парогенераторе, давления паров в парогенераторе, по текущим значениям расхода и влажности исходного материала устанавливают амплитуду и частоту колебаний виброкипящего слоя, расход и температуру перегретого пара на процесс сушки с коррекцией по влажности сухого материала воздействием на расход исходного материала, по текущим значениям расхода и влажности исходного и сухого материала определяют количество испарившейся из материала влаги и отводят ее в конденсатор, причем по текущему расходу испарившейся из материала влаги устанавливают расход холодной воды в конденсатор, по измеренному значению разряжения в процессе сушки устанавливают температуру холодной воды, направляемой в конденсатор воздействием на соотношение расходов рабочего пара и паров хладагента путем изменения расхода рабочего пара, необходимый уровень конденсата в барометрической трубе поддерживают воздействием на его расход из сборника конденсата барометрической трубы (патент RU №2581012, кл. F26B 25/22, опубл. 01.04.2015).For example, this method is used for drying high-moisture dispersed materials: a method of cooling and condensing the gas phase during automatic control of the drying process of high-humidity dispersed materials, characterized in that it involves drying the source material in a vibro-boiling layer with superheated steam under vacuum with separation of the spent superheated steam into two streams , one of which is superheated in a condenser-superheater by means of regenerative heat exchange with heating steam and then returned to drying with the formation of a closed cycle, and the second stream in the amount of moisture evaporated from the material is condensed in a condenser with a barometric pipe due to heat transfer without a phase boundary in countercurrent with cold water, as a result of which the necessary vacuum is created during drying, and part of the condensate formed from the barometric pipe is cooled and returned to the condenser in the amount necessary to create a vacuum, a steam ejector refrigeration machine consisting of an evaporator is used, heat an exchanger-recuperator, an ejector, a condenser-superheater, a thermostatic valve and a steam generator operating in a closed thermodynamic cycle, while the condensate is cooled from a barometric pipe as a result of recuperative heat exchange with refrigerant vapor, which is used as water, and the refrigerant vapor is ejected from the evaporator into the ejector with working steam, and the mixture of working steam and refrigerant vapors obtained after ejection as heating steam is sent to the steam-condenser a heater for overheating of the steam sent for drying, the condensate of the heating steam formed in this case is returned to replenish the water level in the steam generator and evaporator, the flow rate and humidity of the material before and after drying, the amplitude and frequency of vibrations of the vibrating boil layer, the discharge of the superheated steam during drying flow rate and temperature of superheated steam at the inlet of the vibro-boiling layer of material, flow rate of spent superheated steam directed to the condenser, flow rate and temperature of cold water, flow rates of working steam and refrigerant vapor, condensate levels in the barometric pipe and water in the steam generator, vapor pressure in the steam generator, the amplitude and frequency of vibrations of the vibrating boiling layer, the flow rate and temperature of the superheated steam on the drying process with correction for the humidity of the dry material by the effect of the consumption of the source material, the current values of the flow rate and humidity of the source and dry material determine the amount of moisture evaporated from the material and take it to the condenser, moreover, according to the current flow rate of the moisture evaporated from the material, the flow rate of cold water to the condenser is established, according to the measured value of the vacuum during the drying process, the temperature of the cold water sent to the condenser is determined by influencing the flow rate of the working steam and the refrigerant vapor by changing the flow rate of the working steam, the required condensate level in the pipe is supported by acting on its flow rate from the condensate collector of the barometric pipe (patent RU No. 2581012, class F26B 25/22, publ. 04/01/2015).
