PL185781B1 - Sposób i urządzenie do destylacji mieszaniny substancji - Google Patents

Abstract

1. Sposób destylacji mieszaniny substancji, obejmujacy doprowadzanie mieszaniny do kolumny destylacyjnej wyposa- zonej w urzadzenia kontaktowe do wzajemnego oddzialywania cieczy i pary, odprowadzanie par z górnej czesci kolumny, poddawanie wrzeniu produktu kotlowego i zawracanie tworzacej sie pary do dolu kolumny, odbieranie czesci par opuszczajacych urzadzenia kontaktowe, a nastepnie zawracanie ich do kolumny, znamienny tym, ze zawracanie czesci pary ( V ' ) odbieranej z jednego z urzadzen kontaktowych ( K , 2 , V, 2 " ) do strumienia pary ( V ) albo do strumienia cieczy ( L ) prowadzi sie co najmniej na jedno z urzadzen kontaktowych ( K , 2 , 2 ' , 2 " ) poprzedzaja- cych w odniesieniu do kierunku jej przeplywu i/lub zawraca sie czesc pary ( V ) do strumienia cieczy ( L ) ponizej jej poziomu ( 1 ) na to urzadzenie kontaktowe ( K , 2 , 2 ' , 2 " ) w miejsce poprze- dzajace jej odprowadzanie w stosunku do kierunku przeplywu pary ( V ) , przy czym zawracanie pary prowadzi sie bez jej cal- kowitej kondensacji. 5. Urzadzenie do destylacji mieszaniny substancji za- wierajace kolumne destylacyjna z urzadzeniami kontaktowymi wyposazonymi w elementy do odprowadzania czesci pary, znamienne tym, ze co najmniej jedno z urzadzen kontaktowych (K, 2 , 2 ' , 2") jest wyposazone dodatkowo w co najmniej jeden element do wprowadzania odprowadzonej pary, przy czym element do wprowadzania pary jest polozony ponizej miejsca odbioru pary wzgledem kierunku przeplywu strumienia glówne- go, a kolumna destylacyjna (1) jest wyposazona w urzadzenie (6, 6', 6") do przesylania wprowadzonej pary. Fig. 3(a) PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do destylacji mieszaniny substancji.

Wynalazek dotyczy dziedziny destylacji mieszanin substancji w stanie ciekłym względnie skroplonym, na przykład w przemyśle alkoholowym celem oczyszczenia alkoholu od zanieczyszczeń, przygotowywania oczyszczonych cieczy w mikrobiologii, medycynie, rolnictwie, przy przerabianiu ciekłych odpadów i ścieków, oraz w przemyśle naftowym, itp.

W kolumnach przemysłowych proces destylacji prowadzi się w specjalnych urządzeniach kontaktowych (UK), na przykład typu półkowego, z wypełnieniem albo typu warstewkowego, w których odbywa się wymiana masy pomiędzy rozdzielanymi substancjami, to jest wzajemne oddziaływanie pomiędzy współistniejącą w nich fazą parową i wrzącą cieczą. Wyjściową mieszaninę substancji ogrzewa się i doprowadza w postaci mieszaniny zasilającej na jedno z urządzeń kontaktowych aparatury destylacyjnej. Pary unoszą się do góry aparatu, a ciecz spływa do dołu.

Przechodząc kolejno przez urządzenia kontaktowe pary wzbogacają się w składniki lotne i zubożają się w składniki ciężkie (pod względem lotności), natomiast ciecz - odwrotnie. W związku z tym konieczne jest prowadzenie dwóch podstawowych procesów. Po pierwsze kolejny przepływ (z reguły w przeciwprądzie względem wysokości) koniecznej liczby strumieni, a po drugie zabezpieczenie skutecznej wymiany masy substancji na urządzeniach kontaktowych. Przy dostatecznie długim stykaniu się współistniejących na UK faz następuje maksymalnie możliwe wzbogacenie i zubożenie w substancje, co charakteryzuje się jako „termodynamiczną równowagę faz” i określa równością chemicznych potencjałów substancji w parze i cieczy. W warunkach praktycznych czas stykania się współistniejących faz jest ograniczony i stąd strumienie opuszczające urządzenia kontaktowe różnią się od strumieni będących w równowadze. Przy korzystaniu w większości przypadków z rzeczywistych urządzeń kontaktowych szczególnie ograniczony jest czas przebywania fazy parowej, który jest wyznaczony czasem wydzielania się pęcherzyków pary. Stąd jednorazowe zetnięcie się faz współistniejących na urządzeniach kontaktowych nie zapewnia dostatecznego stopnia wymiany masy. Celem wydłużenia czasu stykania się faz zawraca się (recyrkuluje) strumienie cieczy i pary, które opuściły urządzenia kontaktowe, wydłużając w ten sposób czas wymiany masy pomiędzy fazami. W rafinacyjnej sekcji kolumny, położonej nad miejscem zasilania prowadzi się zawracanie części kondensatu par, które opuściły urządzenia kontaktowe znajdujące się po górnej stronie względem ich przepływu, i wprowadza tę część kondensatu ponownie na górne urządzenia kontaktowe w postaci odcieku wzbogaconego w składniki lotne. W odpędowej sekcji kolumny położonej poniżej miejsca zasilania zawraca się do tej części kolumny pary cieczy, która opuściła urządzenie kontaktowe po dolnej stronie w odniesieniu do jej przepływu. W ten sposób w aparaturze następuje przeciwprądowy przepływ cieczy i pary.

W ten sposób za pomocą przedstawionych powrotów pary i cieczy rozwiązuje się problem maksymalnego wydłużenia czasu stykania się współistniejącej w urządzeniu kontaktowym fazy ciekłej i parowej, zapewniając skuteczną wymianę masy pomiędzy substancjami na urządzeniu kontaktowym.

Sekcja odpędowa jest przeznaczona do oddzielenia produktu kotłowego, wzbogaconego w substancje ciężkie, przy czym w te ostatnie wzbogacone są również pary powracające jako opary części cieczy kotłowej.

Przechodząc kolejno przez urządzenia kontaktowe pary zubożają się w składniki ciężkie i wzbogacają w składniki lekkie. W ten sposób na górze sekcji rafinacyjnej odbywa się zawracanie części produktu wzbogaconego w substancje lekkie, natomiast na dole sekcji odpędowej - zawracanie części produktu wzbogaconego w substancje ciężkie. Wymiana masy pomiędzy fazami dokonuje się drogą dwóch równolegle biegnących procesów, częściowego odparowania cieczy i częściowej (parcjalnej) kondensacji par.

Droga przepływu cieczy jest o wiele dłuższa niż droga poruszania się pary. W związku z tym jest konieczne wydłużenie czasu przebywania par na urządzeniach kontaktowych, co dokonuje się dzięki wstępnemu odparowaniu odcieku (cieczy dochodzącej do wszystkich urządzeń kontaktowych).

