LU83567A1 - Procede pour la concentration de solutions aqueuses de glycols - Google Patents

Description

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Procédé pour la concentration de solutions aqueuses de glycolsj t

La présente invention concerne un nouveau procédé pour la concentration de solutions aqueuses de glycols,dans 5 lequel le procédé de distillation à multiples effets est utilisé à l'aide d ' échangeurs à film, vertical disposés dans les étages successifs d'une ou plusieurs colonnes verticales.

Actuellement, la concentration des solutions aqueuses de glycols est effectuée au moyen d'une série de rebouilleurs et 10 d'évaporateurs successifs comme le montre le schéma du procédé de la figure 1.

Dans ce schéma, la solution aqueuse de glycols à faible concentration traverse la canalisation 1 et l'échangeur 2 (où elle est chauffée au dépend de la vapeur 3) jusqu'au 15 premier évaporateur V · De la partie inférieure de 1'évaporateur V , à travers 4, une solution plus concentrée sort qui, à travers 5 et l'échangeur 6 est envoyée vers le second évaporateur V , duquel à travers 7, l'échangeur 8 et la canalisation 9, est envoyée vers le troisième évaporateur V ; de ces derniers 3 20 à travers 10, l'échangeur 11 et la canalisation 12, la solution encore davantage concentrée est envoyée vers le dernier évaporateur V^, maintenu sous vide (environ 200 millibars) au moyen de l'éjecteur 16.

Dans 1'évaporateur V , la solution se concentre ulté-25 rieurement et à travers 13 et la pompe 14, elle est envoyée vers le réservoir 15.

De la tête des trois premiers évaporateurs, la vapeur d'eau sort mélangée avec de petites quantités de glycol, lequel est condensé dans les échangeurs 6, 8 et 11 et est recueilli 30 dans les récipients 17 et 18.

Les vapeurs qui sortent de la tête du quatrième évaporateur sont condensées dans le réfrigérant 19 et en même temps que les autres condensats chargés de glycols, elles sont recyclées vers l'installation desglycols.

35^ Afin d'éviter des pertes excessives de glycols dans » I les vapeurs, l'eau de lavaae est envoyée à travers 20 dans la N> tete des évaporateurs V_ et V .

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Les auteurs de la présente invention ont maintenant découvert que ce procédé de concentration des glycols peut être effectué d'une façon plus simple et avec une économie considérable de vapeur d'eau dans une seule colonne divisée 5 en un certain nombre d'étages, en utilisant le principe de la distillation à multiples effets et en utilisant des échangeurs à film vertical.

C'est un objet de la présente invention de fournir un nouveau procédé pour la concentration de solutions aqueuses 10 de glyco]SjCaractérisë par le fait que pour ladite concentration, on utilise une seule colonne verticale divisée en un certain nombre de sections cylindriques dont chacune comprend : (a) un ou plusieurs évaporateurs à film avec des faisceaux de tubesverticaux sans aucune enveloppe extérieure; * 15 (b) un ou plusieurs petits plateaux, chacun desquels étant relié avec son fond auxfaisceaux de tubes supérieurs de l'un des évaporateurs à film qui se trouvent dans la même section, lesdits petits plateaux étant reliés dans la dernière partie sans évaporateur à film au tube qui conduit au réser-20 voir de la solution concentrée de glycols, tandis qu'avec sa partie supérieure, le plateau est relié à la plaque à tubes inférieure de l'un des évaporateurs à film qui se trouvent dans la section supérieure, lesdits petits plateaux étant reliés dans la'première section directement auctubes d'alimentation de 25 la solution de glycols à concentrer; (c) un système de fermeture et de réglage du débit placé sur le fond de chaque petit plateau, ayant pour but de régler le passage de la solution de glycols depuis le petit plateau jusqu'à l'échangeur à film placé au-dessous; 30 (d) des ouvertures prévues au sommet des parties laté rales de chaque petit plateau, sauf pour les petits plateaux de la première section; (e) un ou plusieurs tubes à siphon reliant deux sections successives et ayant pour but de transférer le condensât 35 recueilli dans chaque section à la section suivante, la première section étant également munie de tubes pour alimenter la ! solution à concentrer aux petiis plateaux (b) et pour introduire \^jf la vapeur d'eau saturée prévue pour le chauffage de ladite

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3 * λ solution, la dernière section étant munie de tubes pour le déchargement des condensats,pour l'jextraxion des solutions concentrées de glycols et pour la jonction avec le système de J vide.

i j 5 En se référant à la figure 2 qui représente ladite ! colonne verticale, le nouveau procédé pour la concentration de solutions aqueuses de glycols va être maintenant décrit.