Недостатком известного способа охлаждения и конденсации газовой фазы является низкая эффективность конденсатора из-за сложности обеспечения распределения и равномерного контакта паров с охлаждающей водой. Равномерное распределение и контакт паров с охлаждающей водой возможно обеспечить за счет установки в него контактных устройств (тарелки, насадки), однако это приведет к усложнению и удорожанию аппарата, особенно при работе под разряжением, когда объем охлаждаемых газов (паров воды) возрастает многократно, а с ним и размер конденсатора. Также недостатком известного способа является охлаждение воды пароэжекторной холодильной машиной. Для охлаждения воды в теплообменнике-рекуператоре требуется большое количество охлаждающего пара из-за его низкой теплоемкости. Это приведет к значительному увеличению размера теплообменника-рекуператора, особенно при давлении охлаждающего пара менее 1 кгс/см2 (абс.) и, следовательно, капитальных затрат на систему.A disadvantage of the known method of cooling and condensation of the gas phase is the low efficiency of the condenser due to the difficulty of ensuring the distribution and uniform contact of the vapors with cooling water. Uniform distribution and contact of vapors with cooling water can be achieved by installing contact devices (plates, nozzles) in it, however, this will complicate and increase the cost of the apparatus, especially when working under vacuum, when the volume of cooled gases (water vapor) increases many times, and with it and the size of the capacitor. Another disadvantage of this method is the cooling of water by a steam jet refrigeration machine. To cool the water in the heat exchanger-recuperator requires a large amount of cooling steam due to its low heat capacity. This will lead to a significant increase in the size of the heat exchanger-recuperator, especially when the pressure of the cooling steam is less than 1 kgf / cm 2 (abs.) And, therefore, the capital cost of the system.
Известный способ охлаждения также применяется в паротурбинный установках. Известна система отвода тепла от паротурбинной установки, состоящая из смесительного конденсатора с трубой для барометрического слива в водосборник, присоединенного к нему циркуляционного насоса с напорным трубопроводом подачи воды в мокрую градирню, из бассейна которой вода поступает в смесительный конденсатор, отличающаяся тем, что в бассейне градирни дополнительно устанавливается переливной порог и канал для слива избытка воды из бассейна в водосборник, а к напорному трубопроводу циркуляционного насоса присоединена линия подачи или слива воды с регулятором расхода, который управляется по импульсу от датчика уровня в водосборнике (патент RU №2116599, кл. F28B 5/00, F01K 9/00, опубл. 27.07.1998).The known cooling method is also used in steam turbine plants. A known system for removing heat from a steam turbine installation, consisting of a mixing condenser with a pipe for barometric discharge into the water collector, a circulation pump connected to it with a pressure pipe for supplying water to the wet tower, from the pool of which water enters the mixing condenser, characterized in that in the cooling tower pool in addition, an overflow threshold and a channel for draining excess water from the pool to the catchment are established, and a supply line is connected to the pressure pipe of the circulation pump or draining water with a flow controller, which is controlled by the pulse from the level sensor in the catchment (patent RU No. 2116599, class F28B 5/00, F01K 9/00, publ. 07.27.1998).
Недостатком известного способа является сложность использования системы при охлаждении и конденсации паров с давлением менее 30 мм рт.ст. (абс.). Для конденсации водяного пара из смеси углеводородных газов при давлении 30 мм рт.ст. (абс.) его необходимо охладить циркулирующей водой до температуры менее 26°C. Так как для охлаждения циркулирующей воды используется градирня, то значительное влияние на охлаждение циркулирующей воды оказывает температура окружающей среды. Из опытных данных известно, что охлаждение воды в градирнях, особенно в летний период, ниже 25°C затруднительно. Для предотвращения нагревания охлаждающей воды выше 26°C в смесительном конденсаторе при конденсации пара необходимо значительно увеличить расход циркулирующей воды. Это приведет к увеличению энергозатрат на циркуляцию и охлаждение охлаждающей воды. Также невозможно использовать данную систему для охлаждения и конденсации парогазовой смеси, содержащей неконденсируемые газы, так как смесительный конденсатор не оборудован выводом газов.The disadvantage of this method is the difficulty of using the system during cooling and condensation of vapors with a pressure of less than 30 mm Hg (abs.). For condensation of water vapor from a mixture of hydrocarbon gases at a pressure of 30 mm Hg (abs.) it must be cooled with circulating water to a temperature of less than 26 ° C. Since a cooling tower is used to cool the circulating water, the ambient temperature has a significant effect on the cooling of the circulating water. From experimental data it is known that cooling water in cooling towers, especially in summer, below 25 ° C is difficult. To prevent the cooling water from heating above 26 ° C in the mixing condenser during steam condensation, it is necessary to significantly increase the flow of circulating water. This will lead to an increase in energy consumption for the circulation and cooling of the cooling water. It is also impossible to use this system for cooling and condensing a gas-vapor mixture containing non-condensable gases, since the mixing condenser is not equipped with a gas outlet.
