Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdzielania roztworu na jego skladniki lotne i nielotne, a w szcze¬ gólnosci sposób rozdzielania surowego, cieklego roz¬ tworu, zawierajacego lotny rozpuszczalnik i nielotna substancje rozpuszczona, na produkt gazowy, skladajacy sie w wiekszosci z lotnego rozpuszczalnika i niewielkiej ilosci nielotnej substancji rozpuszczonej, wystepujacej w produkcie gazowym glównie w postaci kropelek cieczy, oraz na produkt ciekly, zawierajacy niewielka czesc lotnego rozpuszczalnika i wiekszosc nielotnej substancji rozpuszczonej.Proces prowadzi sie w taki sposób, by surowy, ciekly roztwór zawierajacy lotny rozpuszczalnik i nielotna substancje rozpuszczona przeprowadzic w produkt gazowy skladajacy sie w wiekszosci z lotnego rozpusz¬ czalnika i niewielkiej ilosci nielotnej substancji rozpusz¬ czonej, przy czym substancja nielotna wystepuje w pro¬ dukcie gazowym glównie w postaci kropelek cieczy, oraz w produkt ciekly zawierajacy niewielka czesc lotnego rozpuszczalnika i wiekszosc nielotnej substancji rozpuszczonej.Czesto zachodzi potrzeba rozdzielenia roztworu na skladniki. W przypadku, gdy roztwór stanowi praktycznie jedna nielotna substancja rozpuszczona w lotnym roz¬ puszczalniku, rozdzielanie mozna prowadzic w urza¬ dzeniu zwanym wyparka. Znanych jest wiele typów wyparek, wszystkie zawieraja dwa podstawowe ele¬ menty; komore grzejna i oddzielacz cieczy.Przyklady" typowych wyparek przedstawione sa w Perry's Chemical Engineers,Handbook, wydanie piate 10 15 25 (1973 r;) na stronach 11^-37. Wyparki, mimo ii podobne do kotlów destylacyjnych i teboileiów kolumn .destylacyjnych róznia sie od nich tym, ze zwykle nie zawieraja pólek lub wypelnienia ulatwiajacego zetkniecie sie cieczy z oparami w celu ich lepszego rozfrakcjor nowania. Poniewaz pozadanemu rozdzielaniu w wy* parce poddaje sie skladniki nielotne i lotne, dla których stosunek aktywnosci cisnieniowej w warunkach pracy wyparki równy jest praktycznie zero, zetkniecie sie cieczy z oparami sluzy w tym wypadku innym, niz destylacja, celom.W kazdym z elementów wyparki tj. w komorze grzej¬ nej i w oddzielaczu cieczy dokonuje sie rozdzial skladników lotnych i nielotnych zawartych w surówce.W komorze grzejnej roztwór ogrzewa sie w celu ko¬ rzystnego powiekszenia róznic aktywnosci cisnieniowej skladników i uzyskania wstepnego rozdzielenia. Glówna czesc substancji nielotnej wyprowadza sie z komory wyparki w postaci cieczy, która moze byc zarówno bardziej stezonym roztworem, jak i szlamem substancji nielotnej w niewielkiej ilosci rozpuszczalnika. Glówna czesc substancji lotnej odprowadza sie z komory grzejnej w postaci oparów.Wrzenie, które zachodzi w komorze grzejnej powoduje powstawanie malych kropelek cieczy, zawierajacej skladnik nielotny w stezeniu zblizonym do stezenia w produkcie cieklym. Kropelki te, porywane przez strumien oparów, wyprowadzane sa wraz z nim z komory grzejnej. W zaleznosci od rodzaju roztworu podda¬ wanego odparowaniu moze to oznaczac strate cennej 125 192125 192 3 nielotnej substancji albo zanieczyszczanie par rozpusz- f czalpikr. ; W ' przypadku ; uswiadomienia sobie, ze stezenie I skladnika nielotnego w produkcie cieklym jest zwykle ! wielokrotnie wieksze niz w surówce oznacza to, iz i nawet -bardzo niewielka ilosc porwanego produktu " ci3cTe^onSia"wyraznie szkodliwy wplyw na jakosc opa¬ rów z komory grzejnej. I tak, w przypadku, gdy stezenie wagowe skladnika nielotnego w produkcie cieklym jest tysiac razy wieksze od jego stezenia w surówce, wówczas obecnosc zaledwie jednej czesci wagowej cieczy w ty¬ siacu czesci wagowych oparów calkowicie niweczy dokonany w komorze grzejnej rozdzial.W celu uzyskania z wyparki produktu gazowego stosunkowo wolnego od kropelek cieczy, strumien oparów z komory grzejnej przepuszcza sie zwykle przez oddzielacz cieczy. Urzadzenie takie sluzy do usuwania znacznych procentowo ilosci kropelek cieczy zawartych w oparach, dzieki wykorzystaniu róznic gestosci pary i cieczy. Poniewaz ilosc kropelek cieczy w oparach zalezy w duzym stopniu od predkosci prze¬ plywu, opary z komory grzejnej mozna wyprowadzac z niewielka predkoscia, kierujac je ku górze poprzez czesc aparatu o duzej srednicy, dzieki czemu kropelki cieczy beda mogly wypadac ze strumienia oparów pod wplywem grawitacji. Mozna tu równiez zastosowac cyklony i przegrody odbijajace w celu koalescencji mgly w wieksze i latwiejsze do usuniecia krople. Zwykle do tego celu stosuje sie uklad siatek drucianych, chociaz, w przypadku gdy skladnik nielotny jest substancja stala w warunkach pracy wyparki, maja one tendencje