RU2205680C2 - Methylene dichloride recuperation method and installation for implementation thereof - Google Patents
Methylene dichloride recuperation method and installation for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2205680C2 RU2205680C2 RU2001108168A RU2001108168A RU2205680C2 RU 2205680 C2 RU2205680 C2 RU 2205680C2 RU 2001108168 A RU2001108168 A RU 2001108168A RU 2001108168 A RU2001108168 A RU 2001108168A RU 2205680 C2 RU2205680 C2 RU 2205680C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methylene chloride
- absorbent
- pipe
- vapors
- vapor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам рекуперации хлористого метилена, применяемого в технологических процессах в качестве растворителя, хладагента и обезжиривающего вещества в химической, приборостроительной, легкой и других отраслях промышленности. The invention relates to chemical technology, in particular to methods for the recovery of methylene chloride used in technological processes as a solvent, refrigerant and degreasing agent in the chemical, instrument-making, light and other industries.
Уровень техники
Известен способ очистки низкоконцентрированных по галогенуглеводородам отходящих газов путем абсорбции галогенуглеводородам фторированной жидкости 13⌀ с индустриальным маслом [1, 2]. К недостаткам способа следует отнести невысокую степень улавливания галогенуглеводородов и отсутствие решений по глубокой регенерации абсорбента.State of the art
A known method of purification of low concentration of flue gas by halogenated hydrocarbons by absorption of fluorinated
В свою очередь существует способ регенерации растворителей из абсорбента [3] путем нагрева последнего "острым" паром с последующей конденсацией выделяющихся паров растворителя при охлаждении. Недостатком данного способа является низкое качество регенерированного хлористого метилена в результате его контакта с водяными парами при повышении температуры в процессе паровой десорбции. In turn, there is a method for the regeneration of solvents from an absorbent [3] by heating the latter with “sharp” steam, followed by condensation of the solvent vapor released upon cooling. The disadvantage of this method is the low quality of the regenerated methylene chloride as a result of its contact with water vapor with increasing temperature during steam desorption.
Известен способ рекуперации хлористого метилена методом конденсации [4]. Однако этот метод целесообразно реализовать на практике при поступлении на рекуперацию небольших объемов высококонцентрированных технологических газов, циркулирующих в замкнутом контуре "технологическое оборудование - конденсатор". В случае исключения замкнутого контура данная система рекуперации хлористого метилена должна предусматривать двухступенчатую схему: первая ступень - конденсация паров хлористого метилена при охлаждении, вторая ступень - доочистка газа активным углем, что в конечном счете приводит к низкой степени рекуперации. A known method of recovery of methylene chloride by condensation [4]. However, it is advisable to implement this method in practice when small volumes of highly concentrated technological gases circulating in a closed loop "technological equipment - condenser" are received for recovery. In the case of exclusion of a closed loop, this methylene chloride recovery system should include a two-stage scheme: the first stage is the condensation of methylene chloride vapor during cooling, the second stage is the aftertreatment of gas with activated carbon, which ultimately leads to a low degree of recovery.
Известен способ рекуперации хлористого метилена, применяемого в различных технологических процессах, включающий удаление паров хлористого метилена из оборудования с помощью газа-носителя, поглощение паров хлористого метилена из потока газа-носителя в процессе его контакта с поглотителем, выделение хлористого метилена из отработанного поглотителя в виде концентрированных паров с последующей их конденсацией в жидкую фазу при охлаждении [5]. Основными недостатками данного способа являются низкая степень рекуперации вследствие применения в качестве поглотителя паров хлористого метилена активного угля и необходимость использования для его регенерации "острого" пара или предварительно нагретого газа-носителя. A known method for the recovery of methylene chloride used in various technological processes, including the removal of methylene chloride vapor from the equipment using a carrier gas, the absorption of methylene chloride vapor from the carrier gas stream in the process of its contact with the absorber, the separation of methylene chloride from the spent absorber in the form of concentrated vapors with their subsequent condensation into the liquid phase upon cooling [5]. The main disadvantages of this method are the low degree of recovery due to the use of activated carbon as methylene chloride vapor and the need to use “hot” steam or a preheated carrier gas for its regeneration.
В условиях паровой десорбции хлористый метилен частично разлагается с образованием хлористого водорода и формальдегида, что резко снижает его качество. Кроме того, в процессе конденсации хлористого метилена неизбежна конденсация и водяного пара, в результате чего рекуперированный растворитель получается "влажным". Все это приводит к необходимости дополнительной очистки конденсированной фазы хлористого метилена, его осушки и стабилизации. Наряду с проблемой качества рекуперированного растворителя в данном случае существует также проблема утилизации загрязненного хлористым метиленом сточного водяного конденсата, образующегося в процессе разделения конденсированных фаз. Применение для десорбции хлористого метилена инертных газов вместо "острого" пара исключает часть недостатков, связанных с образованием конденсированной фазы воды, но при этом существенно возрастают эксплуатационные расходы из-за применения более дорогостоящих инертных газов и их нагрева. Общим недостатком всех углеадсорбционных методов рекуперации хлористого метилена является их повышенная пожароопасность вследствие неизбежности применения большой единовременной загрузки активного угля. Under conditions of steam desorption, methylene chloride partially decomposes with the formation of hydrogen chloride and formaldehyde, which sharply reduces its quality. In addition, in the process of condensation of methylene chloride, condensation of water vapor is also inevitable, as a result of which the recovered solvent is “wet”. All this leads to the need for additional purification of the condensed phase of methylene chloride, its drying and stabilization. Along with the quality problem of the recovered solvent, in this case, there is also the problem of utilizing sewage water condensate contaminated with methylene chloride that is formed during the separation of the condensed phases. The use of inert gases for the desorption of methylene chloride instead of “sharp” steam eliminates some of the disadvantages associated with the formation of a condensed phase of water, but at the same time, operating costs increase due to the use of more expensive inert gases and their heating. A common disadvantage of all carbon adsorption methylene chloride recovery methods is their increased fire hazard due to the inevitability of using a large one-time loading of activated carbon.
Этот способ по технической сущности и достигаемому результату является наиболее близким к заявляемому и взят нами в качестве прототипа. This method according to the technical nature and the achieved result is the closest to the claimed and we have taken as a prototype.
Известна установка [6] для регенерации хлористого метилена из кубовых остатков, образующихся при проявлении и снятии фоторезиста в производстве плат печатного монтажа, методом глубокого упаривания, включающая испаритель для отгонки паров, конденсатор паров хлористого метилена, разделительный сосуд и адсорбер для санитарной очистки отходящих газов с системой регенерации адсорбента. Недостатками данной установки являются отсутствие возможности очистки от хлористого метилена газовоздушных смесей, удаляемых непосредственно из технологического оборудования, высокая остаточная концентрация хлористого метилена в кубовом остатке и необходимость доочистки полученного при регенерации продукта. A known installation [6] for the regeneration of methylene chloride from bottoms resulting from the development and removal of photoresist in the production of printed circuit boards, by deep evaporation method, including an evaporator for vapor stripping, a methylene chloride vapor condenser, a separation vessel and an adsorber for sanitary cleaning of exhaust gases with adsorbent regeneration system. The disadvantages of this installation are the inability to purify methylene chloride from gas-air mixtures removed directly from the processing equipment, the high residual concentration of methylene chloride in the bottom residue and the need for post-treatment of the product obtained during regeneration.
Известен пленочный испаритель [7] , представляющий собой вертикальный пустотелый сосуд с секциями горизонтальных змеевиков, обогреваемых парами высокотемпературного органического растворителя, со специальными распределителями. Аппарат данной конструкции позволяет повысить глубину извлечения хлористого метилена из жидкой фазы. Однако с помощью данного аппарата невозможно реализовать процесс поглощения паров хлористого метилена из газовых смесей и, как следствие, провести процесс рекуперации хлористого метилена по полному циклу. Known film evaporator [7], which is a vertical hollow vessel with sections of horizontal coils, heated by pairs of high-temperature organic solvent, with special distributors. The apparatus of this design allows to increase the depth of extraction of methylene chloride from the liquid phase. However, using this apparatus it is impossible to implement the process of absorption of methylene chloride vapors from gas mixtures and, as a result, to carry out the recovery of methylene chloride in a full cycle.
Известна тепломассообменная колонна [8] для проведения тепломассообменных процессов, включающая корпус, расположенные в нем вертикальные трубки, внутри которых на различной высоте размещены перекрывающие элементы, одним концом прикрепленные к штоку, отличающаяся тем, что с целью устойчивой работы колонны в широком диапазоне рабочих нагрузок каждый перекрывающий элемент выполнен в виде отстоящих друг от друга лепестков выпуклой формы, причем лепестки прикреплены к штоку с помощью гибкого элемента. С помощью аппарата данной конструкции можно осуществлять глубокое извлечение паров органических растворителей из газовой фазы различными абсорбентами. К недостаткам данной конструкции следует отнести невозможность осуществления регенерации отработанного абсорбента, в частности, и невозможность рекуперации хлористого метилена в целом. Known heat and mass transfer column [8] for carrying out heat and mass transfer processes, including a housing, vertical tubes located inside it, inside of which are placed overlapping elements at one height, attached to the rod at one end, characterized in that for the purpose of stable operation of the column in a wide range of operating loads, each the overlapping element is made in the form of spaced apart petals of a convex shape, and the petals are attached to the stem using a flexible element. Using the apparatus of this design, it is possible to carry out deep extraction of vapors of organic solvents from the gas phase by various absorbents. The disadvantages of this design include the inability to regenerate the spent absorbent, in particular, and the inability to recover methylene chloride in general.
Известна установка для рекуперации хлористого метилена [5], применяемого в технологических процессах в качестве растворителя, содержащая источник паров хлористого метилена, снабженный патрубком для ввода жидкого хлористого метилена, соединенным с расходной емкостью жидкого хлористого метилена, патрубком для вывода паров хлористого метилена, соединенным посредством газохода и регулирующего шибера с всасом вентагрегата, патрубком для подсоса газа-носителя, сообщающимся посредством газохода и регулирующего шибера с атмосферой, устройство для поглощения паров хлористого метилена из потока газа-носителя, соединенное патрубком для ввода очищаемого потока с источником паров хлористого метилена и патрубком для вывода очищенного газового потока с атмосферой, охлаждаемый конденсатор для конденсации паров хлористого метилена, удаляемых из отработанного поглотителя, соединенный с устройством для поглощения паров хлористого метилена и сборником жидкого хлористого метилена. Недостатками данной установки являются низкая степень рекуперации хлористого метилена, необходимость доочистки полученной жидкой фазы хлористого метилена ввиду загрязнения его продуктами гидролиза, высокая пожароопасность вследствие применения для поглощения паров хлористого метилена большого объема активного угля. A known installation for the recovery of methylene chloride [5], used in technological processes as a solvent, containing a source of methylene chloride vapors, equipped with a nozzle for introducing liquid methylene chloride, connected to a flow tank of liquid methylene chloride, a nozzle for removing methylene chloride vapors, connected by means of a duct and a regulating gate with a suction of the ventilation unit, a nozzle for suction of the carrier gas, communicating by means of a gas duct and a regulating gate with the atmosphere, your for the absorption of methylene chloride vapor from the carrier gas stream, connected by a pipe for introducing a cleaned stream with a source of methylene chloride vapor and a pipe for outputting a purified gas stream with the atmosphere, a cooled condenser for condensing methylene chloride vapor removed from the spent absorber, connected to a device for absorption of methylene chloride vapor and a collection of liquid methylene chloride. The disadvantages of this installation are the low degree of recovery of methylene chloride, the need for post-treatment of the obtained liquid phase of methylene chloride due to its contamination with hydrolysis products, high fire hazard due to the use of a large amount of activated carbon to absorb methylene chloride vapors.