Также известны системы создания вакуума с различными системами охлаждения и конденсации парогазовой смеси из вакуумной колонны:Also known are vacuum systems with various cooling and condensation systems for a gas-vapor mixture from a vacuum column:
с включением барометрического конденсатора для конденсации паров вверху вакуумной колонны. Они имеют два варианта: с подачей воды в барометрический конденсатор и с подачей дизельного топлива в качестве конденсирующего агента;with the inclusion of a barometric condenser for condensation of vapor at the top of the vacuum column. They have two options: with the supply of water to the barometric condenser and with the supply of diesel fuel as a condensing agent;
закрытой конденсации паров из вакуумной колонны в поверхностных конденсаторах;closed condensation of vapors from a vacuum column in surface capacitors;
с предвключенным водопаровым эжекторами, отсасывающими газы и пары непосредственно из колонны (Рогачев С.Г., Глаголева О.Ф. Новое в процессе вакуумной перегонки нефтяного сырья, обзорная информация. Москва: ЦНИИИТЭнефтехим, 1999, С 15-20).with upstream water-vapor ejectors suctioning gases and vapors directly from the column (Rogachev SG, Glagoleva OF New in the process of vacuum distillation of crude oil, overview. Moscow: TSNIIITEneftekhim, 1999, C 15-20).
Недостатком систем с барометрическим конденсатором, помимо указанных в примерах выше, является загрязнение охлаждающей(го) воды и/или дизельного топлива вредными и коррозионно-активными компонентами парогазовой смеси (сероводород, углеводородные газы). Для регенерация отработанных конденсирующих агентов необходимо строительство регенерирующей установки (блока), что увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты на охлаждение и конденсацию.A drawback of systems with a barometric condenser, in addition to those indicated in the examples above, is the contamination of the cooling water and / or diesel fuel with harmful and corrosive components of a gas-vapor mixture (hydrogen sulfide, hydrocarbon gases). For the regeneration of spent condensing agents, it is necessary to build a regenerating unit (unit), which increases the capital and operating costs for cooling and condensation.
Использование поверхностных конденсаторов позволяет исключить образование загрязненных конденсирующих агентов (вода, дизельное топливо), однако для охлаждения и конденсации парогазовой смеси из вакуумной колонны требуется большая поверхность контакта, что приводит к значительному увеличению размеров (длина более 10 м, диаметр более 1 м) и количества поверхностных конденсаторов. Это приводит к значительному удорожанию конденсаторов. Также необходимо строительство высокого постамента под конденсаторы и сепаратор(ы) газожидкостной смеси из конденсаторов для обеспечения гидрозатвора и предотвращения обратного тока газовой фазы из сборника конденсата, в который стекает конденсат из сепаратора(ов).The use of surface condensers eliminates the formation of contaminated condensing agents (water, diesel fuel), however, a large contact surface is required for cooling and condensing the gas-vapor mixture from the vacuum column, which leads to a significant increase in size (length more than 10 m, diameter more than 1 m) and quantity surface capacitors. This leads to a significant increase in the cost of capacitors. It is also necessary to build a high pedestal under the condensers and separator (s) of the gas-liquid mixture from the condensers to provide a water trap and prevent the reverse flow of the gas phase from the condensate collector, into which condensate flows from the separator (s).
