PL9292B1 - Sposób i urzadzenie do rozdzielania mieszanin gazowych albo mieszanin gazu z para. - Google Patents

Description

Przy traktowaniu mieszaniny gazowej iloscia cieczy, niewystarczajaca do jej cal¬ kowitego rozpuszczenia, skladniki latwiej rozpuszczalne przechodza do cieczy, przy- czem ich zawartosc procentowa w roztwo¬ rze jest wyzsza, niz w pierwotnej miesza¬ ninie gazowej. Obierajac stosunek miesza¬ niny gazowej do rozpuszczalnika jako 1 : clf przyczem c1 oznacza, wspólczynnik absorbcji latwiej rozpuszczalnego skladni¬ ka z posród dwóch skladników, zawartych w mieszaninie gazowej, i prowadzac mie¬ szanine przy niezmienionym powyzszy71 stosunku przez kolumne od dolu ku górze poprzez splywajacy zgóry nadól rozpu¬ szczalnik, otrzymuje sie wynik nastepuja¬ cy: pierwszy, latwiej rozpuszczalny sklad¬ nik mieszaniny zostanie pochloniety cal¬ kowicie przez rozczynnik, trudniej rozpu¬ szczalny skladnik rozpusci sie w ilosci od¬ powiednio mniejszej, zas pozostala jego czesc uchodzi jako gaz czysty, Rachunkowo proces powyzszy, np. przy rozdzielaniu mieszaniny, zawieraja¬ cej 15% objetosci dwutlenku wegla i 85% objetosci azotu przy uzyciu wody, jako cieczy pochlaniajacej w temperaturze okolo 20°C, przedstawia sie jak nastepuje:Skladniki mieszaniny gazowej co2 Nt Cisnienie czastkowe skladników 0,15 0,85 1,00 Spólczynnik absorbcji 0,88 = 0,016 = W roztworze : Nierozpuszczonego: objetosc absolutna 0,1320 0,0136 0,1456 0,7344 JV2 objetosc % 90,66 9,34 100,00 Stosunek ilosci wody do ilosci mieszaniny gazowej, przeznaczonej do rozdzielenia: 0,8800 Jak wiec wykazuje przyklad powyz¬ szy, mozna w ten sposób z mieszaniny, za¬ wierajacej 15% objetosci C02 i 85% obje¬ tosci N2, oddzielic wieksza czesc tego ostatniego w stanie ozysitym, a procento- wosc CO2, wynoszaca w mieszaninie pier¬ wotnej 15% objetosci, podniesc do 90% objetosci. Po ponownem odpedzeniu te¬ go wysokoprocentowego C02, prowadzac proces tak samo w dalszym ciagu wedlug propozycji Mallet'a, to znaczy, prowadzac otrzymana mieszanine gazów ponownie w ten sam sposób przez odpwiednio mniejsza ilosc rozpuszczalnika, zgodnie z wylicze¬ niami, otrzymaloby sie wreszcie stosunek obu gazów w roztworze, 'przy którym ilosc CO2 wynosilaby przeszlo 99% objetosci, zas N2 bylby praktycznie wydzielony cal¬ kowicie. Niedostatecznosc wyników, to¬ warzyszaca wszystkim znanym podobnym procesom, powodowalaby, oczywiscie, ko¬ niecznosc odpowiednio czestego powtarza¬ nia procesu dla osiagniecia tak dokladnego rozdzielenia obu gazów. Skutkiem tego sam przebieg rozdzielania, jak równiez niezbedne aparaty, stalyby sie zbyt skom¬ plikowane, z czego wynika, ze rozdziela¬ nie mieszanin gazowych zapomoca cieczy pochlaniaiacej w praktyce zostaje doko¬ nane tylko w takich przypadkach, w któ¬ rych skladniki, wchodzace w sklad mie¬ szaniny przeznaczonej do rozdzielania, znacznie róznia sie rozpuszczalnoscia tak, ze juz po jednokrotnym przeplókaniu ga¬ zów zapomoca cieczy pochlaniajacej osia¬ ga sie wynik zadawalajacy, jak przy mie¬ szaninach gazów, tworzacych wodziany z gazami stalemi.Jak wynika jednakze z praw