Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_371
.pdf
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Способ и устройство для крекинга углеводородных масел, каменноугольной смолы и тому подобных веществ.
Мы, компания GuLF RxFINiNG COMPAx'Y, корпорация, организованная и действующая в соответствии с
законами штата Техас, Соединенных Штатов Америки, и имеющая место ведения бизнеса по адресу: Frick
Building Annex, Питтсбург, Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, правопреемники Фреда Фарахера и
Уильяма Артефера Груза, граждан Соединенных Штатов Америки, чьи почтовые адреса: Mellon Institute of
Industrial Research, University of Pittsburgh, Питтсбург, Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки,
настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут
подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к усовершенствованному способу и устройству для производства моторного
топлива или бензина путем крекинга тяжелых углеводородных масел, таких как высококипящие фракции и
остаточные масла, полученные в результате перегонки нефти или сланцевой нефти и т. д.
При крекинге таких масел в перегонном аппарате с внешним нагревом в крупномасштабных операциях
возникают серьезные трудности из-за отложения углеродистого твердого вещества, обычно называемого
«углеродом», на нагретых стенках перегонного аппарата. Такое отложение «углерода» препятствует
теплопередаче в масло и приводит к увеличению себестоимости производства бензина из-за необходимости
очистки стенок перегонного аппарата от «углерода» и потери рабочего времени во время таких операций по
очистке; при этом срок службы стенок перегонного аппарата сравнительно короткий из-за быстрого выгорания
железа, контактирующего с «углеродом». Эти трудности возникают в различных типах перегонных аппаратов
с внешним нагревом, в том числе в аппаратах водотрубного типа, где масло нагревается при прохождении
через ряд трубок.
[Цена ls. Были предприняты попытки преодолеть упомянутые трудности путем установки мешалок в
перегонном аппарате для перемешивания масла, а в перегонных аппаратах водотрубного типа при крекинге
масла предлагалось использовать механические мешалки или пропеллеры для увеличения циркуляции через
нагретые трубки (практика, хорошо известная в паровых котлах); однако такие механические мешалки и
пропеллеры вызывают возражения, поскольку требуют сальниковых уплотнений, которые должны работать
против сильно нагретого масла и нагретых паров масла под высоким давлением.
Настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу и устройству для крекинга масел, в
котором операция крекинга осуществляется в перегонном аппарате водотрубного типа и в котором
обеспечивается надежная и эффективная циркуляция масла через нагретые трубки без механических
мешалок или пропеллеров, а также предотвращается или практически предотвращается нежелательное
отложение «углерода» в нагретых трубках. Согласно настоящему изобретению, циркуляция масла через
трубки осуществляется путем введения струи или серии струй газа, либо путем внутренней генерации газа,
действующей по принципу «воздушного подъема», для обеспечения быстрой и эффективной циркуляции
масла через нагретые трубки.
В соответствии с настоящим изобретением, для циркуляции масла могут использоваться газы,
предпочтительно образующиеся в процессе крекинга, или смеси газов и паров, отбираемые из паропровода
дистиллятора и рециркулируемые; однако могут использоваться и другие подходящие газы, такие как
природный газ или газ из обсадной трубы, или другие газообразные вещества, например, пар, которые не
оказывают нежелательного воздействия на процесс крекинга.
Введение или повторное введение этих газов в перегонный куб имеет дополнительное преимущество,
заключающееся в обеспечении регулярного удаления низкокипящих компонентов, образующихся в
результате крекинга, по мере их формирования, тем самым предотвращая их дальнейшее нежелательное
крекирование или разложение в перегонном кубе.
Когда часть газов или паров, образующихся в процессе крекинга, рециркулирует через перегонный куб, эти
газы могут быть очищены от части или всех легко конденсируемых компонентов до рециркуляции, или же
горячие газы и пары из перегонного куба могут рециркулировать с удалением из них только высококипящих
компонентов.
Принцип «воздушного подъема» — это принцип, позволяющий насосу работать за счет впрыскивания потоков
сжатого воздуха в поднимаемый объект, тем самым уменьшая его плотность и создавая внешнее давление,
поднимающее его на поверхность. Принцип работы пневматического подъема не зависит от действия
эжектора, то есть не зависит от кинетической энергии струи, а, с другой стороны, основан на уменьшении
плотности и количества материала в одной из сторон сбалансированного контура.
00 Масляный блок должен иметь форму замкнутого контура; посредством данного изобретения газ либо
впрыскивается, либо образуется внутри масла в одной из ветвей контура. Этот газ снижает плотность масла в
этом участке трубопровода, и масло на противоположной стороне петли, соответственно, вытесняет его,
создавая циркуляцию.
