Колона

1 Колона, що містить корпус із СПІВВІСНО установлених фланцевих царг з контактними тарілками, який також містить живильну тарілку, верхню і нижню кришки, вузол для вводу живлення, штуцери для відводу головного погону і кубового залишку, дренажний штуцер, яка відрізняється тим, що контактні тарілки кожної фланцевої царги з'єднані між собою в єдиний розбірний пакет, який у верхній фланцевій царзі в своїй верхній частині обладнаний монтажним елементом, роз'ємно закріпленим між верхнім фланцем верхньої фланцевої царги і фланцем верхньої кришки корпуса, а розбірні пакети контактних тарілок, які розташовані нижче верхньої фланцевої царги, у своїй верхній частині обладнані роз'ємно закріпленими між фланцями суміжних фланцевих царг глухими тарілками з трубчастими ліхтарями для проходу паро газового потоку, при цьому контактні тарілки розбірних пакетів і розміщена в розбірнім пакеті нижньої фланцевої царги живильна тарілка виконані у вигляді провальних решіток, перекриваючих поперечний переріз корпуса колони з периферійним кільцевим зазором по відношенню до внутрішньої поверхні фланцевих царг, причому кожна фланцева царга в и верхній частині обладнана вузлом для вводу циркуляційного зрошення, а фланцеві царги, які розміщені вище нижньої фланцевої царги, додатково обладнані штуцерами для відводу бокових погонів, при цьому нижня фланцева царга виконана з вузлом для вводу водяної пари 2 Колона по п 1, яка відрізняється тим, що контактні тарілки в розбірних пакетах розміщені на відстані від 100 до 200 мм і з'єднані між собою за допомогою поздовжніх стяжок з розпірними трубними втулками для фіксації положення тарілок у пакетах 3 Колона по п 1, яка відрізняється тим, що периферійний кільцевий зазор провальних решіток контактних і живильної тарілок складає від 1 до 2 мм 4 Колона по п 1, яка відрізняється тим, що вузли для вводу живлення, водяної пари і циркуляційного зрошення виконані у вигляді штуцерів з гільзовими вставками ю Винахід відноситься до апаратів нафтопереробної та нафтохімічної промисловості і може бути використаний під час фракціонування нафти або газового конденсату методом ректифікації з відбором головного погону, кубового залишку та бокових погонів в умовах роботи малотоннажних установок Відома колона, що використовується для абсорбції окислів азоту у виробництві азотної кислоти /1/ у вигляді корпуса із СПІВВІСНО установлених фланцьових царг, у кожній з яких розташований пакет контактних ковпачкових тарілок з переливними трубками /закритими переливами/, верхньої і нижньої кришки та технологічних штуцерів Дана колона не може бути використана для фракціонування нафти, бо її конструкція не відповідає вимогам до конструкцій ректифікаційних колон з відбром бокових фракцій Найбільш близькою за технічною сутністю й ефектом,що досягається, є колона ректифікації /2//прототип/, маючої вигляд корпуса із СПІВВІСНО установлених фланцьових царг з контактними тарілками, вміщуючого також живильну тарілку, верхню та нижню кришки, вузол для вводу живлення, штуцери для відводу головного погону і кубового залишку, дренажний штуцер Відома колона призначена для розділення рідинних продуктів методом ректифікації на дві 51117 фракції - головний попн і кубовий залишок Ця колона не забезпечує відбору і виводу бокових погонів, відрізняється громіздкістю конструкції і великою металомісткістю, обумовленою використанням громіздких контактних ковпачкових тарілок з закритими переливами і великою відстанню між контактними тарілками, рівною 450 мм і більше 3 цієї причини відома колона характеризується високими капітальними витратами на виготовлення Особливо це проявляється в колонах фракціонування нафти і нафтопродуктів з підвищеною корозійною здатністю, де як конструкційні матеріали для виготовлення колон фракціонування використовуються коштовні сталі типу ХІ8НІОТ Кріплення і ущільнення тарілок у царгах відомої колони конструктивно ускладнене, трудомісткісне у виконні та обслуговуванні Колона не володіє достатньою конструктивною