BE438425A - - Google Patents

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BE438425A
BE438425A BE438425DA BE438425A BE 438425 A BE438425 A BE 438425A BE 438425D A BE438425D A BE 438425DA BE 438425 A BE438425 A BE 438425A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D5/00Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0033Other features
    • B01D5/0036Multiple-effect condensation; Fractional condensation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

       

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  "Perfectionnements à la séparation de vapeurs surchauffées'! 
La   présenter invention   est relative à la séparation de vapeurs surchauffées comprenant des constituants ou. des groupes de constituants mutuellement solubles, à points d'ébullition différents. la séparation étant effectuée par passage du mélange à travers un régénérateur préalablement refroidi. 



   Conformément à cette invention, un procédé pour séparer par rectification des vapeurs surchauffées d'élé- ments constitutifs mutuellement solubles ou de groupes d'éléments constitutifs surchauffés mutuellement solubles, et ayant des points d'ébullition différents,   consiste à   faire passer ces éléments constitutifs dans un régénérateur 

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 préalablement refroidi, dont la température est telle que, pendant les stades initiaux du passage des constituants dans le régénérateur, pratiquement tous les constituants à point d'ébullition élevé, avec une proportion substan- tielle des constituants à plus bas point d'ébullition sont condenses sur la surface du corps d'emmagasinage, et à continuer de faire arriver les constituants mixtes dans le régénérateur,   jusque   ce que,

   en conséquence de l'éléva- tion progressive de la température du corps d'emmagasinage et de l'effet de rectification qui l'accompagne, les constituants à point d'ébullition plus bas se trouvent substantiellement revaporisés et enlevés du régénérateur, après quoi on enlève les constituants à point d'ébullition plus élevé sélectivement retenus sur le corps d'emmagasinage. 



   Pendant le passage des éléments constituants, il se produit une élévation progressive de température du corps d'emmagasinage et le mélange surchauffé des constituants revaporise quelques condensais déjà présents dans le régé- nérateur, s'enrichissant et se saturant ainsi des   consti*   tuants   à   point d'ébullition plus élevé.   A     l'arrivée   dans une zone encore plus froide du corps d'emmagasinage, zone dans laquelle les condensais contiennent une plus forte proportion de constituants   à,   bas point d'ébullition, une nouvelle condensation de constituante   à.   point d'ébullition plus élevé provenant du mélange gazeux est accompagné d'une vaporisation correspondante de constituants à plus bas point d'ébullition. 



  Ainsi, pendant la période de réchauffage les   constituants   à bas point d'ébullition sont progressivement revaporisés de la pellicule liquide existant sur la surface du corps d'emma- gasinage, et remplacés par les constituants à point d'ébul-   lition   plus élevé qui se condensent. Le degré auquel les constituante à bas point d'ébullition peuvent être revaporisés est déterminé par les conditions d'équilibre entre vapeur et 

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 liquide qui prévalent à la température et à la pression en fin de période de réchauffage. 



     A   la fin de la période de réchauffage. le condensât renfermant sous forme concentrée les constituants à point d'ébullition plus élevé   doivent   être enlevés du régénéra- teur. qui est à nouveau refroidi avant l'admission d'un autre volume de constituants à séparer. 



   D'aprèsune autre caractéristique de cette invention, les constituants à point d'ébullition   élevé   peuvent être enlevés du régénérateur par revaporisation à une pression partielle inférieure a celle à laquelle ils ont été conden- sés, grace à quoi ces constituants peuvent être récupérés sous une forme concentrée. Cette revaporisation se traduit par un refroidissement partiel du corps d'emmagasinage, le reste de la quantité de froid nécessaire étant fourni   à   ce corps par passage   d'un   gaz froid à travers le   régénérateurs.   



  Alternativement quand une récupération de constituants à haut point d'ébullition, sous   tome   fortement   concentrée,,   n'est pas nécessaire.. ils peuvent être   revaporisés     direc-   tement dans le   sa*   employé pour le refroidissement des régénérateurs. 



   Les   constituants   à point d'ébullition élevé obtenus dans le régénérateur peuvent aussi en être enlevés par continuation du passage des constituants mixtes   jusqu'avec   que les contituants à   peint   d'ébullition élevé soient substantiellement revaporisés.   stant   donné que les deux fractions, savoir les constituants à bas point d'ébullition et ceux à point   d'ébullition   élevé, quittent les régénérateurs pendant des périodes successives, ces fractions peuvent   facilement   être   maintenus   à part et traitées indépendamment en vue d'effectuer toute séparation de constituants désirée ultérieurement. 