Эта установка по технической сущности и достигаемому результату является наиболее близким решением к заявляемому способу и установке для его осуществления и взята нами в качестве прототипа. This installation on the technical nature and the achieved result is the closest solution to the claimed method and installation for its implementation and we have taken as a prototype.
Предлагаемая установка лишена указанных недостатков. The proposed installation is devoid of these disadvantages.
Сущность изобретения. SUMMARY OF THE INVENTION
Сущностью изобретения является способ рекуперации хлористого метилена и установка для его осуществления, которые обеспечивают повышение степени рекуперации хлористого метилена при одновременном повышении качества получаемого продукта, снижении энергозатрат и пожароопасности процесса. The essence of the invention is a method for the recovery of methylene chloride and installation for its implementation, which provide an increase in the degree of recovery of methylene chloride while improving the quality of the resulting product, reducing energy consumption and fire hazard of the process.
Технический результат достигается тем, что в способе рекуперации хлористого метилена, включающем удаление с помощью газа-носителя хлористого метилена из технологического оборудования в виде паров, поглощение паров из потока газа-носителя в процессе его контакта с поглотителем, выделение хлористого метилена из отработанного поглотителя в виде концентрированных паров с последующей их конденсацией в жидкую фазу при охлаждении, газ-носитель последовательно пропускают через все аппараты технологической цепочки противоточно движению материала, выделяющего пары хлористого метилена, поглощение паров хлористого метилена, выводимых из технологической цепочки в потоке газа-носителя, осуществляют путем абсорбции высококипящими органическими веществами в режиме идеального вытеснения при противотоке контактирующих фаз и условиях контакта, обеспечивающих предельно полное удаление хлористого метилена из потока газа-носителя при одновременно полном насыщении выводимого на регенерацию абсорбента хлористым метиленом, а выделение хлористого метилена из насыщенного абсорбента осуществляют путем нагрева абсорбента в процессе его течения по обогреваемой поверхности с последующей конденсацией выводимых насыщенных паров хлористого метилена при охлаждении в условиях, обеспечивающих, в свою очередь, предельно полное извлечение из абсорбента хлористого метилена при одновременно предельно глубокой конденсации его паров, при этом нагретый и освобожденный от хлористого метилена абсорбент охлаждают потоком поступающего на выделение хлористого метилена абсорбента и возвращают на абсорбцию. В качестве абсорбента используют фреоновые масла для холодильных машин ГОСТ 5546-86, например синтетическое масло с антиокислительной присадкой ХФ 22С-16, концентрацию хлористого метилена в потоке поступающего на абсорбцию газа-носителя поддерживают равной 700-1200 г/м3, высоту работающего слоя абсорбента в зоне абсорбции на насадке обеспечивают равной 1,70-1,95 м, плотность орошения задают равной 3,7-4,2 дм3 абсорбента на 1 м3 очищаемой газовой фазы, линейную скорость которой в зоне абсорбции поддерживают равной 0,04-0,06 м/с, причем нагрев насыщенного абсорбента осуществляют последовательно в две стадии, вначале в процессе его пленочного течения по нагретой до температуры 105-110oС поверхности при плотности орошения 25-30 м3/м2•ч и времени пребывания абсорбента на нагретой поверхности 36-40 с, затем в процессе его струйно-капельного течения по нагретой до температуры 115-120oС температуропроводной насадке при плотности орошения 8-9 м3/м2•ч и времени контакта 12-15 с, а отвод паров хлористого метилена из зоны его выделения при термической регенерации абсорбента осуществляют термодиффузией за счет разницы давлений паров хлористого метилена в зоне его выделения из насыщенного абсорбента и в зоне конденсации, возникающей в результате охлаждения перегретого пара хлористого метилена и его конденсации при температуре кипения, с выводом из зоны конденсации непрерывно образующейся конденсированной фазы хлористого метилена и дальнейшим охлаждением ее до температуры окружающей среды, исключая прямой контакт конденсированной фазы с атмосферой.The technical result is achieved by the fact that in the method for recovering methylene chloride, which includes removing methylene chloride from the processing equipment in the form of vapors using a carrier gas, absorbing vapors from the carrier gas stream in the process of its contact with the absorber, recovering methylene chloride from the spent absorber in the form concentrated vapors, followed by their condensation into the liquid phase upon cooling, the carrier gas is sequentially passed through all devices of the technological chain countercurrent to the movement of The series emitting methylene chloride vapors, the absorption of methylene chloride vapors removed from the process chain in the carrier gas stream, is carried out by absorption of high boiling organic substances in the ideal mode of displacement during countercurrent flow of contacting phases and contact conditions that ensure the complete removal of methylene chloride from the gas stream. the carrier at the same time as the saturation of the absorbent removed for regeneration is completely saturated with methylene chloride, and the separation of methylene chloride from the saturated absorbent This is carried out by heating the absorbent during its flow over the heated surface, followed by condensation of the saturated methylene chloride vapors that are discharged upon cooling under conditions that, in turn, ensure extremely complete extraction of methylene chloride from the absorbent while at the same time extremely deep condensation of its vapor, while heated and the absorbent freed from methylene chloride is cooled by a stream of absorbent supplied to the separation of methylene chloride and returned to absorption. Freon oils for refrigerators GOST 5546-86 are used as an absorbent, for example, synthetic oil with an antioxidant additive HF 22C-16, the concentration of methylene chloride in the carrier gas supplied to the absorption is maintained equal to 700-1200 g / m 3 , the height of the working absorbent layer in the absorption zone on the nozzle, they are equal to 1.70-1.95 m, the irrigation density is set equal to 3.7-4.2 dm 3 of absorbent per 1 m 3 of the gas phase to be cleaned, the linear velocity of which in the absorption zone is maintained equal to 0.04- 0.06 m / s, with heating saturated ab orbenta sequentially performed in two stages, first in the process its film flow of heated to a temperature of 105-110 o C at the surface of the water concentration of 25-30 m 3 / m 2 • h and a residence time on the heated surface of the absorbent to 36-40, then the process of its jet-drop flow heated to a temperature of 115-120 o With a thermal diffuser at an irrigation density of 8-9 m 3 / m 2 • h and a contact time of 12-15 s, and the removal of methylene chloride vapor from the zone of its allocation during thermal regeneration absorbent carry out thermal diffusion due to t is the vapor pressure difference of methylene chloride in the zone of its separation from the saturated absorbent and in the condensation zone resulting from cooling of the superheated steam of methylene chloride and its condensation at the boiling point, with the withdrawal from the condensation zone of the continuously formed condensed phase of methylene chloride and its further cooling to temperature environment, excluding direct contact of the condensed phase with the atmosphere.
Технический результат также достигается тем, что установка для рекуперации хлористого метилена, содержащая источник паров хлористого метилена, снабженный патрубком для ввода жидкого хлористого метилена, соединенным посредством трубопровода и арматуры с расходной емкостью жидкого хлористого метилена, патрубком для вывода газа-носителя, насыщенного парами хлористого метилена, соединенным посредством газохода и регулирующего шибера с всасом вентагрегата, патрубком для подсоса газа-носителя, сообщающимся посредством газохода и регулирующего шибера с атмосферой, устройство для поглощения паров хлористого метилена из потока газа-носителя, соединенное патрубком для ввода очищаемого газового потока с источником паров хлористого метилена и патрубком для вывода очищаемого газового потока с атмосферой, охлаждаемый конденсатор для конденсации в жидкую фазу паров хлористого метилена, удаляемых из отработанного поглотителя, соединенный с устройством для поглощения паров хлористого метилена и сборником жидкого хлористого метилена, дополнительно снабжена компрессором, соединенным посредством газоходов своим всасывающим патрубком через расширительный сосуд с выхлопом вентагрегата, а своим выхлопным патрубком соответственно посредством газохода через ресивер и задвижку с патрубком для ввода очищаемого газового потока в устройство для поглощения паров хлористого метилена, выполненное в виде двух последовательно установленных и соединенных друг с другом посредством газоходов напрямую и посредством трубопроводов через насос и арматуру охлаждаемых абсорбционных насадочных колонн, и через газоход и задвижку с расширительным сосудом и своим всасывающим патрубком, устройством для выделения насыщенных паров хлористого метилена из отработанного абсорбента, соединенным патрубком для ввода теплоносителя с источником греющего пара, патрубком для вывода конденсата со сборником конденсата, патрубком для вывода насыщенных паров хлористого метилена с межтрубным пространством охлаждаемого конденсатора паров хлористого метилена в жидкую фазу, патрубок для вывода жидкой фазы хлористого метилена которого через холодильник соединен со сборником жидкого хлористого метилена, связанного, в свою очередь, посредством газохода и задвижки с межтрубным пространством конденсатора паров хлористого метилена, рекуператором тепла, соединенным посредством трубопроводов с патрубками соответственно для ввода отработанного и вывода регенерированного абсорбента паров хлористого метилена из устройства для выделения хлористого метилена из отработанного абсорбента, посредством трубопроводов и арматуры через насос с патрубком для вывода отработанного абсорбента первой по ходу очищаемого газового потока охлаждаемой абсорбционной насадочной колонны и посредством трубопроводов и арматуры через насос и холодильник с патрубком для ввода абсорбента второй охлаждаемой абсорбционной насадочной колонны, при этом устройство для выделения хлористого метилена из отработанного абсорбента выполнено полностью теплоизолированным в виде кожухотрубного теплообменника с боковыми патрубками, соответственно верхним для ввода в межтрубное пространство греющего пара и нижним для отвода из межтрубного пространства конденсата греющего пара, соединенного своей верхней трубной решеткой через конический диффузор, снабженный сообщающимся с распределительной гребенкой боковым патрубком для ввода в трубное пространство отработанного абсорбента, с каплеулавливателем, представляющим собой цилиндрический элемент с верхней крышкой, внутри которого установлены нижняя и верхняя решетки, образующие пространство, заполненное зернистым или волокнистым материалом, сообщающимся через установленный над верхней решеткой боковой наклонный конфузор с боковым патрубком для вывода перегретых паров хлористого метилена, а своей нижней трубной решеткой через нижний конический диффузор с подогревателем, представляющим собой заключенный в нагревательный элемент цилиндрический корпус с наклонным днищем и нижним боковым патрубком для вывода регенерированного абсорбента, при этом внутри нагревателя над нижним боковым патрубком установлена горизонтальная опорная решетка, над которой радиально установлены жестко прикрепленные к боковой поверхности цилиндрического корпуса вертикальные пластины, свободное пространство между которыми заполнено температуропроводной насадкой, например металлическими кольцами Рашига, причем верхние торцы труб