IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Введение

Актуальность

На нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах абсорбция применяется в блоках газоразделения для выделения целевых компонентов из смеси углеводородов. Узел абсорбции из состоит собственно абсорбера, в котором происходит процесс поглощения компонентов абсорбентом, и десорбера, в котором из насыщенного абсорбента удаляют (отпаривают) извлеченные компоненты. В целях повышения эффективности извлечения целевых компонентов разработан ряд комбинированных схем. Выявление из них самых технико-экономических является очень важным аспектом при проектировании промышленных абсорберов.

Цель работы

Изучить виды узлов абсорбции, которые распространены в настоящее время, произвести патентный поиск, сделать выводы и подвести итоги по исследовательской работе.

Методы исследования

Исследование выполнено с помощью теоретических методов. Теоретическое исследование выполнено на основе использования опыта, теории и накопленного экспериментального материала. Выводы сформулированы по результатам анализа литературы, патентного поиска и интернет источников.

Задачи исследования

Изучить научную литературу и произвести анализ данных источников: книг, учебников, журналов, научных публикаций, докторских и кандидатских диссертаций, а также интернет статей. Также провести патентный поиск, с целью изучения новых способов очистки резервуаров от нефтепродуктов, проанализировать его, выявить достоинства и недостатки каждого способа, рассмотреть оборудование, которое используется в процессе очистки резервуаров, и предложить своё решение проблемы по данной теме.

1. Литературный обзор

1.1 Обзор по технической литературе

В учебном пособии «Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Абсорбция газов», автором которого является Сосновский В. И., рассмотрены теоретические основы процесса абсорбции газов, предпосылки интенсификации абсорбции и выбора конкретного типа аппарата.

При абсорбционных процессах массообмен происходит на поверхности соприкос-новения фаз. Поэтому абсорбционные аппараты должны иметь развитую поверхность соприкосновения между газом и жидкостью. Исходя из этого, абсорбционные аппараты можно подразделить на следующие группы:

а) Поверхностные абсорберы, в которых поверхностью контакта между фазами является зеркало жидкости (собственно поверхностные абсорберы) или поверхность текущей пленки жидкости (пленочные абсорберы). К этой же группе относятся насадочные абсорберы, в которых жидкость стекает по поверхности загруженной в абсорбер насадки из тел различной формы (кольца., кусковой материал и т.д.), и механические пленочные абсорберы. Для поверхностных абсорберов поверхность контакта в известной степени определяется геометрической поверхностью элементов абсорбера (например, насадки), хотя во многих случаях и не равна ей.

б) Барботажные абсорберы, в которых поверхность контакта развивается потоками газа. распределяющегося в жидкости в виде пузырьков и струек. Тaкое движение газа (барботаж) осуществляется путем пропускания его через заполненный жидкостью аппарат (сплошной барботаж) либо в аппаратах колонного типа с колпачковыми, ситчатыми или провальными тарелками. Подобный характер взаимодействия газа и жидкости наблюдается также в насадочных абсорберах с затопленной насадкой. В эту же группу входят барботажные абсорберы с перемешиванием жидкости механическими мешалками. В барботажных абсорберах поверхность контакта определяется гидродинамическим режимом (расходами газа и жидкости).

Тарельчатые колонны со сливными устройствами. В этих колоннах перелив жидкости тарелки на тарелку осуществляется при помощи специальных устройств - сливных трубок, карманов и т. п. Нижние концы трубок погружены в стакан на нижерасположенных тарелках и образуют гидравлические затворы, исключающие возможность прохождения газа через сливное устройство.

Переливные трубки располагают на тарелках таким образом, что жидкость на соседних тарелках протекала во взаимнопротивоположных направлениях. За последнее время все шире применяют сливные устройства в виде сегментов, вырезанных в тарелке и ограниченных порогом - переливом.

в) Распыливающие абсорберы, в которых поверхность контакта образуется путем распыления жидкости в массе газа на мелкие капли. Поверхность контакта определяется гидродинамическим режимом (расходом жидкости). К этой группе относятся абсорберы, в которых распыление жидкости производится форсунками (форсуночные, или полые, абсорберы), в токе движущегося с большой скоростью газа (скоростные прямоточные распыливающие абсорберы) или вращающимися механическими устройствами (механические распыливающие абсорберы).

Приведенная классификация абсорбционных аппаратов является условной, так как отражает не столько конструкцию аппарата, сколько характер поверхности контакта. Один и тот же тип аппарата в зависимости от условий работы может оказаться при этом в разных группах. Например, насадочные абсорберы могут работать как в пленочном, так и в барботажном режимах. В аппаратах с барботажными тарелками возможны режимы, когда происходит значительное распыление жидкости и поверхность контакта образуется в основном каплями.