I On suppose que le nombre total d'étages,simplement i à titre illustratifjest de 9 et qu'il y a un seul petit plateau | 10 et un seul évaporateur à film prévus dans chaque étage.

I Sur le dessin de la colonne 1, sont indiqué par la, ! . 2a et Sajles trois premières sections ou êtages^et par 7a, 8a, ; 9ajles trois dernières sections, tandis que les trois sections ! intermédiaires ne sont pas indiquées par manque de place.

i ä 15 La solution à concentrer qui provient déjà chaude de l'instal lation d'oxyde d'éthylène, car la réaction oxyde d'éthylène + E^O = glycols^est exothermique, est envoyée au petit plateau 4 du premier étage â 'travers la conduite 2.

Du petit plateau 4, ladite solution passe à travers 20 les systèmes de fermeture et le système pour le réglage 6 du j débit,dans les ëvaporateursà film 8 où elle est encore chauffée I par de la vapeur vive provenant de 5; ensuite, elle passe dans I les petits plateaux et dans les évaporateurs 8 placés en-dessous, j devenant ainsi de plus en plus concentrée (jusqu'au dernier 25 étage 9a où elle atteint la concentration maximum, et de la, elle est envoyée à travers la conduite 10 dans le réservoir, j Les vapeurs qui se dégagent dans les petits plateaux j placés après le premier étage, sortent à l'extérieur à travers i les trous des ouvertures 7 et sont condensées à l'extérieur S 30 des tubes 8 des évaporateurs à film tout en chauffant en ! même temps la solution coulant §l l'intérieur des tubes en ; question.

i j Les condensats qui sont recueillis au bas de chaque ί étage passent d'un étage au suivant par les tubes ou les 35 conduites à siphon 9 jusqu'au dernier étage d'où ils sont déchargés par la conduite 11. Les vapeurs quittant le petit .· plateau du dernier étage 9a sont condensées par le réfrigérant chemisé 14.

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Les tubes et les valves 12 servent â transférer les gaz inertes éventuellement présents; d'un étage à l'autre en descencant jusqu'au dernier qui est relié par la conduite 13 au système de vide.

5 Afin de montrer les avantages réalisés par le nouveau procédé pour la concentration des solutions aqueuses de glycols; sur le procédé classique, un essai de concentration d'une solution de glycols est effectuées titre d'exemple,en alimentant deux installations,1'une classique et l'une nouvelle{constituées 10 par une seule colonne avec la même quantité par heure d'une solution aqueuse de glycols, à la même température et sous la „ même pression.

Les résultats sont résumés dans le tableau ci-après : INSTALLATION CLASSIQUE ALIMENTATION INSTALLATION DE L'INVENTION

= 15 41370 Kg/h (Solution de glycols 41370 Kg/h à 12,7 %)

150°C Tarpêrature 150°C

13 bars Pression 13 bars 20 5952 Kg/h Quantité de solution 5900 Kg/h concentrée obtenue 84,85 % en poids Concentration 88 % en poids

84 °C Température à la sortie 73 °C

2 0,2 bar Pression à la sortie 0,1 bar 9150 Kg/h à 17 bars Consonmation de vapeur 1690 Kg/h à 3,7 bars

Dans l'exemple mentionné ci-dessus, la concentration de la solution qui entre est de 12,7 % en poids et celle de la 30 solution qui sort est de 88% en poids. Si les concentrations à l'entrée ou à la sortie varient, les pressions et les températures à l'entrée et à la sortie de la colonne varieront également.

Normalement, pour une gamme de concentration de 35 glycolsde 0% à 100 %, la concentration est effectuée dans la J gamme de pressions comprise entre 20 bars et 0,03 bar et dans / la gamme de températures comprise entre 200°C et 30°C.