в кожухотрубном теплообменнике находятся выше поверхности верхней трубной решетки, образуя с ней заполненную отработанным абсорбентом распределительную тарелку, каждая труба которой снабжена фитилем, представляющим собой смачиваемый абсорбентом рукав, одна часть которого помещена внутрь трубы и прижата к ее внутренней поверхности, имеющей кольцевой паз, с помощью прижимного кольца, другая часть которого вывернута наизнанку и натянута на трубу вплоть до поверхности верхней трубной решетки. The technical result is also achieved in that the installation for the recovery of methylene chloride, containing a source of methylene chloride vapor, equipped with a pipe for introducing liquid methylene chloride, connected through a pipe and fittings with a flow tank of liquid methylene chloride, with a pipe for outputting a carrier gas saturated with methylene chloride vapors connected by means of a gas duct and a regulating gate with the inlet of the ventilation unit, a nozzle for suction of a carrier gas, communicating by means of a gas duct and regulating a gate valve with atmosphere, a device for absorbing methylene chloride vapors from a carrier gas stream, connected by a pipe for introducing a cleaned gas stream with a source of methylene chloride vapors and a pipe for outputting a cleaned gas stream with atmosphere, a cooled condenser for condensing methylene chloride vapor into the liquid phase, removed from the spent absorber, connected to a methylene chloride vapor absorption device and a liquid methylene chloride collector, is further provided with a compressor, with unified by means of gas ducts with its suction pipe through an expansion vessel with an exhaust unit exhaust, and with its exhaust pipe, respectively, through a gas pipe through a receiver and a valve with a pipe for introducing a cleaned gas stream into a device for absorbing methylene chloride vapors, made in the form of two series installed and connected to each other through gas ducts directly and through pipelines through a pump and valves of cooled absorption packing columns, and through a gas duct and behind a bag with an expansion vessel and its own suction pipe, a device for separating saturated vapors of methylene chloride from the spent absorbent, a connected pipe for introducing a coolant with a source of heating steam, a pipe for discharging condensate with a condensate collector, a pipe for discharging saturated vapors of methylene chloride with an annular space of a cooled condenser methylene chloride vapor into the liquid phase, the pipe for the liquid phase of the methylene chloride to be removed through a refrigerator connected to the collection lump of liquid methylene chloride, connected, in turn, through a gas duct and valve with the annular space of the methylene chloride vapor condenser, a heat recuperator, connected through pipelines with pipes, respectively, for introducing the spent and withdrawing the regenerated absorbent of methylene chloride vapor from the device for separating methylene chloride from the spent absorbent, through pipelines and fittings through a pump with a nozzle for outputting the spent absorbent first along the cleaned the gas flow of the cooled absorption nozzle column and through pipelines and fittings through a pump and a refrigerator with a nozzle for introducing the absorbent of the second cooled absorption nozzle column, while the device for separating methylene chloride from the spent absorbent is completely heat-insulated in the form of a shell-and-tube heat exchanger with side nozzles, respectively, top for input into the annular space of the heating steam and the bottom to drain from the annular space of the condensate heating steam, connected by its upper tube sheet through a conical diffuser, equipped with a lateral pipe connecting with the distribution comb for introducing spent absorbent into the tube space, with a droplet eliminator, which is a cylindrical element with a top cover, inside which the lower and upper gratings are installed, forming a space filled granular or fibrous material communicating through a lateral inclined confuser mounted above the upper grill with a lateral branch pipe for outlet and overheated vapors of methylene chloride, and with its lower tube sheet through the lower conical diffuser with a heater, which is a cylindrical body enclosed in a heating element with an inclined bottom and a lower side pipe to output the regenerated absorbent, while a horizontal support grid is installed above the lower side pipe inside the heater over which vertical plates are rigidly mounted rigidly attached to the side surface of the cylindrical body, free space between them is filled with a heat-conducting nozzle, for example, metal Rashig rings, the upper ends of the pipes in the shell-and-tube heat exchanger are located above the surface of the upper tube sheet, forming a distribution plate filled with spent absorbent material, each pipe of which is equipped with a wick, which is a sleeve wetted by absorbent material, one part of which placed inside the pipe and pressed against its inner surface having an annular groove, using a clamping ring, the other part of which turned inside out and stretched on the pipe up to the surface of the upper tube sheet.
Предлагаемая установка для рекуперации хлористого метилена, применяемого в технологических процессах в качестве растворителя, хладагента и обезжиривающего вещества, выполненная согласно изобретению, обеспечивает высокую степень рекуперации хлористого метилена, исключает образование каких-либо побочных отходов и снижает пожароопасность процесса. The proposed installation for the recovery of methylene chloride, used in technological processes as a solvent, refrigerant and degreasing agent, made according to the invention, provides a high degree of recovery of methylene chloride, eliminates the formation of any by-product waste and reduces the fire hazard of the process.
Краткий перечень чертежей
Фиг.1. Аппаратурно-технологическая схема способа и установки рекуперации хлористого метилена.Brief List of Drawings
Figure 1. Instrumentation diagram of a method and installation for the recovery of methylene chloride.
Фиг. 2. Устройство для выделения насыщенных паров хлористого метилена из отработанного абсорбента. FIG. 2. Device for separating saturated vapors of methylene chloride from spent absorbent.
Фиг.3. Динамика изменения во времени концентрации паров хлористого метилена в газовой фазе на выходе из сушильной камеры. Figure 3. Dynamics of the concentration of methylene chloride vapor in the gas phase at the outlet of the drying chamber over time.
Фиг.4. Изотермы абсорбции хлористого метилена из паровоздушной смеси высококипящими органическими веществами. Figure 4. Isotherms of the absorption of methylene chloride from a vapor-air mixture by high-boiling organic substances.
Фиг. 5. Динамика изменения во времени концентрации хлористого метилена в паровоздушной смеси на выходе из абсорбера (Ск) при различных его начальных (Сн) концентрациях.FIG. 5. The dynamics of the concentration of methylene chloride in the vapor-air mixture at the outlet of the absorber (C k ) with various initial (C n ) concentrations over time.
Фиг. 6. График зависимости времени защитного действия абсорбента (τp) от начальной концентрации хлористого метилена в паровоздушной смеси (Сн).FIG. 6. The graph of the dependence of the time of the protective effect of the absorbent (τ p ) on the initial concentration of methylene chloride in the vapor-air mixture (C n ).
Фиг. 7. Динамика изменения во времени концентрации хлористого метилена в паровоздушной смеси на выходе из абсорбера (Ск) при различных линейных скоростях пропускания паровоздушной смеси через абсорбер (W).FIG. 7. Dynamics of the concentration of methylene chloride in the vapor-air mixture at the outlet of the absorber (C k ) over time at various linear rates of transmission of the vapor-air mixture through the absorber (W).
Фиг. 8. График зависимости времени защитного действия абсорбента (τp) от линейной скорости пропускания паровоздушной смеси через абсорбер (W).FIG. 8. The graph of the dependence of the time of the protective action of the absorbent (τ p ) on the linear transmission rate of the vapor-air mixture through the absorber (W).
Фиг.9. Зависимость скорости фронта масляной абсорбции от начальной концентрации хлористого метилена в паровоздушной смеси при различных линейных скоростях паровоздушной смеси в абсорбере. Fig.9. Dependence of the speed of the front of oil absorption on the initial concentration of methylene chloride in the vapor-air mixture at various linear velocities of the vapor-air mixture in the absorber.
Фиг. 10. Динамика изменения во времени степени улавливания хлористого метилена (Е) при различных линейных скоростях паровоздушной смеси и неподвижном слое абсорбента на насадке. FIG. 10. The dynamics of the time-varying degree of capture of methylene chloride (E) at various linear velocities of the vapor-air mixture and the fixed layer of absorbent on the nozzle.
Фиг. 11. Динамика изменения степени улавливания хлористого метилена из паровоздушной смеси масляной абсорбцией во времени при Сн=700 г/м3, различной высоте абсорбирующего слоя на насадке, различной плотности орошения в режиме идеального вытеснения и противотоке фаз.FIG. 11. The dynamics of the degree of capture of methylene chloride from the vapor-air mixture by oil absorption over time at C n = 700 g / m 3 , different heights of the absorbent layer on the nozzle, different irrigation densities in the ideal displacement mode and countercurrent phases.
Фиг. 12. Динамика изменения степени улавливания хлористого метилена из паровоздушной смеси масляной абсорбцией во времени при Сн=1200 г/м3, различной высоте абсорбирующего слоя на насадке, различной плотности орошения в режиме идеального вытеснения и противотоке фаз.FIG. 12. The dynamics of the degree of capture of methylene chloride from the vapor-air mixture by oil absorption over time at C n = 1200 g / m 3 , different heights of the absorbent layer on the nozzle, different irrigation densities in the ideal displacement mode and countercurrent phases.
Фиг. 13. График зависимости степени регенерации отработанного абсорбента (η, %) методом термодиффузии в процессе его пленочного течения по нагретой до 100oС поверхности от плотности орошения (q, м3/м2•ч).FIG. 13. A graph of the degree of regeneration of the spent absorbent (η,%) by thermal diffusion during its film flow over a surface heated to 100 o C versus irrigation density (q, m 3 / m 2 • h).
Фиг. 14. График зависимости степени рекуперации хлористого метилена из отработанного абсорбента (R, %) методом термодиффузии в процессе его пленочного течения по нагретой до 100oС поверхности от плотности орошения (q, м3/м2•ч).FIG. 14. A graph of the degree of recovery of methylene chloride from spent absorbent (R,%) by thermal diffusion during its film flow along a surface heated to 100 o C versus irrigation density (q, m 3 / m 2 • h).
Фиг. 15. Зависимость степени регенерации отработанного абсорбента (η, %) методом термодиффузии в процессе его пленочного течения при плотности орошения 27,5 м3/м2•ч от температуры поверхности (t, oС) при различных длинах пути протекания (l).FIG. 15. Dependence of the degree of regeneration of the spent absorbent (η,%) by thermal diffusion during its film flow at an irrigation density of 27.5 m 3 / m 2 • h on the surface temperature (t, o С) for various path lengths (l).
Фиг. 16. Зависимость степени рекуперации хлористого метилена из отработанного абсорбента (R, %) методом термодиффузии в процессе его пленочного течения при плотности орошения 27,5 м3/м2•ч по нагретой поверхности от температуры поверхности (t, oС) при различных длинах пути протекания (l).FIG. 16. Dependence of the degree of recovery of methylene chloride from spent absorbent (R,%) by thermal diffusion during its film flow at an irrigation density of 27.5 m 3 / m 2 • h over a heated surface versus surface temperature (t, o С) at various lengths flow paths (l).