С. А. Ахметов в своей книге « Технология глубокой переработки нефти и газа» рассказывает о таких комбинированных схемах абсорбера как:

1) Абсорберы с выносной (отдельной) отпарной секцией

2) Абсорбционно-отпарную колонну (фракционирующий абсорбер), применяемую в основном для повышения степени извлечения сжиженных газов , она состоит из двух секций разных диаметров. Верхняя секция меньшего диаметра служит абсорбером, сверху нее подается свежий абсорбент, а снизу поступает газ. В нижнюю секцию подводится тепло, в результате чего происходит выделение поглощенного абсорбентом метана, этана и пропана. Последний вновь поглощается свежим абсорбентом в верхней секции фракционирующего абсорбера. Таким образом сверху аппарата уходит сухой газ (метан и этан), а снизу насыщенный абсорбент.

3) Многоступенчатые абсорберы

1.2 Обзор по научным публикациям, журналам

В статье «Теоретические основы создания альтернативных многофункциональных энергетических систем и тепломаcсообменной аппаратуры» автором которой являются М.В.Розум созданы теоретические ос­новы интеграции открытых абсорбционных систем с солнечными преобразователями в тепловую и электрическую энергию. Мировой опыт создания испарительных охладителей нового поколения на основе многоступенчатых многоканальных струк­тур был проанализирован в работе, в которой выявлены условия их эффективной работы и ос­новные направления совершенствования. Получен­ные в работе математические модели и экс­периментальные результаты позволяют проводить анализ совместной работы ряда тепломассообмен­ных аппаратов и выявить условия их оптимальной интеграции в рамках единых схемных решений. Работа посвящена рассмотрению возможности непрямой регенерации абсорбента с учетом тепло­физических свойств и возможностей питающего источника (обеспечение регенерации абсорбента и поддержание непрерывности цикла), а также вопросам моделирования процессов совместного переноса тепла и массы в аппаратах осушительного (абсорбер-десорбер) и охладительного контуров си­стем. В работе были рассмотрены перспективы создания солнечного обеспечения регенерации с использованием полимеров в конструкции плоских солнечных коллекторов и представлены результаты тепловых испытаний в рамках международных тестовых систем. Анализ показал перспективность такого похода и определил основные решения, по­ложенные в дальнейшую разработку. В работе рассмотрены фундаментальные проблемы пленоч­ных течений по поверхностям насадочных структур тепломассообменных аппаратов, включая вопросы волнообразования и устойчивости таких течений, что, при переходе на плотные компоновки ТМА энергетических систем представляет особую важ­ность и обеспечивает возможность установления предельных загрузок по газу и жидкости. Работа посвящена рассмотрению возможностей испа­рительных охладителей непрямого типа примени­тельно к разрабатываемым многофункциональным системам и показана перспективность таких реше­ний для охладительного контура; был разработан новый принцип оформления таких НИО именно с использованием внутренней регенерации, что обеспечивает значительное снижение достигаемого температурного уровня охлаждения.

В статье «Исследование гидравлического сопротивления аппарата вихревого типа комплексной очистки газов», авторами которой являются В. В. Алексеев, В. О. Лукин, И. И. Поникаров, был рассмотрен конструктивное оформление аппаратов вихревого типа, область их применения и представлены экспериментальные исследования по определению энергозатрат данного аппарата на проведение комплексных процессов пылеулавливания и абсорбции или теплообмена.

Циклоны прямоточные и более эффективные противоточные, разработанные в институтах охраны труда (ЛИОТ, СИОТ, и ВЦИИОТ), применяются для

индивидуальных процессов сухого пылеулавливания твердых частиц с размерами более 10 мкм. Из большого разнообразия противоточных циклонов наибольшее применение в отечественной практике пылеулавливания нашли циклоны конструкции НИИОГАЗ (ЦН-11, ЦН-15, ЦН-15У и ЦН-24), а также разработанные позднее высокоэффективные спирально-конические циклоны типа СК-ЦН-34, СК-ЦН-34М и СК-ЦН-40 и спирально длинноконичеcкие, например типа СДК-ЦН-33. Область применения высоко-эффективных циклонов ограничена сухим пылеулавливанием твердых частиц с размерами более 5 мкм при температурах пылегазовой смеси, не превышающей 400-500^оС. Вихревые камеры и горелки используют начальную закрутку потока для интенсификации процессов горения газообразного и твердого топлива с учетом специфики процесса имеют различные конструктивные модификации и ограниченное применение. Вихревые пылеуловители отличаются от циклонов наличием устройств соплового и лопаточного типов, создающих вспомогательный закручивающий поток газа. Наиболее выгодным является использование в качестве вторичного газа запыленных пылегазовых потоков с оптимальным расходом 30-35% от первичного. Основными достоинствами вихревых пылеуловителей по сравнению с циклонами являются более высокая эффективность улавливания мелкодисперсной пыли и возможность регулирования пылеулавливания за счет изменения подачи вторичного