do zatykania sie, przez co traca skutecznosc dzialania.Jednakze, pomimo stosowania tak wypróbowanych technik oddzielania cieczy, zawartosc kropelek w opa¬ rach stanowi czesto istotny problem i ogranicza wy¬ dajnosc wyparek stosowanych do rozdzielania roztworu na jego skladniki lotne i nielotne.Obecnie stwierdzono, ze skutecznosc wyparki w roz¬ dzielaniu cieklego roztworu na jego skladniki lotne i nielotne mozna poprawic przez zetkniecie oparów wychodzacych z komory grzejnej, przed urzadzeniem do oddzielania cieczy, z wprowadzanym do wyparki surowym, cieklym roztworem.Na fig. 1 podano konwenqonalny sposób rozdzie¬ lania roztworu na skladniki lotne i ciekle.Zgodnie ze schematem przedstawionym na fig. 1, który ilustruje dotychczasowy sposób prowadzenia procesu odparowania, surowy roztwór zawierajacy lotny rozpuszczalnik i jedna lub wiecej nielotnych substancji rozpuszczonych wprowadza sie rurociagiem 1 do komory grzejnej 2. Dostarczone do komory 2 cieplo (sposób jego dostarczania nie jest na rysunku pokazany) powoduje rozdzielenie skladników na lotne i nielotne. Glówna czesc roztworu zawartego w surówce odparowuje iw postaci oparów uchodzi z komory 2 rurociagiem 3 do oddzielacza cieczy 4. Wydzielajace sie opary unosza ze soba kropelki cieczy bogatej w sklad¬ niki nielotne. Pozostala czesc podgrzanej surówki, stanowiaca stezony roztwór, wyprowadzana jest z dolu komory 2 rurociagiem 5. Kropelki znajdujace sie w opa¬ rach wychodzacych z komory grzejnej oddziela sie od gazu w oddzielaczu cieczy 4. Wieksza czesc cieczy za¬ wartej w strumieniu oparów oddziela sie w separatorze 4 i odprowadza bezposrednio rurociagiem 6 do po- 4 laczenia z ciecza wpuszczana z dolu komory grzejne) rurociagiem 5, uzyskujac w wyniku ciekly produkty który mozna odprowadzic rurociagiem 7 lub zawrócic do komory 2.Produkt odprowadzany rurociagiem 7 zawiera glówna czesc substancji nielotnych oraz mniejsza czesc lot* nych skladników surówki. Produkt gazowy wypro¬ wadzany z oddzielacza cieczy 4 rurociagiem 8 zawiera wiekszosc lotnego rozpuszczalnika i niewielka czesc nielotnych substancji rozpuszczonych, zawartych w surówce.Wedlug wynalazku, sposób rozdzielania surowego* cieklego roztworu, zawierajacego lotny rozpuszczalnik 15 i nielotna substancje rozpuszczona, na produkt gazowy, skladajacy sie w wiekszosci z lotnego rozpuszczalnika i niewielkiej ilosci nielotnej substancji rozpuszczonej wystepujacej w produkcie gazowym glównie w postaci kropelek cieczy, oraz na produkt ciekly, zawierajacy 20 niewielka czesc lotnego rozpuszczalnika i wiekszosc nielotnej substancji rozpuszczonej, polega na tym, ze ciekly roztwór lotnego rozpuszczalnika i nielotnej sub¬ stancji rozpuszczonej ogrzewa sie w komorze grzejnej w celu wytworzenia strumienia oparów zawierajacych 25 pary rozpuszczalnika i kropelki cieczy oraz strumienia cieczy, który stanowi wypuszczany z dolu komory grzejnej produkt ciekly, strumien oparów wychodzacy z komory grzejnej styka sie w strefie zetkniecia z suro¬ wym, cieklym roztworem, w wyniku czego uzyskuje 30 sie górny strumien gazów zawierajacy pary rozpuszczal¬ nika i kropelki cieczy oraz dolny strumien cieczy, przy czym kropelki cieczy zawarte w górnym strumieniu gazu maja nizsze stezenie nielotnej substancji rozpusz¬ czonej niz kropelki porywane przez strumien oparów 35 z komory grzejnej, a caly górny strumien gazów opusz¬ czajacy strefe zetkniecia zawiera mniejsza ilosc substancji nielotnej niz strumien oparów z komory grzejnej, po czym w urzadzeniu do oddzielania cieczy od par oddziela sie wiekszosc cieczy zawartej w górnym stru¬ go mieniu gazów wychodzacych ze strefy zetkniecia, w wyniku czego uzyskuje sie produkt gazowy i strumien odzyskanej cieczy oraz zawraca sie dolny strumien cieczy ze strefy zetkniecia i wprowadza go do komory grzejnej jako ciekly roztwór, który nastepnie poddaje 45 sie ogrzewaniu. Strumien cieczy odzyskanej z urzadze¬ nia do oddzielania: wprowadza sie do komory grzejnej, laczy sie ze strumieniem wypuszczanej z dolu kolumny grzejnej cieczy, przepuszcza sie przed wprowadzeniem do komory grzejnej przez strefe zetkniecia. 