Изобретение, таким образом, отличается от способов крекинга масел в перегонных аппаратах водотрубного
типа, в которых газообразная среда (которая может представлять собой углеводородный газ, производимый
перегонным аппаратом) впрыскивается в наклонные трубки перегонного аппарата без обеспечения
замкнутого канала, по которому циркулирует основная масса масла.
Изобретение будет дополнительно проиллюстрировано и описано в связи с прилагаемыми чертежами,
которые в несколько условной и схематичной форме показывают различные формы устройств, воплощающих
изобретение и приспособленных для практического применения процесса, описанного в изобретении. На
прилагаемых чертежах на фиг. 1 показан один из вариантов аппарата в вертикальном продольном разрезе и с
деталями в проекции:
На рис. 2 показан вид с торца аппарата, изображенного на рис. 1, без конструкции печи; на рис. 3 показана
модифицированная конструкция; на рис. 4 показана дальнейшая модификация; и на рис. 5 показан
горизонтальный разрез нагревательных стержней, выполненный по линии 5-5 на рис. 4.
В аппарате, изображенном на фиг. 1 и 2, перегонный аппарат представляет собой водотрубный котел и
состоит из верхнего продольного барабана 701, двух нижних поперечных барабанов 2 и 4 с вертикальными
соединительными ножками или трубками 3 и 5 соответственно, а также ряда трубок 6, соединяющих два
нижних поперечных барабана и расположенных таким образом, чтобы нагреваться в топочной камере 7.
Верхний продольный барабан 1 имеет соответствующий дефлегматор 8 и паропровод 9, ведущий от него к
конденсатору (не показан). Масло подается в верхний 80-й барабан из маслонапорного бака 10 через
подающую трубу 11. Уровень масла в маслозапасном баке 10 автоматически поддерживается любым
подходящим способом, например, путем подачи масла через входное отверстие 12 85 с помощью насоса (не
показан), регулируемого уровнем масла в емкости 10.
Паровая труба 13 соединяет паровое пространство резервуара для подачи масла 10 с паровой трубой 9, так
что в резервуаре для подачи масла будет поддерживаться то же давление 90, что и в перегонном аппарате, и
так что масло будет автоматически перетекать из резервуара для подачи в перегонный аппарат, поддерживая
в нем постоянный уровень. Выход для остатка обозначен в нижней части перегонного аппарата под номером
15 (95). В более коротких свисающих опорах 5 предусмотрены подставки 14, через которые газ подается из
труб 16. Газ подается через опорные ножки 14 100, чтобы обеспечить быстрый и надежный поток масла вверх
по этим ножкам. Это, в свою очередь, вызывает быструю и эффективную циркуляцию масла через нагретые
трубки 6, при этом масло циркулирует вниз через опору 3 к поперечному барабану 2, оттуда через нагретые
трубки к барабану 4 и вверх через опоры 5, и таким образом многократно рециркулирует. Таким образом,
масло быстро циркулирует по трубкам 6, и предотвращается или сводится к минимуму отложение «углерода»
в этих трубках, что является основной причиной проблем в перегонных аппаратах этого типа.
Смола и более тяжелые отложения скапливаются в нижней части поперечного барабана 2 (115) и выводятся
через выходное отверстие 15.
Конструкция, расположение, а также количество труб и свисающих ножек, соединяющих верхний продольный
барабан с двумя нижними поперечными барабанами, могут варьироваться. Конструкция и расположение
должны быть предпочтительно такими, чтобы обеспечить практически равномерное распределение и поток
масла 12a через трубки. Равномерность распределения и потока может быть обеспечена, например, путем
создания множества свисающих ответвлений, как показано на рисунке 5.
Наличие множества таких трубок, 130 174,086 операции крекинга, позволяет отводить газ из перегонного
аппарата любым из обычных способов, в то время как газ, подлежащий рециркуляции через перегонный
аппарат, может быть очищен от нежелательных высококипящих компонентов в подходящем дефлегматоре и
от желаемых конденсируемых компонентов в подходящем конденсаторе, а затем может быть пропущен через
насос или газовый бустер и достаточно повышен по давлению для повторного использования. 75 Отводя
смешанные неподвижные газы и пары из паропровода 9 при постоянном давлении и практически постоянной
температуре, а также рециркулируя и повторно вводя эти газы для обеспечения циркуляции масла 80,
количество работы, необходимой для сжатия газов, уменьшается, а тепловая энергия газов может быть в
достаточной степени сохранена, так что при повторном введении они не оказывают нежелательного
охлаждающего эффекта 85.
На фиг. 3 и 4 соответствующие части аппарата обозначены теми же номерами, что и на фиг. 1 и 2, но с
добавлением букв a и b соответственно.
