FI94218B

FI94218B - Tislauslaitteisto vetyperoksidin valmistamiseksi

Info

Publication number: FI94218B
Application number: FI904181A
Authority: FI
Inventors: Albert Meili
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1990-08-23
Publication date: 1995-04-28
Also published as: JPH03122005A; US5171407A; EP0419406B1; DE59003144D1; FI904181A0; FI94218C; EP0419406A1; JP2938952B2

Description

94218

Tislauslaitteisto vetyperoksidin valmistamiseksi

Keksintö koskee tislauslaitteistoa väkevöidyn vetyperoksidin (H202) valmistamiseksi, jonka osina on haihdu-5 tin, nesteenerotin ja tislauskolonni, ja laitteiston tislauskolonnin täytettä.

Mainitunlaisissa tunnetuissa peroksidilaitteistois-sa yksittäiset osat on yhdistetty toisiinsa taivutetuilla putkilla. Tällöin tapahtuu kuitenkin suhteellisen suuri 10 painehäviö koko laitteiston matkalla, mikä puolestaan vaatii väistämättömästi vastaavan suuruista lämpötilan korottamista laitteistossa haihduttimeen asti. Ennen kaikkea turvallisuussyistä on lämpötilat pidettävä kuitenkin mahdollisimman alhaisina vetyperoksidin valmistuksen yhtey-15 dessä. Tähänastiset laitteistot ovat lisäksi rakenteeltaan kalliita ja vaativat myös runsaasti tilaa ja rakennekus-tannuksia suojavaippaa varten. Myös niiden tuotesisältö on vielä epätoivottavan korkea.

' Tämän keksinnön päämääränä on voittaa nämä haitta- 20 puolet ja saada aikaan laitteisto, jossa paineenalenemista on vähennetty olennaisesti ja käyttö- ja maksimilämpötilat ovat matalampia, ja siten laitteiston turvallisuus on mahdollisimman hyvä. Tämän lisäksi tulee alentaa laitteiston tuotesisältöä, investointikustannuksia ja tilantarvetta.

25 Tähän päämäärään päästään keksinnön mukaisesti pa tenttivaatimuksen 1 mukaisella laitteistolla. Tiiviillä rakennustavalla, jossa osat ovat yhdellä akselilla ilman yhdyslinjoja, suunnanmuutoksia ja poikkileikkauksen pienennyksiä, ja osilla, joissa tapahtuu hyvin pieni painehä-. 30 viö, ennen kaikkea myös tislauskolonnin järjestetyssä täytteessä, saavutetaan sangen pieni kokonaispainehäviö ja siten matalat käyttölämpötilat olennaisesti pienemmillä investointikustannuksilla ja tilankäytöllä. Tiiviillä rakennustavalla ja pienellä painehäviöllä vähennetään puo-35 lestaan tuotesisältöä ja parannetaan siten kaiken kaik- 2 9421 8 kiaan turvallisuutta ja taloudellisuutta. Epäitsenäiset vaatimukset koskevat keksinnön edullisia toteutusmuotoja. Eräässä erityisen edullisessa suoritusmuodossa on jäähdytin tislauskolonnin lisäkomponenttina ja rakenneyksikköön 5 yhtenäisesti kuuluvana osana. Eräässä lisäsuoritusmuodossa voidaan käyttää jäähdyttimen tilalla lämpöpumppuna toimivaa kompressoria, jonka avulla voidaan saavuttaa erityisen alhaiset käyttökustannukset. Komponentteina, joissa paine-häviö on erityisen vähäinen, voidaan käyttää nousuputki-10 haihdutinta, lamellinesteenerotinta ja/tai sekoitusjäähdy-tintä, joka toimii täydellisen vastavirtauksen periaatteella. Sangen hyviä tuloksia saavutetaan keksinnön mukaisella järjestelyllä, jonka yhteydessä kokonaispainehäviö on pienempi kuin 20 mbar.

15 Keksintöä valaistaan seuraavassa lähemmin esimer kein ja niihin liittyvin kuvioin. Kuvioissa kuvio 1 esittää tähänastista laitteistoa, jossa osat ovat erillisiä; kuvio 2 esittää kaavamaisesti keksinnön mukaista 20 tislauslaitteistoa; kuvio 3 esittää toista, jäähdyttimellä varustettua keksinnön mukaista laitteistoa; kuvio 4 esittää lämpöpumpulla varustettua laitteistoa; 25 kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen tislauslaitteis- ton toimintaperiaatetta ρ,Τ-diagrammin avulla.