50 ' Surowy roztwór ciekly i strumien oparów z komór- grzejnej stykaja sie w przeciwpradzie, w strefie zetkniecia* w której jako srodki ulatwiajace zetkniecie stosuje sife wypelnienie albo jedna lub wiece; pólek. W sposobie 55 wedlug wynalazku stosuje sie roztwór w którym sccp- sunek lotnosci wzgledne) lotnego rozpuszczalnika do kazdej z nielotnych substancji rozpuszczonych wynosi co najmniej 10000 do 1. Proces prowadzi sie tak, ze calkowita ilosc cieczy zawartej w górnym strumieniu 60 gazu wychodzacego ze strefy zetkniecia jest nie mniejsza* liczac w stosunku objetosciowym, niz calkowita ilosc cieczy zawartej w oparach z komory grzejnej. Surowy roztwór ciekly stanowi lotny rozpuszczalnik, zawiera¬ jacy jeden lub wiecej alkoholi wielowodorotlenowych, 55 oraz nielotna substancja rozpuszczona, zawierajaca soleI 5 organiczne lub nieorganiczne przy czym jako alkohol wielowodorotlenowy stosuje sie glikol etylenowy.Kontaktowi strumieni w strefie zetkniecia, nie towa¬ rzysza, oczywiscie, zadne procesy destylacyjne w sensie rozdzielania surówki na skladniki lotne i nielotne.Nie uzyskuje sie tez wyeliminowania kropelek cieczy ze strumienia oparów. Jednakze, operacja ta znacznie zwieksza skutecznosc rozdzielcza wyparki. Na tym etapie, ze strumienia oparów wychodzacych z komory grzejnej usuwa sie bogate w skladnik nielotny kropelki cieczy wyczerpanej, zastepujac je kropelkami wpiowa- dzanej do wyparki surówki. W wyniku tego kropelki cieczy porwanej przez strumien gazów wychodzacych ze strefy zetkniecia zawieraja mniej skladnika nielotnego.Mozna wiec przyjac, patrzac na to od strony skladnika nielotnego, ze w strefie zetkniecia nastepuje rozcien¬ czenie zawartych w oparach kropelek cieczy.W przypadku dysponowania dostateczna powierzchnia zetkniecia, zawartosc substancji nielotnej w produkcie gazowym mozna zredukowac w stosunku odpowiadajacym stosunkowi zawartosci tego skladnika w surówce i w cieklym produkcie. W przypadku, gdy stezenie substan¬ cji nielotnej w surówce jest odpowiednio niskie, mozna uzyskac redukcje w granicach kilku rzedów wielkosci.Wynalazek dostarcza wiec sposobu zmniejszenia ilosci nielotnych zanieczyszczen w produkcie gazowym uzyskiwanym z wyparki do poziomu nie latwo dotad osiaganego w praktyce. I przeciwnie, niz mialo to miejsce dotychczas, sposób ten nie polega na zwiekszaniu trud¬ nosci oddzielania coraz mniejszych zawartosci kropelek cieczy w celu uzyskania lepszego rozdzielenia, lecz na ulepszeniu, które dziala niezaleznie od stosunku aktyw* nosci cisnieniowych rozdzielanych skladników oraz niezaleznie od czynników wplywajacych na fizyczny rozdzial cieczy zawartej w strumieniu gazu od tego gazu.Oprócz latwiejszego usuwania skladników nielotnych z produktu gazowego uzyskiwanego z wyparki, sposób wedlug wynalazku umozliwia uzyskanie jeszcze innych korzysci w prowadzeniu procesu odparowania. I tak, sposób pomaga zapobiegac zanieczyszczaniu urzadzenia pomoca mozna równiez skutecznie wyeliminowac pro¬ blemy towarzyszace zanieczyszczaniu produktu gazo¬ wego w wyniku rozbryzgiwania sie lub pienienia cieczy w komorze grzejnej. Ponadto, zastosowanie sposobu -wedlug wynalazku umozliwia takie prowadzenie pro¬ cesu odparowania, by uzyskiwac ciekly produkt o bardzo -duzym stezeniu substancji nielotnej, dzieki czemu mozna maksymalnie odzyskiwac lotny rozpuszczalnik.¦ Zarówno sposób czesciowego odparowywania sklad¬ nika lotnego z. surowego roztworu w komorze grzejnej, jak i sposób usuwania cieczy z oparów w oddzielaczu cieczy sa dobrze znane i moga byc korzystnie stosowane w którymkolwiek z licznych typów komór grzejnych i oddzielaczy, stanowiacych znane wyposazenie wyparek.-Równiez i warunki prowadzenia procesu sposobem wedlug wynalazku, takie jak temperatura i cisnienie, stosowane do rozdzielania danej surówki na takie same skladniki lotne i nielotne, nie róznia sie zasadniczo od tych, które sa korzystnie stosowane w typowych pro¬ cesach odparowania? Wedlug wynalazku, etap. zetkniecia moze byc ko¬ rzystnie prowadzony w, dowolny sposób zapewniajacy 5192 6 bezposredni kontakt pomiedzy strumieniami cieczy i pary. Korzystnie jest uzyc do tego celu pionowych fragmentów kolumn pólkowych lub kolumn z wypel¬ nieniem, takich jak kolumny powszechnie stosowane w procesach destylacji, absorpcji oraz w podobnych procesach prowadzonych w ukladzie gaz-ciecz. Kryteria obowiazujace w przypadku stosowania typowych pro¬ cesów pomiedzy gazem i ciecza moga równiez obowia¬ zywac w przypadku procesu prowadzonego sposobem wedlug wynalazku. Innymi slowy, nalezy tak skon¬ struowac strefe zetkniecia, by uniknac jej zalewania, zarastania, nadmiernego porywania kropelek cieczy przez pare itp.Mozna sie spodziewac, ze bardzo dobry kontakt surówki i oparów z komory grzejnej uzyska sie na pól¬ kach sitowych w pionowej kolumnie, puszczajac oba strumienie w przeciwpradzie. Zwykle pozadane jest stosowanie od 3 do 8 pólek rzeczywistych wlacznie, _ lub ich odpowiednika w postaci wypelnienia, chociaz nawet minimalne zetkniecie obu strumieni na pojedynczej pólce powinno przyniesc widoczne korzysci w stosunku do