fizycz- nych, dotyczacych zjawisk absorbcji, przy czesciowem przejsciu mieszaniny gazowej o róznych spólczynmikach pochlaniania do roztworu zawartosc skladnika o wiekszej rozpuszczalnosci bedzie wieksza, niz w pierwotnej mieszaninie gazowej, tak samo tez przy odpedzaniu rozpuszczonej mie¬ szaniny z roztworu uchodzacy gaz bedzie ubozszy w skladnik latwiej rozpuszczal¬ ny, niz mieszanina jeszcze sie znajdujaca w roztworze i ostatecznie przy stopniowem odpedzaniu rozpuszczonych skladników dochodzi sie do punktu, w którym w roz¬ tworze pozostaje juz jedynie skladnik latwiej rozpuszczalny.Zmiany skladu procentowego miesza¬ niny, wystepujace przy absorbcji i odpe¬ dzaniu rozpuszczonej mieszaniny gazów, wykazuja zasadnicza zgodnosc ze zmiana¬ mi okladu mieszaniny gazów albo gazu z para przy skraplaniu i ponownem wypa¬ rowywaniu skroplin. W celach wynalazku zuzytkowano tu wynikajaca z powyzszych rozwazan wskazówke, mianowicie, ze cal¬ kowite rozdzielenie mieszaniny gazów al¬ bo mieszaniny gazu z para uda sia osiag¬ nac równiez bez kilkakrotnego powtarza¬ nia przeprowadzania do roztworu i odpe¬ dzania rozpuszczonych gazów, jedynie po- — 2stepujac dalej z rozpuszczonemi w cieczy gazami zupelnie tak samo, jak przy rekty¬ fikacji takiej mieszaniny w stanie cieklym wzglednie skroplonym. Przytem, jak wia- domof kilkakrotne powtarzanie czastkowej kondensacji i destylacji, niezbedne do cal¬ kowitego rozdzielania mieszaniny, zostaje polaczone w jeden laczny proces ciagly przy uzyciu tak zwanej kolumny rektyfi¬ kacyjnej. Zgodnie z tem przy rozdzielaniu mieszaniny gazowej albo mieszaniny gazu z para, przez przeprowadzenie jej w stan ciekly w roztworze, najprzód zageszcza sie te mieszanine pod Wysokiem cisnie¬ niem, i chlodzi woda. Nastepnie wprowa¬ dza sie ja przez przewód 1 (fig, 1) do dol¬ nej czesci kolumny absorbcyjnej A, gdzie sie mieszanina wznosi ku górze poprzez splywajaca izgóry w odpowiedniej ilosci ciecz absorbcyjna i oddaje jej skladnik latwiej rozpuszczalny, np. dwutlenek we¬ gla, jak w wyzej podanym przykladzie, w calosci przy stezendui odpowiadajaoem stanowi zageszczenia mieszaniny gazowej.Azot, przeznaczony do oddzielenia od C02t przechodzi do cieczy w mniejszej ilosci odpowiednio do swej mniejszej roz¬ puszczalnosci, natomiast pozostaly nieroz- puszczony azot wydziela sie ponad ciecza i zostaje odprowadzony przez przewód 2.Cieplo ujawniajace sie podczas absorbsji odprowadza sie zapomoca strumienia srod¬ ka oziebiajacego (wody), przeplywajacego przez plaszcz kolumny absorbcyjnej, Z dolnej czesci kolumny absorbcyjnei A ciecz absorbcyjna, nasycona dwutlen¬ kiem wegla i niewielka iloscia azotu, prze¬ chodzi do dolnego przedluzenia B kolum¬ ny i tutaj po drodze ku dolowi ogrzewa sie do temperatury, przy której pod wplywem polaczonego z tem dzialania rektyfikacyj¬ nego rozpuszczony azot zostaje znowu calkowicie odpedzony tak, iz w cieczy po¬ zostaje jedynie dwutlenek wegla. Oczywi¬ scie z azotem uchodzi równiez pewna czesc dwutlenku wegla, która jednakze na drodze gazów ku górze zostaje ponownie zaabsorbowana przez lezace wyzej chlod¬ niejsze warstwy cieczy