Как уже было отмечено выше, в парогазовой смеси из промышленных аппаратов перегонки нефтепродуктов содержатся коррозионно-активные компоненты, в первую очередь сероводород. При конденсации водяного пара с сероводородом образуется кислая вода, которая приводит быстрому коррозионному износу оборудования. Для предотвращения коррозионного разрушения конденсаторы необходимо изготавливать из дорогостоящих нержавеющих сталей. Таким образом, при использовании известных способов и систем для охлаждения с конденсацией парогазовой смеси из промышленных аппаратов перегонки нефтепродуктов, капитальные затраты возрастут еще больше из-за необходимости использования дорогостоящих нержавеющих материалов.As noted above, in a gas-vapor mixture from industrial apparatuses for the distillation of petroleum products contain corrosive components, primarily hydrogen sulfide. When water vapor condenses with hydrogen sulfide, acidic water forms, which leads to rapid corrosion of equipment. To prevent corrosion damage, capacitors must be made of expensive stainless steels. Thus, when using known methods and systems for cooling with condensation of a gas-vapor mixture from industrial apparatuses for the distillation of petroleum products, capital costs will increase even more due to the need to use expensive stainless materials.
Таким образом, разработка способа и системы, обеспечивающих охлаждение с частичной конденсацией парогазовой смеси без использования поверхностных и барометрических конденсаторов, является актуальной задачей.Thus, the development of a method and system that provides cooling with partial condensation of a vapor-gas mixture without the use of surface and barometric condensers is an urgent task.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности блоков конденсации, снижение капитальных и эксплуатационных затрат на охлаждение и конденсацию парогазовой смеси из промышленных аппаратов перегонки нефтепродуктов.The present invention is aimed at improving the efficiency of condensation units, reducing capital and operating costs for cooling and condensing a gas mixture from industrial devices for the distillation of petroleum products.
Указанная задача решается за счет того, что способ охлаждения парогазовой смеси из промышленных аппаратов перегонки нефтепродуктов включает откачку из аппарата и охлаждение с частичной конденсацией парогазовой смеси с использованием смесительной конденсационной системы охлаждения и циркулирующего, частично обновляемого при необходимости хладагента, осуществление циркуляции хладагента по контуру, содержащему по меньшей мере струйный смеситель, сепаратор, насос, теплообменный аппарат, подготовку циркулирующего хладагента путем вывода из контура циркуляции балансового избытка сконденсировавшихся компонентов и газов, поддержания заданной температуры циркулирующего хладагента, при этом охлаждение и частичную конденсацию парогазовой смеси осуществляют путем ее смешения с циркулирующим хладагентом в струйном смесителе, выполненном с обеспечением возможности эжекции и/или нагнетания охлаждаемой среды, а в теплообменном аппарате поддерживают температуру хладагента в диапазоне от -50 до +150°C.This problem is solved due to the fact that the method of cooling a gas-vapor mixture from industrial devices for distillation of oil products involves pumping it out of the apparatus and cooling with partial condensation of the gas-vapor mixture using a mixing condensation cooling system and a circulating refrigerant partially updated if necessary, circulating the refrigerant along a circuit containing at least a jet mixer, separator, pump, heat exchanger, preparing circulating refrigerant by an ode from the circulation circuit of the balance excess of condensed components and gases, maintaining a predetermined temperature of the circulating refrigerant, while cooling and partial condensation of the vapor-gas mixture is carried out by mixing it with the circulating refrigerant in a jet mixer, made with the possibility of ejection and / or injection of the cooled medium, and the heat exchanger maintains the temperature of the refrigerant in the range from -50 to + 150 ° C.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения газы из сепаратора откачивают в вакуумсоздающую систему парового и/или гидроэжекционного типа.In a preferred embodiment of the invention, the gases from the separator are pumped into the vacuum generating system of a steam and / or hydro-injection type.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения в качестве теплообменного аппарата используют холодильную машину или подают теплоноситель в теплообменный аппарат из холодильной машины.In a preferred embodiment of the invention, a refrigeration machine is used as a heat exchanger or a heat transfer medium is supplied to a heat exchanger from a refrigeration machine.
В частном случае осуществления перед смесителем парогазовая смесь компримируют в бустерном эжекторе газ-газового или паро-газового типа.In the particular case of implementation, the gas-vapor mixture is compressed in front of the mixer in a gas-gas or steam-gas type booster ejector.
Жидкую фазу из сепаратора откачивают в накопитель, откуда выводят балансовый избыток сконденсировавшихся компонентов, а хладагент подают на прием насоса.The liquid phase from the separator is pumped into the accumulator, from which the balance excess of the condensed components is removed, and the refrigerant is fed to the pump.