газа. К недостаткам вихревых пылеуловителей следует отнести применение вспомогательного вентилятора и сложность в эксплуатации аппарата. Центробежные циклоны и скрубберы с водяной пленкой применяются для мокрой пылеулавливания и могут быть использованы для процессов абсорбции и контактного теплообмена. Однако их применение ограничено условием существования противоточно-винтового взаимодействия очищаемого восходящего пылегазового потока с нисходящим движением пленки жидкости, из-за чего среднерасходная скорость движение газа по пустому сечению аппарата составляет 2.5-5.5 м/с. В качестве других конструкций мокрых пылеуловителей, в которых может сочетаться пылеулавливание с теплообменом или пылеулавливание с абсорбцией, применяются полые газопромыватели, форсуночные скрубберы и скоростные газопромыватели (скрубберы Вентури) с центробежными сепараторами. Применение вихревых скрубберов с различными типами оросительных устройств повысило эффективность пылеулавливания за счет осаждения частиц пыли на каплях и их совместного движения, под действием центробежной силы, к стенке аппарата. Существенным шагом в улучшение сепарации жидкостных пленок в закрученных потоках жидкостных пленок в закрученных потоках явились новые конструкции пленочных сепараторов, разработанные для массообменного оборудования. Применение двухсту-

пенчатой сепарации позволило обеспечить удаление пристенной пленки жидкости за область контактирования и обеспечить среднерасходные скорости движения закрученного потока газа да 15-20 м/с..

1. Патентный поиск

2.1 Календарный план и патентная документация ФОРМА ЗАДАНИЯ НА ПРОВЕДЕНИЕ ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой МАХП Сарилов М. Ю.

« »____________ 20__ г.

ЗАДАНИЕ №__4__

на проведение патентных исследований

Наименование работы (темы) ___ Виды комбинированных схем узлов абсорбции ____

шифр работы (темы)_____________________КНИРС3МАб-1________________________________

Этап работы _Курсовое проектирование_, сроки его выполнения_____1.09.2016-28.12.2016_____

Задачи патентных исследований: _поиск патентов-аналогов, для проверки уникальности своего изобретения___________________________________________________________

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Виды патентных исследований	Подразделения-исполнители (соисполнители)	Ответственные исполнители (Ф.И.О.)	Сроки выполнения патентных исследований. Начало. Окончание	Отчётные документы
Патентный поиск на тему: «Виды комбинированных схем узлов абсорбции»	www.fips.ru	В. А. Андоськин	1.09.2016-28.12.2016	Заполнение таблицы 3.1. Патентная документация
			28.10.2016-4.11.2016	Заполнение таблицы 3.2 Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государ-ственной регистрации
			6.11.2016-12.11.2016	Заполнение таблицы.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Руководитель ___________ Т.И. Башкова _______________

патентного подразделения ^{личная подписьрасшифровкадата}

Руководитель подразделения ___________ М.Ю. Сарилов _______________

исполнителя работы ^{личная подписьрасшифровкадата}

РЕГЛАМЕНТ ПАТЕНТНОГО ПОИСКА № 3МА

К заданию №_4_ от _2016_ г.

Студенту__В. А.Андоскину__________

Группы _3МАб-1_ по теме _____ Виды комбинированных схем узлов абсорбции ____

Стадия ___________________________Курсовое проектирование_____________________

Цель поиска информации: изучение технического уровня и тенденций развития объекта разработки. Обоснование регламента поиска: Патентные исследования являются обязательной, необъемлемой и составной частью при выполнении научно-исследовательских, опытно-конструкторских и проектно-конструкторских работ. Такой же обязательной частью они становятся сегодня при выполнении курсовых и дипломных проектов, так как дипломные работы представляют собой одну из составляющих вышеперечисленных этапов. Предмет поиска представляет собой устройство в целом в соответствии с заданием на дипломное проектирование, классификационные рубрики определены по ключевым словам, характеризующим объект разработки, страны поиска определены в результате проведения предварительного поиска по журналам и являются ведущими в данной отрасли техники, глубина поиска достаточна для определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки, источники информации соответствуют минимуму технической документации, которую необходимо просмотреть с целью определения технического уровня и тенденций развития объекта разработки.

Руководитель подразделения исполнителя М.Ю. Сарилов

Подпись ____________

Руководитель патентного подразделения Т.И. Башкова

Подпись ___________

ФОРМА ОТЧЕТА О ПОИСКЕ

1. Поиск проведен в соответствии с заданием _зав. Кафедра МАХПСарилова М.Ю.