En résumé, l'adoption du nouveau procédé selon la

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5 ! i r ί * I présente invention permet d'obtenir les avantages suivants : (a) une économie considérable de vapeur d'eau pour le i chauffage; la consommation de la vapeur pour concentrer 41370 Kg/h de solution avec le procédé connu est de 9150 Kg/h 5 tandis que la consommation pour traiter la même quantité de solution par le nouveau procédé est d'environ 1690 Kg/h; l'économie de vapeur est par conséquent : --150 ~ .1690 .. 100 = 81/5 % ; i 9150 I 10 (b) des coûts inférieurs de production de la vapeur saturée pour le chauffage puisque avec le nouveau procédé une pression de vapeur de 3,7 bars suffitftandis qu'avec le procédé connu, la vapeur doit être sous une pression de | 17 bars;la pression de la vapeur saturée pour le chauffage est 15 comprise entre 2 et 4 bars selon la concentration initiale et selon la concentration finale de la solution; (c) plus grandes simplicité et fiabilité du système dans son ensemble; en fait, dans le nouveau procédé, une seule colonne remplace l'ensemble de plusieurs colonnes du 20 système connu; (d) le coût de l'exploitation inférieure permet d'amortir le premier coût pour le nouveau type d'installation au bout d'environ deux ans; en. fait,1e coût d'une installation du nouveau type traitant 41370 Kg/h de solution a été 25 estimé être d'environ 1050 millions. En supposant que le nombre d'heures de fonctionnement soit de 8000 par an,que le prix de la vapeur saturée à 3,7 bars soit de 7 lires/Kg et que le prix de 11a vapeur saturée à 17 bars soit de 10 lires/Kg, l'économie annuelle sera de (10 x 9150 - 7 x 1690) x 8000 = 637,4 millions/ 30 an, ce qui pourra amortir le capital investi de 1050 millions I ^ avant deux ans.

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Claims (4)

1. Procédé pour la concentration de solutions aqueuses de glycols, caractérisé par le fait que lesdites solutions sont amenées à s1 évaporer,sous la forme de film liquide, dans 5 un grand nombre d'évaporateurs à film vertical en utilisant le principe de la distillation à effets multiples.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par j le fait que la concentration des solutions aqueuses de ! glycols est effectuée dans une seule colonne verticale divisée i 1. en un certain nombre de sections cylindriques dont chacune i comprend : (a) un ou plusieurs évaporateurs à film avec des i faisceaux verticaux de tubes sans enveloppe extérieure; (b) un ou plusieurs petits plateaux dont chacun est ; 15 relié avec le fond à la plaque à tubes supérieure de l’un des | évaporateurs à film qui se trouvent eux-mêmes dans la même ΐ section, dans la dernière section sans évaporateur à film, I lesdits petits plateaux étant reliés au tube conduisant au j réservoir de la solution concentrée de glycols, tandis qu'avec 20 la partie supérieure, il est relié à la plaque à tubes inférieure de l'un des évaporateurs à film qui se trouvent eux-| mêmes dans la section supérieure, dans la première section, ' lesdits petits plateaux étant reliés directement aux conduites d'alimentation de la solution de glycols à concentrer; j . 25 (c) un système de maintien et de réglage du débit placé au fond de chaque petit plateau, ayant pour but de régler le passage de la solution de glycols depuis le petit plateau jusqu'à l'échangeur à film situé en-dessous; (d) des ouvertures prévues en haut dans la partie 30 latérale de chaque petit plateautmais non dans les petits plateaux de la première section; (e) un ou plusieurs tubes à siphon reliant deux sections successives et ayant pour but de transférer le condensât recueilli dans chaque section à la section suivante; 35 la première section étant munie également de conduites pour J l'alimentation de la solution à concentrer aux petits plateaux )L (b) et pour l'introduction de la vapeur saturée pour le chauf- à « 7 m fage de ladite solution,et la dernière section étant munie de conduites pour le déchargement pe l'eau condensée, pour l'extraction de la solution concentrée de glycols et pour la jonction avec le système de vide.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la pression de la vapeur saturée utilisée pour le chauffage initial ultérieur de la solution de glycols est comprise entre 2 et 4 bars.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par 10 le fait que la concentration de la solution aqueuse de glycols est effectuée dans l'intervalle de pressions compris entre 20 bars ‘ et 0,03 bar et dans l'intervalle de températures compris entre 200*et 30°C, dans toute la gamme de concentration des glycols. J / * - b