гнучкістю, що не дає можливості легко модернізувати и конструкцію в умовах фракціонування нафти змінного складу В основу винаходу поставлена технічна задача вдосконалення конструкції колони шляхом забезпечення умов відбору і відводу бокових погонів з забезпеченням високої якості погонів при максимальнім їх витягненні з технологічного потоку, зменшенні громіздкості - і металомісткості колони, спрощенні кріплення і ущільнення тарілок, зменшеннітрудомісткості складально - розкладальних робіт, зменшенні капітальних витрат на виготовлення Поставлена технічна задача вирішується тим, що в конструкції колони, маючої вигляд корпуса із СПІВВІСНО установлених фланцьових царг з контактними тарілками і вміщуючого також живильну тарілку, верхню та нижню кришки, вузол для вводу живлення, штуцери для відводу головного погону і кубового залишку, дренажний штуцер, згідно з винаходом контактні тарілки кожної царги поєднанні між собою в єдиний розбірний пакет, котрий у верхній фланцьовій царзі в своїй верхній частині обладнаний монтажним елементом, роз'ємно закріпленим між верхнім фланцем верхньої фланцьової царги і фланцем верхньої кришки корпуса, а розбірні пакети контактних тарілок, які розташовані нижче верхньої фланцьової царги, у своїй верхній частині обладнані роз'ємно закріпленими між фланцями суміжних фланцьових царг глухими тарілками з трубчастими ліхтарями для проходу парогазового потоку, при цьому контактні тарілки розбірних пакетів і розміщена в розбірному пакеті нижньої фланцьової царги живильна тарілка виконані у вигляді провальних решіток, перекриваючих поперечний переріз корпуса колони з периферійним кільцевим зазором по відношенню до внутрішньої поверхні фланцьових царг, причому кожна фланцьова царга в її верхній частині обладнана вузлом для вводу циркуляційного зрошення, а фланцьові царги, які розміщені вище нижньої фланцьової царги, додатково обладнані штуцерами для відводу бокових погонів, при цьому нижня фланцьова царга виконана з вузлом для вводу водяної пари Контактні тарілки в розбірних пакетах розміщені на відстані від 100 до 200 мм і поєднанні між собою за допомогою поздовжніх тяг з розпірними втулками для фіксації положення тарілок у паке тах Периферійний кільцевий зазор провальних решіток контактних і живильної тарілок складає від 1 до 2 мм Вузли для вводу живлення, водяної пари і циркуляційного зрошення виконані у вигляді штуцерів з гільзовими вставками ВІДМІННОСТІ ВІД прототипу, що маються, підтверджують новизну запропонованого технічного рішення Сутність цих відмінностей підтверджується наступним На відміну від прототипу заявлена конструкція колони в сукупності з признаками, викладеними у формулі винаходу, забезпечує фракціонування нафти з відбором бокових погонів та їх виводом з колони з забезпеченням високої якості погонів при максимальному їх витягненні з технологічного потоку, зменшенні громіздкості і металомісткості колони, спрощенні кріплення і ущільнення тарілок, зменшенні трудомісткості складально - розкладальних робіт, зменшенні капітальних витрат на виготовлення Саме використання глухих тарілок з трубчастими ліхтарями забезпечує пропуск парогазової фази із нижче розташованої царги у вище розташовану і відбір бокових погонів окремо в кожній фланцьовій царзі Це досягається за рахунок того, що кожна глуха тарілка разом з нижньою частиною фланцьової царги, що прилягає до тарілки, конструктивно утворює зону для збору і накопичування у фланцьовій царзі бокових погонів Саме використання штуцерів у нижній частині кожної з фланцьових царг дозволяє відвести бокові погони з зони розташування глухих тарілок Саме використання вузлів для циркуляційного зрошення у вигляді штуцерів з гільзовими вставками, розташованих у верхній частині кожної фланцьової царги, дозволяє здійснити подачу циркуляційного зрошення в кожну царгу і забезпечити, таким чином, оптимальний температурний режим протікання процесу фракціонування нафтопродуктів у кожній царзі, що забезпечує високу якість відбору бокових погонів