185 781

Liczbę strumieni pary i cieczy, konieczną do przepływu przeciwprądowego, określa się stosunkiem lotnych i ciężkich składników w mieszaninie wyjściowej oraz warunkami technicznymi rozdzielania produktów destylacji.

W znanych sposobach wyjściową mieszaninę zasilającą podgrzewa się w wymienniku ciepła do temperatury wrzenia (zwykłej kilka stopni niżej) i doprowadza podgrzaną ciecz na górną półkę sekcj i odpędowej. .....

Niezbędna ilość cieczy w sekcji rafinacyjnej odpowiada ilości odcieku, którą doprowadza się na jej górną półkę, a w sekcji odpędowej dodaje się do niej ciecz zasilającą, Procesy wymiany masy faz biegną adiabatycznie, co jest także podyktowane warunkami równowagi termodynamicznej faz. Ilość pary w obydwóch sekcjach jest praktycznie stała i jej nieznaczne zmniejszenie jest związane z odchyleniem od adiabatyczności, a w sekcji odpędowej z niedogrzaniem zasilania). Stałość strumieni cieczy i pary w sekcjach kolumny ogranicza poszukiwanie ich optymalnych powrotów na poszczególnych urządzeniach kontaktowych, ponieważ pojawia się konieczność ustalenia największej wartości powrotu, spowodowanego przez bardziej złożone warunki wymiany masy przynajmniej na jednym ze wszystkich urządzeń kontaktowych sekcji.

W ten sposób na najwyższe w sekcji urządzenie kontaktowe doprowadza się maksymalna ilość odcieku ze wszystkich możliwych dla urządzeń kontaktowych sekcji, a odpowiednio na najniższe urządzenie kontaktowe kolumny doprowadza się maksymalną ilość pary, konieczną do wstępnego odparowania składników lotnych z odcieku.

Znany jest podział jednej kolumny na kilka sekcji rafmacyjnych i odpędowych dzięki utworzeniu dodatkowych doprowadzeń zasilania albo wyprowadzeń dodatkowych produktów rozdzielania. Przy tym do górnej części każdej z tych sekcji doprowadza się jej stały odciek dla wszystkich urządzeń kontaktowych każdej sekcji.

Z tego co powiedziano wynika, że przedstawione problemy w znanych sposobach rozwiązuje się w jeden sposób, a mianowicie zawracaniem części produktu destylacji w postaci odcieku i zawracaniem części produktu z kotła w postaci pary.

Niedogodność znanych sposobów polega na dużej energochłonności destylacji, związanej z przemianami fazowymi rozdzielanych substancji przy przechodzeniu od cieczy do pary i odwrotnie oraz konieczności prowadzenia przedstawionych zawróceń: odcieku produktu górnego i par produktu dolnego z procesu destylacji w ilościach określanych jej największą wartością ze wszystkich urządzeń kontaktowych sekcji kolumny.

Poza tym ścisły związek sekcji ze strumieniami pary i cieczy powoduje przeciążenie sekcji odpędowej w odniesieniu do cieczy, a sekcji rafinacyjnej w odniesieniu do pary. Prowadzi to do dodatkowych kosztów na przygotowanie wyposażenia i komplikuje kierowanie procesem.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr 4783242, według międzynarodowej klasyfikacji patentowej B 01 D, 1988, jest znany sposób i system destylacji ze środowiska wodnego składników lotnych w kolumnie destylacyjnej wyposażonej w urządzenia kontaktowe.

Ciecz wprowadzaną do dolnego urządzenia kontaktowego kieruje się do separatora. Separator jest związany z termokompresorem, do którego wprowadza się parę grzejną. Dzięki zmniejszeniu ciśnienia w separatorze,- wytwarzanego przez termokompresję pary grzejnej, zachodzi odparowanie cieczy. Tworzące się pary, wzbogacone w składniki lotne, łączą się w termokompresorze z parą grzejną i powracają na dolne urządzenie kontaktowe. Pozostałą ciecz dzieli się na dwie części. Jedną część kieruje się do kondensatora, a po ogrzaniu za pomocą par opuszczających górne urządzenie kontaktowe zawraca do separatora, to jest wykorzystuje się tę ciecz w kondensatorze jako środek chłodzący, wykorzystując ciepło pary. Drugą część cieczy, która stanowi oczyszczoną wodę, odprowadza się z separatora w postaci produktu kotłowego.

W taki sposób przeprowadza się zawracanie ciężkich składników na dolne urządzenie kontaktowe i dzięki termokompresji zaoszczędza część ciepłą na ich zawracanie w postaci pary.

Niedogodność tego sposobu polega na stosowaniu ogólnie przyjętego systemu zawracania głównych strumieni w kolumnie: to znaczy doprowadzania zwykłej ilości odcieku na górne urządzenie kontaktowe i zwykłej ilości pary na dolne urządzenie kontaktowe, wykorzy

185 781 stując standardowy schemat przemian fazowych strumieni opuszczających urządzenia kontaktowe, ostatnie pod względem ich biegu w kolumnie, co prowadzi do wielkiego zużycia energii. ... .

Najbliższy proponowanemu jest sposób prowadzenia strumieni w aparatach z wymianą masy, stosowanych do rozdzielania cieczy w przemyśle chemicznym, przeróbki ropy naftowej i spożywczym (niemiecki opis patentowy nr 2016617, według międzynarodowej klasyfikacji patentowej B 01 D 3/00, 1994).

W przedstawionym sposobie ma miejsce przeciwprądowe stykanie się pary i cieczy na urządzeniu kontaktowym. Jedną część strumienia pary kieruje się do obejścia jednego albo kilku urządzeń kontaktowych za pomocą bocznika, a następnie miesza z głównym strumieniem przepływu pary. Proces rozdzielania i mieszania strumieni prowadzi się kilka razy w zależności od wysokości aparatu. Takie postępowanie umożliwia zwykle zmniejszenie przeciążania kolumny w stosunku do pary, regulując wymagani: strumienie par pod względem kierunku przepływu strumienia głównego, oraz dobranie optymalnego przekroju.

Do realizacji przedstawionego sposobu jest wymagana wielka ilość energii. Jest to związane z tym, że przeprowadzając zawracanie pary kierowanej na różne urządzenia do wymiany masy umieszczone na drodze przepływu pary, konieczne jest zawracanie odcieku w zwykłych ilościach, a zatem odparowywanie celem usunięcia składników lotnych.

Znane jest także urządzenie do przeprowadzenia wymiany mas, wyposażone w urządzenia kontaktowe dowolnego znanego rodzaju (SU, świadectwo autorskie nr 1777921, według międzynarodowej klasyfikacji patentowej B 01 D -3/22, 1992).

Celem intensyfikacji wymiany ciepła i masy na urządzeniu kontaktowym prowadzi się podział strumienia gazu na części, a następnie stykanie się z całym strumieniem cieczy na urządzeniu kontaktowym, które jest wyposażone w króćce przepustowe, przez które przechodzi mniejsza część pary. Przedstawione króćce łączą się parami za pomocą komory z dyszą szczelinową zapewniającą duży kontakt cieczy i pary na urządzeniu kontaktowym.

