CS249509B2 - Equipment for glycol's aqueous solution concentration by means of evaporation - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení na koncentrování vodného roztoku glykolu odpařováním, tvořenému vertikální válcovou kolonou rozdělenou na řadu válcových sekcí obsahujících jednu nebo více filmových odparek.

V současné době se provádí koncentrování vodných roztoků glykolu v soustavě za sebou zařazených odparek a tepelných výměníků.

Při provádění tohoto postupu se přivádí vodný roztok glykolu o nízké koncentraci potrubím do prvního výměníku (který je vytápěn párou na úkor jejího ochlazení) a potom do první odparky. Ze spodní části této odparky se odvádí koncentrovanější roztok, který je potom odváděn potrubím do druhého výměníku a do druhé odparky, ze které se odvádí dále koncentrovaný roztok přes třetí tepelný výměník do· třetí odparky a z této odparky se odvádí dále koncentrovaný roztok přes čtvrtý tepelný výměník do poslední čtvrté odparky udržované pod vakuem (asi 19,99 kPa) pomocí vakuového systému.

V této· poslední čtvrté odparce se roztok dále koncentruje na konečnou požadovanou koncentraci a potom se odvádí přes čerpadlo· do· zásobní nádrže.

Z hlavy prvních tří odparek se odvádí pára smíchaná s malým množstvím glykolu, která kondenzuje ve druhém, třetím a čtvrtém tepelném výměníku a shromažďuje se v zásobních nádržích.

Pára, která se odvádí z hlavy čtvrté odparky, kondenzuje v chladiči a společně s ostatními kondenzáty, obsahujícími malé množství glykolu, recírkuluje do glykolového zařízení.

K odstranění nadměrných ztrát glykolu v parách se do horních částí třetí a čtvrté odparky přivádí promývací voda.

Toto zařízení podle dosavadního stavu techniky je příliš komplikované a investičně nákladné, přičemž rovněž provoz je velmi nákladný vzhledem ke spotřebě páry.

Cílem uvedeného vynálezu je vyvinout jednoduché a ekonomicky pracující zařízení na koncentrování vodných roztoků glykolu na principu jediné kolony, rozdělené do jednotlivých sekcí, ve kterých by bylla prováděna mnohonásobná destilace.

Zařízení na koncentrování vodného· roztoku glykolu odpařováním je podle uvedeného vynálezu tvořeno vertikální válcovou kolonou, rozdělenou na řadu válcových sekcí, přičemž každá z těchto sekcí má .ve svém vnitřním prostoru jeden nebo více filmových odparek tvořených vertikálním trubkovým svazkem bez vnějšího pláště, a dále jedno nebo více pater, přičemž do· horní sekce je zavedeno · potrubí pro' přívod zpracovávaného roztoku na jednotlivá patra a potrubí pro přívod ohřívací nasycené páry a ze spodní sekce je vyvedeno potrubí pro odvádění kondenzátu, potrubí pro odvádění roztoku zkoncentrovaného glykolu a potrubí napojené na vakuový systém. Podstata tohoto zařízení spočívá v tom, že každé patro je připojeno · svým dnem k trubkovnici odparky nebo odparek ve stejné sekci s výjimkou spodní sekce, kde dno· patra je připojeno k potrubí pro odvod zkoncentrovaného glykolu a horní · část tohoto patra je připojena ke spodní trubkovnici nad ním umístěné odparky, a v horní sekci je horní část patra spojena s potrubím pro· přívod zpracovávaného roztoku, přičemž každé patro má regulovaný průchod k regulování průtoku roztoku glykolu do níže umístěné sekce a v horní části má bočně vytvořené děrování k odvádění páry s výjimkou horní sekce, a sousední sekce jsou spojeny sifonovým spojením.

Výhoda zařízení podle uvedeného vynálezu se srovnání s dosud používanými zařízeními spočívá ve značné úspoře páry pro zahřívání roztoku glykolu, v nižších nákladech na výrobu nasycené páry pro zahřívání a koncentrování roztoku glykolu a ve větší jednoduchosti a spolehlivosti systému jako celku. Zařízení podle vynálezu je ve formě jediné kolony a nahrazuje tak celý systém zařízení, přičemž nižší provozní náklady umožňují rychlé navrácení investičních nákladů.