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   Le procédé peut aussi être employé dans les oas où les constituants à pointa d'ébullition élevée et bas, qui doivent être séparés, ne peuvent pas 8tre   obtenus   sous forme concentrée, mais sont dilues avec d'autres constituants à bas point d'ébullition, dont on désire les séparer. Dans des cas de ce genre, le transfert de masse, c'est-à-dire le dép8t de condensais sur le corps d'emmagasinage et la revaporisation survenant pendant la rectification, qui se fait dans le régénérateur,, sont accompagnés d'un transfert substan- tiel de chaleur   serrant     à   effectuer un refroidissement et une purification préalables de ceux des constituants qui, en . raison de leur bas point d'ébullition. ne   prennent   point part au transfert de masse. 



   Ceci, par exemple, peut s'appliquer au cas d'une récupération sélective d'éthylène, comme constituant à point d'ébullition plus bas, d'un mélange gazeux contenant aussi des constituants à point d'ébullition plus élevés,   tels   que le propylène, l'éthane et le bioxyde de carbone, en mélange avec de   l'hydrogène,   du méthane, etc.., comme par exemple dans le cas de gas de tour à coke ou. de gaz de raffinerie d'huile. 



   Dans un cas de ce genre les régénérateurs, conformé- ment à l'invention, sont préalablement refroidis à une   taupé-   rature tellement basse qu'elle permet une condensation complète du propylène,   conjointement   avec une proportion substantielle d'éthane et d'éthylène, tandis que pratiquement n'a lieu aucune condensation ou transfert de masse de consti- tuants   à   bas point d'ébullition,, tels que   hydrogène,     monoxyde   de carbone et méthane, ces constituants partioipant seulement au transfert de   chaleur*   La période de réchauffage est interrompue quand,   à.   la fin,

   la température est montée à un degré auquel l'éthylène a été substantiellement revaporisé      

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 hors du condensât dans le régénérateur et avant l'apparition d'une quantité appréciable de propylène dans le gaz quittant le régénérateur. 



   Il est ainsi possible de retenir sélectivement le propylène et une proportion considérable d'éthane dans les régénérateurs, et de récupérer à peu près tout   l'éthylène,   puisque, du fait des oonditions d'équilibre et grâce à la petite quantité de propylène qui se trouve dans le gaz brut, seulement une très petite proportion. d'éthylène sera retenue dans le régénérateur. En même temps, la masse de gaz est préalablement refroidie à un degré tel que, substantiellement, toutes les impuretés, comme de la vapeur d'eau et du bioxyde de   carbone,   se trouvent retenues dans le régénérateur.

   Du gaz refroidi quittant le régénérateur, l'éthylène peut alors être récupéré à un fort degré de pureté par refroidissement subséquent et rectification, après quoi le gaz, débarrassé d'éthylène, retourne dans les régénérateurs et est employé à leur refroidissement   et à la     revaporisation   des condensais tels que propylène, étbane, vapeur   d'eau   et bioxyde de carbone. Si   l'on   désire récupérer le   propylène...     etc...   sous forme concentrée,   on.   le revaporise à une pression convenable- ment réduite avant de faire passer dans le. régénérateur le gaz réfrigérant. 



   La température à laquelle le régénérateur est refroi- di doit être telle,  que   pendant toute l'opération elle reste dans des limites   convenables,   pour que la totalité des conden- sats   formés à   l'état liquide et retenus dans le corps d'emma- gasinage soit suffisante pour enlever dans le degré désiré de la masse de gaz qui a traversé le régénérateur pendant la pé- riode de réchauffage, les constituants à point   d'ébullition   plus élevé, 
Il est entendu que, en vue du transfert de masse qui 

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 se produit, le corps d'emmagasinage dans le régénérateur doit avoir une capacité de chaleur assez grande pour maintenir ce dernier dans les limites de température nécessaires pen- dant le temps qui s'écoule entre des périodes successives d'alternance.

   



   On notera que le corps d'emmagasinage, étant donné sa très grande surface, constitue une série de cuvettes de rectification fort efficace, où la perte de pression est très   b asse.   



   Afin d'augmenter l'efficacité de cette rectification et d'empêcher tout résidu de constituants non vaporisés d'atteindre les zones plus froides du régénérateur, les constituants mixtes à séparer s'écoulent de préférence de , bas en haut dans le régénérateur. 



   Le présent procédé peut être appliqué à la sépara- tion de tous mélanges de vapeurs surchauffées ayant des points d'ébullition élevés et bas, solubles l'une dans l'autre, à toutes températures et pressions convenables en dessous ou au-dessus de la pression atmosphérique, Par exemple il peut être utilisé pour la séparation de mélanges   dteau   et d'alcool qu'on peut obtenir à l'état surchauffé, de mélanges   dtazote   et d'oxygène, de mélanges d'eau et d'ammoniac, avec ou sans mélange d'autres constituants, etc.