В аппарате, показанном на рис. 3, перегонный аппарат несколько похож на аппарат, показанный на рис.
1
и 2, но ряд «воздушных» форсунок или опорных элементов 14a расположены на нижних концах
нагревательных трубок 6a, и газ подается через ряд форсунок или опорных элементов 14a, так что
обеспечивается быстрая циркуляция масла через каждую из нагревательных трубок. Следует понимать, что
размер и форма отверстий этих струйных трубок, а также их расположение внутри нагревательных трубок,
будут такими, чтобы обеспечить равномерное распределение и практически однородный поток и циркуляцию
масла 105 в различные трубки и через них, а также обеспечить тесное смешивание масла с газом.
В обоих типах показанных устройств нагревательные трубки выполнены слегка изогнутыми под углом 110
градусов, чтобы избежать деформаций, возникающих из-за расширения и сжатия.
Устройство, изображенное на рис. 4, в целом аналогично устройству, изображенному на рис. 1, но вместо
того, чтобы обеспечивать подачу газовых потоков в более короткий из отводных трубопроводов, газ,
необходимый для циркуляции, генерируется в этом трубопроводе с помощью электрического нагревательного
элемента или элементов, которые одновременно осуществляют крекинг масла независимо от каких-либо
нагретых железных поверхностей.
В более короткой вертикальной опоре 5b на рис. 4 предусмотрен электрический нагревательный элемент в
виде двух вертикальных стержней из углеродистой стали 125, 18 и 19, соединенных вместе на нижних концах
поперечной перекладиной 20 и соответствующим образом поддерживаемых сверху перегонного аппарата в
местах их прохождения через изолирующие сальниковые уплотнения 21.
Электрический ток подается на стержни от любого из 130, каждый из которых имеет газоподающую трубу для
обеспечения эффекта «воздушного подъема», что позволяет регулировать поток через трубки в большей или
меньшей степени путем изменения количества газа, подаваемого в различные ветви.
Например, если в наружных трубах 5 создается повышенная скорость потока, это будет способствовать
увеличению потока масла через наружные трубы, тем самым предотвращая или уменьшая тенденцию к
замедлению потока масла во наружных трубах по сравнению с трубами, расположенными в центре.
При работе аппарата и проведении процесса крекинга нефти масло нагревается при прохождении через
трубки 6, а давление в перегонном кубе поддерживается путем установки соответствующего регулирующего
клапана в паровой линии, предварительно:
предпочтительно за пределами конденсатора, тем самым удерживая пары и неподвижные газы,
образующиеся в процессе, и поддерживая необходимое давление для операции крекинга. Подача масла
осуществляется из масляного резервуара 10, в котором уровень масла поддерживается любым подходящим
способом, например, с помощью насоса, управляемого автоматическим поплавковым устройством (не
показано). В аппарате отсутствуют сальниковые уплотнения или движущиеся части, однако быстрая и
эффективная циркуляция масла через нагревательные трубки тем не менее осуществляется за счет подачи
газа описанным способом.
Процесс является непрерывным и может продолжаться в течение длительных периодов времени, при этом
остаток накапливается и удаляется через выходное отверстие 15, а масло автоматически подается для
поддержания постоянного уровня внутри перегонного аппарата. Быстрая циркуляция масла внутри
перегонного куба способствует равномерному нагреву и крекингу, тем самым предотвращая или минимизируя
локальный перегрев. Непрерывная быстрая циркуляция масла через нагретые трубки обеспечивает
постоянное удаление масла, контактирующего с нагретыми стенками устройства, что предотвращает
образование «мертвого слоя» масла и, как следствие, предотвращает или в значительной степени
предотвращает нагрев такого слоя до неприемлемо высокой температуры.
Одним из преимуществ изобретения является отсутствие необходимости в использовании подвижных
механизмов, что исключает необходимость в сальниковых уплотнениях, а также позволяет сваривать и
обеспечивать герметичность всех соединений перегонного аппарата.
Введение потока или потоков газа не только обеспечивает эффективное перемешивание и циркуляцию
масла, но и способствует регулярному удалению низкокипящих компонентов, образующихся в процессе
крекинга, по мере их формирования, а также предотвращает их дальнейшее разложение в перегонном кубе.
Избыток газа, образовавшийся в результате использования 174 086 подходящих источников. Стержни
соединены таким образом, что в цепь включена ярмо или поперечная балка, и используется ток большой
силы тока и напряжение, необходимое для преодоления сопротивления стержней.
Помимо стержней или полых стержней, можно использовать и другие типы резисторов.