zwyklego procesu odparowania prowadzonego bez tego zabiegu.Optymalna konstrukcja strefy zetkniecia, dostoso¬ wana do okreslonego procesu odparowania, zalezy od rodzaju lotnych i nielotnych skladników surowego roztworu, wydajnosci komory grzejnej i urzadzen do oddzielania cieczy oraz pozadanego stopnia separacji.Odpowiednie sposoby manipulowania takimi czynni¬ kami w konkretnej sytuacji mozna realizowac na pod¬ stawie ogólnych zasad obowiazujacych w tej dziedzinie inzynierii chemicznej.Strumieniowi cieczy odzyskanej w oddzielaczu mozna nadac rózne przeznaczenie. Zgodnie z dwoma korzy¬ stnymi zastosowaniami sposobu wedlug wynalazku, strumien takiej cieczy wprowadza sie do komory grzej¬ nej lub laczy ze strumieniem cieczy wypuszczanej z dna komory grzejnej. 40 Pierwszy z tych sposobów stosuje sie kierujac zwykle strumien cieczy z oddzielacza do strefy zetkniecia, przed wprowadzeniem go do komory grzejnej. Mozliwe jest równiez stosowanie obu tych wariantów jednoczesnie.I tak np. strumien cieczy odzyskanej z oddzielacza moze 45 byc czesciowo przepuszczany, przed wprowadzeniem do komory grzejnej, przez strefe zetkniecia, a jego reszta moze byc kierowana bezposrednio do komory grzejnej, lub laczona ze strumieniem cieczy wypuszcza¬ nym z dolu komory grzejnej. 50 Korzystnie, gdy strumien cieczy odzyskanej splywa grawitacyjnie z oddzielacza do komory grzejnej poprzez strefe zetkniecia. Jeszcze korzystniej, gdy strefa zet¬ kniecia i oddzielacz cieczy znajduja sie w jednym naczyniu. 55 Fig. 1, 2 i 3 sluza jako dalsza ilustracja sposobu wedlug wynalazku przy czym fig. 1 ilustruje znany stan techniki i zostal omówiony wczesniej.Na fig. 2 przedstawiony jest sposób wedlug wynalazku Na obu rysunkach, (fig. 1 i 2) te same cyfry maja takie 60 samo znaczenie. Oprócz komory grzejnej 2 i oddzielacza cieczy 4 na fig. 2 pokazana j*st strefa zetkniecia 9, w której surowy, ciekly roztwór doprowadzany ruro¬ ciagiem X styka sie z oparami wchodzacymi z komory grzejnej rurociagiem 3 do strefy zetkniecia 9. Tak, 65 jak przedstawiono to przy opisie fig. 1, opary z komory125 192 8 grzejnej zawieraja ciecz bogata w skladnik nielotny. fy trakcie procesu zachodzacego w strefie zetkniecia 9, substancja nielotna. Unoszona w strumieniu oparów, przechodzi do surowego roztworu doprowadzanego rurociagiem 1. Surowy, ciekly roztwór wzbogacony 5 W skladnik nielotny wyprowadza sie ze strefy zetkniecia d i rurociagiem 10 wprowadza do komory grzejnej 2, gdzie odparowuje z niego Wiekszosc skladnika lotnego tworzac strumien oparów, który z komory grzejnej 2 rurociagiem 3 uchodzi do strefy Zetkniecia 9. 10 Strumien oparów, po obróbce w strefie zetkniecia 9, zawiera ciecz, stanowiaca, w porównaniu z ciecza za¬ warta w tym strumieniu przed obróbka, rozcienczony roztwór skladnika nielotnego. Strumien oparów ze strefy 9 kieruje sie rurociagiem 11 do oddzielacza cieczy 15 4, w celu usuniecia z niego wiekszosci unoszonej wraz z nim cieczy. Ciecz odzyskana w oddzielaczu 4 zawraca sie rurociagiem 12 do komory grzejnej 2 albo bezpo¬ srednio, tak jak to pokazano na rysunku fig. 2, albo poprzez strefe zetkniecia 9, w sposób opisany ponizej 20 na przykladzie rysunku fig. 3. Na ogól preferowane jest zawracanie cieczy do komory grzejnej, gdyz ciecz odzyskana w oddzielaczu pracujacym w ukladzie wedlug wynalazku ma stosunkowo duza zawartosc skladnika lotnego. Ciecz odzyskana mozna by ewentualnie laczyc 25 z cieklym produktem bardziej wzbogaconym w skladnik nielotny niz odpowiedni strumien z rysunku fig. 1 i wyprowadzanym z komory 2' rurociagiem 5. Produkt gazowy o mniejszej, niz w przypadku odpowiedniego strumienia z rysunku fig. 1, zawartosci skladnika nie- 30 lotnego odprowadza sie z oddzielacza cieczy rurociagiem 8.Rysunek fig. 3 pomaga w objasnieniu sposobu wedlug wynalazku, gdyz daje praktyczny obraz korzystnego przystosowania wyparki do procesu prowadzonego tym 35 sposobem. Oznaczenia liczbowe na rysunku fig. 3 odpowiadaja oznaczeniom poszczególnych etapów i stru¬ mieni, stosowanym na rysunku fig. 2. Przedstawione na rysunku fig. 3 pionowe naczynie 17 sklada sie z czesci dolnej, w której zachodzi etap odparowania roztworu 2 40 analogiczny jak w komorze grzejnej, z czesci srodkowej w której znajduje sie strefa zetkniecia 9, i z czesci górnej, przystosowanej do oddzielania cieczy 4. Poszczególne etapy procesu wedlug wynalazku mozna korzystnie roz¬ wiazac w praktyce jako strefy znajdujace sie w kilku 45 naczyniach.W konkretnym przypadku, przedstawionym na ry¬ sunku fig. 3, strefa dolna wyposazona jest w wezownice 13, która dostarczane jest z zewnatrz medium grzejne