^{должность и фамилия ответственного руководителя работы}

№ __4__ от ____01.09.2016_______ и Регламентом поиска № 3МА от ___01.09.2016____

2. Этап работы ________________Курсовое проектирование_______________________

^{при необходимости}

3. Начало поиска __ 1.09.2016_____ Окончание поиска ________28.12.2016________

4. Сведения о выполнении регламента поиска (указывают степень выполнения регламента поиска, отступления от требований регламента, причины этих отступлений)

5. Предложения по дальнейшему проведению поиска и патентных исследований

6. Материалы, отобранные для последующего анализа:

Таблица 3.1. Патентная документация

Предмет поиска (объект исследования, его составные части)	Страна выдачи, вид и номер охранного документа. Классификационный индекс*	Заявитель (патентообладатель), страна. Номер заявки, дата приоритета, конвенционный приоритет, дата публикации*	Название изобретения (полной модели, образца)	Сведения о действии охранного документа или причина его аннулирования (только для анализа патентной чистоты)
1	2	3	4	5
Виды комбинированных схем узлов абсорбции Виды комбинированных схем узлов абсорбции	Патент РФ 2 561257 B01D 53/14 F25B 1/00	Курочкин Андрей Владиславович (RU) 2014153604/06, 26.12.2014	УСТАНОВКА КОМПРИМИРО-АНИЯ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА	Действует
	Патент РФ 2 530 133 B01D 53/14	Курочкин Андрей Владиславович (RU) 2013126875/05, 11.06.2013	ФРАКЦИОНИРУ-ЮЩИЙ АБСОРБЕР	Действует
	Патент РФ 2 479 620 C10G 7/00 C10G 7/02	Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр" (RU) 2012114118/04, 10.04.2012	СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВ В ПРОЦЕССЕ КАТАЛИТИЧЕС-КОГО КРЕКИНГА БЕНЗИНОВОГО НАПРАВЛЕНИЯ	Действует
	Патент РФ 2 335 523 C10G 7/02	Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ") (RU) 2007126106/04, 09.07.2007	СПОСОБ ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ НЕФТИ	Действует
	Патент РФ 139369 B01D 53/18	Демихов Сергей Викторович (RU) 2013139261/05, 26.08.2013	ПРЯМОТОЧНЫЙ АБСОРБЕР	Не действует
	Патент РФ 2 526 455 B01D 53/14	Общество с ограниченной ответственностью "Научно Исследовательский Проектный Институт нефти и газа "Петон" (RU) 2012152712/05, 06.12.2012	СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА	Действует
	Патент РФ 113 670 B01D 53/14	чреУчреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук (НИИСФ РААСН) (RU),Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Марийский государственный технический университет" (ГОУ ВПО МарГТУ) (RU) 2011138894/05, 23.09.2011	УСТАНОВКА ДЛЯ МЕМБРАННО-АБСОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ОТ КИСЛЫХ КОМПОНЕНТОВ	Действует

Таблица 3.2. Научно-техническая, конъюнктурная, нормативная документация и материалы государственной регистрации (отчёты о научно-исследовательских работах)

Предмет поиска	Наименование источника информации с указанием страницы источника	Автор, фирма (держатель) технической документации	Год, место и орган издания (утверждения, депонирования источника)
1	2	3	4
Виды комбинированных схем узлов абсорбции	www.fips.ru стр. 2	Курочкин Андрей Владиславович (RU)	20.05.2014
	www.fips.ru стр. 2	Курочкин Андрей Владиславович (RU)	20.05.2014
	www.fips.ru стр. 2	Мнушкин Игорь Анатольевич (RU),Самойлов Наум Александрович (RU),Гасанова Олеся Игоревна (RU),Сибагатуллина Зимфира Исмагиловна (RU),Минибаева Лиана Камилевна (RU)	20.04.2013
	www.fips.ru стр. 3	Хайрудинов Ильдар Рашидович (RU),Деменков Вячеслав Николаевич (RU),Теляшев Эльшад Гумерович (RU),Теляшев Гумер Гарифович (RU)	10.10.2008
	www.fips.ru стр. 4	Демихов Сергей Викторович (RU)	20.04.2014
	www.fips.ru стр. 5	Мнушкин Игорь Анатольевич (RU),Гасанов Эдуард Сарифович (RU),Чиркова Алена Геннадиевна (RU)	20.08.2014
	www.fips.ru стр. 3	Левин Евгений Владимирович (RU),Окунев Александр Юрьевич (RU),Сидыганов Юрий Николаевич (RU),Шамшуров Дмитрий Николаевич (RU),Умнякова Нина Павловна (RU),Андрейцева Кристина Сергеевна (RU),Костромин Денис Владимирович (RU),Смирнов Владимир Александрович (RU),Шагинян Карен Самвелович (RU) (RU)	23.09.2011