Когда ток проходит через угольный резистор, образованный двумя стержнями 18 и 19 и ярмом 20, его
сопротивление становится достаточным, чтобы вызвать сильное нагревание, и его поверхность образует
нагревательные поверхности, на которых может происходить крекинг масла с последующим выделением
газов и веществ, находящихся в газообразном состоянии в условиях, преобладающих в перегонном аппарате.
Газ будет выделяться на поверхностях угольного резистора, и, поскольку оба стержня расположены
вертикально в свисающей ножке 5b, газ будет подниматься в этой ножке и, таким образом, вызовет
циркуляцию практически так же, как если бы газы вводились через опорную часть, как показано на рис. I.
Крекинг может сопровождаться отложением кокса или «углерода» на поверхностях электродов, при этом
«углерод» либо будет осаждать и накапливаться на таких поверхностях, либо останется взвешенным в масле
и будет перемещаться по перегонному аппарату до тех пор, пока не осядет в смоляном ведре на дне
барабана 2b. Циркулирующее масло само по себе будет способствовать удалению «углерода» с
поверхностей, тем самым уменьшая количество отложений «углерода».
Углеродные стержни могут иметь различную форму. Для увеличения площади нагревательных поверхностей
этих стержней их можно изготавливать в виде полых цилиндров, через которые может проходить циркуляция,
так что как внутренняя, так и внешняя поверхности могут быть доступны для контактного нагрева.
Помимо циркуляции, вызванной подъемом газа в отводном патрубке, содержащем электрический
нагреватель, будет действовать дополнительный и параллельный фактор, способствующий подъему масла в
этом патрубке, обусловленный эффектом термического сифона, который частично используется для
обеспечения циркуляции в обычном водотрубном паровом котле. Масло в трубке, содержащей электрод,
будет нагреваться до более высокой температуры, чем в противном случае, или чем будет преобладать в
остальной части перегонного аппарата; 5а, и вызванное этим расширение приведет к уменьшению плотности
масла, тем самым способствуя тенденции масла к подъему в этой трубке перегонного аппарата и дополняя
действие газа, образующегося при работе электродов. Таким образом, циркуляция, возникающая за счет
подъема газовых пузырьков через этот патрубок перегонного куба, дополняется нагревом масла в этом
патрубке, так что возникает комбинированный эффект термического сифона и эффект подъема воздуха,
который обеспечивает эффективную циркуляцию масла практически так же, как и в аппарате, показанном на
рис. 1 и 3.
Циркуляция, создаваемая в перегонном аппарате выделяющимися газами и термическим сифонным
эффектом, заставит масло течь вверх и вдоль нагретых электродов, так что масло будет находиться в
непосредственном контакте с ними, и эта циркуляция масла будет стремиться смыть с поверхности резистора
«мертвый слой» масла, который в противном случае оставался бы неподвижным на горячей поверхности до
тех пор, пока не обуглится.
Таким образом, циркуляция масла будет способствовать поддержанию чистоты поверхностей электродов, что
соответственно снизит склонность к образованию слоя «углерода» или кокса. Взвешенные в масле частицы
кокса будут способствовать эрозионному действию нефтяного потока. Данная операция также будет обладать
преимуществами быстрого и равномерного нагрева и т. д., как было указано выше. Даже при таком
очищающем воздействии на поверхность электрода накопление на нем «углерода» со временем может
достичь такого уровня, что образуется мостик, достаточный для преодоления расстояния между двумя
стержнями или ярмом, что вызовет короткое замыкание или искрение. Этого можно избежать, подвесив между
двумя стержнями лист фарфора или другого подходящего изоляционного материала 22 такой ширины и
длины, чтобы создать эффективную перегородку между ними, не препятствуя свободной циркуляции масла
над ними и в контакте с ними. 100 Нагрев масла при его прохождении через трубки 6b, который может быть
аналогичен нагреву, происходящему в аппарате на фиг. 1 и 2, будет дополнен нагревом и крекингом 105
угольных стержней в вертикальных трубках 5P. В результате количество тепла, которое необходимо
подводить к маслу, проходящему через трубки 6b, может быть уменьшено.
Выгодный способ работы, 110 который снижает потребность в тепле, получаемом из электроэнергии,
заключается в использовании только той электроэнергии, которая необходима для самой реакции крекинга, и
в доведении массы масла почти до температуры крекинга с помощью газообразного или другого топлива.