np. para wodna, strefa srodkowa zawiera trzy pólki 14, na których nastepuje zetkniecie cieczy i oparów, a strefa górna posiada uklad siatek drucianych 15.ProWadzac w opisanym wyzej aparacie proces zgodnie Ze sposobem wedmg wynalazku, surowy, ciekly roztwór I wprowadza sie do strefy zetkniecia 9, gdzie na polkach 14 styka sie on w przeciwpradzie Ze strumieniem opa¬ rów 3 ze strefy grzejnej.W, wyniku prowadzonych zabiegów, strumien oparów II wychodzacy ze strefy zetkniecia zawiera ciecz o niz- ^ 6^ym stezeniu substancji nielotnej niz wchodzacy do tej strefa strumien oparów '3 z czesci grzejnej. Stru- rtfen cieczy 10 Opuszczajacy strefe zetkniecia splywa do czesci grzejnej, do fctórel dostarczane jest cieplo w celu odparowania tzesci Skladnika lotnego. Skladnik & 50 55 lotny, unoszac sie w postaci strumienia oparów 3, porywa ze soba czastki cieczy i substancji nielotnej i wchodzi do strefy zetkniecia 9. Czesc cieklej mieszaniny substancji lotnych i nielotnych wyprowadzana jest z dolu strefy grzejnej jako produkt ciekly 5. Opary 11 ze strefy zetkniecia wchodza do oddzielacza cieczy, który stanowi uklad sit drucianych 15. W tej czesci aparatu nastepuje wydzielenie ze strumienia oparów wiekszosci zawartej w nim cieczy, w wyniku czego uzy¬ skuje sie strumien produktu gazowego 8 i strumien cieczy odzyskanej 16. Jak juz powiedziano, strumien 16 moze byc skierowany do strefy grzejnej lub bezpo¬ srednio do strumienia produktu.W korzystnym zastosowaniu przedstawionym na rysunku fig. 3 strumien cieczy odzyskanej 16, zawierajacy kropelki zlaczone w wieksze krople w urzadzeniu do odemglania gazu 15, splywa z oddzielacza do czesci grzejnej przez strefe zetkniecia lub obok niej.Z uwagi na to, ze strumien cieczy odzyskanej 16 jest maly w porównaniu ze strumieniem cieklej surówki 1 oraz, ze stezenie substancji nielotnej jest w nim sto¬ sunkowo niskie, zawrót tego strumienia do czesci grzej¬ nej z pominieciem strefy zetkniecia, jesli ma jakikolwiek niekorzystny wplyw na wydajnosc strefy zetkniecia, to jest to wplyw niewielki.W rzeczywistosci, w niektórych przypadkach nie¬ wielkie nawet zwiekszenie przeplywu strumienia cieczy w strefie zetkniecia odpowiadajace doprowadzeniu do niej strumienia cieczy 16 moze poprawic kontakt oparów z ciecza zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku.A ponadto, zawrót strumienia cieczy 16 do czesci grzej¬ nej, prowadzony w sposób przedstawiony na rysunku fig. 3, upraszcza korzystnie cala operacje w przypadku, gdy oddzielacz cieczy umieszczony jest powyzej strefy zetkniecia, a zwlaszcza wtedy, gdy strefa zetkniecia i strefa oddzielania cieczy znajduja sie w jednym na¬ czyniu, tak jak w przypadku aparatu przedstawionego na rysunku fig. 3. Mozliwe jest równiez kierowanie produktu gazowego ze strefy oddzielania cieczy 4 rurociagiem 8 do nie pokazanego na rysunku drugiego oddzielacza kropel, umieszczonego na zewnatrz kolumny 17 oraz odzyskiwanie oddzielonej tam cieczy, która moze byc zawracana do strefy oddzielania 4.Z uwagi na to, ze glównym celem stosowania etapu zetkniecia w procesie odparowania jest rozcienczanie skladników nielotnych zawartych w oparach, zrozumiale jest, ze w praktycznym zastosowaniu sposobu wedlug wynalazku strumien oparów wychodzacy ze strefy zetkniecia zawiera mniej substancji nielotnych niz stru¬ mien oparów z komory grzejnej wchodzacy do tej strefy. Jednakze nie jest niezbedne, by opary opuszcza¬ jace strefe zetkniecia zawieraly mniejsza ilosc cieczy niz opary do niej wchodzace. Innymi sfowy, glównym celem strefy zetkniecia jest rozcienczanie cieczy Tar wartej w oparach, jesli patrzymy na to z punktu wi¬ dzenia skladnika nielotnego, a nie oddzielanie cieczy od oparów, fen drugi proce* prowadzony jest skutecz¬ niej w nastepnym etapie, przystosowanym glównie do oddzielania cieczy. Pomimo to, jest rzecza bez watpienia, korzystna takie prowadzenie procesu zetkniecia, by minimalizowac ilosc cieczy opuszczajacej te strefa w strumieniu oparów. Z tego wzgladu korzystne jest stosowanie "W strefie zetfcniccfo, pólek sitowych, znanych125192 9 10 z tego, ze mniej sprzyjaja porywaniu cieczy przez stru¬ mien gazów niz wiele innych rodzajów pólek.Sposobem wedlug wynalazku odparowuje sie takie same roztwory jak te, które mozna korzystnie rozdzielac typowymi znanymi w chemii metodami. Surowy roz- 5 twór sklada sie z jednego lub wiecej nielotnych skladników rozpuszczonych w cieklym, lotnym rozpuszczalniku.Czesto podkreslane róznice pomiedzy rozdzielaniem na drodze destylacji a rozdzielaniem na drodze odparo¬ wania polegaja na stosunku lotnosci wzglednych roz- io dzielanych skladników.W przypadku odparowywania, lotnosc wzgledna lotnego rozpuszczalnika w stosunku do kazdej z nie¬ lotnych substancji rozpuszczonych, bedacych skladni¬ kami surowego roztworu, wynosi w warunkach strefy 15 zetkniecia co najmniej 1000 do 1, korzystnie 10000 do 1, a najkorzystniej 1 000 000 do 1. Zgodnie ze stosowa¬ nymi tu okresleniami, wzajemny stosunek substancji lotnych i nielotnych okreslany jest za pomoca róznic ich lotnosci wzglednych, a nie absolutnych. 