Таблица В.3.3 - Тенденции развития объекта исследования

Выявленные тенденции развития объекта исследования	Источники информации	Технические решения, реализующие тенденции
		в объектах организаций (фирм)	в исследуемом объекте
1	2	3	4
1.Устранение указанных недостатков известных технических решений 2. Удешевление 3.Позволяет уменьшить энергозатраты и снизить металлоемкости	Патент РФ 2 530 133	НХЗ	Изобретение относится к абсорбционной очистке газа , а именно к устройству абсорбционных аппаратов, и может быть использовано при очистке газов в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Предложен фракционирующий абсорбер , состоящий из вертикального корпуса, абсорбционной и отпарной массообменных секций, зоны питания с патрубком ввода очищаемого газа , размещенной между ними, верхней сепарационной зоны с патрубками ввода абсорбента и вывода очищенного газа и нижней сепарационной зоны с патрубком вывода абсорбата. Массообменные секции разделены на две подсекции, каждая из которых содержит по меньшей мере один тепломассообменный блок, оснащенный патрубками ввода и вывода теплоносителя или хладоагента, выполненный из тепломассообменных элементов спирально-радиального типа, образующих внутреннее пространство для прохода теплоносителя или хладоагента и наружное пространство для противоточного массообмена между газом и падающей пленкой жидкости. Патрубок вывода абсорбата и нижний патрубок отпарной подсекции, примыкающей к зоне питания, а также патрубок вывода очищенного газа и верхний патрубок абсорбционной подсекции, примыкающей к зоне питания, попарно соединены трубопроводами. Наружное пространство тепломассообменных блоков абсорбционной секции целесообразно заполнить массообменной насадкой. Изобретение позволяет уменьшить энергозатраты и снизить металлоемкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
1. Повышение эффективности разделения газа на сухой и жидкий 2.Повышение качества продуктов разделения	Патент РФ 2 335 523	НПЗ	Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано при перегонке нефти с высоким содержанием газа. Предлагаемый способ включает ввод сырья в первую ректификационную колонну с подачей паров из нее в емкость орошения и получением в ней газа и легкой бензиновой фракции, ввод остатка первой колонны во вторую колонну с выводом паров в емкость орошения с получением в ней газа и легкой бензиновой фракции и выделением боковыми погонами второй колонны бензиновой и дизельной фракций, а с низа - мазута. Газы с верха емкостей орошения первой и второй колонн подают в абсорберы , орошаемые соответственно дизельной фракцией, отбираемой с низа отпарной секции, и нижним циркуляционным орошением второй колонны после охлаждения, с верха абсорберов выводят сухой и жирный газы, нижнее циркуляционное орошение перед вводом в колонну нагревают, дизельную фракцию с низа первого абсорбера нагревают и подают на верх отпарной секции дизельной фракции, а пары с верха этой отпарной секции подают в первую колонну в сечение между вводами в нее сырья и нагретого потока. Предлагаемый способ позволяет более четко разделить газ на сухой и жирный компоненты и повысить качество продуктов разделения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
1. Повышение степени очистки от сероводорода газа 2.Увеличение селективности извлечения сероводорода	Патент РФ 2 526 455	НПЗ	Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Очистку газа от сероводорода проводят в двух абсорберах . Исходный газ (2) подается в первый абсорбер (1), из него частично очищенный газ (3) подаётся во второй абсорбер (7), где контактирует с регенерированным абсорбентом, поданным по линии (8). Газ, насыщенный диоксидом углерода (10), отводится с верха второго абсорбера (7). Абсорбент (9) с низа второго абсорбера (7) поступает двумя разнотемпературными потоками (4 и 5) на разные уровни в первый абсорбер (1). Насыщенный сероводородом абсорбент (31) с низа первого абсорбера (1) поступает в регенератор (11). Регенерированный абсорбент через накопитель (15) и насос (37) по линии (8) подаётся во второй абсорбер (7). Предложенный способ позволяет повысить степень очистки от сероводорода отходящих газов с одновременным увеличением селективности извлечения сероводорода в присутствии диоксида углерода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
1.Уменьшение веса и геометрический обьем ранних моделей	Патент РФ 2 474 462	НПЗ	Абсорбер газового потока, содержащий сосуд абсорбера со стенкой, задающей цилиндр, включающий в себя абсорбционный материал. Цилиндр имеет опору стенки цилиндра в нижней части на круговой паз, сформированный на опорной плите. Опорная плита включает в себя канал, через который передается поток газовой смеси. Упомянутый канал имеет в себе отверстие канала, проходящее через увеличенную часть в опорной плите. Увеличенная часть в опорной плите соединяется с плоской камерой, проходящей по существу по всей ширине нижней части сосуда. Камера покрывается дисковым телом, выполненным из спеченного материала. Изобретение позволяет уменьшить вес и геометрический объем абсорбера . 3 з.п.ф-лы, 2 ил.
1. Снижение энергозатрат	Патент РФ 2 528 689	НПЗ	Изобретение относится к нефтеперерабатывающей и газоперерабатывающей промышленности и может быть использовано при разделении газа . Способ разделения газа включает ввод газа в абсорбер , на верх которого подают охлажденный абсорбент, с отбором с верха абсорбера сухого газа и выводом насыщенного абсорбента с низа абсорбера в ректификационную колонну, с верха которой отбирают пропан-бутановую фракцию, которую также используют в качестве флегмы, боковым погоном через отпарную секцию выводят газовый бензин и с низа колонны выводят абсорбент, который после охлаждения возвращают на верх абсорбера , с подачей в низ абсорбера , ректификационной колонны и отпарной секции тепла. Жидкость с нижних тарелок абсорбера нагревают остатком ректификационной колонны, предварительно нагретым в кипятильнике, и подают в низ абсорбера . Технический результат - снижение энергозатрат. 2 ил., 2 табл.
1 Повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания, а также снижение металлоемкости и виброакустической активности аппарата в целом	Патент РФ 2 442 632	НПЗ	Изобретение относится к технике очистки газов от ядовитых компонентов. Абсорбер содержит корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа , оросительное устройство, опорные решетки, между которыми расположена насадка, и устройство для отвода шлама, при этом насадка выполнена в виде цилиндрических колец, на боковой поверхности которых выполнены две прорези в направлении, параллельном образующим цилиндрической поверхности, и прорезь в направлении, перпендикулярном оси кольца, причем прорези, смыкаясь, образуют П-образную прорезь, полученные в результате лепестки отогнуты в направлении оси кольца, при этом на лепестках выполняют отгибы в виде полочек в направлении, перпендикулярном оси кольца, а аналогичные лепестки выполнены отстоящими на угол 90° от предыдущих, а цилиндрические поверхности колец, на боковой поверхности которых выполнены две прорези в направлении, параллельном образующим этой поверхности, и прорезь в направлении, перпендикулярном оси кольца, выполнены перфорированными. Технический результат - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания, а также снижение металлоемкости и виброакустической активности аппарата в целом. 5 ил.