Kuvion 1 mukaisessa tähänastisessa peroksiditis-lauslaitteistossa on yksi syöttö F (sisääntulo) ja kaksi tuotteen ulosmenoa A ja B, jolloin tuotteen ulosmenosta A 30 saadaan puhdasta peroksidiliuosta. H202-pitoisuudet voivat • olla eri kohdissa esimerkiksi seuraavat: F = 35 %, A = 43 % (puhdas) ja B = 53 %. Laitteistossa on seuraavat yksittäiset komponentit: haihdutin 1, erotin 2, tislausko-lonni 3 ja jäähdytin 4, jotka on yhdistetty taivutetuin 35 yhdyslinjoin 6, 7 ja 8. Tässä tunnetussa laitteistossa 3 9421 8 esiintyy suhteellisen suuria painehäviöitä, ensinnäkin yhdyslinjojen 6, 7 ja 8 mutkien ja poikkileikkauksen pienentymisten vuoksi ja myös rakenneosissa, kuten erottimena 2 toimivassa syklonissa 5 että pohjilla 9 varustetussa 5 tislauskolonnissa. Kolonniin 3 johdetaan vastavirtaus 23 ja jäähdyttimeen 4 on kytketty alipaineliitäntä 30 ja kyl-mävesisyöttö- ja -poistoputket 24 ja 25.

Kuviot 2 ja 3 esittävät kaavamaisesti ja yksityiskohtaisesti keksinnön mukaista peroksiditislauslaitteis-10 toa, jossa komponentit 1-4 ovat kolonnimaisia ja ne on sijoitettu suoraan päällekkäin pystyakselille 16 ja koottu yhdeksi rakenneyksiköksi 17. Haihdutin 1 on rakennettu liittymään suoraan erottimeen 2 ja tämä tislauskolonnin 3 jatkoksi. Jäähdytin 4 on sijoitettu tislauskolonnin 3 15 päälle. Komponentteina, joissa virtausvastus tai painehä-viö on pieni, käytetään tässä yhteydessä nousuputkihaihdu-tinta li, joka on varustettu höyrynsyötöllä 21 ja konden-saatinpoistolla 22, lamellinesteenerotinta 12, sekoitus-‘ jäähdytintä 14, joka toimii täydellisen vastavirtauksen 20 periaatteella, ja ennen kaikkea järjestettyä kolonnin täytettä 13, jolla on suuri pinta-ala, esimerkiksi Sulzer-tai Mellapak-täytettä jne. Asentamisen yksinkertaistamiseksi voi rakenneyksikkö 17 koostua kahdesta osasta, jotka kytketään yhteen pelkällä laipalla 18. Siten voidaan voit-25 taa myös tähänastisten, monista osista koostuvien laitteistojen (kuvio 1) tiiviysongelmat. Laitteisto voidaan kuitenkin toteuttaa myös ilman laippaa 18 yksiosaisena, hitsattuna rakenneyksikkönä 17, jossa on esimerkiksi mies-luukku 33 tarkastuksia varten. Laitteisto valmistetaan 30 edullisesti kokonaan joko puhtaasta alumiinista tai ruos-’ tumattomasta teräksestä. Laitteistossa tapahtuvan läpivir tauksen suurentamiseksi voidaan myös esimerkiksi suurentaa läpikulkupoikkipintaa 34 kolonnin 3 alaosassa, jolloin kolonnin seinämään tehdään samanaikaisesti laajennus 35.

, 94218 4

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaista tislauslaitteis-toa, jossa käytetään jäähdyttimen 4 sijasta lämpöpumppua 26. Tämä koostuu kompressorista 27, esimerkiksi yksi- tai kaksivaiheisesta keskipakoahtimesta, joka on kytketty lin-5 joilla 28 ja 29 kolonniin 3 ja haihduttimeen 1 ja joka tiivistää kolonnin huipulta tulevat höyryt niin korkeaan ρ,Τ-arvoon, että tämä riittää haihduttimen 1 kuumentamiseen. Vain keksinnön mukaisen laitteistomallin ansiosta, jossa painehäviö on sangen vähäinen, on ylipäänsä talou-10 dellisesti mahdollista ja järkevää käyttää tällaista lämpöpumppua. Tällaisella kuvion 4 mukaisella laitteistolla voidaan kuitenkin alentaa käyttökustannuksia velä huomattavasti .