В устройстве, показанном на рис. 4, этот предварительный нагрев может происходить в трубках 6б, которые
нагреваются в камере печи 7. Благодаря тому, что в трубках 120 не происходит сильного нагрева,
образование на них отложений углерода будет в значительной степени исключено, и необходимость их
частой очистки будет отброшена. 125 Масло, подаваемое в перегонный аппарат, может быть предварительно
нагрето в большей или меньшей степени, предпочтительно до такой степени, чтобы испарить и удалить
любую содержащуюся в нем воду до подачи масла в перегонный аппарат: согласно пункту 4 174,086,
различные углеводородные масла, и в частности, обработка высококипящих фракций и остаточных масел,
полученных в результате перегонки нефти или сланцевого масла, для производства моторного топлива или
«бензина», но другие масла, такие как бурый уголь, каменноугольная смола или смоляные масла и т. д., могут
быть обработаны аналогичным образом; и мы включаем все такие материалы в термин «масло», как он
используется в прилагаемых пунктах формулы изобретения. 75 Следует понимать, что несколько перегонных
аппаратов описанной в данной спецификации конструкции могут быть расположены последовательно, и
масло, подлежащее крекингу, может пропускаться через них последовательно.
80 Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_174087.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=174087&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB174087A
[]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения съезда (США): январь. 15, 1921.
Дата подачи заявки (в Соединенном Королевстве): январь. 74, 1922.
Завершено: февраль. 15, 1923.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Процесс и оборудование для крекинга углеводородов и подобных веществ.
Мы, компания GULF iIb1rINING COMPANY, корпорация, организованная и действующая в соответствии с
законами штата Техас, Соединенных Штатов Америки, и имеющая место ведения бизнеса по адресу: Frick
Building Annex, Питтсбург, округ Аллегейни, штат Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки. Америка
(правопреемники WAumc n ФРЕДА ФАРАГЕРА и УИЛЬЯМА АРН'ИРТА ГРУЗА, граждан Соединенных Штатов
Америки, чьи. Почтовый адрес: Институт промышленных исследований им. С. Меллона, Питтсбург,
Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки, и Френдмик Хорас Гарнер, подданный короля Великобритании,
почтовый адрес которого: Фоули, Хэмпшир, Англия, настоящим заявляют о характере данного изобретения и
о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: -
Данное изобретение относится к усовершенствованному способу и устройству для производства моторного
топлива или бензина путем расщепления углеводородных масел, таких как высококипящие фракции и
остаточные масла, полученные в результате дистилляции нефти или сланцевого масла. В частности,
изобретение относится к усовершенствованию процесса крекинга масла в горизонтальном цилиндрическом
котле, нагреваемом снаружи до температуры крекинга.
При крекинге таких масел в перегонном аппарате с внешним нагревом в крупномасштабных операциях
возникают серьезные трудности из-за отложения нагретых стенок аппарата твердого углеродсодержащего
вещества, обычно называемого «углеродом». Такое отложение «углерода» препятствует передаче тепла в
масло и приводит к увеличению себестоимости производства бензина из-за необходимости очистки стенок
перегонного аппарата от «углерода» и потери времени работы во время таких операций по очистке; при этом
срок службы стенок перегонного аппарата сравнительно короткий из-за быстрого выгорания железа,
контактирующего с «углеродом».
Были предприняты попытки преодолеть упомянутые трудности путем установки мешалок в перегонном
аппарате для перемешивания масла, 50 но такие мешалки вызывают возражения, поскольку требуют
сальниковых уплотнений, которые должны работать против сильно нагретого масла или горячих паров масла
под высоким давлением.
Согласно настоящему изобретению, операция крекинга 55 осуществляется в горизонтально расположенном
цилиндрическом перегонном аппарате, обычно используемом для крекинга масел, но операция крекинга
проводится без нежелательного отложения и накопления «углерода» 60 на нагретом дне перегонного
аппарата и с исключением или существенным исключением вышеупомянутых недостатков.
При осуществлении усовершенствованной операции крекинга 65, описанной в настоящем изобретении, мы
предусмотрели множество направляющих перегородок, расположенных продольно в перегонном аппарате и
находящихся на некотором расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить циркуляцию масла между ними, а
также между перегородками и стенками перегонного аппарата, и поддерживали эффективную циркуляцию
масла в перегонном аппарате вокруг перегородок и между перегородками и нагретыми стенками перегонного
аппарата путем подачи газовых потоков между перегородками или между перегородками и стенками
перегонного аппарата, так что весь объем масла в перегонном аппарате поддерживался в непрерывной и
эффективной циркуляции и нагревался до практически равномерной температуры по всему объему, и так что
нежелательные «углеродные» отложения на нагретом дне перегонного аппарата предотвращались или
удалялись циркулирующим маслом. Количество предусмотренных продольных перегородок может
варьироваться по форме и расположению, а также по числу, при условии, что они обеспечивают
эффективную циркуляцию всего объема масла описанным выше способом.
Эта циркуляция происходит вдоль обеих сторон нагретого дна 9( 174,O87 № 1257/22.
7,r' - -, --'_71 -- -1.7! __ 7.
--...