2.2 Анализ патентов-аналогов

После проведения патентного поиска можно сделать вывод о том, что существует множество различных видов схем применения абсорберов и их модернизаций.

В патенте РФ 2 530 133 предложен фракционирующий абсорбер , состоящий из вертикального корпуса, абсорбционной и отпарной массообменных секций, зоны питания с патрубком ввода очищаемого газа , размещенной между ними, верхней сепарационной зоны с патрубками ввода абсорбента и вывода очищенного газа и нижней сепарационной зоны с патрубком вывода абсорбата.

К преимуществам данного патента относятся уменьшение энергозатрат и снижение металлоемкости

Недостатками данного способа являются:

- большой расход газа регенерации (10-15% от количества осушаемого газа), что снижает выход осушенного сжатого газа,

- сброс в атмосферу газа регенерации, что делает невозможной осушку ядовитых и т.п. газа

В патенте РФ 2 335 523 предлагаемый способ включает ввод сырья в первую ректификационную колонну с подачей паров из нее в емкость орошения и получением в ней газа и легкой бензиновой фракции.

К преимуществам данного патента относятся повышение эффективности разделения газа на сухой и жидкий и повышение качества продуктов разделения

Недостатками данного способа является отсутствие вывода конденсата, образующегося при охлаждении компрессата, приводит к его циркуляции в системе, что увеличивает объем загрузки адсорбента и металлоемкость оборудования.

В патенте РФ 2 526 455 предлагается способ двухступенчатой абсорбции

Его основное преимущество снижение эксплуатационных затрат при глубокой осушке газа

К недостаткам процесса относится необходимость специальной системы регенерации цеолитов.

В осушенном газе остаются следы гликоля, которые, поступая вместе с осушенным газом в теплообменники установок ожижения метана или получения этана и гелия, забивают трубки, ухудшают теплопередачу и повышают их гидравлическое сопротивление. Для извлечения паров гликоля, содержащихся в осушенном газе, на верхнюю секцию абсорбера подается пентан. Подача пентана не является оптимальным решением, направленным на извлечение паров гликоля, так как для его извлечения из газа, направляемого на дальнейшую переработку, требуется добавочный холод. Пары гликоля из осушенного газа можно также адсорбировать активированным углем.

Патент РФ 2 474 462 предлагает Абсорбер газового потока, приумущества которого в уменьшение веса и геометрического объема абсорбера, к недостаткам же относиться надежность и конструктивная сложность

Патент РФ 2 528 689 предлагает способ разделения газа за счет абсорбера, основное преимущество снижение энергозатрат на нагрев сырья, существенных недостатков не выявлено.

Патент РФ 2 442 632 абсорбер от ядовитых компонентов газов.

Технический результат патента - повышение эффективности и надежности процесса пылеулавливания, а также снижение металлоемкости и виброакустической активности аппарата в целом.

Недостатком таких абсорберов является то, что они не могут работать в широком диапазоне нагрузок по газу при высокой исходной концентрации в них примесей из-за постоянства геометрических параметров рабочих органов абсорбера и непрерывного роста удельной концентрации примесей в распыливаемой жидкости, что снижает эффективность очистки газа, не обеспечивает надежность работы и увеличивает эксплуатационные затраты на техническое обслуживание.