Chociaż wypełnienie konstrukcyjne urządzeń kontaktowych zwiększa intensywność procesu wymiany ciepła i masy, to nie zmniejsza w sposób istotny strat energii i także jest wymagane zawracanie do kolumny zwykłej ilości odcieku i jego odparowanie.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu i urządzenia do destylacji pracującego z minimalnymi stratami energii. Poza tym realizacja wynalazku umożliwia zmniejszenie wymiarów urządzenia poprzez dobranie optymalnych przekrojów różnych sekcji kolumny w celu wytworzenia w nich optymalnych strumieni cieczy i pary.

Sposób destylacji mieszaniny substancji, obejmujący doprowadzanie mieszaniny do kolumny destylacyjnej wyposażonej w urządzenia kontaktowe do wzajemnego oddziaływania cieczy i pary, odprowadzanie par z górnej części kolumny, poddawanie wrzeniu produktu kotłowego i zawracanie tworzącej się pary do dołu kolumny, odbieranie części par opuszczających urządzenia kontaktowe, a następnie zawracanie ich do kolumny, charakteryzuje się według wynalazku tym, że zawracanie części pary odbieranej z jednego z urządzeń kontaktowych do strumienia pary albo do strumienia cieczy prowadzi się co najmniej na jedno z urządzeń kontaktowych poprzedzających w odniesieniu do kierunku jej przepływu i/lub zawraca się część pary do strumienia cieczy poniżej jej poziomu na to urządzenie kontaktowe w miejsce poprzedzające jej odprowadzanie w stosunku do kierunku przepływu pary, przy czym zawracanie pary prowadzi się bez jej całkowitej kondensacji.

Korzystnie parę opuszczającą urządzenie kontaktowe albo przynajmniej jej część zawracaną na urządzenie kontaktowe poprzedzające w odniesieniu do kierunku jej przepływu poddaje się częściowej kondensacji.

Korzystnie kondensat zawraca się na urządzenia kontaktowe poprzedzające w odniesieniu do kierunku przepływu pary.

Korzystnie mieszaninę wyjściową stanowiącą surowiec zasilający poddaje się wstępnemu wrzeniu w kotle, a następnie strumienie pary i cieczy wprowadzą oddzielnie do kolumny destylacyjnej.

Urządzenie do destylacji mieszaniny substancji zawierające kolumnę destylacyjną z urządzeniami kontaktowymi wyposażonymi w elementy do odprowadzania części pary,

185 781 odznacza się według wynalazku tym, że co najmniej jedno z urządzeń kontaktowych jest wyposażone dodatkowo w co najmniej jeden element do wprowadzania odprowadzonej pary, przy czym element do wprowadzania pary jest położony poniżej miejsca odbioru pary względem kierunku' przepływu strumienia głównego, a kolumna destylacyjna jest wyposażona w urządzenie do przesyłania wprowadzonej pary.

Korzystnie elementy do odprowadzania i wprowadzania pary stanowią króćce, które są połączone poprzez urządzenie do przesyłania pary, zapewniające przepływ pary ze strefy o mniejszym ciśnieniu do strefy o wyższym ciśnieniu.

Korzystnie element do odprowadzania pary i element do jej wprowadzania na urządzenie kontaktowe mają postać przewodu parowego, przy czym urządzenie do przesyłania pary jest umieszczone w kolumnie destylacyjnej.

Korzystnie króćce do wprowadzania pary są rozmieszczone stycznie do obwodu przekroju kolumny destylacyjnej.

Korzystnie urządzenia kontaktowe są wyposażone w pionowe przegrody, których dolna cześć jest zanurzona w cieczy, tworząc oddzielne komory łączące się ze sobą cieczowo, przy czym króćce do odprowadzania i wprowadzania pary im jednym urządzeniu kontaktowym są umieszczone w różnych komorach utworzonych przez pionową przegrodę.

Korzystnie za urządzeniem do przesyłania pary jest umieszczone urządzenie do oddzielania pary od utworzonej cieczy, które jest połączone przewodem rurowym z co najmniej jednym urządzeniem kontaktowym poprzedzającym w odniesieniu do kierunku przepływu głównego strumienia pary.

Sposób destylacji mieszaniny substancji obejmuje doprowadzanie mieszaniny do kolumny destylacyjnej wyposażonej w urządzenia kontaktowe do wzajemnego oddziaływania cieczy i pary. Pary wysokolotnych składników odprowadza się na górze kolumny, natomiast wysokowrzące składniki poddaje się wrzeniu w kotle kolumny, a tworzącą się parę kieruje na spód kolumny. Przy tym zawraca się część pary odprowadzanej z jednego z urządzeń kontaktowych do strumienia pary albo do strumienia cieczy, co najmniej na jedno z urządzeń kontaktowych znajdujących się przed nim w odniesieniu do kierunku przepływu głównego strumienia pary i/lub zawraca się część pary do strumienia cieczy poniżej jej poziomu na to samo urządzenie w miejsce poprzedzające jej odprowadzenie w odniesieniu do kierunku przepływu głównego strumienia pary. Zawracanie części pary do kolumny odbywa się bez jej całkowitej kondensacji, to jest bez jej całkowitej przemiany fazowej w ciecz.

Ilość pary V' zawróconej na urządzenie kontaktowe n, w stosunku do ogólnej ilości Vn na urządzeniu kontaktowym n wynosi przeważnie 0,30 - 0,95. Podany stosunek jest wielkością otrzymaną doświadczalnie i zależy od różnicy pomiędzy temperaturą cieczy na urządzeniu kontaktowym n i temperaturą pary znajdującej się w równowadze z cieczą na urządzeniu kontaktowym n.

Para opuszczająca urządzenie kontaktowe albo co najmniej jej część zawracana na poprzedzające je urządzenia kontaktowe w odniesieniu do kierunku przepływu pary ulega częściowej kondensacji, przy czym kondensat można zawracać na poprzedzające względem kierunku przepływu pary urządzenia kontaktowe.

W niektórych przypadkach wyjściową mieszaninę poddaje się wrzeniu w warniku przed doprowadzeniem jej do kolumny destylacyjnej i oddzielnie wprowadza do kolumny strumień paiy i cieczy.

Część cieczy, która opuściła urządzenie kontaktowe, można zawracać na urządzenia kontaktowe, poprzedzające je w kierunku przepływu cieczy.

W niniejszym wynalazku problem wytworzenia wymaganej ilości przeciwprądowych strumieni cieczy i pary rozwiązuje się autonomicznie dla każdego urządzenia kontaktowego niezależnie od problemu zapewnienia intensywności wymiany masy na innych urządzenia kontaktowych. Celem rozwiązania tego problemu i zapewnienia wymaganego rozdzielenia dzięki niejednorazowym kontaktom współistniejących faz w proponowanym wynalazku wykorzystuje się zawracania do obiegu, to jest zawracania strumieni cieczy i pary bez znacznych przemian fazowych tworzących je substancji, przy czym zmniejsza się zawracanie odcieku, co zapewnia rozwiązanie przedstawionego problemu z najmniejszymi stratami energii.