174,087 Перегонный аппарат работает в противоположных направлениях, либо к центральной нижней части
аппарата, либо от нее; то есть масло либо циркулирует из центра аппарата, внизу, вверх вдоль его стенок в
противоположных направлениях и обратно в центральную часть аппарата после прохождения между
внешними перегородками и стенками аппарата, либо масло может циркулировать вниз между перегородками
и стенками аппарата в противоположных направлениях к центру аппарата внизу, а затем возвращаться вверх
через центральную часть аппарата для рециркуляции. При наличии более двух продольных перегородок
образуется ряд потоков или циклов масла, и в этом случае газовые струи обычно располагаются в
чередующихся пространствах между направляющими перегородками, так что масло будет иметь восходящий
поток через чередующиеся пространства и нисходящий поток через промежуточные пространства; в то время
как поток между внешними перегородками и стенками дистиллятора будет либо восходящим, либо
нисходящим, в зависимости от того, подается ли в эти пространства газовый поток или нет.
Продольные пространства, через которые масло течет вверх, могут быть разделены поперечными
перегородками на ряд каналов, в каждый из которых вставлена одна или несколько газовых струй, образуя
таким образом ряд «воздушно-подъемных» пространств; в то время как промежуточные пространства между
перегородками, через которые масло течет вниз, остаются открытыми и беспрепятственными по всей своей
длине.
Настоящее изобретение работает по принципу «воздушного подъема».
«В соответствии с принципом "воздушного подъема" циркуляция осуществляется не за счет эжекторного
действия, то есть кинетической энергии направленных струй, а масляный блок разделяется на замкнутые
петли, образующие циркуляционные каналы, и в одну из сторон каждой из этих петель высвобождается газ».
Соответственно, этот газ снижает плотность масляного пласта внутри контура, а масло на противоположной
стороне контура, будучи тяжелее, расщепляет его, тем самым создавая циркуляцию.
Данный способ эффективного, позитивного и направленного обращения является совершенно новым в
данной области техники. Нет необходимости устанавливать струи большой мощности, поскольку их работа не
зависит от кинетической энергии.
Для того чтобы газ проник в масло в виде пузырьков, достаточно лишь высокого давления, и даже при
нулевой скорости выброса принцип воздушной элевации продолжает действовать, создавая циркуляцию.
Таким образом, настоящее изобретение отличается от ранее предложенных способов впрыскивания в
масляный объем внутри перегонного аппарата струй газа, которые не создают направленной циркуляции, а
лишь случайную, способствуют разжижению масляного объема, снижают парциальное давление паров масла
и обеспечивают поток инертного газа для отвода дистиллята, а также отличается от ранее предложенного
способа впрыскивания пара через определенные интервалы в фальшдно перегонного аппарата, при этом пар,
воздействуя по принципу инжектора, переносит масло вперед к вертикальному стволу или стволам, с
верхнего конца которых масло снова проходит в пространство между фальшдном и дном, где на него снова
воздействуют струи пара.
Изобретение будет дополнительно проиллюстрировано и описано в связи с прилагаемыми чертежами,
которые в несколько условной и схематичной форме показывают различные формы устройств, воплощающих
изобретение и приспособленных для практического применения процесса, описанного в изобретении.
На прилагаемых рисунках, рис.
На рисунках I и 2 показан один из вариантов аппарата в вертикальном поперечном сечении и вертикальном
продольном сечении соответственно. 90 На фиг. 3 и 4 показан аппарат с несколько измененной формой и
расположением направляющих перегородок; на фиг. 5 показана еще более измененная форма и
расположение направляющих перегородок; и на фиг. 6 и 7 показана модифицированная конструкция
аппарата.
В аппарате, показанном на фиг. 1 и 2, перегонный аппарат представляет собой горизонтально расположенный
цилиндрический перегонный аппарат котлового типа, подобный тому, который обычно используется при
крекинге нефти. Он размещается в подходящей печной установке таким образом, чтобы нагрев
осуществлялся либо прямым теплом, либо продуктами сгорания в камере печи 2. Перегонный аппарат
снабжен 105 подходящей маслопроводной трубой 3, через которую может подаваться регулируемая подача
масла либо в виде последовательных загрузок, либо в более или менее непрерывном режиме. Подача масла
может автоматически регулироваться любым подходящим способом (не показано) для поддержания
постоянного уровня в перегонном аппарате. Выходное отверстие для остатка из перегонного аппарата
обозначено цифрой 5. В перегонном аппарате имеется дефлегматизирующая колонна 26 115, ведущая к
паропроводу и конденсатору (не показан).