20 W przypadku, gdy ciekly roztwór zawierajacy lotny rozpuszczalnik i nielotne substancje rozpuszczone, dla których wzajemny stosunek lotnosci wzglednych jest taki jak wyzej okreslony, ogrzewa sie w celu odparowania wiekszosci rozpuszczalnika, wówczas skladniki rozfmsz- 25 czone beda obecne w oparach rozpuszczalnika praktycz¬ nie tylko w postaci porwanych kropelek cieczy.Jako przyklady takich korzystnych surowych roz¬ tworów moga sluzyc roztwory wielu soli nieorganicz¬ nych w wodzie oraz wiele roztworów soli organicznych 30 w zwyklych rozpuszczalnikach organicznych, takich jak aldehydy, ketony i alkohole, lub rozpuszczalniki o pewnym zakresie temperatur wrzenia, takie jak benzyna ciezka lub nafta.Sposób wedlug wynalazku znajduje zastosowanie do 35 rozdzielania, na drodze odparowania, lotnych alkoholi wielowodorotlenowyeh, a zwlaszcza glikolu etylenowego, glikolu dwuetylenowego i glikolu trójetylenowego z mieszanin zawierajacych srednio rozpuszczalne, prak¬ tycznie nielotne sole organiczne i nieorganiczne, takie 40 jak weglany, octany i mrówczany. Mieszaniny takie uzyskiwane sa zwykle jako produkt uboczny przy pro¬ dukcji tlenku etylenu. W tym przypadku moga one Zawierac równiez niewielkie ilosci innych zwiazków organicznych oraz znaczne ilosci wody.Ulepszony sposób odparowywania wedlug wynalazku przynosi znaczne korzysci w procesie rozdzielania takich mieszanin na skladniki lotne i nielotne, w porównaniu z dotychczasowymi metodami.Czesto spotykanym przypadkiem w precesie odparo¬ wywania jest rozdzielanie surówki zawierajacej dodat¬ kowo oddzielna faze gazowa i/lub stala, a niekiedy druga faze ciekla.W wiekszosci zastosowan przypadki takie nie wy- 55 wieraja niekorzystnego wplywu na przebieg procesu pro¬ wadzonego sposobem wedlug wynalazku. Jednakze nalezy zwracac zwage, by faza stala zawarta w surówce nie wystepowala w takiej ilosci lub postaci, która prowa¬ dzilaby do zanieczyszczenia strefy zetkniecia. w Podobnie jest w przypadku strumienia nazywanego w tym opisie produktem cieklym. Moze on czesto za¬ wierac substancje nielotne zarówno w postaci roztworu jak i w postaci zawiesiny czastek stalych. Warniki, na przyklad przystosowane sa do odbierania produktu qb 45 w postaci szlamu. Mozna sie spodziewac, ze w takim urzadzeniu mozna równiez korzystnie zastosowac spo¬ sób wedlug wynalazku.Jak juz zauwazono, sposób wedlug wynalazku znaj¬ duje najkorzystniejsze zastosowanie w przypadkach, w których nalezy zapobiegac zanieczyszczaniu od¬ dzielacza cieczy.Uzywany w niniejszym opisie termin „produkt ciekly" oznacza zarówno jednofazowy jak i wielofazowy roztwór ciekly oraz zawiesine czastek stalych w fazie cieklej.Proces odparowania wedlug wynalazku jest szcze¬ gólnie korzystny W przypadku rozdzielania w jednej operacji wielu strumieni surowcowych o róznym skladzie.W takiej sytuacji kilka strumieni surowcowych moze byc wprowadzanych na róznych poziomach strefy zetkniecia, w zaleznosci od zawartosci w nich substancji nielotnych.I tak np. strumien oparów przeplywajacy z komory grzejnej do oddzielacza cieczy styka sie najpierw ze strumieniem cieczy o najwyzszym stezeniu substancji nielotnych, a na koncu ze strumieniem cieczy o naj¬ nizszym stezeniu.W przypadku natomiast, gdy strumien cieklego roz¬ puszczalnika, wolny od substancji rozpuszczonej, styka sie ze stlumieniem oparów które weszly juz uprzednio w kontakt ze wszystkimi strumieniami surowcowymi, lecz znajduja sie jeszcze przed oddzielaczem cieczy, stopien rozdzielenia roztworu na rozpuszczalnik i sub¬ stancje rozpuszczona moze byc jeszcze wiekszy. Wymaga to jednak powiekszenia wymiarów aparatu wyparnego, zwiekszenia ilosci doprowadzanego ciepla itp.Wynalazek ilustruje dokladniej podany przyklad.Przyklad ten sluzy jako ilustracja korzysci które mozna uzyskac stosujac sposób wedlug wynalazku do wydzie¬ lania, na drodze odparowania, lotnego rozpuszczalnika z roztworu zawierajacego ten rozpuszczalnik oraz jeden lub wiecej skladników nielotnych. W przykladzie tym, lotnosc wzgledna substancji nielotnych w stosunku do rozpuszczalnika wynosi zero w warunkach pracy wyparki.Wynik uzyskany w procesie prowadzonym sposobem wedlug wynalazku porównuje sie z wynikiem uzyska¬ nym w procesie prowadzonym metoda konwencjonalna* Jako kryterium sluzy ilosc nielotnych zanieczyszczen wyprowadzonych z parami rozpuszczalnika oraz ilosc substancji nielotnych pozostawionych w produkcie cieklym. Uzywane tu odsylacze do rysunków fig* 1 i fig. 2 sluza lepszej identyfikacji kazdego ze strumieni w obu procesach.Najpierw opisany jest konwencjonalny proces od2- parowania (fig. 1). 