В предпочтительном варианте осуществления способа циркулирующий хладагент перед струйным смесителем подают в осушитель, где охлаждает газ из сепаратора, а конденсат из осушителя подают самотеком в сепаратор.In a preferred embodiment of the method, the circulating refrigerant in front of the jet mixer is fed to the dryer, where it cools the gas from the separator, and condensate from the dryer is fed by gravity to the separator.
Указанная задача решается также за счет того, что смесительная конденсационная система для охлаждения и конденсации парогазовой смеси из промышленных аппаратов перегонки нефтепродуктов содержит контур циркуляции хладагента, выполненный с возможностью обновления при необходимости циркулирующего хладагента по соответствующим линиям, включающий, по меньшей мере, смеситель, сепаратор, насос, теплообменный аппарат, содержит линии вывода балансового избытка сконденсировавшихся компонентов и газов, при этом струйный смеситель выполнен с обеспечением возможности эжекции и/или нагнетания, а также охлаждения и конденсации парогазовой смеси циркулирующим хладагентом, а теплообменный аппарат выполнен с обеспечением возможности поддержания температуры циркулирующего хладагента в диапазоне от -50 до +150°C.This problem is also solved due to the fact that the mixing condensation system for cooling and condensing the vapor-gas mixture from industrial apparatuses for the distillation of petroleum products contains a refrigerant circuit that is capable of updating, if necessary, the circulating refrigerant along the relevant lines, including at least a mixer, a separator, the pump, the heat exchanger, contains the output lines of the balance excess of condensed components and gases, while the jet mixer is made with providing the possibility of ejection and / or injection, as well as cooling and condensation of the gas mixture with the circulating refrigerant, and the heat exchanger is made with the possibility of maintaining the temperature of the circulating refrigerant in the range from -50 to + 150 ° C.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения смесительная конденсационная система может быть снабжена вакуумсоздающей системой, выполненной с обеспечением возможности откачки газов из сепаратора. Вакуумсоздающая система может быть парового и/или гидроэжекционного типа.In a preferred embodiment of the invention, the mixing condensation system may be provided with a vacuum-generating system configured to allow the evacuation of gases from the separator. The vacuum generating system may be of a steam and / or hydro-injection type.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения контур циркуляции может быть снабжен холодильной машиной, выполненной с обеспечением возможности охлаждения циркулирующего хладагента. Холодильная машина может быть выполнена абсорбционного и/или фреонового типа.In a preferred embodiment of the invention, the circulation circuit may be provided with a refrigeration machine configured to cool the circulating refrigerant. The refrigeration machine may be of the absorption and / or freon type.
В частном случае осуществления изобретения смесительная конденсационная система может быть снабжена бустерным эжектором, выполненным с обеспечением возможности компримирования парогазовой смеси из промышленных аппаратов перегонки нефтепродуктов. Бустерный эжектор может быть газо-газового или парогазового типа.In the particular case of the invention, the mixing condensation system can be equipped with a booster ejector made with the possibility of compressing the vapor-gas mixture from industrial devices for the distillation of petroleum products. The booster ejector can be of gas-gas or vapor-gas type.
В частном случае осуществления изобретения контур циркуляции может быть снабжен накопителем, установленным между сепаратором и насосом, выполненным с обеспечением возможности вывода балансового избытка сконденсировавшихся компонентов из циркулирующего хладагента.In the particular case of the invention, the circulation circuit can be equipped with a drive installed between the separator and the pump, made with the possibility of removing the balance of excess condensed components from the circulating refrigerant.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения смесительная конденсационная система может быть снабжена осушителем, установленным на линии вывода газов из сепаратора и выполненным с обеспечением возможности охлаждения газа циркулирующим хладагентом.In a preferred embodiment of the invention, the mixing condensing system may be provided with a desiccant installed on the gas outlet line from the separator and configured to allow the gas to cool with circulating refrigerant.