Внутри перегонного аппарата расположен ряд из шести продольно расположенных перегородок,
сгруппированных попарно. Внутренняя пара из 120 перегородок 6 и 7 расположены по центру и симметрично,
в то время как две внешние пары перегородок 8 и 9 расположены на равном расстоянии от центра
перегонного аппарата. Эти перегородки поддерживаются любым подходящим способом, например, путем
крепления к головкам перегонного куба, и располагаются на некотором расстоянии от дна перегонного куба,
чтобы обеспечить циркуляцию масла между ними. Перегородки простираются от основания перегонного
аппарата примерно на 130 174 087 дюймов до значительной высоты, которая, в предпочтительном варианте
использования, такова, что верхние края перегородок погружены в масло на достаточное расстояние, чтобы
обеспечить свободную циркуляцию масла над ними.
Между перегородками каждой из трех пар расположены перфорированные трубы для подачи газа, при этом
центральная труба 10 расположена между центральными перегородками 6 и 7, а наружная труба 11 — между
перегородками 8 и 9.
Газ подается в эти трубы через соответствующие входные трубы 12 и 13, в которых установлены
регулирующие клапаны 14. Расположение перфорированных труб 10 и 11 таково, что они отводят газовые
потоки в масло между перегородками, тем самым уменьшая вес масляного столба между перегородками и
вызывая восходящий поток этого масляного столба.
Введенный таким образом газ действует по принципу «воздушного подъема», вызывая восходящую
циркуляцию масла между перегородками и нисходящую циркуляцию масла в пространствах между
различными парами перегородок, а также между внешними перегородками 9 и стенками перегонного
аппарата. То есть, благодаря эффекту «воздушного подъема», создаваемому подаваемыми газовыми
струями, масло течет вниз в чередующихся пространствах между перегородками и между внешними
перегородками и стенками перегонного аппарата, и вверх в промежуточных пространствах, так что масло
протекает под нижними краями перегородок, между этими перегородками и стенками перегонного аппарата, а
также над верхними краями перегородок. Таким образом, создается и поддерживается ряд циркуляционных
путей или циклов движения масла, благодаря чему весь объем масла в перегонном аппарате постоянно
находится в интенсивном и эффективном перемешивании и циркуляции, а также масло постоянно
циркулирует над нагретой нижней стенкой перегонного аппарата, что в значительной степени предотвращает
или удаляет нежелательные отложения «углерода».
Нижние края перегородок вызывают образование быстрых вихревых потоков, которые оказывают очищающее
воздействие на стенки перегонного аппарата, способствуя удалению на них нагара.
Таким образом, различные части масляного тела смешиваются и взаимодействуют в процессе циркуляции,
так что все масло нагревается примерно до одинаковой температуры, что обеспечивает равномерность
нагрева и предотвращает нежелательные локальные перегревы, а также существенно предотвращает
образование застоявшегося слоя масла на дне перегонного аппарата, который ранее был основной причиной
проблем с нагаром и отложениями.
В аппарате, изображенном на фиг. 3 и 4, перегонный аппарат имеет ту же общую конструкцию, что и на фиг. 1
и 2, и те же самые детали обозначены теми же ссылочными символами с добавлением буквы «а».
Направляющие перегородки, показанные на рис. 3 и 4, несколько изогнуты и имеют поперечное сечение,
напоминающее сечение трубки Вентури под углом 70 градусов. Таким образом, в конструкции, показанной на
фиг. 3 и 4, в продольном пространстве между перегородками может быть предусмотрен ряд поперечных
перегородок, разделяющих это продольное пространство на ряд меньших пространств, простирающихся
вдоль перегонного аппарата, и каждое такое пространство снабжено газовым входным патрубком или
патрубками, показанными в виде отдельных ответвлений 22. Эти ответвления будут отводить газ вверх в
каждое отдельное помещение, обеспечивая индивидуальный «воздушный подъем» в каждом помещении.
Промежуточное пространство между продольными перегородками, предназначенное для нисходящего потока
масла, оставлено открытым и беспрепятственным (85 дюймов).
В устройстве, изображенном на рис. 5, общая конструкция и расположение аналогичны изображенным на рис.
1, а соответствующие части обозначены теми же символами 90 с добавлением буквы b. Однако
направляющие перегородки несколько наклонены таким образом, что они расположены ближе друг к другу
сверху, чем снизу, чтобы снизить скорость разделения газов 95 и способствовать поддержанию формы в
перегонном аппарате.