Аппаратурно-технологическая схема способа и установки рекуперации хлористого метилена, приведенная на фиг.1, содержит в своем составе:
- источник паров хлористого метилена, представляющий собой смеситель (4) с загрузочным бункером (1), соединенный через экструзер (5) и гранулятор (6) с контейнером готового продукта (7);
- расходную емкость жидкого хлористого метилена (2), соединенную посредством арматуры (3) и трубопровода с патрубком для ввода жидкого хлористого метилена в смеситель (4);
- регулируемый шибер (8), соединенный посредством газохода с патрубком для подсоса газа-носителя гранулятора (6) и атмосферой;
- регулируемый шибер (9), соединенный посредством газохода с патрубком для вывода газа-носителя, насыщенного парами хлористого метилена, из смесителя (4) и всасом вентагрегата (10);
- расширительный сосуд (11);
- компрессор (12), снабженный задвижкой (13);
- ресивер (14), снабженный задвижкой (15);
- устройство для поглощения паров хлористого метилена из потока газа-носителя, представляющее собой две последовательно установленные и соединенные друг с другом посредством газоходов напрямую и посредством трубопровода через насос (18) и арматуру (19) охлаждаемые абсорбционные насадочные колонны (16) и (17);
- холодильник регенерированного абсорбента (20);
- насос (22) с арматурой (21) для подачи предварительно охлажденного в рекуператоре тепла (23) регенерированного абсорбента на дополнительное охлаждение в холодильник (20);
- насос (25) с арматурой (24) для подачи предварительно подогретого в рекуператоре тепла (23) отработанного абсорбента на регенерацию;
- устройство для выделения хлористого метилена из отработанного абсорбента (26) с патрубками соответственно для ввода теплоносителя (35), для вывода конденсата греющего пара (36), для ввода в трубное пространство отработанного абсорбента (39), для вывода регенерированного абсорбента (52), для вывода перегретых паров хлористого метилена (47);
- источник греющего пара (60);
- конденсатор паров хлористого метилена (28);
- сборник конденсата греющего пара (27);
- холодильник жидкой фазы хлористого метилена (29);
- сборник жидкой фазы хлористого метилена (30), связанный посредством газохода и задвижки (32) с межтрубным пространством конденсатора паров хлористого метилена (28), а посредством трубопроводов соответственно через арматуру (31) с холодильником жидкой фазы хлористого метилена (29) и через арматуру (33) и насос (65) с расходной емкостью жидкого хлористого метилена (2);
- расходная емкость абсорбента паров хлористого метилена (61), соединенная посредством трубопровода через арматуру (64) с патрубком ввода абсорбента абсорбционной колонны (17).The instrumentation diagram of the method and installation for the recovery of methylene chloride, shown in figure 1, contains in its composition:
- a source of methylene chloride vapor, which is a mixer (4) with a loading hopper (1) connected through an extruder (5) and a granulator (6) to the container of the finished product (7);
- the supply capacity of liquid methylene chloride (2), connected by means of fittings (3) and a pipe with a pipe for introducing liquid methylene chloride into the mixer (4);
- an adjustable gate (8), connected by means of a gas duct with a pipe for suction of the carrier gas of the granulator (6) and the atmosphere;
- an adjustable gate (9), connected through a gas duct to a pipe for withdrawing a carrier gas saturated with methylene chloride vapors from the mixer (4) and the inlet of the ventilation unit (10);
- expansion vessel (11);
- a compressor (12) equipped with a valve (13);
- a receiver (14) equipped with a valve (15);
- a device for the absorption of methylene chloride vapors from a carrier gas stream, which is two series-mounted and connected to each other by means of gas ducts directly and through a pipeline through a pump (18) and valves (19) cooled absorption packing columns (16) and (17) ;
- refrigerator regenerated absorbent (20);
- a pump (22) with valves (21) for supplying the regenerated absorbent pre-cooled in the heat recuperator (23) for additional cooling in the refrigerator (20);
- a pump (25) with fittings (24) for supplying the pre-heated heat in the heat exchanger (23) of the spent absorbent for regeneration;
- a device for separating methylene chloride from the spent absorbent (26) with nozzles, respectively, for introducing coolant (35), for discharging heating steam condensate (36), for introducing spent absorbent (39) into the tube space, for withdrawing the regenerated absorbent (52), for the removal of superheated vapors of methylene chloride (47);
- source of heating steam (60);
- vapor condenser of methylene chloride (28);
- a collection of condensate heating steam (27);
- refrigerator of the liquid phase of methylene chloride (29);
- a collector of the liquid phase of methylene chloride (30), connected through a gas duct and valve (32) to the annular space of the methylene chloride vapor condenser (28), and through pipelines, respectively, through fittings (31) to a refrigerator of the liquid phase of methylene chloride (29) and through fittings (33) and a pump (65) with a flow capacity of liquid methylene chloride (2);
- the flow rate of the absorbent vapor of methylene chloride (61), connected through a pipe through a valve (64) to the intake pipe of the absorbent absorption column (17).
Устройство для выделения хлористого метилена из отработанного абсорбента (26), входящее в состав установки для рекуперации хлористого метилена, более детально представлено на фиг.2. Устройство в своем составе содержит:
- кожухотрубный теплообменник (34) с верхней (37) и нижней (48) трубными решетками, боковым верхним патрубком для ввода в межтрубное пространство греющего пара (35) и боковым нижним патрубком для отвода из межтрубного пространства конденсата (36);
- верхний конический диффузор (38);
- патрубок для ввода в трубное пространство отработанного абсорбента (39) с распределительной гребенкой (40);
- каплеулавливатель (41), представляющий собой цилиндрический элемент с верхней крышкой (42), внутри которого установлены нижняя (43) и верхняя (44) решетки, образующие пространство, заполненное зернистым или волокнистым материалом (45);
- боковой наклонный конфузор (46) с боковым патрубком для вывода перегретых паров хлористого метилена (47);
- нижний конический диффузор (62);
- подогреватель, представляющий собой заключенный в нагревательный элемент (49) цилиндрический корпус (50) с наклонным днищем (51) и нижним боковым патрубком для вывода регенерированного абсорбента (52);
- горизонтальная опорная решетка (53);
- радиальные пластины (54), жестко прикрепленные к цилиндрическому корпусу (50);
- температуропроводная насадка (55);
- труба кожухотрубного теплообменника (56) с внутренним пазом (63);
- фитиль (57), представляющий собой смачиваемый абсорбентом рукав;
- прижимное кольцо (58);
- теплоизолирующий материал (59).The device for the separation of methylene chloride from the spent absorbent (26), which is part of the installation for the recovery of methylene chloride, is presented in more detail in Fig.2. The device in its composition contains:
- a shell-and-tube heat exchanger (34) with upper (37) and lower (48) tube sheets, a side upper pipe for introducing heating steam (35) into the annular space and a lower side pipe for condensate drain from the annular space (36);
- upper conical diffuser (38);
- a pipe for introducing into the tube space the spent absorbent (39) with a distribution comb (40);
- a drip catcher (41), which is a cylindrical element with a top cover (42), inside of which a lower (43) and upper (44) grating are installed, forming a space filled with granular or fibrous material (45);
- a side inclined confuser (46) with a side pipe for removing superheated vapors of methylene chloride (47);
- lower conical diffuser (62);
- a heater, which is a cylindrical body (50) enclosed in a heating element (49) with an inclined bottom (51) and a lower side pipe for outputting the regenerated absorbent (52);
- horizontal support grid (53);
- radial plates (54), rigidly attached to the cylindrical body (50);
- thermal diffuser nozzle (55);
- tube shell-and-tube heat exchanger (56) with an internal groove (63);
- wick (57), which is a sleeve wetted by absorbent;
- clamping ring (58);
- heat insulating material (59).
Сведения, подтверждающие возможность реализации изобретения, относящиеся к способу рекуперации хлористого метилена и установке для его осуществления, приводятся ниже. Information confirming the possibility of implementing the invention related to the method of recovery of methylene chloride and installation for its implementation are given below.
На примере рекуперации хлористого метилена при использовании его в качестве растворителя в процессе получения гранулированного сорбента установка работает следующим образом. Жидкий хлористый метилен из расходной емкости (2), расход которого регулируют арматурой (3), подают в смеситель (4), где его смешивают с исходными материалами, поступающими из бункера (1). Образующаяся в смесителе паста последовательно проходит экструзер (5) и гранулятор (6). При этом процесс смешения, экструзии и гранулирования на всем своем протяжении, вплоть до образования сыпучих гранул сорбента, выгружаемых в контейнер (7), сопровождается интенсивным испарением хлористого метилена из движущегося материала. Для предотвращения выброса паров хлористого метилена из технологического процесса аппараты герметично соединены между собой и находятся под небольшим разрежением, создаваемым вентилятором (10), устанавливаемым с помощью регулируемых шиберов (8) и (9). Для обеспечения более полного удаления паров хлористого метилена предусмотрена подача в технологическое оборудование газа-носителя (воздуха), поступающего в источник паров хлористого метилена из атмосферы посредством газохода через шибер (8). Максимальную движущую силу процесса удаления паров хлористого метилена обеспечивают за счет противоточного движения газа-носителя по отношению к движущемуся в технологической цепочке материалу. В этом случае также достигают предельно высокой концентрации паров хлористого метилена в газе-носителе на его выходе из технологического процесса. Насыщенный парами хлористого метилена газ-носитель посредством вентилятора (10) через расширительный сосуд (11) подают на всас компрессора (12) и далее через ресивер (14) на вход первой охлаждаемой абсорбционной насадочной колонны (16). Расширительный сосуд (11) и ресивер (14) устанавливают для обеспечения стабильного расхода газовой фазы и исключения пульсации. On the example of the recovery of methylene chloride when used as a solvent in the process of producing granular sorbent, the installation works as follows. Liquid methylene chloride from a supply tank (2), the flow rate of which is controlled by fittings (3), is fed to a mixer (4), where it is mixed with the starting materials coming from the hopper (1). The paste formed in the mixer passes through the extruder (5) and the granulator (6) sequentially. At the same time, the process of mixing, extrusion and granulation along its entire length, up to the formation of loose sorbent granules discharged into the container (7), is accompanied by intensive evaporation of methylene chloride from moving material. To prevent the release of methylene chloride vapors from the technological process, the devices are hermetically connected to each other and are under a small vacuum created by the fan (10) installed using adjustable gates (8) and (9). To ensure a more complete removal of methylene chloride vapors, a carrier gas (air) is supplied to the processing equipment, which enters the methylene chloride vapor source from the atmosphere through a flue through a gate (8). The maximum driving force of the methylene chloride vapor removal process is ensured by countercurrent movement of the carrier gas with respect to the material moving in the processing chain. In this case, an extremely high concentration of methylene chloride vapor in the carrier gas at its exit from the process is also achieved. The carrier gas saturated with vapors of methylene chloride by means of a fan (10) is fed through an expansion vessel (11) to the compressor inlet (12) and then through the receiver (14) to the inlet of the first cooled absorption nozzle column (16). An expansion vessel (11) and a receiver (14) are installed to ensure a stable flow of the gas phase and eliminate ripple.