Na připojených výkresech je na obr. 1 znázorněno zařízení na koncentrování vodných roztoků glykolu podle dosavadního stavu techniky a na obr. 2 je znázorněno zařízení podle uvedeného· vynálezu.

Při provádění postupu koncentrovaného vodného roztoku glykolu podle dosavadního stavu techniky (viz obr. 1) se · přivádí vodný roztok glykolu o nízké koncentraci potrubím 16 do prvního· tepelného výměníku 17, který je vytápěn párou, přiváděnou potrubím 18, přičemž roztok je dále veden do první odparky Vi. Ze spodní části této odparky Vi se potrubím 19 odvádí koncentrovanější roztok, který je veden potrubím 20 do druhého tepelného výměníku 29 a do druhé odparky Vz, ze které se odvádí potrubím 22 do třetího tepelného výměníku 23 a potrubím 24 do> třetí odparky Ví. Z této odparky se odvádí zkoncentrovaný roztok potrubím 25 dO' čtvrtého tepelného· výměníku 26 a potrubím 27 do· poslední čtvrté odparky V4 udržované pod vakuem (asi 20 kPa) pomocí proudové vývěvy 31.

V poslední čtvrté odparce V4 se roztok zkoncentrovává na požadovanou hodnotu a potrubím 28 se ’ přes čerpadlo 29 ·odvádí do nádrže 30.

Z hlav prvních tří odparek se odvádí pára smíchaná s malým množstvím glykolu, která se kondenzuje ve výměnících 21, 23, 26 a shromažďuje se v zásobnících 32, 33.

Pára, která vychází z hlavy čtvrté odparky V4, se kondenzuje v chladiči 34 společně s ostatními kondenzáty obsahujícími malé množství glykolu recírkuluje do glykolového· zařízení.

K odstranění nadměrných ztrát glykolu v parách sě zavádí potrubím 20 do hlav odparek Vs, Ví promývací voda.

Na obr. 2 je znázorněno zařízení podle uvedeného vynálezu, přičemž pouze z důvodu zjednodušení je znázorněno devět sekcí · a v každé sekci je znázorněno jedno patro a jediná filmová odparka.

Vertikální válcová kolona 1 je rozdělena na jednotlivé sekce, přičemž pro jednoduchost jsou na tomto obrázku znázorněny pouze první tři sekce la, 2a, 3a a poslední tři sekce 7a, 8a, 9a, přičemž tři střední sekce nejsou zakresleny.

Roztok, který se má koncentrovat, se přivádí z ethyleno-xidového zařízení teplý vzhledem k reakci ethylenoxid + H2O = glykol , která je exo termická. Tento roztok se· přivádí na patro 4 první sekce potrubím 2.

Z patra 4 prochází uvedený roztok těsnicím systémem regulovaným průchodem 6 do filmové odparky 8, kde se dodatečně zahřívá ostrou párou přiváděnou potrubím 5. Potom tento roztok prochází do nižších pater a do níželežících odparek 8, čímž dochází k jeho zkoncentrování, až projde do poslední sekce 9a, kde získá maximální koncentraci a odtud se vede potrubím 10 do zásobní nádrže.

Páry, které se uvolňují na patrech 4, umístěných za první sekcí, expandují do¹ vnějšího prostoru děrováním 7 a kondenzují vně trubek filmové odparky, zatímco současně probíhá ohřívání roztoku protékajícího uvnitř trubek.

Kondenzát, který se shromažďuje na dně každé sekce, prochází z jedné sekce do následující sekce sifonovým spojením 9 dolů do poslední sekce, odkud se odvádí potrubím 11. Páry opouštějící patro poslední sekce 9a kondenzují v plášťovém kondenzátoru 14.

Trubky a ventily 12 slouží k převedení případně přítomných inertních plynů z jedné sekce do následující až k dolní sekci 9a, která je připojena potrubím 13 na vakuový systém.

Příklad

Tento příklad ilustruje výhody zařízení podle uvedeného vynálezu ve srovnání s dosud používaným zařízením podle dosavadního· stavu techniky. Postup koncentrování glykolu odpařováním byl podle· tohoto příkladu prováděn v zařízení podle vynálezu, tvořenému- jedinou vertikální · válcovou kolonou (viz obr. 2), a v zařízení podle dosavadního ssavu techniky (viz obr. 1), přičemž do obou zařízení bylo příváděho stejné množství vodného roztoku glykolu za hodinu při stejné teplotě a za stejného· tlaku.