за максимального їх витягнення з технологічного потоку Зменшення громіздкості конструкції колони, зниження и металомісткості, спрощення конструкції кріплення і ущільнення тарілок в царгах колони, зменшення трудомісткості складально - розкладальних робіт забезпечується тим, що контактні тарілки кожної фланцьової царги поєднані між собою в єдиний розбірний пакет, котрий у своїй верхній частині обладнаний роз'ємно закріпленою між фланцями суміжних царг глухою тарілкою з трубчастим, ліхтарем Саме використання в пакетах контактних тарілок і живильної тарілки у вигляді провальних решіток, що перекривають поперечний переріз колони з периферійним зазором по відношенню до внутрішньої поверхні царг, рівним від 1 до 2 мм, дозволяє легко здійснити складально - розкладальні роботи під час постановки і витягнення пакетів контактних тарілок, не допустити при цьому надмірного перетоку рідини через периферійний кільцевий зазор з вище розташованої тарілки на нижче розташовану і забезпечити постановку пакетів контактних тарілок у фланцьових царгах без їх 51117 периферійного ущільнення, що спрощує конструкцію контактних тарілок При периферійному кільцевому зазорі менше 1 мм ускладнюються складально - розкладальні роботи, зв'язані з постановкою уфланцьові царги пакетів контактних тарілок, а при зазорі більшому 2 мм має місце надмірний перетік рідини через периферійний кільцевий зазор з вище розташованої тарілки на нижче розташовану, що знижує ефективність роботи пакетів контактних тарілок Саме використання контактних тарілок у формі провальних решіток дозволяє закріпити контактні тарілки в зібраних пакетах з відстанню між тарілками від 100 до 200 мм Закріплення контактних тарілок з відстанню між ними меншою за 100 мм знижує діапазон стійкої роботи тарілок, а закріплення контактних тарілок з відстанню більшою за 200 мм невиправдано збільшує габарити та металомісткість колони за рахунок збільшення висотних розмірів пакетів контактних тарілок, зростання висоти фланцьових царгта колони в цілому Саме використання вузлів вводу циркуляційного зрошення, вводу живлення та вводу водяної пари у вигляді штуцерів з гільзовими вставками зменшує трудомісткість складально - розкладальних робіт під час витягнення і постановки пакетів контактних тарілок Це досягається тим, що ГІЛЬЗОВІ вставки вставляються в штуцери після постановки пакетів тарілок у фланцьові царги, а при витягненні пакетів тарілок з фланцьових царг попередньо здійсюється видалення зі штуцерів гільзових вставок Таким чином, запропонована колона у сукупності признаків, викладених у формулі винаходу, дозволяє розв'язати поставлену нову технічну задачу Запропонована колона схематично показана на кресленні, де на фіг 1 представлений загальний вигляд колони з відбором головного погону, кубового залишку та трьох бокових фракцій Колона виконана у вигляді корпуса із СПІВВІСНО установлених фланцьових царг - верхньої 1, суміжних 2 і 3 та нижньої 4 Корпус має верхню 5 і нижню 6 кришки Верхня кришка 5 обладнана штуцером 7 для виводу головного погону, а нижня кришка 6 обладнана дренажним штуцером 8 і штуцером 9 для виводу кубового залишку Верхня фланцьова царга 1 і суміжні фланцьові царги 2 і З у нижній своїй частині обладнані штуцерами 10 для відводу бокових фракцій, а у верхній частині всі царги обладнані вузлами для вводу циркуляційного зрошення, виконаними у вигляді штуцерів 11 з гільзовими вставками 12 Нижня царга 4 додатково обладнана вузлами у вигляді штуцерів 13 і 14 з гільзовими вставками 15 і 16 для вводу водяної пари і живлення В усіх фланцьових царгах 1,2,3 і 4 розташовані ВІДПОВІДНО розбірні пакети контактних тарілок 17, 18, 19 і 20, виконані у вигляді провальних решіток і скріплені за допомогою поздовжніх стрижньових стяжок 21 і розпірних трубчастих втулок 22 з забезпеченням периферійного кільцевого зазору від 1 до 2 мм по відношенню до внутрішньої поверхні фланцьових царг І, 2, 3 і 4 і відстані між контактними тарілками 17, 18, 19 і 20 від 100 до 200 мм Пакети контактних