185 781

Temperaturę pary znajdującej się w równowadze z cieczą w urządzeniu kontaktowym określa się na podstawie danych tablicowych równowagi (Kogan W.B., Fridman W.M, Kafarow W.W. „Równowaga pomiędzy cieczą i parą”, M-L Nauka, 1966).

Temperaturę pary w urządzeniu kontaktowym mierzy się w czasie pracy kolumny znanymi sposobami.

W przypadku mieszanin o szerokim przedziale temperatur wrzenia albo w innych przypadkach, gdy temperatura pary zawracanej w urządzeniu kontaktowym jest znacznie niższa od temperatury wrzenia cieczy, podgrzewa się ją do temperatury wrzenia cieczy.

Prowadzenie zawracania strumieni w urządzeniach kontaktowych bez zmiany ich stanów skupienia nie jest związana ze znacznymi stratami energii. Tę energię ocenia się jako pracę mechaniczną zużytą na przepompowanie odpowiednich strumieni pary albo cieczy.

W ten sposób ogólne zużycie energii w sposobie według wynalazku jest znacznie mniejsze niż straty ciepła przy wrzeniu uzupełniającego odcieku wytwarzanego w konwencjonalnych sposobach.

Poza tym sposób według wynalazku umożliwia regulowanie dowolnej krotności powrotu strumienia w dowolnym przekroju kolumny, to jest wytwarzanie maksymalnej krotności zawróceń w obszarach destylacji z najbardziej złożonymi warunkami i minimalnej w zwykłych obszarach destylacji. W znanych sposobach powroty odcieku i par są stałe na całej wysokości sekcji kolumny i z reguły są one wyznaczone przez najbardziej złożone warunki destylacji któregokolwiek urządzenia kontaktowego sekcji.

Częściową kondensację pary opuszczającej urządzenia kontaktowe przeprowadza się w zwykły, przyjęty w rektyfikacji sposób, na przykład za pomocą urządzenia chłodzącego, przy czym zgodnie z wynalazkiem dzięki powrotowi pary wzbogaconej w oddzielaną substancję dokonuje się skuteczniejszej wymiany masy na urządzeniu kontaktowym, na które wprowadza się zawracaną parę.

Kondensację pary można także prowadzić w specjalnych urządzeniach, w których prowadzi się regulację optymalnego stopnia kondensacji.

Przy częściowej kondensacji zawracanej pary odpada konieczność stosowania dodatkowego urządzenia, ponieważ odbywa się ona na skutek spadku ciśnienia bezpośrednio w urządzeniu przesyłającym parę.

W szeregu przypadków celem zwiększenia wymiany masy na urządzeniu kontaktowym niektórych substancji domieszkowych przeprowadza się zawrócenie części cieczy na urządzenie kontaktowe poprzedzające je w odniesieniu do kierunku ruchu cieczy.

Dodatkowe korzyści wynalazku uzyskuje się przez wstępne poddanie, wrzeniu mieszaniny wyjściowej (zasilającej) i oddzielne podawanie na kolumnę tworzącej się pary i cieczy. W konwencjonalnych sposobach praca sekcji kolumny jest ściśle związana z jednym z wprowadzonych do niej strumieni. Tak więc ilość par w sekcji rafinacyjnej zależy jednoznacznie i jest równa ilości par opuszczających ostatnią półkę sekcji odpędowej. Ilość cieczy w sekcji odpędowej określa się jednoznacznie jako sumę zasilania i cieczy opuszczającej dolną półkę sekcji rafinacyjnej. To przesądza z góry niemożność autonomicznego kierowania reżimami sekcji. Taka autonomiczność występuje przy oddzielnym podawaniu na kolumnę par, cieczy i mieszaniny zasilającej.

Mieszaninę wyjściowąpoddaje się wrzeniu w dodatkowym warniku, a tworzącą się parę i ciecz wprowadza oddzielnie na urządzenia kontaktowe.

Przy pracy dodatkowego kotła na kocioł cieczy kotłowej przypada zużycie pary, wymaganej do odparowania pary równowagowej na górnym urządzeniu kontaktowym sekcji odpędzania, a na kocioł dodatkowy przypada zużycie pary wymaganej do odparowania równowagowej pary zasilającej. Poza tym traci się energię do wytworzenia siły napędowej procesu (pokonanie oporów w kolumnie, itp.). Obydwie części pary łączy się w sekcji rafinacyjnej, w której służy ona jako źródło ciepła do odprowadzania składników lotnych.

W znanych sposobach oddzielne zastosowanie dwóch kotłów zamiast jednego nie daje korzyści pod względem oszczędności ciepła. Jak przedstawiono wyżej, ich stosowanie w proponowanym wynalazku umożliwia zmniejszenie udziału składnika sumy strat energii, związanego z fazowymi przemianami strumieni. Zatem w zależności od ilości ciężkich składników

185 781 na dolnym urządzeniu kontaktowym sekcji rafmacyjnej określa się ilość odcieku zawróconego z kondensatora, a w zależności od ilości składników lotnych na górnym urządzeniu kontaktowym sekcji odpędzania określa się ilość pary grzejnej w kotle cieczy kotłowej.

Urządzenie do realizacji sposobu destylacji mieszaniny substancji ma kolumnę destylacyjną wyposażoną w urządzenia kontaktowe i elementy do odprowadzania części pary, przy czym co najmniej jedno z urządzeń kontaktowych jest dodatkowo wyposażone w co najmniej jeden element do wprowadzania odprowadzonej pary, który znajduje się poniżej miejsca odbioru pary w stosunku do kierunku przepływu strumienia głównego. Kolumna jest wyposażona w urządzenie do przesyłania pary.

Element do odprowadzania pary i element do jej wprowadzania na urządzenia kontaktowe mogą być wykonane w postaci króćców połączonych przewodem rurowym, wewnątrz którego jest umieszczone urządzenie do przesyłania pary, zapewniając przepływ pary ze strefy niższego ciśnienia do strefy wyższego ciśnienia.

Króciec wlotowy pary może być umieszczony w strefie parowej urządzenia kontaktowego albo w warstwie cieczy poniżej jej poziomu na urządzeniu kontaktowym.

Element do odprowadzania pary i element do jej wprowadzania mogą być wykonane w postaci przewodu parowego, przy czym urządzenie do przesyłania pary jest umieszczone w kolumnie nad przewodem parowym, przeznaczonym do odprowadzania pary z urządzenia kontaktowego.

Króćce do wprowadzania pary mogą być rozmieszczone stycznie do obwodu przekroju kolumny destylacyjnej.

Urządzenia kontaktowe mogą być wyposażone w pionowe przegrody, których dolna część jest zanurzona w cieczy, tworząc oddzielne komory łączące się cieczowo, przy czym króćce do odprowadzania i wprowadzania pary znajdują się w różnych komorach, utworzonych przez pionowe przegrody.