С целью обеспечения возможности согласования производительности вентилятора и компрессора выхлоп компрессора соединен с его всасом. Расход очищаемой газовой фазы обеспечивают регулирующими шиберами (13) и (15). В первой абсорбционной насадочной колонне (16) улавливают основное количество хлористого метилена, вторая абсорбционная насадочная колонна (17), по существу, служит для санитарной очистки газа-носителя от паров хлористого метилена. Абсорбцию паров хлористого метилена на насадке осуществляют в режиме идеального вытеснения в противотоке контактирующих фаз. С этой целью абсорбент из расходной емкости (61) самотеком подают на абсорбцию в колонну (17) через патрубок ввода абсорбента. Расход абсорбента задают и регулируют с помощью арматуры (64). После противоточного контакта на насадке с потоком газа-носителя, удаляемого из колонны (17) в атмосферу, и абсорбции остатков хлористого метилена частично насыщенный хлористым метиленом абсорбент собирают в нижней части колонны (17) и посредством насоса (18), регулируя расход арматурой (19), подают в абсорбционную колонну (16) через патрубок ввода абсорбента. После повторного противоточного контакта на насадке с потоком насыщенного парами хлористого метилена газа-носителя и абсорбции основного количества хлористого метилена предельно насыщенный хлористым метиленом абсорбент (до 20 мас. % и выше) собирают в нижней части колонны (16) и насосом (25), регулируя расход арматурой (24), подогревают в рекуператоре (23) и подают в устройство для выделения хлористого метилена из отработанного абсорбента (26) через патрубок ввода отработанного абсорбента (39). Для повышения степени абсорбции хлористого метилена абсорбционные колонны снабжены, как правило, охлаждающими рубашками, обеспечивающими движение хладагента по поверхности колонн в направлении, противоположном движению абсорбента. In order to ensure the possibility of matching the performance of the fan and the compressor, the exhaust of the compressor is connected to its inlet. The flow rate of the cleaned gas phase is provided by control gates (13) and (15). In the first absorption packing column (16), the main amount of methylene chloride is captured, the second absorption packing column (17) essentially serves for sanitary cleaning of the carrier gas from methylene chloride vapor. The vapor absorption of methylene chloride on the nozzle is carried out in the ideal mode of displacement in countercurrent contacting phases. To this end, the absorbent from the supply tank (61) is fed by gravity to the absorption in the column (17) through the intake pipe of the absorbent. The flow rate of the absorbent is set and adjusted using valves (64). After countercurrent contact on the nozzle with a carrier gas stream removed from the column (17) to the atmosphere and absorption of methylene chloride residues, the partially absorbed methylene chloride absorbent is collected in the lower part of the column (17) and by means of a pump (18), regulating the flow rate by valves (19) ), is fed into the absorption column (16) through the intake pipe of the absorbent. After repeated countercurrent contact on the nozzle with a stream of carrier gas saturated with vapors of methylene chloride and absorption of the main amount of methylene chloride, the absorbent extremely saturated with methylene chloride (up to 20 wt% and above) is collected in the lower part of the column (16) and with a pump (25), controlling flow rate by fittings (24), is heated in a recuperator (23) and fed to a device for separating methylene chloride from the spent absorbent (26) through the input pipe of the spent absorbent (39). To increase the degree of absorption of methylene chloride, the absorption columns are equipped, as a rule, with cooling jackets, providing the movement of the refrigerant on the surface of the columns in the opposite direction to the movement of the absorbent.
Удаление хлористого метилена в устройстве (26) осуществляют путем двухстадийного нагрева отработанного абсорбента при перемещении по развитой нагретой поверхности, вначале в процессе его пленочного движения по нагретым до температуры 100-105oС трубам (56) кожухотрубного теплообменника (34) с верхней (37) и нижней (48) трубными решетками, затем в процессе его струйно-капельного течения по нагретой до температуры 115-125oС температуропроводной насадке (55). Нагрев труб в кожухотрубном теплообменнике осуществляют путем подачи греющего пара из источника греющего пара (60) через боковой верхний патрубок для ввода теплоносителя (35) в межтрубное пространство и отвода конденсата греющего пара из межтрубного пространства через боковой нижний патрубок для отвода конденсата греющего пара (36) в сборник конденсата греющего пара (27), а нагрев температуропроводной насадки осуществляют через заключенный в нагревательный элемент (49) цилиндрический корпус (50) с радиальными пластинами (54), горизонтальной опорной решетки (53) и наклонным днищем (51).The removal of methylene chloride in the device (26) is carried out by two-stage heating of the spent absorbent when moving along the developed heated surface, first in the process of its film movement along the pipes (56) of the shell-and-tube heat exchanger (34) from the upper (37) heated to a temperature of 100-105 o С and lower (48) tube sheets, then in the process of its jet-droplet flow heated to a temperature of 115-125 o With thermal diffuser nozzle (55). Heating of pipes in a shell-and-tube heat exchanger is carried out by supplying heating steam from a source of heating steam (60) through the upper side pipe to enter the coolant (35) into the annular space and draining the heating steam condensate from the annular space through the lower side pipe to drain the heating steam condensate (36) in the condensate collector of heating steam (27), and the heat-conducting nozzle is heated through a cylindrical body (50) enclosed in a heating element (49) with radial plates (54), horizontal molecular lattice (53) and a sloping bottom (51).
Для обеспечения равномерности распределения по трубам кожухотрубного теплообменника отработанный абсорбент, во-первых, подают через распределительную гребенку (40), обеспечивая равномерное распределение по сечению устройства, во-вторых, верхние концы труб (56) находятся выше поверхности верхней трубной решетки (37), образуя с ней всегда заполненную отработанным абсорбентом распределительную тарелку, каждая труба которой снабжена фитилем (57), представляющим собой рукав, сшитый из хорошо смачиваемого абсорбентом материала, одна часть которого помещена внутрь трубы (56) и прижата к ее внутренней поверхности, имеющей кольцевой паз (63), с помощью пружинного кольца (58). To ensure uniform distribution across the tubes of the shell-and-tube heat exchanger, the spent absorbent is, firstly, supplied through a distribution comb (40), ensuring uniform distribution over the device cross section, and secondly, the upper ends of the pipes (56) are higher than the surface of the upper tube sheet (37), forming with it a distribution plate always filled with spent absorbent, each pipe of which is equipped with a wick (57), which is a sleeve sewn from a material well moistened with absorbent material, one part of which It is placed inside the pipe (56) and pressed against its inner surface, having an annular groove (63), using a spring ring (58).
Предложенный принцип распределения абсорбента обеспечивает высокую равномерность дозирования его по трубам даже в случае небольших дефектов при изготовлении и монтаже устройства (26). В свою очередь, пары хлористого метилена, удаляемые из десорбера, по насадке (55) поднимаются вверх и через нижний диффузор (62) поступают в трубы (56) кожухотрубного теплообменника, где по мере подъема все больше концентрируются, достигая своей предельной концентрации в верхнем диффузоре (38) и каплеулавливателе (41). Движущей силой перемещения паров хлористого метилена является термодиффузия, возникающая за счет большой разницы давлений в верхней части устройства (26) и в межтрубном пространстве конденсатора (28), соединенном посредством патрубка (47) с боковым наклонным конфузором (46) устройства (26), возникающая в результате охлаждения перегретого пара хлористого метилена и его конденсации при температуре кипения (46oС). Каплеулавливатель (41), представляющий собой цилиндрический элемент с верхней крышкой (42), внутри которого установлена нижняя (43) и верхняя (44) решетки, образующие пространство, заполненное зернистым или волокнистым материалом (45), предназначен для отделения от паровой фазы хлористого метилена капель абсорбента, выносимого из зоны нагрева. Образующуюся в межтрубном пространстве конденсатора (28) конденсированную фазу хлористого метилена постоянно выводят через холодильник (29), соединенный трубопроводом с регулирующей арматурой (31), в сборник жидкого хлористого метилена (30).The proposed principle of the distribution of the absorbent ensures high uniformity of dosing it through the pipes even in the case of small defects in the manufacture and installation of the device (26). In turn, methylene chloride vapors removed from the stripper, through the nozzle (55) rise up and through the lower diffuser (62) enter the tubes (56) of the shell-and-tube heat exchanger, where they concentrate more and more as they rise, reaching their maximum concentration in the upper diffuser (38) and drip catcher (41). The driving force for the movement of methylene chloride vapor is thermal diffusion, which arises due to the large pressure difference in the upper part of the device (26) and in the annulus of the condenser (28) connected via a pipe (47) to the side inclined confuser (46) of the device (26), which as a result of cooling the superheated steam of methylene chloride and its condensation at the boiling point (46 o C). A drop catcher (41), which is a cylindrical element with a top cover (42), inside which a lower (43) and upper (44) grating is installed, forming a space filled with granular or fibrous material (45), is designed to separate methylene chloride from the vapor phase drops of absorbent carried out from the heating zone. The condensed methylene chloride phase formed in the annulus of the condenser (28) is constantly discharged through a refrigerator (29) connected by a pipe to a control valve (31) into a liquid methylene chloride collector (30).
Для обеспечения равномерности поступления жидкой фазы хлористого метилена в сборник (30) путем стабилизации давления в сборнике (30) над зеркалом жидкости, исключая контакт хлористого метилена с атмосферой, сборник (30) посредством газохода и задвижки (32) соединен с межтрубным пространством конденсатора (28). Из сборника (30) жидкую фазу хлористого метилена посредством насоса перекачивают в расходную емкость жидкого хлористого метилена (2), регулируя расход посредством арматуры (33). Освобожденный от хлористого метилена (регенерированный) абсорбент через патрубок (52) выводят из устройства (26), предварительно охлаждают отработанным абсорбентом в рекуператоре тепла (23) и с помощью насоса (22), регулируя расход арматурой (21), подают на охлаждение в холодильник (20) и далее направляют в расходную емкость абсорбента (61). To ensure uniform flow of the liquid phase of methylene chloride to the collector (30) by stabilizing the pressure in the collector (30) above the liquid mirror, excluding the contact of methylene chloride with the atmosphere, the collector (30) is connected to the annulus of the condenser (28) through the duct and valve (28) ) From the collector (30), the liquid phase of methylene chloride is pumped to the flow tank of liquid methylene chloride (2) by adjusting the flow rate using valves (33). The (regenerated) adsorbent freed from methylene chloride is discharged from the device (26) through a pipe (52), pre-cooled with a spent absorbent in a heat recovery unit (23) and, using a pump (22), regulating the flow rate of the valves (21), is fed to the refrigerator for cooling (20) and then sent to the consumable capacity of the absorbent (61).
В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами. In the future, the invention is illustrated by specific examples.