В аппарате, показанном на фиг. 6 и 7, перегонный аппарат имеет тот же общий тип, что и аппарат на фиг. 1 и
2, но перегородки несколько отличаются по конструкции и расположению. На этих рисунках соответствующие
части обозначены теми же ссылочными символами, что и на рис. 1 и 2, с добавлением буквы «с». В
модифицированной конструкции 105 предусмотрены только две продольные перегородки 15 и 16, но они
расположены симметрично и на некотором расстоянии друг от друга и от стенок перегонного аппарата, чтобы
обеспечить циркуляцию масла 110 между перегородками и стенками перегонного аппарата, а также между
самими перегородками. Кроме того, эти перегородки выдвигаются на значительную высоту в перегонном
аппарате, предпочтительно на высоту, ненамного ниже нормального уровня масла 115 в перегонном
аппарате, так что масло будет циркулировать из его верхней части между перегородками, а также между
перегородками и стенками перегонного аппарата, и таким образом весь объем масла будет поддерживаться в
эффективном перемешивании и циркуляции.
То есть, в представленной конструкции предусмотрены две продольно расположенные перфорированные
газоподводящие трубы 17 и 18, имеющие газопровод 19 125 с регулирующим клапаном 20 внутри, и эти
перфорированные трубы расположены в промежутках между перегородками 15 и 16 и стенками дистиллятора
таким образом, что они отводят газы вверх в эти соответствующие 130 промежутки и вызывают восходящий
поток масла через них. Это масло поступает в основной резервуар масла вблизи его верхней части, а масло
отводится из этого основного резервуара масла вблизи его нижней центральной части, между внутренними
краями двух перегородок. Таким образом, поток масла будет иметь циклический характер: из центральной
части основного объема масла, через пространства между перегородками и стенками перегонного аппарата, в
противоположных направлениях, и обратно в центральную часть объема масла. Нагрев происходит главным
образом за счет масла, движущегося вверх в пространствах между перегородками и стенками перегонного
куба. Однако, поскольку поступающий газ обеспечивает быструю циркуляцию масла, оно, текущее вверх в
противоположных направлениях по двум противоположным сторонам перегонного куба, будет иметь
достаточную скорость для предотвращения или удаления нежелательных отложений нагара, тем самым
поддерживая стенки перегонного куба практически свободными от таких отложений и повышая общую
тепловую эффективность перегонного куба.
Нагретое масло, поступающее в основной объем масла у его верхней поверхности, будет втягиваться внутрь
за счет циклической циркуляции и смешиваться с остальной частью масла, доводя таким образом весь объем
масла до практически равномерной температуры. Общее направление движения масла во время его
циркуляции показано стрелками на рис. 6, но следует понимать, что весь объем масла в центральной части
перегонного аппарата будет постоянно перемешиваться и циркулировать таким образом, чтобы его
температура оставалась приблизительно одинаковой.
- Во всех случаях ось циркуляционных путей масла будет параллельна оси перегонного куба или линии,
лежащей на центре дна перегонного куба. - Циркуляционные пути во всех случаях имеют четкую
направленность, и во всех случаях поток будет направлен к центру перегонного куба или от него.
В качестве газа, используемого для циркуляции и перемешивания масла, целесообразно использовать
газообразный газ, образующийся в процессе крекинга после удаления из него конденсируемых компонентов в
конденсаторе, однако можно использовать и другие подходящие газы, такие как природный газ или
газ-носитель, или другие газообразные вещества, например, пар, которые не оказывают нежелательного
воздействия на процесс крекинга. Этот неподвижный газ может отводиться при давлении, создаваемом в
перегонном аппарате, где давление в конденсаторе поддерживается на том же уровне, что и в перегонном
аппарате, как это предпочтительнее, или при более низком давлении, где давление в конденсаторе
поддерживается на более низком уровне; затем его можно пропустить через компрессор или газовый бустер
(не показанный на рисунке) для повышения его давления до уровня, достаточного для подачи в перегонный
аппарат с желаемой скоростью и под соответствующим давлением. Вместо использования неподвижных
газов после их отделения от конденсируемых компонентов, часть смешанных паров и газов может быть
отведена из паропровода при температуре и давлении, близких к температуре и давлению неподвижного
состояния, и рециркулирована, таким образом, используя преимущества температуры этих газов, а также их
давления.
Введение газовых потоков не только обеспечивает эффективное перемешивание и циркуляцию масла
описанным выше способом, но и способствует регулярному удалению низкокипящих компонентов,
образующихся в процессе крекинга, по мере их формирования, а также предотвращает их длительное
нахождение в перегонном кубе и последующее нежелательное разложение. Избыток газа, образующийся в
результате крекинга, а также из введенного газа, может быть удален из перегонного аппарата любым из
обычных способов, либо часть газа может быть повторно использована для введения в перегонный аппарат, а
избыток — удален из перегонного аппарата или конденсатора.
В ходе процесса масло будет непрерывно циркулировать и непрерывно нагреваться таким образом, чтобы
температура всего объема масла поддерживалась на относительно равномерном уровне, избегая
Соседние файлы в папке патенты