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  'Improvements in the separation of superheated vapors'!
The present invention relates to the separation of superheated vapors comprising constituents or. groups of mutually soluble constituents of different boiling points. the separation being carried out by passing the mixture through a pre-cooled regenerator.



   In accordance with this invention, a process for stripping superheated vapors from mutually soluble building blocks or groups of superheated building blocks which are mutually soluble, and having different boiling points, by rectification, comprises passing these building blocks through a regenerator

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 pre-cooled, the temperature of which is such that, during the initial stages of passage of the components through the regenerator, practically all of the high-boiling components, with a substantial proportion of the lower-boiling components, are condensed on the surface of the storage body, and continue to feed the mixed constituents into the regenerator, until,

   as a result of the gradual rise in storage body temperature and the accompanying rectifying effect, the lower boiling point constituents are substantially vaporized and removed from the regenerator, after which one removes higher boiling point constituents selectively retained on the storage body.



   During the passage of the constituent elements, there is a gradual rise in the temperature of the storage body and the overheated mixture of the constituents revaporates some condensates already present in the regenerator, becoming enriched and thus saturated with the constituents to the point. higher boiling point. On arrival in an even colder zone of the storage body, zone in which the condensates contain a higher proportion of constituents at, low boiling point, a new condensation of constituent at. The higher boiling point from the gas mixture is accompanied by a corresponding vaporization of lower boiling constituents.



  Thus, during the reheating period the low boiling point constituents are progressively vaporized from the liquid film existing on the surface of the storage body, and replaced by the higher boiling point constituents which condense. The degree to which the low boiling point constituents can be vaporized is determined by the equilibrium conditions between vapor and

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 liquid that prevail at the temperature and pressure at the end of the reheating period.



     At the end of the reheating period. the condensate containing the higher boiling constituents in concentrated form must be removed from the regenerator. which is again cooled before the admission of another volume of constituents to be separated.



   According to another feature of this invention, the high boiling point constituents can be removed from the regenerator by flashing at a partial pressure lower than that to which they were condensed, whereby these constituents can be recovered under a vacuum. concentrated form. This flashback results in partial cooling of the storage body, the remainder of the necessary quantity of cold being supplied to this body by passing a cold gas through the regenerators.



  Alternatively when a recovery of high boiling point constituents in highly concentrated volume is not necessary, they can be re-vaporized directly in the sa * used for cooling the regenerators.



   The high boiling components obtained in the regenerator can also be removed therefrom by continuing to pass the mixed components until the high boiling paint components are substantially vaporized. Since both fractions, low boiling and high boiling constituents, leave the regenerators for successive periods, these fractions can easily be kept separate and processed independently for any purpose. separation of constituents desired later.

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   The process can also be employed in areas where the high and low boiling point constituents, which have to be separated, cannot be obtained in concentrated form, but are diluted with other low boiling point constituents, from which we wish to separate them. In cases of this kind, the mass transfer, that is to say the deposit of condensate on the storage body and the flashback occurring during the rectification, which takes place in the regenerator, are accompanied by a substantial heat transfer squeezing to effect prior cooling and purification of those constituents which, in. because of their low boiling point. do not take part in the mass transfer.



   This, for example, may apply in the case of selective recovery of ethylene, as a lower boiling component, from a gas mixture also containing higher boiling components, such as propylene, ethane and carbon dioxide, mixed with hydrogen, methane, etc., as for example in the case of coke or tower gas. of oil refinery gas.



   In such a case, the regenerators, in accordance with the invention, are pre-cooled to a temperature so low that it allows complete condensation of the propylene, together with a substantial proportion of ethane and ethylene, while virtually no condensation or mass transfer of low boiling constituents such as hydrogen, carbon monoxide and methane takes place, these constituents only participate in heat transfer * The reheating period is interrupted when to. the end,

   the temperature has risen to a degree at which the ethylene has been substantially vaporized

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 out of the condensate in the regenerator and before an appreciable amount of propylene appears in the gas leaving the regenerator.



   It is thus possible to selectively retain the propylene and a considerable proportion of ethane in the regenerators, and to recover almost all the ethylene, since, due to the equilibrium conditions and thanks to the small quantity of propylene which is found in raw gas, only a very small proportion. ethylene will be retained in the regenerator. At the same time, the mass of gas is pre-cooled to such an extent that substantially all impurities, such as water vapor and carbon dioxide, are retained in the regenerator.

   From the cooled gas leaving the regenerator, ethylene can then be recovered to a high degree of purity by subsequent cooling and rectification, after which the gas, freed of ethylene, returns to the regenerators and is used for their cooling and flashing. condensates such as propylene, etbane, water vapor and carbon dioxide. If one wishes to recover propylene ... etc ... in concentrated form, one. re-vaporizes it at a suitably reduced pressure before passing it into the. regenerator the refrigerant gas.