Пример 1. На специальной лабораторной установке, представляющей собой сушильную камеру, имеющую входной и выходной патрубки, изучали процесс удаления хлористого метилена из пасты, получаемой путем растворения смеси ПХВ-смолы и порошка сорбента ДГАЛ-С1 в хлористом метилене при перемешивании. В качестве возможных методов удаления хлористого метилена использовали сушку пасты в токе воздуха (газ-носитель) и при разрежении. Создание разрежения в сушильной камере и организацию подачи воздуха в нее осуществляли с помощью газодувки и запорно-регулирующей арматуры, установленной на входе и выходе сушильной камеры. Расход воздуха измеряли с помощью ротаметра, а разряжение в камере - U-образным манометром. Отбор проб отводимой из сушильной камеры газовой фазы осуществляли газовым шприцом объемом 100 мл. Анализ газовой пробы проводили методом газовой хроматографии на хроматографе ЛХМ-80 с пламенно-ионизационным детектором. Для анализа использовали колонку, заполненную хроматоном-N, содержащим 10 мас.% апиезона-L, значение температуры в испарителе составляло 120oС, значение температуры термостата колонок - 100oС, расход азота (газ-носитель) - 30 мл/мин. Время анализа не превышало 2-х минут. Процесс удаления хлористого метилена из материала контролировали, отбирая во времени пробы газовой фазы на выходе из сушильной камеры и анализируя их на содержание хлористого метилена. Процесс удаления хлористого метилена считали законченным, когда его концентрация в газовой фазе на выходе из сушильной камеры составляла 1 г/м3. В процессе исследований меняли параметры сушильной камеры. При этом базовая сушильная камера представляла собой сосуд диаметром 260 мм. Другая сушильная камера представляла собой два последовательно соединенных сосуда диаметром 105 мм. Сравнительные испытания в сосудах проводили на равных объемах пасты, т.е. в большую сушильную камеру загружали полностью весь ее объем, в маленькие сушильные камеры загружали ровно по половине ее объема. Эксперименты проводили при температурах 20o и 40oС.Example 1. In a special laboratory installation, which is a drying chamber having an inlet and outlet nozzles, the process of removing methylene chloride from a paste obtained by dissolving a mixture of PCB resin and DGAL-C1 sorbent powder in methylene chloride with stirring was studied. As possible methods of removing methylene chloride, pasta was dried in a stream of air (carrier gas) and under vacuum. The creation of vacuum in the drying chamber and the organization of air supply to it was carried out using gas blowing and shut-off and control valves installed at the inlet and outlet of the drying chamber. Air flow was measured using a rotameter, and the vacuum in the chamber was measured with a U-shaped pressure gauge. Sampling of the gas phase discharged from the drying chamber was carried out with a 100 ml gas syringe. The gas sample was analyzed by gas chromatography on an LHM-80 chromatograph with a flame ionization detector. For analysis, a column filled with chromaton-N containing 10 wt.% Apiesone-L was used, the temperature in the evaporator was 120 ° C, the temperature of the column thermostat was 100 ° C, and the nitrogen flow rate (carrier gas) was 30 ml / min. The analysis time did not exceed 2 minutes. The process of removal of methylene chloride from the material was controlled by taking samples of the gas phase at the outlet of the drying chamber over time and analyzing them for the content of methylene chloride. The removal of methylene chloride was considered complete when its concentration in the gas phase at the outlet of the drying chamber was 1 g / m 3 . In the process of research, the parameters of the drying chamber were changed. In this case, the basic drying chamber was a vessel with a diameter of 260 mm. Another drying chamber was two series-connected vessels with a diameter of 105 mm. Comparative tests in vessels were carried out on equal volumes of paste, i.e. the entire volume was fully loaded into the large drying chamber, exactly half of its volume was loaded into small drying chambers. The experiments were carried out at temperatures of 20 o and 40 o C.
Полученные при этом результаты представлены на фиг.3 в виде зависимостей Cхм= f(τ), характеризующих динамику изменения во времени (τ, мин) концентрации паров хлористого метилена (Схм, г/м3) в газовой фазе на выходе из сушильной камеры: 1 - при разрежении 400 Па и t=20oC; 2 - при разрежении 2000 Па и t= 20oC; 3 - в токе воздуха с расходом 1,0 л/мин и t=20oC; 4 - в токе воздуха с расходом 0,5 л/мин и t=40oC; 5 - в токе воздуха с расходом 0,5 л/мин и t=20oC; 6 - в токе воздуха с расходом 0,5 л/мин, t=20oC. В случаях 1-5 использовали одну большую сушильную камеру, в 6 - использовали две последовательно соединенные маленькие сушильные камеры. Из полученных результатов однозначно следует, что более интенсивный отвод паров хлористого метилена из пасты происходит в токе газа-носителя, чем при разрежении, особенно на заключительной стадии процесса. Увеличение расхода газа-носителя существенно ускоряет процесс удаления хлористого метилена (кривая 3), но при этом снижается его концентрация в газовой фазе. Условия контактирования газа-носителя с материалом более влияют на скорость удаления хлористого метилена. Так, пропускание газа-носителя последовательно через две сушильные камеры (кривая 6) позволяет удалять хлористый метилен практически с той же скоростью, что и пропускание газа-носителя через одну сушильную камеру (кривая 5), но при этом в течение более длительного промежутка времени поддерживается максимальная концентрация хлористого метилена в газовой фазе.The results obtained in this case are presented in Fig. 3 in the form of dependences C hm = f (τ), characterizing the dynamics of change in time (τ, min) of the concentration of methylene chloride vapor (C hm , g / m 3 ) in the gas phase at the outlet of the drying chambers: 1 - at a vacuum of 400 Pa and t = 20 o C; 2 - with a vacuum of 2000 Pa and t = 20 o C; 3 - in a stream of air with a flow rate of 1.0 l / min and t = 20 o C; 4 - in a stream of air with a flow rate of 0.5 l / min and t = 40 o C; 5 - in a stream of air with a flow rate of 0.5 l / min and t = 20 o C; 6 - in a stream of air with a flow rate of 0.5 l / min, t = 20 o C. In cases 1-5, one large drying chamber was used, in 6 - two small drying chambers connected in series were used. From the obtained results it clearly follows that a more intense removal of methylene chloride vapor from the paste occurs in the carrier gas stream than during rarefaction, especially at the final stage of the process. An increase in the carrier gas flow rate significantly accelerates the removal of methylene chloride (curve 3), but its concentration in the gas phase decreases. The conditions of contact of the carrier gas with the material more affect the rate of removal of methylene chloride. Thus, passing the carrier gas sequentially through two drying chambers (curve 6) allows removal of methylene chloride at almost the same rate as passing the carrier gas through one drying chamber (curve 5), but it is maintained for a longer period of time maximum concentration of methylene chloride in the gas phase.
Полученные результаты позволяют сделать однозначный вывод о том, что процесс удаления паров хлористого метилена из технологического оборудования целесообразно проводить в потоке газа-носителя, т.к. это позволяет, с одной стороны, вести процесс быстрее, обеспечивая при этом более высокую концентрацию хлористого метилена в газовой фазе на выходе из оборудования, с другой стороны, обеспечивать стабильность расхода газовой фазы во времени. Причем в случае перемещения материала по технологической цепочке целесообразно организовать подсос и движение потока газа-носителя противоточно движению материала, поскольку только в этом случае можно добиться полного удаления хлористого метилена, обеспечив при этом минимальный расход газа-носителя и максимальную концентрацию паров хлористого метилена в газовой фазе на выходе из оборудования. The results obtained allow us to make an unambiguous conclusion that it is advisable to carry out the process of removing methylene chloride vapors from technological equipment in a carrier gas stream, since this allows, on the one hand, to conduct the process faster, while ensuring a higher concentration of methylene chloride in the gas phase at the outlet of the equipment, on the other hand, to ensure the stability of the flow of the gas phase in time. Moreover, in the case of moving the material along the production chain, it is advisable to organize the suction and movement of the carrier gas flow countercurrent to the movement of the material, since only in this case can complete removal of methylene chloride be achieved, while ensuring a minimum carrier gas flow rate and a maximum concentration of methylene chloride vapors in the gas phase at the exit of the equipment.
Пример 2. На специальной лабораторной установке, включающей узел получения паровоздушной смеси с заданной концентрацией хлористого метилена, абсорбер диаметром 3,25 см и высотой 100 см, заполненный кольцами из фторопласта, выполняющими роль насадки, расходомер с регулирующим вентилем и газодувку, изучали процесс абсорбции хлористого метилена из паровоздушной смеси. При этом порцию масла загружали в абсорбер и пропускали через него содержащий пары хлористого метилена воздух в направлении "снизу - вверх". Отвод очищенного воздуха осуществляли через выходной патрубок абсорбера. Масло из абсорбера выводили самотеком через нижний сливной патрубок. Для работы в непрерывном противоточном режиме предусматривался узел непрерывного дозирования масла из расходной емкости. За ходом абсорбции следили, измеряя концентрацию паров хлористого метилена в воздухе на входе в абсорбер и на выходе из него. Величину полной статической емкости абсорбента находили по формуле:
α = q/m (1)
где q - количество хлористого метилена, поглощенного за время до появления за слоем абсорбента концентрации, равной его начальному содержанию в паровоздушной смеси, мг;
m - масса абсорбента, г.Example 2. At a special laboratory installation, including a unit for producing a vapor-air mixture with a given concentration of methylene chloride, an absorber with a diameter of 3.25 cm and a height of 100 cm, filled with fluoropolymer rings acting as a nozzle, a flow meter with a control valve and a gas blower, we studied the process of absorption of chloride methylene from a steam-air mixture. In this case, a portion of the oil was loaded into the absorber and air containing methylene chloride vapors was passed through it in the direction from the bottom to the top. The removal of purified air was carried out through the outlet pipe of the absorber. Oil from the absorber was removed by gravity through the lower drain pipe. For continuous countercurrent operation, a unit for continuous dosing of oil from a supply tank was provided. The course of absorption was monitored by measuring the concentration of methylene chloride vapor in the air at the inlet and outlet of the absorber. The value of the total static capacity of the absorbent was found by the formula:
α = q / m (1)
where q is the amount of methylene chloride absorbed during the time before the appearance of a concentration behind the absorbent layer equal to its initial content in the vapor-air mixture, mg;
m is the mass of absorbent, g
Степень улавливания хлористого метилена (Е, %) при абсорбции определяли по формуле:
где Сн и Ск - соответственно концентрация хлористого метилена в воздушном потоке на входе и выходе из абсорбера, г/м3.The degree of capture of methylene chloride (E,%) during absorption was determined by the formula:
where C n and C to - respectively, the concentration of methylene chloride in the air stream at the inlet and outlet of the absorber, g / m 3 .
При проведении процесса абсорбции в режиме идеального вытеснения для расчета высоты работающего слоя абсорбента (Н, м) использовали зависимость, предложенную Михаэлсом:
где τпр - время появления на выходе из абсорбера концентрации хлористого метилена, равной 0,05 С0 (время проскока), мин;
τp - продолжительность опыта до появления на выходе из абсорбера концентрации хлористого метилена, равной 0,95 С0 (время защитного действия абсорбента), мин;
Ф - фактор симметричности выходных кривых;
Н0 - высота неподвижного (исследуемого) слоя абсорбента, м.When carrying out the absorption process in the ideal displacement mode, the dependence proposed by Michaels was used to calculate the height of the working absorbent layer (N, m):
where τ CR - the time of appearance at the outlet of the absorber of a concentration of methylene chloride equal to 0.05 C 0 (breakthrough time), min;
τ p is the duration of the experiment until at the outlet of the absorber a concentration of methylene chloride equal to 0.95 C 0 (time of the protective action of the absorbent), min;
Ф - factor of symmetry of the output curves;
H 0 - the height of the fixed (investigated) absorbent layer, m
В свою очередь величину фактора симметричности определяли графически как отношение площадей:
Ф = Sa/(Sa + Sв), (4)
где Sа - площадь над выходной кривой,
Sв - площадь под выходной кривой.In turn, the magnitude of the symmetry factor was determined graphically as the ratio of the areas:
Φ = S a / (S a + S c ), (4)
where S a is the area above the output curve,
S in - the area under the output curve.