3 Виды комбинированных схем узлов абсорбции

3.1Основные теоретические сведения

Диаметр, высоту и прочие параметры абсорбера определяют с помощью расчетов, исходя из степени извлекаемого компонента, производительности и прочих условий задач. Для подобных подсчетов понадобятся сведения по кинетике и статике процесса. Кинетические данные определяются типом и режимом работы аппарата, а статические всегда можно найти в справочных таблицах, затем считают с помощью параметров термодинамики и вычисляют на практике. Если какие-либо данные найти нет возможности, их получают с помощью опытов.

Из всех существующих аппаратов сегодня самое широкое распространение получили барботажные тарельчатые и насадочные абсорберы.

Выбирая подходящий абсорбер, в каждом индивидуальном случае следует исходить из химических и физических факторов проведения процесса, обязательно учитывая и все экономические и технические моменты.

Чтобы лучше понять, как абсорбционные процессы применяются на практике, надо хорошо понимать некоторые способы применения их в химической отрасли промышленности.

Существует несколько таких основных моментов:

1. Готовый продукт получают с помощью процесса поглощения газа жидкостью. В качестве примера можно привести абсорбцию оксида серы (SO3) в ходе производства серной кислоты, абсорбцию окисей азота водой при производстве азотной кислоты, абсорбцию растворов щелочи для получения нитратов и НС1 для получения соляной кислоты. В этих случаях абсорбцию проводят без дальнейшей десорбции.

2. Улавливание ценных компонентов из газовой смеси для предотвращения их потерь или с целью их удаления в соответствии с санитарными нормативами. Чтобы проиллюстрировать это, лучше всего подходит рекуперация спирта, эфира, кетонов и прочих летучих растворителей.

3. Для выделения отдельных ценных компонентов разделяют газовые смесиВ данном случае у поглотителя должна быть большая поглотительная способность в сравнении с извлекаемым компонентом и несколько меньшей для других частей смеси газов (это еще называют селективной или избирательной абсорбцией.) При этом абсорбцию дополнительно сочетают с десорбцией так, чтобы они в своем чередовании образовывали круговой процесс. Ярким примером может послужить абсорбция ацетилена из крекинговых либо газов пиролиза или бензола из газа кокса, природного газа, абсорбция бутадиена из газа от разложения этилового спирта и т.п.

4. Необходимость очистки газа от вредных компонентов с целью избавления их от примесей. В рассматриваемом варианте извлеченный компонент еще и используют, поэтому его выделяют с помощью процесса десорбции и отправляют на дальнейшую переработку. Когда количество извлекаемой составной части очень мало и поглотитель не несет особой ценности, после абсорбции раствор сливают в канализацию.

В качестве примеров можно привести очистку газов нефти и кокса от Н2S, обсушивание сернистого газа при получении серной кислоты, очищение смеси азота и водорода, чтобы синтезировать аммиак. Часто используется очистка по санитарным нормам топочных отходящих газов от SO2, очистка от абгаза (это выделяющаяся парогазовая смесь) после процесса конденсации хлора в жидком виде, от фтористых газов, которые выходят, когда получают минеральные удобрения и многие другие.

Из описаний способов применений в химической отрасли промышленности можно сделать логический вывод, что абсорбцию часто сочетают с десорбцией. Такое сочетание позволяет использовать поглотитель много раз и в чистом виде выделять абсорбированный компонент. Чтобы его получить, раствор после пребывания в абсорбере тут же направляют на процесс десорбции, где и выделяется нужный компонент, а освобожденный от него (регенерированный) раствор опять возвращают для новой абсорбции. При этой схеме кругового процесса поглотитель практически не растрачивается (не считая совершенно незначительных его потерь) и постоянно проходит циркуляцию типа абсорбер — прибор десорбции — абсорбер.

В случае наличия малоценного поглотителя многократное использование поглотителя не проводят при процессе десорбции, после освобожденный в приборе десорбции поглотитель выбрасывают в канализацию, а в абсорбер кладут новый.

Условия, которые очень благоприятны для процесса десорбции, абсолютно противоположны условиям, которые благотворят абсорбции. Чтобы осуществить над раствором десорбцию, необходимо обеспечить довольно сильное давление компонента, чтобы он смог выделиться в процессе газовой фазы. При проведении же абсорбции, особенно когда она дает необратимую химическую реакцию, нужные компоненты не поддаются освобождению от поглотителя путем десорбции. Регенерацию подобных поглотителей возможно производить только еще одним химическим методом.

На сегодняшний день для всех видов приборов пока не существует достаточно надежного способа, который мог бы позволить определять коэффициент массопередачи с помощью расчета или опираясь на лабораторные опыты либо модельные варианты. Тем не менее, для некоторых видов аппаратов постепенно удается их найти даже с помощью довольно простых опытов и достоверной точностью вычислений.

Заключение

Процесс абсорбции в настоящее время актуальная тема для химической промышленности, так как сочетание абсорбции с десорбцией позволяет многократно использовать поглотитель и выделять абсорбированный компонент в чистом виде. При такой схеме (круговой процесс) поглотитель не расходуется, если не считать некоторых его потерь, и все время циркулирует через систему абсорбер - десорбер - абсорбер.