   The temperature to which the regenerator is cooled must be such that throughout the operation it remains within suitable limits, so that all of the condensates formed in the liquid state and retained in the storage body. gasing is sufficient to remove, to the desired degree of the mass of gas which has passed through the regenerator during the reheating period, the constituents with a higher boiling point,
It is understood that in view of the mass transfer which

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 occurs, the storage body in the regenerator must have a heat capacity large enough to maintain the latter within the necessary temperature limits during the time which elapses between successive periods of alternation.

   



   It will be noted that the storage body, given its very large surface, constitutes a series of very efficient rectification cups, where the pressure loss is very low.



   In order to increase the efficiency of this rectification and to prevent any residue of non-vaporized components from reaching the cooler areas of the regenerator, the mixed components to be separated preferably flow from bottom to top in the regenerator.



   The present process can be applied to the separation of any mixtures of superheated vapors having high and low boiling points, soluble in each other, at all suitable temperatures and pressures below or above. atmospheric pressure, For example it can be used for the separation of mixtures of water and alcohol obtainable in the superheated state, mixtures of nitrogen and oxygen, mixtures of water and ammonia, with or without mixing other components, etc.


    

Claims (1)

R E S U M É- L'invention a pour objet 12)- Un procédé pour séparer par rectification, les vapeurs surchauffées de constituants mutuellement solubles ou. de groupes de constituants surchauffés mutuellement solubles ayant des points d'ébullition différents, ce procédé consistant à faire passer les constituants dans un régénérateur préalablement refroidi dont la température est telle, que pendant les stades initiaux du passage des constituants à travers le régénérateur,, pratiquement tous les constituants à point d'ébulltion plus élevé, avec une proportion substantielle des constituants à plus bas point d'ébullition, sont condensés à la surface du corps d'emma- gasinage. ABSTRACT- The object of the invention is 12) - A process for separating by rectification, the superheated vapors of mutually soluble constituents or. groups of mutually soluble superheated constituents having different boiling points, this process comprising passing the constituents through a pre-cooled regenerator the temperature of which is such that during the initial stages of passage of the constituents through the regenerator, practically all of the higher boiling point components, along with a substantial proportion of the lower boiling point components, are condensed on the surface of the storage body. puis à continuer d'amener dans le régénérateur les constituants mixtes jusqu'à ce que, par suite de l'élévation progressive de la température dans le corps d'emmagasinage et de l'effet de rectification qui l'accompagne,'les consti- tuants à plus bas point d'ébullition soient substantiellement revaporisés et enlevés du régénérateur, et à retirer après cela les constituants à point d'ébullition plus élevé retenus sélectivement sur le corps d'emmagasinage. then continuing to feed the mixed constituents into the regenerator until, as a result of the gradual rise in temperature in the storage body and the corrective effect which accompanies it, the constituents Lower boiling point compounds are substantially vaporized and removed from the regenerator, and thereafter removing the higher boiling point constituents selectively retained on the storage body. 28)- Un procédé comme spécifié en 1, où. les constituants tuants à point d'ébullition plus élevé sélectivement retenus sur le corps d'emmagasinage sont enlevés du régénérateur grâce 1 une revaporisation. effectuée à une pression partielle plus basse que celle à laquelle ils ont été condensés, ce qui fournit une partie du froid nécessaire pour refroidir à nouveau le régénérateur. 28) - A process as specified in 1, where. higher boiling killer constituents selectively retained on the storage body are removed from the regenerator by flashing. carried out at a partial pressure lower than that at which they were condensed, which provides some of the cold necessary to cool the regenerator again. 3 )- Un procédé dans lequel les constituants à point d'ébullition plus élevé retenus sélectivement sur le corps d'emmagasinage sont enlevés du fait qu'on continue à faire <Desc/Clms Page number 8> passer les constituants mixtes jusqu'à ce que les consti- tuants à point d'ébullition plus élevé soient substantielle- ment revaporisés, la fraction de gaz ainsi obtenue étant maintenue séparée de celle obtenue par revaporisation des constituants à point d'ébullition plus bas. 3) - A process in which the higher boiling point constituents selectively retained on the storage body are removed by continuing to make <Desc / Clms Page number 8> Pass the mixed components until the higher boiling components are substantially vaporized, the gas fraction thus obtained being kept separate from that obtained by vaporizing the lower boiling components. 4 )- Un procédé comme spécifié ci-dessus appliqué au cas où les constituants mixtes à séparer sont dilués avec d'autres constituants à point d'ébullition plus bas, et où, en outre, les constituants mixtes à séparer sont amenés à s'écouler dans une direction ascendante. 4) - A process as specified above applied in the case where the mixed constituents to be separated are diluted with other constituents of lower boiling point, and where, in addition, the mixed constituents to be separated are brought to s' flow in an upward direction.
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