tak, iz ostatecznie odpedzony azot czysty zbiera sie ponad ciecza w kolumnie A razem z czescia azo¬ tu, która sie wogóle w cieczy uprzednio rozpuscila; azot ten odprowadza sie przez przewód 2.Z dolnej czesci B ciecz absorbcyjna z rozpuszczonym w niej czystym dwutlen¬ kiem wegla przechodzi przez przewód 3 do wymieniacza ciepla W, a stad przsz przewód 4 wchodzi zgóry do ulatniacza C i po drodze ku dolowi ogrzewa sie stopnio¬ wo do temperatury wrzenia tak, iz zawar¬ ty w niej dwutlenek wegla zostaje odpe¬ dzony calkowicie. Oczywiscie, dwutlenek wegla, wznoszacy sie z dolnej czesci ulat¬ niacza, porywa ze soba znaczne ilosci pa¬ ry cieczy absorbcyjnej, która jednakze w wyze] polozonych, zimniejszych war¬ stwach cieczy w wiekszej czesci ulega po* nownemu skropleniu, przyczem wydziela¬ ne cieplo oddaje chlodniejszej cieczy/ Skutkiem tego ta ostatnia w drodze do dolnej czesci ulatniacza nagrzewa sie do tego stopnia, ze glówna ilosc rozpuszczonego w niej dwutlenku wegla zdazy sie ulotnic, zaniim ciecz opadnie do dolnej czesci ulatniacza.Odpedzony dwutlenek wegla odprowa¬ dza sie przez przeiwód 5, zas goraca ciejz absorbcyjna — przez przewód 6 — naj¬ przód do wymieniacza ciepla w, a stad— przez przewód 7 do chlodnicy wodnej D i przez przewód 8 do pompy E, skad ciecz przewodem 9 wprowadza sie ponownie do górnej czesci pochlaniacza A w celu pro¬ wadzenia w dalszym ciagu opisanego juz procesu kolowego.Jak przy mieszaninach cieczy, tak sa¬ mo i przy mieszaninach gazowych moze sie w praktyce zdarzyc potrzeba rozdzie¬ lenia ich na wiecej, niz dwa skladniki, wzglednie grupy skladników (frakcje), przyczem stosuje sie jeden za drugim _ 3 -kilka ulatniaczy C, D i t. d. (fig, 2), w któ¬ rych odbywa sie odpedzanie rozpuszcza¬ nych w cieczy poszczególnych skladników, wzglednie grup skladników, stopniowo vv odpowiednich granicach temperatury po- szczególnemi frakcjami, wzglednie grupa¬ mi skladników.Wlasnie przy rektyfikacji mieszanin gazowych, zawierajacych weglowodory, zapomoca (przeprowadzania ich w stan cie¬ kly w roztworze, napotyka sie na pswna trudnosc. Wogóle nalezy sie starac o do¬ bór cieczy absorbcyjnej, której tempera¬ tura wrzenia nie lezalaby zbyt wysoko przy cisnieniu, pod którem odbywa sie absorbcja, zeby temperature te bez dal¬ szych zabiegów mozna bylo latwo osia¬ gnac srodkami, które sie ma do rozporza¬ dzenia (przegrzana para lub ogrzane wy- sokowrzace ciecze), z drugiej zas strony ciecz absorbcyjna powinna wykazywac duza zdolnosc rozpuszczania gazu wzgled¬ nie par, przeznaczonych do absorbcji.Jednakze ta zdolnosc rozpuszczania je^t wogóle tern wieksza, im nizsza jest tempe¬ ratura wrzenia cieczy. Z obu powyzszych powodów dla absorbcji mieszanin gazo¬ wych, zawierajacych weglowodory, zaleoa sie stosowanie takich cieczy organicznych, których temperatura wrzenia lezy ponizej 100°C lub nieznacznie te temperature przekracza. Jednakze w gazach, zawiera¬ jacych weglowodory, znajduja sie rów¬ niez, jakkolwiek nawet w niewielkich ilo¬ sciach, skladniki wrzace w powyzszych temperaturach, skutkiem czego przez d-3- stylacje nie udaje sie w zaden sposób