Za urządzeniem przesyłającym może być umieszczone urządzenie do oddzielania pary od uniesionej przez nią cieczy, które jest połączone przewodem rurowym z urządzeniem kontaktowym poprzedzającym je w odniesieniu do kierunku przepływu pary.

Zawracanie pary bez jej całkowitej kondensacji przeprowadza się za pomocą urządzeń przetłaczających (wentylatorów, dmuchaw, urządzeń tłokowych względnie eżektorowych, itp.). W niektórych przypadkach do przesyłania par wykorzystuje się sekcje kolumny albo komory pracujące przy różnych ciśnieniach. Część par zawraca się ze strefy wyższego ciśnienia do strefy niższego ciśnienia. W szczególności pary znajdujące się pod wysokim ciśnieniem wytwarza się w sekcji odpędzania kosztem części par produktu kotłowego, która dogrzewa się w dodatkowym dogrzewaczu pod wyższym ciśnieniem niż ciśnienie części pozostałej. Część par produktu kotłowego, znajdującą się pod zwiększonym ciśnieniem, wykorzystuje się jako „gaz roboczy” (medium robocze) dla powrotu części par za pomocą smoczków z urządzeń kontaktowych odpędowej sekcji kolumny. Jak „gaz roboczy” w smoczkach dolnej części sekcji rafmacyjnej wykorzystuje się część par, która dogrzewa się w dodatkowym podgrzewaczu. Regulowanie zużycia „gazu roboczego” doprowadzanego do smoczków prowadzi się proporcjonalnie do stosunku albo różnicy wartości temperatury rzeczywistej i równowagowej na urządzeniach kontaktowych.· Jako „gaz roboczy” w smoczkach sekcji rafmacyjnej kolumny wykorzystuje się część par z górnego urządzenia kontaktowego sekcji, kierowana za pomocą dmuchawy do smoczków na kilku niższych urządzeniach kontaktowych.

Kolumna destylacyjna może być wyposażona w urządzenia kontaktowe typu półkowego, warstewkowego i inne typy urządzeń.

Kolumna destylacyjna może być także wyposażona w dzwona z wypełnianiem, siatki z wypełnieniem lub inny rodzaj wypełnienia. Pomiędzy dzwonami są umieszczone przewody rurowe do przechodzenia pary od dolnych dzwon do górnych oraz urządzenia do przepływu cieczy od górnych dzwon do dolnych. Część par opuszczających górne dzwono kolumny oraz części par z przewodów parowych pomiędzy innymi dzwonami powracają za pomocą dmuchaw w miejsca dzwon, przed miejscem odprowadzania względem przepływu głównego strumienia pary. Króćce do zawracania par są rozmieszczone na różnych poziomach w stosunku do wysokości dzwona, które może mieć zmienny przekrój, przy czym jego przekrój

185 781 górny jest większy niż przekrój dolny. Regulowanie stosunku par prowadzi się proporcjonalnie do wartości różnicy pomiędzy temperaturą cieczy na poziomie króćca zawracania i równowagową wartością tej temperatury na urządzeniu kontaktowym.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 (a), (b), (c) przedstawia schematycznie kolumny destylacyjne M, wyposażone w urządzenia kontaktowe K z różnymi wariantami zawracania części strumieni pary według wynalazku, fig. 2 (a) przedstawia schematycznie urządzenie do destylacji mieszaniny substancji, fig. 2 (b) i fig. 2(c) przedstawiają schematycznie fragment kolumny z dwoma urządzeniami kontaktowymi, fig. 3(a) pokazuje schematycznie urządzeniu według wynalazku zawracanie części strumienia pary i fig. 3 (b) przedstawia schematycznie fragment urządzenia, według wynalazku, w którym pary zawraca się pomiędzy sekcjami kolumny w miejsca sekcji o różnej wysokości.

Poziom cieczy 1 na urządzeniach kontaktowych pokazano linią punktową.

Przykład 1

Mieszaninę wodno-alkoholową zawierającą 8% wagowych alkoholu rozdziela się w aparaturze destylacyjnej. Aparatura składa się z kolumny, kondensatora i kotła. Kolumna jest wyposażona w 70 półek dzwonowych, na których dokonuje się wymiana masy wrzącej cieczy i przetłaczanej przez nią za pomocą bełkotki pary.

Kolumna pracuje pod ciśnieniem atmosferycznym. Do skraplacza wprowadza się pary alkoholu opuszczające górna w stosunku do kierunku ich przepływu półkę. Otrzymany kondensat rozdziela się na dwa strumienie, z których jeden odprowadza się w postaci lekkiej frakcji destylatu zawierającego alkohol i lotne domieszki. Pozostałą część kondensatu zawraca się w postaci odcieku na górną półkę. Z 68 (od dołu) półki odbiera się w postaci ciekłego pogonu destylat zawierający więcej niż 94% wagowych alkoholu.

Mieszaninę wyjściową przed podaniem na kolumnę wprowadza się do dodatkowego kotła i tworzącą się parę kieruje na 20 półkę, a pozostałą część podaje się na 19 półkę. Ciecz opuszczającą pierwszą półkę wprowadza się do kotła, tworzącą się parę zawraca do kolumny na pierwszą półkę, a pozostałą ciecz zawierającą wodę i mniej niż 0,02% alkoholu odprowadzą się w postaci produktu kotłowego. Kolumna jest wyposażona w umieszczone nad pierwszą półką elementy do odprowadzania i wprowadzania odebranej części pary na urządzenia kontaktowe, które są wykonane w postaci króćców połączonych przewodami rurowymi, w których są umieszczone wentylatory. Króćce do wprowadzania pary, jak przedstawiono na fig. 2 (a), są umieszczone niżej niż króćce do odbierania pary. Część pary opuszczającej półki od 60 do 68 kieruje się za pomocą wentylatora do strefy parowej półek 59. do 67. Stosunek pomiędzy zawracaną częścią pary V¹ i jej ogólną ilością V_n na urządzeniach kontaktowych 60 do 68 wynosi 0,9-0,95. W ten sposób realizuje się zawracanie pary z półek 1 do 59 na półki leżące niżej w stosunku V'/V_n wynoszącym 0,8-0,85.

Część cieczy z półki 12, 14 i 18 odprowadza się za pomocą pomp i kieruje odpowiednio na półkę 13, 15 i 19, przy czym z półek 12 i 14 odbiera się frakcję fuzlową w postaci ubocznego pogonu.

Przy realizacji przedstawionego sposobu destylat zawiera ponad 94% wagowych alkoholu, a produkt kotłowy zawiera wodę i mniej niż 0,02% wagowych alkoholu.

Oszczędność pary grzejnej wynosi ponad 25% w porównaniu ze sposobem konwencjonalnym.

Przykład 2

Mieszaninę wodno-alkoholową zawierającą 8% wagowych alkoholu, jak w przykładzie 1, podaje się na kolumnę destylacyjną wyposażoną w 70 półek grzybkowych.