4082 kg/h surowego roztworu cieklego 1 zawierajacego 3810 kg/h lotnego rozpuszczal¬ nika i 272 kg/h nielotnej substancji rozpuszczonej (sto¬ sunek substancji lotnej do nielotnej wynosi 14:1) wprowadza sie w sposób ciagly do komory grzejnej 2, z której mozna uzy$kac 272 kg/h roztworu stezonego 5» zawierajacego 90,7 kg/h rozpuszczalnika i 181,3 kg/h substancji nielotnej, oraz 3810 kg/h surowych oparów 3 zawierajacych 3674 kg/h par rozpuszczalnika, zero kg/h par substancji nielotnej i 136 kg/h cieczy. Ciecz znajdujaca sie w oparach z komory grzejne) ma w tym przypadku prawie taki sam sklad jak roztwór stezony 5, a wiec zawiera 45,3 kg/h rozpuszczalnika i 90,7 kg/h substancji nielotnej. Opary 2 komory grzejnej 8 kieruje sie bezzwlocznie do oddzielacza cieczy 4 umozliwiajacego125 192 11 usuniecie 99% zawartej w strumieniu 3 eieczy. Produkt gazowy 8 wyprowadzany z oddzielacza zawiera 3674 kg/h par rozpuszczalnika i 1,36 kg/h cieczy, która stanowi 0,45 kg/h rozpuszczalnika i 0,91 kg/h nielotnej substancji rozpuszczonej. Mozna obliczyc, ze produkt gazowy zawiera (w stosunku wagowym) 247 ppm substancji nielotnej. Ciecz usunieta w ilosci 134,6 kg/h ze strumienia oparów w oddzielaczu cieczy ma praktycznie takie samo stezenie substancji nielotnej w lotnym rozpuszczalniku jak produkt ciekly, moze wiec byc kierowana rurociagiem 6 bezposrednio do produktu cieklego 5.Nastepnie, do rozdzielania surowego roztworu cie¬ klego 1 stosuje sie proces odparowywania prowadzony sposobem wedlug wynalazku (fig. 2). Rozdzielaniu poddaje sie te sama ilosc roztworu o tym samym skladzie, korzysta sie z tej samej komory grzejnej i tego samego oddzielacza cieczy, pracujacych w tych samych warun¬ kach cisnienia i temperatury i z ta sama iloscia dopro¬ wadzanego ciepla. Wytworzony strumien surowych oparów 3 kieruje sie zgodnie ze sposobem wedlug wy¬ nalazku do strefy zetkniecia, w której, na kilku pólkach sitowych, styka sie on w przeciwpradzie z surowym roztworem. Uzyskuje sie strumien oparów 11 zawiera¬ jacy kropelki cieczy o praktycznie takim samym ste¬ zeniu substancji nielotnej jak w surowym roztworze.Strefa zetkniecia jest w tym przypadku tak skonstru¬ owana, by strumien oparów 11 wychodzacy z tej strefy zawieral ponownie 136 kg/h cieczy. Tak wiec, dodany tu etap zetkniecia wedlug wynalazku nie zmniejsza w tym przypadku ilosci cieczy wchodzacej wraz z opara¬ mi do oddzielacza. Natomiast stosunek ilosci rozpusz¬ czalnika i substancji nielotnej w tej cieczy odpowiada scisle skladowi surowego roztworu, a nie skladowi produktu cieklego. Wobec tego, 136 kg/h cieczy znaj¬ dujacej sie w oparach sklada sie z 14 czesci rozpuszczal¬ nika i 1 czesci substancji nielotnej czyli, zawiera 127 kg/h rozpuszczalnika i 9 kg/h substancji nielotnej.Natomiast po etapie oddzielania, w którym usuwa sie 99% cieczy zawartej w strumieniu oparów, produkt gazowy 8 zawiera 3674 kg/h par rozpuszczalnika i 1,36 kg/h cieczy skladajacej sie z 1,27 kg/h rozpuszczalnika \ 0,09 kg/h substancji nielotnej. Mozna obliczyc, ze produkt gazowy zawiera zaledwie (w stosunku wagowym) 24,7 ppm substancji nielotnej.Dziesieciokrotne zmniejszenie ilosci substancji nie¬ lotnej w produkcie gazowym dobrze ilustruje praktyczna korzysc prowadzenia procesu odparowania sposobem wedlug wynalazku. Oprócz tego, produkt ciekly 5 uzyskany sposobem wedlug wynalazku zawiera o 0,82 kg/h wrzacej substancji nielotnej wiecej niz produkt ciekly uzyskany metoda konwencjonalna. Porównanie to pomija pewne zagadnienia drugorzedne, na przyklad wplyw na wydajnosc oddzielania róznych wlasnosci oddzielanej cieczy, takich jak gestosc i wielkosc kropli, jest; jednak oczywiste, ze sposób wedlug wynalazku stanowi ^znaczne ulepszenie w stosunku do dotych¬ czasowe) praktyki.Pomimo, iz sposób wedlug wynalazku polega na wprowadzeniu dodatkowego etapu zetkniecia do kon¬ wencjonalnego sposobu odparowywania widac, ze stanowi to uproszczenie calego procesu. I tak, srodki ostroznosci stosowane w konstrukcji komór grzejnych w celu zapobiezenia nadmiernemu porywaniu, rozbryz- 12 giwaniu i pienieniu moga okazac sie niepotrzebne.Równiez problemy zwiazane z prowadzeniem procesu w sposób ciagly lub okresowy moga byc skutecznie usuwane w wyniku zastosowania strefy zetkniecia. 