В качестве абсорбентов испытывались масла ХФ 22с-16 и ВМ-4. As absorbents, HF 22s-16 and VM-4 oils were tested.
Изотермы абсорбции паров хлористого метилена маслами ХФ 22с-16 и ВМ-4 представлены в виде зависимостей на фиг.4. Из приведенных изотерм однозначно следует, что масло ХФ 22с-16 (кривая 1) существенно превосходит по емкостным характеристикам масло ВМ-4 (кривая 2) во всем диапазоне концентраций. При этом предельная величина абсорбции хлористого метилена маслом ХФ 22с-16 составляет 370 мг/г (322 мг/см3), что на 48% выше аналогичного показателя для масла ВМ-4. Поэтому все динамические исследования выполнены на масле ХФ 22с-16.The isotherms of vapor absorption of methylene chloride by oils HF 22s-16 and BM-4 are presented in the form of dependencies in figure 4. It clearly follows from the given isotherms that the HF 22s-16 oil (curve 1) significantly exceeds the BM-4 oil (curve 2) in capacitance characteristics over the entire concentration range. At the same time, the maximum absorption of methylene chloride by HF 22s-16 oil is 370 mg / g (322 mg / cm 3 ), which is 48% higher than the same indicator for BM-4 oil. Therefore, all dynamic studies were performed on HF 22s-16 oil.
Зависимости изменения выходных концентраций хлористого метилена (Ск, г/м3) во времени при различных его начальных (Сн, г/м3) концентрациях приведены на фиг. 5: 1 - Сн=470 г/м3; 2 - Сн=1100 г/м3; 3 - Сн=1800 г/м3; 4 - Сн=660 г/м3; 5 - Сн=910 г/м3; 6 - Сн=1200 г/м3; 7 - Сн=1410 г/м. Зависимости были получены при t=20oC, линейной скорости пропускания паровоздушной смеси через абсорбционную колонку W= 0,01 м/с, высоте слоя абсорбента Н0=1,0 м, массе абсорбента 88 г в режиме идеального вытеснения. По результатам, приведенным на фиг. 5, построена зависимость изменения времени защитного действия абсорбента от начальной концентрации хлористого метилена в паровоздушной смеси τp = f(Cн) при W=0,01 м/с, которая представлена на фиг.6. Как следует из этой зависимости, существуют оптимальные начальные концентрации хлористого метилена в паровоздушной смеси в процессе масляной абсорбции, при которых обеспечиваются оптимальные для поглощения хлористого метилена условия, т. е. достигается максимальная поглотительная способность. Причем для изученной системы оптимальной областью начальных концентраций является диапазон 700-1200 г/м3 с максимумом в точке, соответствующей концентрации хлористого метилена 900 г/м3.The time dependences of the change in the output concentrations of methylene chloride (C k , g / m 3 ) at various initial concentrations (C n , g / m 3 ) are shown in FIG. 5: 1 - C n = 470 g / m 3 ; 2 - C n = 1100 g / m 3 ; 3 - C n = 1800 g / m 3 ; 4 - C n = 660 g / m 3 ; 5 - C n = 910 g / m 3 ; 6 - C n = 1200 g / m 3 ; 7 - C n = 1410 g / m. Dependences were obtained at t = 20 o C, the linear velocity of the vapor-air mixture through the absorption column W = 0.01 m / s, the height of the absorbent layer H 0 = 1.0 m, the mass of the absorbent 88 g in the ideal displacement mode. According to the results shown in FIG. 5, the dependence of the change in the time of the protective action of the absorbent on the initial concentration of methylene chloride in the vapor-air mixture τ p = f (C n ) at W = 0.01 m / s, which is presented in Fig.6, is plotted. As follows from this dependence, there are optimal initial concentrations of methylene chloride in the vapor-air mixture during oil absorption, under which the conditions are optimal for the absorption of methylene chloride, i.e., maximum absorption capacity is achieved. Moreover, for the studied system, the optimal range of initial concentrations is the range of 700-1200 g / m 3 with a maximum at a point corresponding to a concentration of methylene chloride of 900 g / m 3 .
Пример 3. На лабораторной установке, описанной в примере 1, используя те же самые методики исследования, изучали процесс масляной абсорбции хлористого метилена из паровоздушной смеси при различных скоростях ее пропускания через абсорбент. Полученные результаты в виде зависимостей, характеризующих изменение выходных концентраций хлористого метилена во времени при входной его концентрации 670 г/м3, представлены на фиг.7: 1 - W=0,080 м/с; 2 - W= 0,040 м/с; 3 - W=0,020 м/с; 4 - W=0,010 м/с; 5 - W=0,005 м/с; 6 - W=0,015 м/с. Зависимости были получены при t=20oС, высоте слоя абсорбента Н0=1,0 м, массе абсорбента (масло ХФ 22с-16) 88 г в режиме идеального вытеснения. По результатам, приведенным на фиг.7, построена зависимость изменения времени защитного действия абсорбента от линейной скорости пропускания паровоздушной смеси через абсорбент τp=f(W) при Сн=670 г/м3 (фиг.8). Как следует из этой зависимости, в области низких значений линейных скоростей время защитного действия абсорбента резко падает с ростом линейной скорости, однако, начиная с линейной скорости W=0,02 м/с, характер зависимости резко меняется и τp лишь незначительно уменьшается с ростом W. Было также замечено, что при W>0,08 м/с процесс абсорбции переходит из режима идеального вытеснения в пенный режим. Рассчитанные по результатам экспериментальных исследований величины высоты работающего слоя (Н, м) представлены в таблице 1.Example 3. In the laboratory setup described in example 1, using the same research methods, the process of oil absorption of methylene chloride from a vapor-air mixture was studied at different rates of its transmission through the absorbent. The results obtained in the form of dependences characterizing the change in the output concentrations of methylene chloride over time at its input concentration of 670 g / m 3 are presented in Fig. 7: 1 - W = 0.080 m / s; 2 - W = 0.040 m / s; 3 - W = 0.020 m / s; 4 - W = 0.010 m / s; 5 - W = 0.005 m / s; 6 - W = 0.015 m / s. Dependencies were obtained at t = 20 o C, the height of the absorbent layer H 0 = 1.0 m, the mass of the absorbent (HF 22s-16 oil) 88 g in the ideal displacement mode. According to the results shown in Fig.7, the dependence of the change in the time of the protective action of the absorbent on the linear velocity of the vapor-air mixture through the absorbent τ p = f (W) at C n = 670 g / m 3 (Fig. 8) is plotted. As follows from this dependence, in the range of low linear velocities, the time of the protective action of the absorbent sharply decreases with increasing linear velocity, however, starting from the linear velocity W = 0.02 m / s, the nature of the dependence changes sharply and τ p only slightly decreases with increasing W. It was also noted that at W> 0.08 m / s, the absorption process changes from the ideal displacement mode to the foam mode. The values of the height of the working layer (N, m) calculated from the results of experimental studies are presented in table 1.
Из представленных в таблице 1 результатов однозначно следует, что в исследуемой области концентраций хлористого метилена и диапазоне линейных скоростей паровоздушных смесей 0,02-0,06 м/с высота работающего слоя абсорбента на насадке практически является величиной постоянной и составляет в среднем 1,4 м, в диапазоне изменений 1,3-1,5 м. С учетом того, что при переходе на промышленные абсорбционные насадочные колонны масштабный эффект не превышает 30% [9] (учет неоднородности поля скоростей в аппарате), реальная высота работающего слоя абсорбента (масло ХФ 22с-16) на насадке должна составлять 1,70-1,95 м. Что касается оптимальных значений скоростей паровоздушной смеси в абсорбере, то при обосновании выбора их диапазона следует исходить, с одной стороны, из необходимости достижения максимальной производительности процесса по газовой фазе, с другой стороны, из обеспечения условий протекания процесса абсорбции строго в режиме идеального вытеснения. С учетом этих двух факторов оптимальным диапазоном линейных скоростей в рассматриваемом случае является 0,04-0,06 м/с. From the results presented in table 1 it clearly follows that in the studied range of methylene chloride concentrations and the linear velocity range of vapor-air mixtures 0.02-0.06 m / s, the height of the working absorbent layer on the nozzle is practically constant and averages 1.4 m , in the range of changes of 1.3-1.5 m. Given the fact that when switching to industrial absorption packed columns, the scale effect does not exceed 30% [9] (taking into account the inhomogeneity of the velocity field in the apparatus), the real height of the working absorbent layer (m layer HF 22s-16) on the nozzle should be 1.70-1.95 m. As for the optimal values of the velocities of the steam-air mixture in the absorber, when substantiating the choice of their range, one should proceed, on the one hand, from the need to achieve maximum gas productivity of the process phase, on the other hand, from providing the conditions for the absorption process strictly in the ideal displacement mode. Given these two factors, the optimal range of linear velocities in this case is 0.04-0.06 m / s.
При выполнении динамических исследований процесса абсорбции хлористого метилена из паровоздушной смеси маслом ХФ 22с-16 на насадке в режиме идеального вытеснения было установлено, что скорость движения фронта абсорбции (Uф, м/ч) подчиняется закону, описываемому уравнением Вильсона:
где W - линейная скорость паровоздушной смеси в абсорбере, м/ч;
Сн - начальная концентрация хлористого метилена в паровоздушной смеси, кг/м3;
α(Сн) - концентрация хлористого метилена в масле (кг/м3) при равновесной концентрации Сн в паровоздушной смеси (рассчитывается по изотерме абсорбции, фиг.4).When performing dynamic studies of the absorption of methylene chloride from a steam-air mixture with HF 22s-16 oil on a nozzle in the ideal displacement mode, it was found that the speed of the absorption front (U f , m / h) obeys the law described by the Wilson equation:
where W is the linear velocity of the vapor-air mixture in the absorber, m / h;
With n - the initial concentration of methylene chloride in the vapor-air mixture, kg / m 3 ;
α (C n ) is the concentration of methylene chloride in oil (kg / m 3 ) at an equilibrium concentration of C n in the vapor-air mixture (calculated from the absorption isotherm, Fig. 4).