Część par opuszczających półkę 69 i część par opuszczających półkę 70 (stosunek części odbieranej pary V¹ do ogólnej ilości V_n na przedstawionych półkach wynosi 0,9 - 0,95) zawraca się za pomocą wentylatorów do cieczy przez króćce rozmieszczone stycznie do obwodu kolumny destylacyjnej. Część par opuszczających półkę 68 w stosunku V'/V_n równym 0,8-0,85 podaje się dmuchawą jako gaz roboczy do smoczków umieszczonych na półkach 67 do 42, na których mieszają się one z parami opuszczającymi te półki jak przedstawiono na fig. 3(a). Ze smoczków mieszaninę par zawraca się do parowej przestrzeni półek. Analogicznie zawraca się pary z 42

185 781 do 19 półki ze smoczków, gdzie jako gaz roboczy wykorzystuje się pary opuszczające półkę 42. W smoczkach od 1 do 18 półki miesza się część par opuszczających półki z parami części produktu kotłowego, której wrzenie w kotle dodatkowym prowadzi się pod ciśnieniem 1,62 · 10⁵Pa (1,6 atm).

Destylat zawiera ponad 94% wagowych alkoholu, a produkt kotłowy mniej niż 0,01% wagowych alkoholu. Oszczędność pary grzejnej wynosi ponad 20% w porównaniu ze sposobem konwencjonalnym.

Przykład 3 . , .

Skroploną mieszaninę gazów doprowadza się do aparatu destylacyjnego, który jest kolumną wyposażoną w 25 półek bezprzelewowych do wymiany masy pomiędzy wrzącą cieczą i parą. Mieszanina składa się z następujących składników: 5% metanu, 35% etanu, 20% propanu, 10% izobutanu, 15% n-butanu. Na górze kolumny utrzymuje się ciśnienie 27,35 · 10⁵Pa (27 atm). Aparat jest wyposażony w skraplacz, do którego doprowadza się pary opuszczające górne względem ich przepływu miejsce wymiany masy (półki bezprzelewowe). Otrzymany kondensat rozdziela się na dwa strumienie, z których jeden odprowadza się w postaci destylatu, a drugi w postaci odcieku doprowadza na górną półkę.

Z dolnej półki kolumny ciecz opuszczającą ostatnią względem jej przepływu półkę kieruje się do kotła, w którym odparowuje się część cieczy. Wytwarzające się pary zawraca się do kolumny na ostatnią półkę, a pozostałą ciecz odbiera w postaci produktu kotłowego.

Pomiędzy wszystkimi półkami są rozmieszczone urządzenia wentylatorowe umożliwiające zawrócenie części par opuszczających półkę na półki poprzedzające kierunek przepływu strumienia pary. Stosunek pomiędzy odbieraną częścią pary V i ogólną ilością pary V na półkach od 1. Do 5 i od 20 do 25 (licząc od dołu) wynosi 0,9 - 0,95, a dla polek od 5 do 20 wynosi 0,8 - 0,85.

Destylat zawiera metan i etan oraz mniej niż 5% innych, cięższych składników, natomiast produkt kotłowy zawiera mniej niż 5% metanu i etanu i stanowi pozostałe, cięższe (pod względem temperatury wrzenia) składniki mieszaniny wyjściowej.

Ogólne zużycie nośników energii (pary grzejnej i środka chłodzącego) jest o 30% mniejsze niż w przypadku rektyfikacji konwencjonalnej.

Przykład 4

Skroploną mieszaninę gazów rozdziela się analogicznie jak w przykładzie 3 w kolumnie wyposażonej w 30 półek grzybkowych. Zawracanie części par z 16. do 30. półki prowadzi się za pomocą urządzeń wentylatorowych, umieszczonych na każdej półce. W przypadku półki od 1 do 15 zawierającej części par opuszczających półki prowadzi się za pomocą smoczków (patrz fig. 3 (a)). W smoczkach jako „gaz roboczy” wykorzystuje się część par z produktu kotłowego. W kotle utrzymuje się ciśnienie do 25,33· 10⁵Pa (25 atm). Otrzymany destylat i produkt kotłowy odpowiadają produktom z przykładu 3. Ogólne zużycie nośników energii jest na przykład mniejsze o 25% niż przy w przypadku rektyfikacji konwencjonalnej.

Przykład 5

Wodę zanieczyszczoną gazami pochodzącą z przemysłu chemicznego i zawierającą do 0,055 amoniaku, siarkowodoru i innych szkodliwych gazów wprowadza się do kolumny wyposażonej w 40 półek grzybkowych. Kolumna składa się z segmentów, z których każdy zawiera 8 półek, a pomiędzy nimi są rozmieszczone urządzenia smoczkowe (patrz fig. 3(a)). Część par opuszczających każdą półkę segmentu, oprócz górnej, zawraca się za pomocą smoczka na tę półkę. Cześć par z górnych półek segmentów zawraca się na nich za pomocą dmuchaw, a drugą część par górnych półek doprowadza się do smoczków dolnych półek w postaci „gazu roboczego”. W kotle kolumny otrzymuje się oczyszczona wodę, zawierającą poniżej 10 części na milion (ppm) szkodliwych gazów. W górnej części kolumny otrzymuje się wzmocnioną frakcję szkodliwych gazów, kierowaną do przerobu. Do kotła kolumny doprowadza się grzejną parę wodną której oszczędność w porównaniu z konwencjonalnym sposobem wynosi ponad 25%.

Na fig. l(a) przedstawiono jeden z wariantów prowadzania strumieni cieczy i pary, gdy cześć par odprowadzonych w urządzenia kontaktowego zawraca się do obszaru urządzeń kontaktowych, poprzedzających je w odniesieniu do kierunku przepływu pary.

185 781

Na kolumnę M podaje się wyjściową mieszaninę w postaci surowca zasilającego F. Na górze kolumna jest wyposażona w skraplacz C2. Główny strumień pary V unosi się do góry kolumny, a następnie przechodzi przez urządzenia kontaktowe K i wpada do skraplacza C2. W skraplaczu pary skraplają się i wychodzą z kolumny w postaci destylatu D. Ciecz L płynie w przeciwprądzie do dołu kolumny, wpada do kotła Cl kolumny, a tworzące się w kotle pary powracają na dolne urządzenie kontaktowe. Otrzymany produkt kotłowy W odprowadza się z kolumny.

Na urządzeniach kontaktowych zachodzi wymiana masy substancji pomiędzy współistniejącymi na nich fazami wrzącej cieczy i pary. Po dokonaniu się procesu wymiany masy część pary V] odprowadza się z każdego urządzenia konta kłowego i zawraca przeciwnie do jej ruchu na poprzedzające w odniesieniu do jej przepływu obszary urządzeń kontaktowych, kierując ją do strumienia pary V znajdującego się powyżej poziomu cieczy 1 na urządzeniu kontaktowym.

Na fig. 1 (b) przedstawiono wariant organizacji strumieni cieczy i pary, gdy część pary odbieranej z urządzenia kontaktowego zawraca się na kilka urządzeń kontaktowych, poprzedzających to urządzenie w odniesieniu do kierunku przepływu głównego strumienia pary V.