5 Podobnie, w przypadku zastosowania sposobu wedlug wynalazku mozliwe bedzie znaczne obnizenie wymagan, w stosunku do urzadzen do oddzielania cieczy, a jedno¬ czesnie uzyskiwanie ciagle stosunkowo wysokiego sto¬ pnia rozdzielania. 10 Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku zawartosc substancji nielotnych w produkcie gazowym jest sku¬ tecznie minimalizowana w sposób, który nie polega na coraz bardziej skomplikowanym i kosztownym usuwa¬ niu mniejszych kropelek cieczy. Ponadto, pomimo ii 15 etap zetkniecia stanowi dodatkowy etap w konwencjo¬ nalnym procesie odparowania, wprowadzenie go nie wynuga zastosowania zadnych dodatkowych urzadzen do recznego lub automatycznego kontrolowania pracy wyparki. 20 Zastrzezenia patentowe 1. Sposób rozdzielania roztworu na jego skladniki lotne i nielotne a w szczególnosci sposób rozdzielania 25 surowego, cieklego roztworu, zawierajacego lotny roz¬ puszczalnik i nielotna substancje rozpuszczona, na produkt gazowy, skladajacy sie w wiekszosci z lotnego rozpuszczalnika i niewielkiej ilosci nielotnej substancji rozpuszczonej, wystepujacej w produkcie gazowym 30 w postaci kropelek cieczy, oraz na produkt ciekly, zawierajacy niewielka czesc lotnego rozpuszczalnika i wiekszosc nielotnej substancji rozpuszczonej, znamien¬ ny tym, ze ciekly roztwór lotnego rozpuszczalnika i nielotnej substancji rozpuszczonej ogrzewa sie w ko- 35 morze grzejnej w celu wytworzenia strumienia oparów zawierajacego pary rozpuszczalnika i kropelki cieczy oraz strumienia cieczy, który stanowi wypuszczony z dolu komory grzejnej produkt ciekly, nastepnie do¬ prowadza sie do zetkniecia strumienia oparów wycho- 40 dzacych z komory grzejnej w strefie zetkniecia z suro¬ wym, cieklym roztworem, w wyniku czego uzyskuje sie górny strumien gazów zawierajacy pary rozpuszczal¬ nika i kropelki cieczy oraz dolny strumien cieczy, przy czym kropelki cieczy zawarte w górnym strumieniu 45 gazu maja nizsze stezenie nielotnej substancji rozpusz¬ czonej niz kropelki porwane przez strumien oparów z komory grzejnej, a caly górny strumien gazów opusz¬ czajacy strefe zetkniecia zawiera mniejsza ilosc substancji nielotnej niz strumien oparów z komory grzejnej, po czym w urzadzeniu do oddzielania cieczy od par od¬ dziela sie wiekszosc cieczy zawartej w górnym stru¬ mieniu gazów wychodzacych ze strefy zetkniecia, w wy¬ niku czego uzyskuje sie produkt gazowy i strumien cieczy odzyskanej oraz zawraca sie dolny strumien 55 cieczy ze strefy zetkniecia i wprowadza do komory grzejnej jako ciekly roztwór, który nastepnie poddaje sie ogrzewaniu. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumien cieczy odzyskanej z urzadzenia do oddzie¬ lania wprowadza sie do komory grzejnej. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze strumien cieczy odzyskanej z urzadzenia do oddzie¬ lania laczy sie ze strumieniem wypuszczanej z dolu 65 kolumny grzejnej cieczy.125 192 13 4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze strumien cieczy odzyskanej z urzadzenia do oddzielania przepuszcza sie przed wprowadzeniem do komory grzejnej przez strefe zetkniecia. 5. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze doprowadza sie do zetkniecia surowego roztworu cie¬ klego i strumienia oparów z komory grzejnej w przeciw- pradzie* w strefie zetkniecia, w której jako srodki ulat¬ wiajace zetkniecie stosuje sie wypelnienie albo jedna lub wiecej pólek. 6. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie roztwór, w którym stosunek lotnosci wzgled¬ nej lotnego rozpuszczalnika do kazdej z nielotnych substancji rozpuszczonych wynosi co najmniej 10000 do 1. 14 7. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze proces prowadzi sie tak, ze calkowita ilosc cieczy za¬ wartej w górnym strumieniu gazu wychodzacym ze strefy zetkniecia jest nie mniejsza, liczac w stosunku objetosciowym, niz calkowita ilosc cieczy zawartej w oparach z komory grzejnej. v 8. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze stosuje sie surowy roztwór ciekly, który stanowi lotny rozpuszczalnik, zawierajacy jeden lub wiecej alkoholi wielowodorotlenowych, oraz nielotna substancje roz¬ puszczona, zawierajaca sole organiczne lub nieorganiczne. 9. Sposób wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze jako alkohol wielowodorotlenowy stosuje sie glikol 15 etylenowy. 10 FIGI Li " L. i '3 2. s 5 ' U ^•" FIC. 2 M K 1 u. i 1 -11 9. 1 ^3 2. 5' fc m 1 ^ sA2125 192 LDD Z-d 2, z. 711/1400/84/50, n. 95+20 egz.Cena 100 zl PL PL