od dzielic tych skladników od cieczy absorb¬ cyjnej.Trudnosc ta w najprostszy sposób daje sie usunac przez zastosowanie jako cieczy absorbcyjnej weglowodorów benzyno¬ wych, zawartych juz w mieszaninie gazo¬ wej, przeznaczonej do rozdzielenia, przy- czem w ciagu procesu odprowadza sie sta¬ le gromadzacy sie nadmiar tych weglowo¬ dorów.Przy uzyciu niskowrzacych cieczy ab- sorbcyjnych nalezy wziac pod uwage, ft ich preznosc pary w temperaturze, panu¬ jacej w górnej czesci ulatniacza, jest tak znaczna, ze nawet przy wyzszych cisnie¬ niach, stosowanych przy absorbcji, wzno¬ szace sie gazy zawieraja jeszcze znaczna ilosci pary cieczy absorbcyjnej. Z tego po¬ wodu korzystnie jest na ulatniaczach po¬ nad doplywem cieczy absorbcyjnej umie¬ szczac jeszcze kolumnowe przedluzenia C, D i L d., zaopatrzone od góry w plaszcz oziebiajacy albo we wbudowana wezowni- ce chlodzaca tak, iz dzieki takiemu urza¬ dzeniu osiaga sie calkowita rektyfikacie par.Co sie tyczy wyboru cisnienia, pod któ¬ rem ma sie odbywac absorbcja, to oprócz moznosci osiagniecia mozliwie wysokiego stezenia roztworu nalezy sie kierowac je¬ szcze i innemi wzgledami. A wiec np. v/ przypadku oddzielania gazów latwo daja¬ cych sie skroplic udaje sie znacznie upro¬ scic proces i aparature, prowadzac ab- sorbcje rozpuszczonego, latwo skraplaja¬ cego sie gazu pod cisnieniem jego skrapla¬ nia lub nieco wyzszem (w temperaturze otoczenia), poniewaz wtedy rozdzielone gazy bez dalszego zwiekszania cisnienia pozostaja skroplone i daja sie wprowadzic do zbiorników transportowych, przy za¬ stosowaniu zas nizszego cisnienia podczas absorbcji, gazy te, po wyjsciu z aparatu, trzebaby prowadzic do kompresora i spre¬ zac az do otrzymania cisnienia skraplania.W razie, jezeli rozdzielone gazy zuzytko- wuje sie dalej, wzglednie przechowuje pod cisnieniem mniejszem niz cisnienie, panu¬ jace w ulatniaczu, to nadmiar cisnienia zu¬ zytkowac mozna w znany sposób prz?z rozprezenie az do cisnienia atmosferycz¬ nego w silniku.W przypadku oddzielania par cieczy palnych od gazów, zawieraj acych tlen (po- _ 4 _wifctn&e} f byloby niebezpiecznie zageszczac je pod wysokiej cisnieniem w celu osiagnie¬ cia wysokiego stezenia roztworu. W takich przypadkach pozostaje raczej imozliwosc zwiekszenia stezenia w roztworze przez zastosowanie Sztucznego chlodzenia, przy¬ czyn zgeszezanLe, (sprezanie) gazów nale¬ zy ptosuftac tylko tak daleko, jak to jest konieczne do przezwyciezenia oporu cie¬ czy w kolumnie A oraz pozostalych opo¬ rów. Ze wzgledu na to, ze rozpuszczalnosc gazów wzrasta bardzo szybko wraz z ob¬ nizeniem temperatury, oplaca sie w tych przypadkach do sztucznego chlodzenia stosowanie ekonomicznego sposbu spre¬ zana zimnej pary.Jednoczesnie zastosowanie podwyz¬ szonego cisnienia i sztucznego oziebiania konieczne jest przy rozdzielaniu gazów stalych, które wogóle w temperaturze o- zieb:an:a woda wykazuja bardzo mala roz¬ puszczalnosc tak, iz nawet przy zastoso¬ waniu wysokiego cisnienia nie udaje sie jeszcze osiagnac pozadanego stezenia roz¬ tworu.Przy zastosowaniu sztucznego chlodze¬ nia prowadzi sie srodek oziebiajacy