Аналогичный способ охлаждения парогазовой смеси из промышленных аппаратов перегонки нефтепродуктов с использованием предложенной конструкции смесительной конденсационной системы по совокупности признаков и достигаемому эффекту в предшествующем уровне техники не выявлен.A similar method for cooling a vapor-gas mixture from industrial apparatuses for the distillation of petroleum products using the proposed design of a mixing condensation system for the totality of features and the achieved effect in the prior art has not been identified.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг. 1 представлена принципиальная технологическая схема системы, реализующей предлагаемый способ.In FIG. 1 presents a schematic flow diagram of a system that implements the proposed method.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
Смесительная конденсационная система согласно изобретению работает следующим образом.The mixing condensation system according to the invention operates as follows.
Парогазовая смесь (ПГС) из промышленного аппарата перегонки нефтепродуктов, например вакуумной колонны перегонки мазута, по линии 1 поступает в струйный смеситель 2, выполненный с обеспечением возможности эжекции и/или нагнетания охлаждаемой среды. В частном случае парогазовая смесь перед смесителем по линии 3 подается в бустерный эжектор 4, где компримируется активной средой, подаваемой по линии 1', и далее по линии 5 поступает в струйный смеситель 2. Также в смеситель по линии 6 подается циркулирующий хладагент. Далее из струйного смесителя 2 газожидкостная смесь по линии 7 поступает в сепаратор 8. Газовая фаза из сепаратора выводится из системы по линии 9. В зависимости от технологического режима, газовая фаза по линии 10 может откачиваться в вакуумсоздающую систему 11 парового и/или гидроэжекторного типа. Также для снижения количества газовой фазы, выводимой из системы или откачиваемой в вакуумсоздающую систему 11, газовая фаза по линии 12 подается в осушитель 13. В осушитель 13 по линии 14 подается частично или полностью циркулирующий хладагент, откуда затем по линии 15 направляется в струйный смеситель 2. Конденсат из осушителя 13 по линии 16 выводится в сепаратор 8. Газовая фаза из осушителя 13 по линии 17 выводится из системы или откачивается в вакуумсоздающую систему 11. Из сепаратора 8 по линии 18 сконденсировавшиеся компоненты ПГС выводятся из системы, а циркулирующий хладагент выводится из сепаратора по линии 19 и подается на прием насоса 20. При необходимости циркулирующий хладагент может обновляться за счет вывода отработанного хладагента по линии 21 и ввода свежего хладагента по линии 22. При откачке газовой фазы из сепаратора 8 в вакуумсоздающую систему 11 в сепараторе создается разряжение. Неразделенная жидкая фаза из сепаратора 8 по линии 23 стекает в накопитель 24, выполненный с обеспечением возможности разделения сконденсировавшихся компонентов ПГС и циркулирующего хладагента. Линия 23 выполнена с обеспечением гидрозатвора для предотвращения подсоса воздуха из атмосферы в сепаратор с пониженным давлением (разряжением) из накопителя 24. Сконденсировавшиеся компоненты ПГС выводятся из накопителя по линии 25, а циркулирующий хладагент по линии 26 поступает на прием насоса 20. Насосом 20 циркулирующий хладагент по линии 27 подается в теплообменный аппарат 28, в котором, в зависимости от параметров процесса, поддерживается температура хладагента от -50 до +150°C и далее по линиям 6 и/или 14 подается в струйный смеситель 2 и/или осушитель 13. В зависимости от технологического режима теплообменный аппарат 28 может быть выполнен в виде холодильной машины или обеспечиваться хладагентом по линиям 29 и 30 из холодильной машины 31. При этом холодильная машина при необходимости может обеспечиваться теплоносителем для съема тепла по линиям 32 и 33.A gas-vapor mixture (ASG) from an industrial apparatus for distillation of petroleum products, for example, a vacuum column for distillation of fuel oil, flows through
Циркуляция хладагента осуществляется по контуру, содержащему, по меньшей мере, следующие аппараты: струйный смеситель 2 - сепаратор 8 - насос 20 - теплообменный аппарат 28 - струйный смеситель 2.The refrigerant is circulated through a circuit containing at least the following devices: jet mixer 2 - separator 8 - pump 20 - heat exchanger 28 -