Kolumna destylacyjna M, przedstawiona na fig. l(b), jest wyposażona dodatkowo w kocioł C3, do którego doprowadza się surowiec zasilający F, poddaje go wrzeniu i dalej oddzielnie wprowadza do kolumny strumień cieczy F, i pary F₂.

Odprowadzanie części pary V! i jej powrót do strumienia pary V przeprowadza się na kilku urządzeniach kontaktowych K, poprzedzających względem kierunku jej przepływu.

Odebranie części cieczy L' i jej powrót do głównego strumienia L dokonuje się na dwóch urządzeniach kontaktowych, przy czym część cieczy odbiera się na urządzeniu kontaktowym w postaci ciekłego ubocznego pogonu

Na fig. 1(3) przedstawiono wariant organizacji strumieni, gdy cześć pary V, odbieranej z urządzenia kontaktowego K dochodzi do tęgo samego urządzenia kontaktowego, lecz do strumienia cieczy L poniżej jej poziomu 1 na urządzeniu.

Na fig. 2(a) przedstawiono schematycznie urządzenie do realizacji sposobu destylacji oraz kierunek przepływu w kolumnie strumienia pary V (linia ciągła) i cieczy L (linia punktowa), jak również kierunek przepływu odprowadzanego i wprowadzanego strumienia pary na urządzenia kontaktowe.

Urządzenie zawiera kolumnę destylacyjną 1, wyposażoną w urządzenia kontaktowe 2, 2’, 2 typu półkowego. Elementy do odprowadzania pary i jej wprowadzania na urządzenia kontaktowe są wykonane w postaci króćców 4 i 5. Przewód rurowy 3 łączy króćce 4 do odprowadzania pary z króćcami 5 do jej wprowadzania. Urządzenie 6 do przesyłania pary, wykonane w postaci wentylatora, jest umieszczone w przewodzie rurowym 3. Urządzenie 7 do oddzielania pary od tworzącej się cieczy w postaci separatora jest umieszczone za urządzeniem 6 do przesyłania pary w postaci wentylatora i połączone przewodem rurowym 8 z urządzeniem kontaktowym 2'.

W górnej części kolumna jest wyposażona w deflegmator 9, a w części dolnej w kocioł 10. Urządzenia kontaktowe są wyposażone w przegrody 11, których dolna część znajduje się poniżej poziomu cieczy, oznaczonym linią przerywaną. Przegrody tworzą komory K] i K₂, które łączą się ze sobą cieczowo, przy czym króćce 4 do odprowadzania pary i króćce 5 do wprowadzania pary są rozmieszczone w różnych komorach tego samego urządzenia kontaktowego.

Na fig. 2(b) przedstawiono schematycznie fragment kolumny z urządzeniami kontaktowymi 2 i 2'. Elementy do odprowadzania i wprowadzania pary są wykonane w postaci przewodu parowego 12, którego część wlotowa 13 jest wykonana w postaci stożka i umieszczona w strefie parowej urządzenia kontaktowego 2¹, natomiast część wylotowa przewodu parowego 12 znajduje się w strefie parowej poprzedzającego je w odniesieniu do kierunku głównego strumienia pary V urządzenia kontaktowego 2. Urządzenie 6 do przesyłania pary znajduje się przed wlotową częścią 13 przewodu parowego 12 i jest wyposażone w daszek 14, oddzielający strumień odbieranej pary od jej głównego strumienia.

185 781

Na fig. 2(c) przedstawiono schematycznie fragment kolumny z urządzeniami kontaktowymi 2 i 2'. Elementy do odprowadzania pary i element do jej wprowadzania są wykonane w postaci króćców 4 i 5 połączonych przewodem rurowym 3, w którym jest umieszczone urządzenie 6 do przesyłania pary. Króciec 5 do wprowadzania pary jest wykonany w postaci dyszy celem polepszenia procesu wymiany masy.

Króćce 4 i 5 znajdują się na jednym urządzeniu kontaktowym, przy czym króćce 5 do wprowadzania pary są umieszczone poniżej poziomu warstwy cieczy na urządzeniu kontaktowym.

Na fig. 2 (a) pokazano, że wyjściową mieszaninę substancji jako surowiec zasilający F podaje się na górną półkę sekcji odpędowej. Strumień cieczy L płynie w dół kolumny 1, a strumień pary V płynie w przeciwprądzie do góry kolumny 1. Na urządzeniach kontaktowych 2, 2', 2 ma miejsce wymiana masy pomiędzy współistniejącymi na nich fazami wrzącej cieczy i pary. Linią punktową zaznaczono poziom warstwy cieczy 1 na urządzeniu kontaktowym.

Ciecz opuszczająca dolną półkę sekcji odpędowej wpada do kotła 10. Tworzące się w kotle pary powracają na dolną półkę sekcji odpędowej. Pary przechodząc kolejno przez półki dochodzą do deflegmatora 9, w którym skraplają się i odprowadza się je z kolumny w postaci destylatu D, a produkt, kotłowy W odprowadza się z kotła 10 kolumny.

W ten sposób organizuje się strumienie niezbędnych minimalnych ilości pary i cieczy, nie związanych z przemianami fazowymi i koniecznych do odprowadzenia składników lotnych z sekcji rafinacyjnej, a składników ciężkich z sekcji odpędowej.

Oprócz minimalnych niezbędnych strumieni pary i cieczy organizuje się dodatkowe powroty par i cieczy na urządzeniach kontaktowych.

Przez króciec 5 odprowadza się za pomocą urządzenia 6 do przesyłania pary w postaci wentylatora umieszczonego w przewodzie rurowym 3, część pary z urządzenia kontaktowego 2 kieruje się przewodem rurowym 3 i wprowadza przez króciec 5 na urządzenie kontaktowe 2', poprzedzające w odniesieniu do kierunku przepływu głównego strumienia pary V, to jest położone poniżej urządzenia kontaktowego 2.

W separatorze 1 oddziela się od pary tworzącą się ciecz, która kieruje się przewodem rurowym 8 na urządzenie kontaktowe 2, poprzedzające w odniesieniu do kierunku przepływu strumienia pary V.

Na fig. 2 (b) pokazano, że część strumienia pary kieruje się za pomocą urządzenia 6 do przesyłania pary w postaci wentylatora ze strefy parowej urządzenia kontaktowego 2' do przewodu parowego 12 przez jego stożkową wlotową część 13. Daszek 14 służy jako urządzenie pomocnicze do oddzielenia odprowadzanego strumienia pary od jego strumienia głównego. Odprowadzony strumień pary wprowadza się przez wylotową część 15 przewodu parowego 12 do strefy parowej urządzenia kontaktowego 2.

Na fig. 2 (c) pokazano, że część strumienia pary odprowadza się przez króciec 4 i wprowadza również na urządzenie kontaktowe, poniżej poziomu warstwy cieczy I przez króciec 5 w kształcie dyszy.