Získané výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.

TABULKA

Zařízení dosud používané

Zařízení podle vynálezu

Přiváděn 12,7% roztok glykolu

Teplota

Tlak

Množství získaného· koncentrovaného roztoku

Koncentrace na výstupu

Teplota na výstupu

Tlak na výstupu

Spotřeba páry

370 kg/h

150 °C

1,274 MPa

952 kg/h

84,85 % -hmot. 84 °C

0,019 6 MPa

150 kg/h při 1,666 MPa

370 kg/h

150 ^CC

1,274 MPa

900 kg/h % hmot.

°C

0,009 8 MPa

690 kg/h při 0,362 6 MPa

Podle výše uvedeného příkladu je koncentrace přiváděného roztoku 12,7 % hmotnosti a koncentrace odváděného roztoku ze zařízení · podle vynálezu je 88 % hmotnosti. Jestliže je potřeba změnit koncentraci na vstupu a výstupu z kolony, je třeba rovněž změnit i tlak a teplotu na vstupu- a výstupu z kolony.

Koncentrování roztoku glykolu je možno provádět v rozmezí až do 100 %, obvykle při tlaku v rozmezí od 0,294 kPa do 1,960 MPa.

Při provádění postupu v zařízení podle uvedeného vynálezu je možno dosáhnout následujících výhod:

a) značná úspora páry pro zahřívání roztoku; spotřeba páry ke zkoncentrování

370 kg/h roztoku je podle dosavadního stavu techniky 8 150 kg/h, zatímco spotřeba páry ke zkoncentrování stejného množství roztoku je v zařízení podle vynálezu asi

690 kg/h, takže úspora páry je:

150 — 1 690

150 = 81,5 % 'bj nižší náklady na výrobu· nasycené páry pro zahřívání; v zařízení podle uvedeného vynálezu' je postačující použít páru o· tlaku 0,362 6, zatímco při postupu podle dosavadního stavu · techniky je nutno použít páru o tlaku· 1,666 MPa. Tlak nasycené páry pro zahřívání a koncentrování roztoku gly249509 několik kolon a dalších zařízení podle dosavadního stavu techniky;

d) nižší iprovozní náklady umožňují návratnost investičních nákladů u nového zařízení podle vynálezu ve velmi (krátké doibě.

kolu se pohybuje v rozmezí od 0,196 do

0,392 MPa podle počátečné a konečné ikoncentrace roztoku;

c) jednoduchost a spolehlivost zařízení podle vynálezu jako celku; v případě řešení .podle vynálezu nahrazuje jediná kolona

Claims (1)

1. Zařízení na koncentrování vodného roztoku glykolu odpařováním, které je tvořeno vertikální válcovou kolonou, rozdělenou na řadu váloových sekcí, přičemž každá z těchto sekcí má ve svém vnitřním prostoru jednu nebo více filmových odparek, tvořených vertikálním trubkovým svazkem bez vnějšího ipláště, a dále jedno nebo více pater, přičemž do horní sekce je zavedeno potrubí pro přívod zpracovávaného roztoku na jednotlivá patra a ipotrubí pro přívod ohřívací nasycené páry a ze spodní sekce je vyvedeno potrubí ipro odvádění kondenzátu, potrubí pro odvádění roztoku zikoncentrovaného glýkolu a potrubí napojené na vakuový systém, vyznačující se tím, že každé patro (4) je připojeno svým dnem (3) к trubkovnici odparky (8) nebo odparek ve stejné sekci, s výjimkou spodní sekce (9a), kde dno patra (4) je připojeno к potrubí (10) pro odvod zkoncentr o váného glykolu a .horní část tohoto patra je připojena ke spodní trubkovnici (15) nad ním umístěné odparky (8), a v horní sekci je horní část patra (4) spojena s potrubím přičemž každé patro (4) má regulovaný průchod (6) Ik regulování průtoku roztoku glykolu do níže umístěné sekce a v horní části má bočně vytvořené děrování (7) к odvádění páry s výjimkou horní sekce, a sousední sekce jsou spojeny sifonovým spojením (9).