В частном случае циркуляция хладагента осуществляется по контуру струйный смеситель 2 - сепаратор 8 - разделитель 24 - насос 20 - теплообменный аппарат 28 - осушитель 13 - струйный смеситель 2.In a particular case, the circulation of the refrigerant is carried out along the contour of the jet mixer 2 - separator 8 - separator 24 - pump 20 - heat exchanger 28 - dryer 13 -
Смешение парогазовой смеси из промышленного аппарата перегонки нефтепродуктов с циркулирующим хладагентом в струйном смесителе позволяет исключить использование поверхностных конденсаторов для охлаждения и конденсации парогазовой смеси и повысить эффективность теплообмена за счет прямого контакта хладагента с охлаждаемой средой (парогазовой фазой) в смесителе. При этом снижаются капитальные затраты на строительство конденсаторного блока, особенно при охлаждении парогазовой смеси из вакуумной колонны перегонки мазута за счет исключения необходимости установки габаритных конденсаторов из дорогостоящих сталей, а также строительства высокого постамента под них для обеспечения гидрозатвора. Поддержание температуры циркулирующего хладагента в диапазоне от -50 до +150°C обеспечивает широкое применение смесительной конденсационной системы.Mixing a gas-vapor mixture from an industrial apparatus for distillation of oil products with circulating refrigerant in a jet mixer eliminates the use of surface condensers for cooling and condensing the gas-vapor mixture and improves the heat exchange efficiency due to direct contact of the refrigerant with the cooled medium (gas-vapor phase) in the mixer. At the same time, the capital costs for the construction of the condenser unit are reduced, especially when cooling the gas mixture from the vacuum column for the distillation of fuel oil by eliminating the need to install large-sized condensers from expensive steels, as well as constructing a high pedestal under them to provide a water seal. Maintaining the temperature of the circulating refrigerant in the range from -50 to + 150 ° C provides widespread use of the mixing condensation system.
Циркуляция хладагента по контуру обеспечивает снижение энергозатрат на его охлаждение в теплообменном аппарате.The circulation of the refrigerant along the circuit provides a reduction in energy consumption for its cooling in the heat exchanger.
Откачка газов из сепаратора в вакуумсоздающую систему обеспечивает применение смесительной конденсационной системы для охлаждения парогазовой смеси из вакуумной колонны.Pumping gases from the separator into a vacuum-generating system provides the use of a mixing condensation system for cooling a gas-vapor mixture from a vacuum column.
Подача теплоносителя в теплообменный аппарат из холодильной машины или использование холодильной машины вместо теплообменного аппарата обеспечивает достижение температуры циркулирующего хладагента до -50°C.The heat transfer medium to the heat exchanger from the chiller or the use of the chiller instead of the heat exchanger ensures that the temperature of the circulating refrigerant is reached to -50 ° C.
Компримирование парогазовой смеси в бустером эжекторе обеспечивает конденсацию большего количества компонентов парогазовой смеси при неизменной температуре хладагента.Compression of a gas-vapor mixture in a booster ejector provides condensation of a larger number of components of a gas-vapor mixture at a constant refrigerant temperature.
Вывод жидкой фазы из сепаратора в накопитель обеспечивает гидрозатвор и предотвращает подсос воздуха в сепаратор с пониженным давлением (разряжением) при откачке газовой фазы из сепаратора в вакуумсоздающую систему.The withdrawal of the liquid phase from the separator to the accumulator provides a water seal and prevents air inflow into the separator with reduced pressure (discharge) when the gas phase is pumped from the separator into a vacuum-creating system.
Так как линия из конденсатора в сепаратор, а также сами технологические аппараты обладают гидравлическим сопротивлением, и сепарация осуществляется при меньшем давлении, чем в конденсаторе, в сепараторе происходит вторичное вскипание сконденсировавшихся компонентов. Вторичное охлаждение газовой фазы из сепаратора в осушителе обеспечивает конденсацию большего количества компонентов из парогазовой смеси.Since the line from the condenser to the separator, as well as the process devices themselves, have hydraulic resistance, and separation is carried out at a lower pressure than in the condenser, secondary condensation of condensed components occurs in the separator. Secondary cooling of the gas phase from the separator in the dryer provides for the condensation of more components from the vapor-gas mixture.