В данной работе я обнаружил большое количество изобретений на данную тему, но не все они были внедрены в производство, и на данный период времени многие из них не действительны. Подбор типа абсорбера при конструировании и проектирование является нелегкой задачей из за отсутствия надежного метода, позволяющего определять коэффициент массопередачи путем расчета либо на основе лабораторных или модельных опытов. Однако для некоторых типов аппаратов можно найти коэффициенты массопередачи с достаточно большой точностью при помощи расчета или сравнительно простых опытов. Это, на мой взгляд, и является причиной разнообразия абсорберов.

На сегодняшний день нет универсальной схемы узла абсорбции, и для разных задач используются разные типы абсорберов. Но я считаю, что именно разнообразие видов абсорберов помогает решать разные технологические задачи.

Список использованной литературы

1. Глагольева, О. Ф. Технология переработки нефти / О. Ф. Глагольева. – М.: Химия, 2006. – 216 с.

2. Ахметов, С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа /

С. А. Ахметов. – Уфа: Гилем, 2002. – 422 с.

3 Рудин, М. Г., Карманный справочник нефтепереработчика / М. Г. Рудин, В. Е. Сомов, А. С. Фомин. – М.: ЦНИИТЭнефтехим, 2004. – 236 с.

1. Скобло, А. И. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности / А. И. Скобло. – М.: Химия, 2009. – 278 с.

2. Капустин В.М. Основы проектирования нефтепеерабатывающих и нефтехимических предприятий/ В.М.Капустин,М.Г.Рудин,А.М.Кудинов 2012-193 с.

3. Пат 2561257 Российская Федерация МПК B01D 53/14 F25B1/00.Установка комприрования попутного нефтяного газа/ Курочкин А.В. ;Заявитель и патентообладатель Курочкин А.В. №2014153604/06; заяв26.12.2014.;опуб 27.08.2015 Бюл.№24

4. Пат 2530133 Российская Федерация МПК B01D 53/14. фракционирующий абсорбер/ Курочкин А.В. ;Заявитель и патентообладатель Курочкин А.В. №2014153604/06; заяв26.12.2014.;опуб 27.08.2015 Бюл.№24

5. Пат 2335523 Российская Федерация МПК C01G 7/02. Способ фракционирования нефти/ Хайрудинов И.Р. ;Заявитель и патентообладатель Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан". №2007126106/04; заяв09.07.2007.;опуб 10.10.2008 Бюл.№28

6. Пат 0479620 Российская Федерация МПК C01G 7/00 C01G 7/02. способ разделения газов в процессе каталитического крекинга бензинового направления/ Мнушкин И.А. ;Заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр" №2012114118/04; заяв10.04.2012.;опуб 20.04.2013 Бюл.№11

7. Пат 2526455 Российская Федерация МПК B01D 53/14. способ очистки отходящих газов от сероводорода/ Мнушкин И.А. ;Заявитель и патентообладатель Научно Исследовательский Проектный Институт нефти и газа "Петон"" №2012152712/05; заяв06.12.2012.;опуб 20.08.2014 Бюл.№23

8. Пат 2526455 Российская Федерация МПК B01D 53/14. установка для мембранно-абсорбционной очистки газовых смесей от кислых компонентов/ Левин Е.В.. ;Заявитель и патентообладатель Учреждение Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук,Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Марийский государственный технический университет" №2011138894/05; заяв23.09.2011.;опуб 27.02.2012 Бюл.№6

9. Пат 2526455 Российская Федерация МПК B01D 53/18. прямоточный абсорбер/ Демихов С.В.;Заявитель и патентообладатель Демихов С.В. №201315239261/05; заяв26.08.2013.;опуб 20.04.2014 Бюл.№11

10. Розум М. В. Теоретические основы создания альтернативных многофункциональных энергетических систем и тепломасообменной аппаратуры // ТАРП. 2012. №1 (7).

11. Алексеев В. В., Лукин В. О., Поникаров И. И. Исследование гидравлического сопротивления аппарата вихревого типа комплексной очистки газов // Вестник Казанского технологического университета. 2013. №7.

12. Мановян, А. К. Технология первичной переработки нефти и природного газа / А. К. Мановян. – М.: Химия, 2001. – 562 с.

13. Синицын, С. А. Переработка жидких и газообразных природных энергоносителей / С. А. Синицын. – М.: Химия, 2001. – 435 с

14. Левинтер М. Е. Глубокая переработка нефти / М. Е. Левинтер. – М.: Химия, 1992. – 224 с.

15. Бондаренко, Б. И. Альбом технологических схем процессов переработки нефти и газа / Б. И. Бондаренко. – М.: Химия, 2009. – 128 с.

16. Сосновский, В. И. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Абсорбция газов : учеб. пособие / Н. Б. Сосновская, С. В. Степанова, В. И. Сосновский .— Казань : КГТУ, 2009 .— 114 с

Код для цитирования: Скопировать