Na fig. 3 (a) pokazano, że część strumienia pary V zawiera się za pomocą smoczków 6' i dmuchawy 6 na urządzenia kontaktowe K, poprzedzające w odniesieniu do kierunku przepływu pary. Jako „gaz roboczy” wykorzystuje się w smoczkach pary tworzące się w dodatkowych podgrzewaczach C i C pracujących pod podwyższonym ciśnieniem.

Jako „gaz roboczy” w smoczkach górnej części sekcji rafinacyjnej wykorzystuje się część par górnego urządzenia kontaktowego, podawanych do smoczków za pomocą dmuchawy 6. Na niektóre urządzenia kontaktowe pary powracają za pomocą urządzeń 6 do przesyłania pary w postaci wentylatorów.

Na fig. 3(b) przedstawiono schematycznie fragment urządzenia, w którym powrót par za pomocą dmuchawy 6 dokonuje się pomiędzy sekcjami kolumny M z wypełnieniem w miejsca sekcji o różnej wysokości.

Dodatkowe powroty zapewniają wysoką intensywność wymiany masy pomiędzy współistniejącymi na półkach fazami dzięki takiej krotności stykania się, którą zapewnia

185 781 wymagany stopień wzbogacania par opuszczających półkę w składniki lotne i zubożenie w składniki ciężkie, oraz procesy odwrotne w cieczy opuszczającej półki.

Jak przedstawiono w opisie i podanych przykładach, sposób destylacji i urządzenie do realizacji tego sposobu zapewniają uzyskanie produktów końcowych ze zmniejszeniem strat energii o nie mniej niż 20% a poza tym można zmniejszyć wymiary kolumny destylacyjnej przez zmniejszenie przekroju poszczególnych sekcji w środkowej części kolumny dzięki autonomicznemu regulowaniu zawracania na poszczególnych urządzeniach kontaktowych.

Dodatkowe zawracanie zapewnia wysoką intensywność wymiany masy pomiędzy współistniejącymi fazami na urządzeniach kontaktowych dzięki takiej krotności stykania się, która zapewnia konieczny stopień wzbogacenia par opuszczających urządzenia w składniki lotne i zubożenie w ciężkie, oraz odwrotne procesy w cieczy opuszczającej urządzenia kontaktowe.

W przypadku każdego urządzenia kontaktowego prowadzi się autonomicznie zawracanie pary, skierowane przeciwnie do kierunku przepływu jej strumienia głównego, co prowadzi do wydłużenia czasu stykania się pary i cieczy, intensyfikacji wymiany masy i umożliwia sprowadzenie do minimum wielokrotnego odparowywania i zawracania odcieku do kolumny destylacyjnej.

W wyniku stosowania opracowanego sposobu zmniejsza się znacznie straty energii, a system autonomicznej pracy każdego z urządzeń kontaktowych umożliwia zmniejszenie gabarytu kolumny.

185 781

Fig. 3 (a)

Φ)

185 781

185 781

Fig.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób destylacji mieszaniny substancji, obejmujący doprowadzanie mieszaniny do kolumny destylacyjnej wyposażonej w urządzenia kontaktowe do wzajemnego oddziaływania cieczy i pary, odprowadzanie par z górnej części kolumny, poddawanie wrzeniu produktu kotłowego i zawracanie tworzącej się pary do dołu kolumny, odbieranie części par opuszczających urządzenia kontaktowe, a następnie zawracanie ich do kolumny, znamienny tym, że zawracanie części pary (V’) odbieranej z jednego z urządzeń kontaktowych (K, 2,2’, 2”) do strumienia pary (V) albo do strumienia cieczy (L) prowadzi się co najmniej na jedno z urządzeń kontaktowych (K, 2, 2’, 2”) poprzedzających w odniesieniu do kierunku jej przepływu i/lub zawraca się część pary (V) do strumienia cieczy (L) poniżej jej poziomu (1) na to urządzenie kontaktowe (K, 2, 2’, 2”) w miejsce poprzedzające jej odprowadzanie w stosunku do kierunku przepływu pary (V), przy czym zawracanie pary prowadzi się bez jej całkowitej kondensacji.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że parę (V) opuszczającą urządzenie kontaktowe (K, 2, 2’, 2”) albo przynajmniej jej część (V) zawracaną na urządzenie kontaktowe (K, 2, 2’, 2”) poprzedzające w odniesieniu do kierunku jej przepływu poddaje się częściowej kondensacji.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że kondensat zawraca się na urządzenia kontaktowe (K, 2,2’, 2”) poprzedzające w odniesieniu do kierunku przepływu pary.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę wyjściową stanowiącą surowiec zasilający (F) poddaje się wstępnemu wrzeniu w kotle (C₃), a następnie strumienie pary (F₂) i cieczy (FJ wprowadza oddzielnie do kolumny destylacyjnej (M).
5. 5. Urządzenie do destylacji mieszaniny substancji zawierające kolumnę destylacyjną z urządzeniami kontaktowymi wyposażonymi w elementy do odprowadzania części pary, znamienne tym, że co najmniej jedno z urządzeń kontaktowych (K, 2,2’, 2”) jest wyposażone dodatkowo w co najmniej jeden element do wprowadzania odprowadzonej pary, przy czym element do wprowadzania pary jest położony poniżej miejsca odbioru pary względem kierunku przepływu strumienia głównego, a kolumna destylacyjna (1) jest wyposażona w urządzenie (6,6', 6”) do przesyłania wprowadzonej pary.
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że elementy do odprowadzania i wprowadzania pary stanowią króciec (4, 5), które są połączone poprzez urządzenie (6) do przesyłania pary, zapewniające przepływ pary ze strefy o mniejszym ciśnieniu do strefy o wyższym ciśnieniu.
7. 7. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że element do odprowadzania pary i element do jej wprowadzania na urządzenie kontaktowe mają postać przewodu parowego (12), przy czym urządzenie (6) do przesyłania pary jest umieszczone w kolumnie destylacyjnej (1).
8. 8. Urządzenie według zastrz. 5 albo 6, znamienne tym, że króćce (5) do wprowadzania pary są rozmieszczone stycznie do obwodu przekroju kolumny destylacyjnej (1).
9. 9. Urządzenie według zastrz. 5 albo 6, znamienne tym, że urządzenia kontaktowe (2, 2’, 2”) są wyposażone w pionowe przegrody (11, 11’, 11”), których dolna część jest zanurzona w cieczy, tworząc oddzielne komory (K_1? Kj) łączące się ze sobą cieczowo, przy czym króćce (4, 5) do odprowadzania i wprowadzania pary na jednym urządzeniu kontaktowym (2, 2’, 2) są umieszczone w różnych komorach (Κ_υ K₂) utworzonych przez pionowąprzegrodę (11,11’, 11”).
10. 10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że za urządzeniem (6) do przesyłania pary jest umieszczone urządzenie (7) do oddzielania pary od utworzonej cieczy, które jest połączone przewodem rurowym (8) z co najmniej jednym urządzeniem kontaktowym (2’) poprzedzającym w odniesieniu do kierunku przepływu głównego strumienia pary (V).

    185 781