Claims (17)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148755A RU2648803C1 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Method of cooling and condensation of steam gas mixture and mixture condensation system for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016148755A RU2648803C1 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Method of cooling and condensation of steam gas mixture and mixture condensation system for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2648803C1 true RU2648803C1 (en) | 2018-03-28 |
Family
ID=61867028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016148755A RU2648803C1 (en) | 2016-12-12 | 2016-12-12 | Method of cooling and condensation of steam gas mixture and mixture condensation system for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2648803C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019204339A1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | Qcip Holdings, Llc | Phase separator and liquid re-saturator for two-phase cooling |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU134277A1 (en) * | 1955-10-18 | 1959-11-30 | О.М. Драгневич | Cooling method of vapor-air mixture of steam turbine condensers |
| JP2011127787A (en) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Tlv Co Ltd | Waste steam recovering device |
| RU2451259C1 (en) * | 2010-11-23 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Казанский завод синтетического каучука" (ОАО "КЗСК") | Condensation system of gaseous substances |
| US9506659B2 (en) * | 2010-07-30 | 2016-11-29 | Robert Kremer | Hyper-condensate recycler |
-
2016
- 2016-12-12 RU RU2016148755A patent/RU2648803C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU134277A1 (en) * | 1955-10-18 | 1959-11-30 | О.М. Драгневич | Cooling method of vapor-air mixture of steam turbine condensers |
| JP2011127787A (en) * | 2009-12-15 | 2011-06-30 | Tlv Co Ltd | Waste steam recovering device |
| US9506659B2 (en) * | 2010-07-30 | 2016-11-29 | Robert Kremer | Hyper-condensate recycler |
| RU2451259C1 (en) * | 2010-11-23 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Казанский завод синтетического каучука" (ОАО "КЗСК") | Condensation system of gaseous substances |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019204339A1 (en) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | Qcip Holdings, Llc | Phase separator and liquid re-saturator for two-phase cooling |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112351829B (en) | Systems and methods for capturing carbon dioxide from flue gas | |
| CN103272455B (en) | Device and method for recycling organic solvents from painting waste gas | |
| CA2825303C (en) | Method of recovering carbon dioxide and recovery apparatus | |
| US10967323B2 (en) | Exhaust gas purifying and heat recovering system and method for sludge treatment | |
| KR101584529B1 (en) | Solution treatment device | |
| JP5669259B2 (en) | Vacuum cooling device | |
| CN202322773U (en) | Complete equipment for leaching grease | |
| KR100854089B1 (en) | A vacuum vaporization recycling apparatus for waste water | |
| JP2013000729A5 (en) | ||
| WO2011043878A1 (en) | Absorption system | |
| US20160236138A1 (en) | Gas capture plant | |
| RU2695209C1 (en) | Apparatus for regenerating an aqueous solution of methanol | |
| CN106958987B (en) | An air pre-dehumidification and pre-cooling system for air separation | |
| WO2016143848A1 (en) | Fresh water-generating apparatus | |
| CN103112871A (en) | Method for preparing high-concentration ammonia by separating and purifying low-concentration aqueous ammonia | |
| RU2648803C1 (en) | Method of cooling and condensation of steam gas mixture and mixture condensation system for its implementation | |
| JPWO2019168180A1 (en) | CO2 recovery device and CO2 recovery method | |
| US9868085B2 (en) | Absorption tower having absorption separator | |
| CN203754456U (en) | Nitrogen circulation type low-temperature evaporation concentration device | |
| US2342419A (en) | Method of concentrating dehydrating solutions | |
| KR101448129B1 (en) | an organic rankine cycle system and controlling apparatus and method thereof | |
| JPH11343976A (en) | Oil-water separator | |
| US4608119A (en) | Apparatus for concentrating aqueous solutions | |
| JP2007190536A (en) | Vacuum apparatus for garbage vacuum dryer | |
| CN116013571A (en) | Radioactive waste liquid treatment method and system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181213 |