тарілок 18, 19 і 20 у своїй верхній частині обладнані роз'ємно закріпленими між фланцями суміжних царг глухими тарілками 23 з трубчастими ліхтарями 24 для відводу бокових погонів і пропуску пари по колоні, розташованими між фланцями царг 1, 2, 3 і 4 Пакет контактних тарілок 17 закріплений на монтажному елементі у формі діафрагми 25 за допомогою поздовжніх стрижньових стяжок 21 і розпірних трубчастих втулок 22, а пакети контактних тарілок 18, 19 і 20, кожен окремо, закріплені на глухих тарілках 23 за допомогою поздовжніх стрижньових стяжок 21 і розпірних трубчастих втулок 22 У нижній частині нижньої фланцьової царги 4 розташована живильна тарілка 26, виконана у вигляді провальної решітки, закріпленої в пакеті 20 за допомогою стрижньових стяжок 21 і розпірних трубчастих втулок 22 з забезпеченням периферійного кільцевого зазору від 1 до 2 мм по відношенню до внутрішньої поверхні фланцьової царги 4 Колона працює наступним чином Перед пуском колони в роботу виконують и монтаж Контактні тарілки 17 у вигляді провальних решіток, що монтуються у фланцьовій царзі 1, складають у пакет разом з монтажною діафрагмою 25 за допомогою поздовжніх стрижньових стяжок 21 і розпірних трубчастих втулок 22 з відстанню між тарілками рівною 150мм Далі зібраний пакет контактних тарілок 17 разом з монтажною діафрагмою 25 установлюють зверху у верхню фланцьову царгу і з забезпеченням периферійного кільцевого зазору, рівного 2 мм по відношенню до внутрішньої поверхні фланцьової царги 1 і приєднують болтами кришку 5 до верхнього фланця верхньої фланцьової царги 1 Після чого через штуцер 11 верхньої фланцьової царги 1 перепускають розподілювач, зрошення у формі гільзової вставки 12 і закріплюють його за допомогою болтів на фланці штуцера 11 Контактні тарілки 18 у вигляді провальних решіток що монтуються у фланцьовій царзі 2, складають у пакет разом з глухою тарілкою 23 з ліхтарем 24 за допомогою поздовжніх стрижньових стяжок 21 і розпірних трубчастих втулок 22 з відстанню між тарілками, рівною 150 мм Далі зібраний пакет контактних тарілок 18 разом з глухою тарілкою 23 з ліхтарем 24 установлюють зверху у фланцьову царгу 2 з забезпеченням периферійного кільцевого зазору, рівного 2 мм по відношенню до внутрішньої поверхні фланцьової царги 2 У таких умовах глуха тарілка 23 вільно спирається своєю периферійною частиною на верхній фланець фланцьової царги 2, утримуючи на собі весь пакет контактних тарілок 18 Після цього через штуцер 11 фланцьової царги 2 перепускають розподілювач зрошення у формі гільзової вставки 12і і закріплюють його за допомогою болтів на фланці штуцера 11 Контактні тарілки 19 у вигляді провальних решіток, що монтуються у фланцьовій царзі 3, складають у пакет разом з глухою тарілкою 23 з ліхтарем 24 за допомогою поздовжніх стрижньових стяжок 21 і розпірних трубчастих втулок 22 з відстанню між контактними тарілками 150 мм Далі зібраний пакет контактних тарілок 19 разом з глухою тарілкою 23 і ліхтарем 24 установлюють зверху у фланцьову царгу 3 з забезпеченням перифе 51117 рійного кільцевого зазору, рівного 2 мм по відношенню до внутрішньої поверхні фланцьової царги З У таких умовах глуха тарілка 23 вільно спирається своєю периферійною частиною на верхній фланець фланцьової царги 3, утримуючи на собі весь пакет контактних тарілок 19 Після чого через штуцер 11 фланцьової царги 3 перепускають розподілювач зрошення у формі гільзової вставки 12 і закріплюють його за допомогою болтів на фланці штуцера 11 Контактні тарілки 20 у вигляді провальних решіток, що монтуються у фланцьовій царзі 4, складають у пакет разом з живильною тарілкою 26 і глухою тарілкою 23 з ліхтарем 24 за допомогою поздовжніх стрижньових стяжок 21 і розпірних трубчастих втулок 22 з відстанню між тарілками, рівною 150 мм Далі зібраний пакет контактних тарілок 20 разом з глухою тарілкою 23 з ліхтарем 24 установлюють зверху у фланцьову царгу 4 з забезпеченням периферійного кільцевого зазору, рівного 2 мм, по відношенню до внутрішньої поверхні фланцьової царги 4 