przez plaszcz oziebiajacy pochlaniacza, a w ra¬ zie potrzeby jeszcze i przez plaszcz ulat- niacza. Jednoczesnie gazy, przeznaczone do rozdzielenia uprzednio jeszcze przed wejsciem do pochlaniacza, ochladza sie w wymieniaczu ciepla zapomoca zimnych ga¬ zów, uchodzacych z aparatu tak, iz caly naklad zimna zostaje mozliwie calkowicie wyzyskany. PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe, 1. Sposób rozdzielania mieszanin ga¬ zowych albo mieszanin gazów i par, prze¬ prowadzajac je w stan ciekly w roztwo¬ rze, znamienny tern, ze roztwór gazów lub par i gazów, otrzymany w znany sposób w kolumnie absorbcyjnej (A), poddaje sie jeszcze uprzedniej obróbce rektyfikacyj¬ nej w drugiej kolumnie (BJ, urzadzonej bezposrednio pod kolumna (AJ i swobod¬ nie z nia polaczonej, wzglednie w prze¬ dluzeniu (BJ kolumny pod olsnieniem pod jakiem odbywa sie absorbcja, pizyczein ciecz po drodze do dolnego konca prze¬ dluzenia (BJ kolumny nagrzewa sie po- woli do temperatury, w której wszystkie niepozadane w roztworze, trudniej roz¬ puszczalne skladniki ulatniaja sie.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze odpedzanie pozostalych jeszcze w cieczy po rektyfikacji (w kolumnie BJ la¬ twiej rozpuszczalnych skladników miesza¬ niny gazowej lub gazowo-parowej, prze¬ znaczonej do rozdzielania, odbywa sie równiez w kolumnie, chlodzonej od góry i ogrzewanej od dolu (fig. 2).

3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tem, ze w celu rozlozenia miesza¬ niny na wiecej niz na dwa skladniki wzglednie grupy skladników, najprzód przeprowadza sie w kolumnie wszystkie skladniki oprócz najtrudniej rozpuszczal¬ nych do roztworu, a skladniki rozpuszcza¬ ne wprowadza sie do niezbednej ilosci u- stawioiiych kolejno po sobie ulatniaczy (C, D i t. d.) i stopniowo, odpowiednio do wysokosci temperatury, odpedza sie je zpowrotem z cieczy i zbiera osobno (fig. 2).

4. Sposób wedlug zastrz. 1, 2 i 3 w za¬ stosowaniu do mieszanin gazowych zawie¬ rajacych weglowodory, znamienny tem, ze ciekle weglowodory, otrzymane z przera¬ bianych gazów, stosuje sie czesciowo jako ciecz absorbcyjna.

5. Sposób wedlug zastrz. 1—4 w za¬ stosowaniu do oddzielania z mieszanin ga¬ zowych gazów latwo dajacych sie skra¬ plac, znamienny tem, ze absorbcje pro¬ wadzi sie pod cisnieniem, odpowiadajacem cisnieniu skraplania danych gazów przy temperaturze otoczenia.

6. Urzadzenie do wykonania sposobu wedlug zastrz. 1, znamienne tem, ze sie sklada z kolumny absorbcyjnej (AJ orazprzylaczonego do niej i polaczonego z nia swobodnym przelotem przedluzenia (B).

7. Urzadzenie do wykonania sposobu wedlug zastrz, 1 — 4, skladajace sie z dwóch kolumn (A—B) i jednego lub kilku ulatniaczy (C, D i t, d,)i znamienne tern, ze ulatniacze zaopatrzone sa w przedluze¬ nia kolumnowe ^Clf D1 i t. d,), umieszczo¬ ne ponad doplywem cieczy ahsorbcyjnej, i zaopatrzone w górnej czesci w pla&zsz oziebiajacy lub wbudowana wezownice chlodzaca, Hermann Blau, Zastepca: M. Brokman, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 9292. Hy.l. n£ n 9A '3 W V- Ify.2- M* *X fw 7^TT3 Druk L. Boguslawskiego, Warstwa. PL PL