Kuvio 5 esittää ρ,Τ-diagrammin avulla parannusta, 15 joka on saavutettavissa keksinnön mukaisilla laitteistoilla (20) tähänastisiin laitteistoihin (10) verrattuna. 31 on veden höyrynpäinekäyrä ja 32 H202-liuoksen höyrynpaine-käyrä. Piste (pl, Tl), jossa paine on pl ja lämpötila Tl, vastaa tällöin jäähdyttimen (tai tislauskolonnin kuvion 4 20 ollessa kyseessä) huipulla vallitsevia arvoja, p ja T kasvavat laitteistossa edettäessä nuolen 10 mukaisesti tähänastisten ja nuolen 20 mukaisesti keksinnön mukaisten laitteistojen ollessa kyseessä. Tähänastisten laitteistojen suhteellisen korkeita maksimiarvoja osoittaa piste (p2, 25 T2) . Keksinnön mukaisilla tislauslaitteistoilla saadaan sitä vastoin aikaan huomattavasti pienempiä maksimiarvoja (p3, T3). Niinpä tähänastisen laitteiston suuri painehäviö dp2 pienenee murto-osaan (dp3) keksinnön mukaisen laitteiston yhteydessä. Tuloksena oleva lämpötilan aleneminen 30 dT samoin kuin painehäviön pieneneminen dp merkitsevät vastaavasti laitteiston turvallisuuden ja taloudellisuuden suuurta parantumista. Kun lähtökohtana ovat huipulla vallitsevat arvot pl = 60 mbar ja Tl = 36 °C, ovat arvot tähänastisten laitteistojen kohdalla esimerkiksi seuraavat: 35 T2 = 60 °C ja p2 = 120 mbar, jolloin paine-ero dp2 on 60 mbar.

94218 5

Uusilla laitteistoilla saavutetaan esimerkiksi seu-raavia arvoja: p3 = 72 mbar ha T3 = 50 °C ja paine-ero dp3 siten 12 mbar. Keksinnön mukainen painehäviön pienentyminen dp on tällöin siten 48 mbar ja lämpötilan lasku dT 5 10 °C.

Claims

9421 8

1. Tislauslaitteisto väkevöidyn vetyperoksidin (H202) valmistamiseksi, jonka rakenneosina on haihdutin 5 (1), nesteenerotin (2) ja tislauskolonni (3), tun nettu siitä, että rakenneosat (1, 2, 3) on sijoitettu pystyakselille (16) ja koottu yhdeksi rakenneyksiköksi (17) ilman rakenneosien (1, 2, 3) välisiä yhdysputkilinjo-ja, jolloin erotin (2) on rakennettu suoraan haihduttimen 10 (1) päälle ja tislauskolonni (3) suoraan erottimen (2) päälle, niin että erotin (2) on tislauskolonnin (3) jatkeena, ja tislauskolonnissa (3) on järjestetty täyte (13).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tislauslaitteisto, tunnettu siitä, että siinä on lisärakenneosa- 15 na jäähdytin (4), joka on sijoitettu suoraan tislauskolonnin (3) päälle, ja siten yhtenäisesti liitetty rakenneyk-sikköön (17).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tislauslaitteisto, tunnettu siitä, että siinä on kompressorin 20 (27) muodossa oleva lämpöpumppu (26), joka on kytketty putkilinjoilla (28, 29) tislauskolonnin (3) huippuun ja haihduttimeen (1).

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen tislauslaitteisto, tunnettu siitä, että jäähdytin on sekoitus- 25 jäähdytin (14), joka toimii täydellisen vastavirtauksen periaatteella.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tislauslaitteisto, tunnettu siitä, että haihdutin on nousuput-kihaihdutin (11).

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tislauslaitteis- • 4 * to, tunnettu siitä, että nesteenerotin on lamel- linesteenerotin (12). Il IHI «4» i 14.-Ei . i 7 94218