Після чого через штуцер 14 фланцьової царги 4 перепускають розподілювач зрошування у формі гільзової вставки 16 і закріплюють його за допомогою болтів на фланці штуцера 14 Розподілювач водяної пари 15 у формі гільзової вставки перепускають через штуцер 13 Далі фланцьові царги 1, 2, 3 і 4 з вмонтованими в них пакетами тарілок складають СПІВВІСНО на фланцях, починаючи з нижньої фланцьової царги 4, з використанням кріпильних болтів і прокладок Таким чином, у запропонованій колоні підвищена компактність і зменшена металомісткість за рахунок зменшення відстані між контактними тарілками в пакетах 17, 18, 19,20 до значень 100 200 мм , спрощена конструкція і умови виконання монтажно - демонтажних робіт колони в цілому за рахунок пакетного методу монтажу тарілок, відсутності периферійних кільцевих ущільнень тарілок та можливості легкого монтажу і демонтажу розподілювачів зрошення, виконаних у формі гільзових вставок Колона працює наступним чином Підігріту попередньо нафту у вигляді парорідинного потоку подають через штуцер 14 з гільзовою вставкою 16 на живильну тарілку 26, розташовану в нижній частині фланцьової царги 4, де здійснюють відділення парового потоку від рідинної фази нафти Рідинна фаза провалюється вниз через живильну тарілку 26 і нижні тарілки 20 у кубову частину колони, звідки через штуцер 9 рідинну фазу виводять як кубовий залишок Паровий потік, відокремлений від рідинної фази на живильній тарілці 26, подають вверх, перепускають через тарілки 20, де на кожній тарілці паровий потік барботують через шар рідинної фази, що стікає з вер 8 хньої тарілки У результаті контактування парового потоку на тарілках 20 з рідинною фазою здійснюють конденсацію і відмивку рідинної фази від вихідного парового потоку Відмиту рідинну фазу з тарілок 20 подають на живильну тарілку 26, де її змішують з рідинною фазою живлення і подають разом з нею в кубову частину колони Після тарілок 20 фланцьової царги 4, паровий потік подають через ліхтарі 24 глухих тарілок 23 почергово у фланцьові царги 3, 2 і 1, де паровий потік контактують на тарілках 19, 18, 17 з рідинною фазою, що стікає з вище розташованих тарілок, у результаті з парового потоку конденсують фракції нафти Ці сконденсовані фракції нафти збирають внизу фланцьових царг 1, 2 і 3 на глухих тарілках 23 з ліхтарями 24, звідки їх виводять як бокові погони через штуцери 10 Для регулювання температурного режиму роботи колони по висоті в кожну царгу І, 2, 3 і 4 подають циркуляційне зрошування через штуцери 11 з гільзовими вставками 12 Паровий потік, що пекидає верхню фланцьову царгу 1, виводять через штуцер 7 на охолодження і конденсацію з одержанням головного погону Під час зупинки колони її випорожнення від рідини здійснюють через дренажний штуцер 8 Все вищенаведене забезпечує умови відбору і виводу бокових погонів з колони з забезпеченням високої якості погонів з максимальним їх витягненням із технологічного потоку, зменшує громіздкість і металомісткість колони, спрощує конструкцію колони та зменшує трудомісткість складально розкладальних робіт, зменшує капітальні витрати на виготовлення колони Українським державним ХІМІКО - технологічним університетом і Науково - виробничим колективним підприємством "Політ" сумісно з ЗАТ "Павлоградський ХІМІЧНИЙ завод", ВАТ "Павлоградхіммаш" розроблена конструкторська документація на виготовлення дослідно - промислової колони, в якій викорастано запропонований винахід Виготовлення колони планується на ВАТ "Павлоградхіммаш" і и випробування в складі малотаннажної дослідно - промислової установки фракціонування нафти планується здійснити в 2001 2002 роках на ЗАТ "Павлоградський ХІМІЧНИЙ завод" Джерела інформації, що прийняті до уваги при розгляді матеріалів заявки 1 Справочник азотчика Том 2 - М Химия І969 - стр 66, рис 1 - 38 2 Поникаров И И , Перелыгин О А , Доронин В Н , Гайдулин М Г машины и аппараты химических производств- М Машиностроение, 1989 стр 70-71 рис 2 1 /прототип/ 51117 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10