В подтверждение этому на фиг.9 приведены зависимости, характеризующие изменение скорости фронта абсорбции от начальной концентрации хлористого метилена в паровоздушной смеси: 
Пример 4. На лабораторной установке, описанной в примерах 2 и 3, используя те же самые методы исследования, изучали влияние плотности орошения на процесс абсорбции хлористого метилена из паровоздушной смеси маслом ХФ 22с-16 в режиме идеального вытеснения при непрерывной подаче масла и противотоке контактирующих фаз. В процессе исследований, кроме контроля концентраций на входе в абсорбер и на выходе из него, определяли содержание хлористого метилена в масле на выходе из абсорбера. При этом содержание хлористого метилена в абсорбенте (α, мас.%) определяли по измерению плотности абсорбента, чистого масла и чистого хлористого метилена, используя известную расчетную формулу:
где ρa - плотность абсорбента, г/см3;
ρм - плотность масла, г/см3 (ρм=1,15 г/см3);
ρхм - плотность хлористого метилена, г/см3 (ρхм=1,324 г/см3).Example 4. In the laboratory setup described in examples 2 and 3, using the same research methods, we studied the effect of irrigation density on the absorption of methylene chloride from a vapor-air mixture with HF 22s-16 oil in the ideal displacement mode with continuous supply of oil and countercurrent contact phases . In the process of research, in addition to controlling the concentrations at the inlet to the absorber and at the outlet from it, the content of methylene chloride in the oil at the outlet of the absorber was determined. The content of methylene chloride in the absorbent (α, wt.%) Was determined by measuring the density of the absorbent, pure oil and pure methylene chloride, using the well-known calculation formula:
where ρ a is the density of the absorbent, g / cm 3 ;
ρ m is the oil density, g / cm 3 (ρ m = 1.15 g / cm 3 );
ρ hm — density of methylene chloride, g / cm 3 (ρ hm = 1.324 g / cm 3 ).
Как следует из зависимостей, представленных на фиг.10 и характеризующих динамику изменения во времени степени улавливания хлористого метилена (Е, %) в режиме идеального вытеснения при различных линейных скоростях паровоздушной смеси и неподвижном слое абсорбента на насадке (1 - W=0,01 м/с; 2 - W= 0,02 м/с; 3 - W=0,03 м/с; 4 - W=0,04 м/с; Сн=700 г/м3; Н0=10 м; масса абсорбента 88 г), степень улавливания резко уменьшается во времени по мере поглощения абсорбата, причем тем резче, чем выше линейная скорость паровоздушной смеси. В случае же организации противотока фаз (непрерывная подача и вывод абсорбента) в режиме идеального вытеснения характер зависимости Е=f(τ) существенно отличается, о чем свидетельствуют фиг.11 и фиг.12.As follows from the dependences presented in Fig. 10 and characterizing the dynamics of the change in time of the degree of capture of methylene chloride (E,%) in the ideal displacement mode at different linear velocities of the vapor-air mixture and a fixed layer of absorbent material on the nozzle (1 - W = 0.01 m / s; 2 - W = 0.02 m / s; 3 - W = 0.03 m / s; 4 - W = 0.04 m / s; C n = 700 g / m 3 ; H 0 = 10 m ; the mass of the absorbent is 88 g), the degree of capture sharply decreases with time as the absorbate is absorbed, and the sharper the higher the linear velocity of the vapor-air mixture. In the case of the organization of a counterflow of phases (continuous supply and withdrawal of absorbent) in the ideal displacement mode, the nature of the dependence E = f (τ) is significantly different, as shown in Fig. 11 and Fig. 12.
Фиг. 11 характеризует динамику изменения степени улавливания хлористого метилена из паровоздушной смеси масляной абсорбцией во времени при W=0,04 м/с, Сн=700 г/м3, различной высоте абсорбирующего слоя, различной плотности орошения очищаемой паровоздушной смеси (q, дм3/м3) абсорбентом в режиме идеального вытеснения и противотоке фаз: 1 - Н0=1,2 м (Н0<Н); 2 - Н0=1,6 м (Н0>Н); 
Фиг. 12 характеризует динамику изменения степени улавливания хлористого метилена из паровоздушной смеси абсорбцией при W=0,04, м/с Сн=1200 г/м3, различной высоте абсорбирующего слоя, различной плотности орошения очищаемой паровоздушной смеси (q, дм3/м3) абсорбентом в режиме идеального вытеснения и противотоке фаз: 1 - Н0=1,2 м (Н0<Н); 2 - Н0=1,6 м (Н0>Н); 
Из приведенных на фиг.11 и фиг.12 зависимостей однозначно следует, что степень улавливания хлористого метилена, во-первых, стабильна во времени независимо от входных его концентраций в паровоздушной смеси в диапазоне 700-1200 г/м3 и высоты абсорбирующего слоя, во-вторых, при высоте абсорбирующего слоя, превышающей высоту рабочего слоя (Н0=1,6 м>Н) (зависимости 2), степень улавливания хлористого метилена достигает 95% и 97,1% соответственно при Сн=700 г/м3 и Сн=1200 г/м3, обеспечивая на выходе из абсорбера остаточную концентрацию хлористого метилена 35 г/м3.From the dependences shown in Fig. 11 and Fig. 12 it clearly follows that the degree of capture of methylene chloride is, firstly, stable over time, regardless of its input concentrations in the vapor-air mixture in the range of 700-1200 g / m 3 and the height of the absorbing layer, in secondly, when the height of the absorbent layer exceeds the height of the working layer (H 0 = 1.6 m> N) (dependences 2), the degree of capture of methylene chloride reaches 95% and 97.1%, respectively, with C n = 700 g / m 3 and C n = 1200 g / m 3 , providing at the outlet of the absorber a residual concentration of methylene chloride of 35 g / m 3 .
При этом для каждой входной концентрации существует плотность орошения (q, дм3/м3), при которой, с одной стороны, степень улавливания хлористого метилена остается максимальной и неизменной во времени, с другой стороны, в отработанном и выводимом из процесса абсорбенте достигается предельно высокое содержание хлористого метилена, как это следует из данных таблицы 2.At the same time, for each input concentration, there is an irrigation density (q, dm 3 / m 3 ), at which, on the one hand, the degree of capture of methylene chloride remains maximum and unchanged in time, on the other hand, the maximum absorbed and removed from the process is reached high methylene chloride, as follows from the data in table 2.
Из полученных результатов следует, что оптимальной плотностью орошения для паровоздушной смеси с начальной концентрацией хлористого метилена 700 г/м3 является плотность орошения q=3,7 дм3/м3, а для паровоздушной смеси с начальной концентрацией хлористого метилена 1200 г/м3 - q=4,2 дм3/м3.From the results it follows that the optimal irrigation density for a steam-air mixture with an initial concentration of methylene chloride of 700 g / m 3 is the irrigation density q = 3.7 dm 3 / m 3 , and for a steam-air mixture with an initial concentration of methylene chloride 1200 g / m 3 - q = 4.2 dm 3 / m 3 .
Пример 5. Используя установки и методики, описанные в примерах 1, 2, 3, изучали влияние гидродинамического режима на основные показатели процесса масляной абсорбции хлористого метилена из паровоздушной смеси. С этой целью сравнивали два режима ведения процесса масляной абсорбции: противоточный режим идеального вытеснения на насадке и противоточный режим идеального перемешивания в пенном слое. При исследовании абсорбции в режиме идеального перемешивания в качестве абсорбера использовали стеклянную колонку с пористой пластиной. В процессе сравнительных исследований концентрацию хлористого метилена в паровоздушной смеси на входе в абсорберы поддерживали постоянной, контролируя остаточное содержание хлористого метилена в газовом потоке на выходе из абсорберов. За проскоковую концентрацию хлористого метилена принимали значение 35 г/м3. Плотность орошения в сравниваемых процессах поддерживали в режиме идеального вытеснения 3,7-4,2 дм3/м3, в режиме идеального перемешивания 0,6 дм3/м3, измеряли содержание хлористого метилена в абсорбенте на выходе из абсорберов. Полученные при этом результаты представлены в таблице 3.Example 5. Using the setup and methods described in examples 1, 2, 3, we studied the influence of the hydrodynamic regime on the main indicators of the process of oil absorption of methylene chloride from a vapor-air mixture. For this purpose, two modes of conducting the oil absorption process were compared: countercurrent mode of ideal displacement on the nozzle and countercurrent mode of ideal mixing in the foam layer. When studying absorption in the ideal mixing mode, a glass column with a porous plate was used as an absorber. During comparative studies, the concentration of methylene chloride in the vapor-air mixture at the inlet to the absorbers was kept constant by monitoring the residual content of methylene chloride in the gas stream at the outlet of the absorbers. The value of 35 g / m 3 was taken as a breakdown concentration of methylene chloride. The irrigation density in the compared processes was maintained in the ideal displacement mode of 3.7-4.2 dm 3 / m 3 , in the ideal mixing mode of 0.6 dm 3 / m 3 , the content of methylene chloride in the absorbent at the outlet of the absorbers was measured. The results obtained in this case are presented in table 3.
Как следует из полученных результатов, вести процесс масляной абсорбции хлористого метилена в режиме идеального перемешивания (в пенном слое) нецелесообразно, несмотря на высокую его производительность по очищаемой газовой фазе, поскольку, с одной стороны, не обеспечивается глубокое улавливание хлористого метилена, с другой стороны, содержание хлористого метилена в отработанном и выводимом из процесса абсорбенте находится в пределах 1,5-2,5 мас. %. Таким образом, противоточный режим идеального вытеснения предпочтительней, т. к. в этом случае одновременно с обеспечением высокой степени улавливания хлористого метилена достигается предельно высокое содержание последнего в отработанном абсорбенте. As follows from the results obtained, it is impractical to conduct the process of oil absorption of methylene chloride in the ideal mixing mode (in the foam layer), despite its high productivity in the gas phase being cleaned, since, on the one hand, deep trapping of methylene chloride is not provided, on the other hand, the content of methylene chloride in the spent and removed from the process absorbent is in the range of 1.5-2.5 wt. % Thus, the countercurrent regime of ideal displacement is preferable, because in this case, while ensuring a high degree of capture of methylene chloride, an extremely high content of the latter in the spent absorbent is achieved.
Пример 6. На установке, представляющей собой две последовательно соединенные насадочные абсорбционные колонки диаметром 3,25 см и высотой 175 см каждая, изучали процесс поглощения хлористого метилена из газовой фазы маслом ХФ 22с-16 в режиме идеального вытеснения в противотоке контактирующих фаз, контролируя содержание хлористого метилена в паровоздушной смеси на выходе из каждой абсорбционной колонки. Полученные результаты представлены в таблице 4. Example 6. On the installation, which is two series-connected packed absorption columns with a diameter of 3.25 cm and a height of 175 cm each, we studied the process of absorption of methylene chloride from the gas phase by HF 22s-16 oil in the ideal mode of displacement in countercurrent contacting phases, controlling the content of chloride methylene in the vapor-air mixture at the outlet of each absorption column. The results are presented in table 4.
Полученные результаты позволяют сделать вывод о целесообразности проведения данного процесса в 2-е ступени для обеспечения высоких его экологических показателей: вторая ступень обеспечивает санитарную очистку паровоздушной смеси, снижая концентрацию хлористого метилена с 20 г/м3 до значений менее 5 г/м3, повышая тем самым общую степень улавливания хлористого метилена до 99,3-99,6%.The results allow us to conclude that it is advisable to carry out this process in the 2nd stage to ensure its high environmental performance: the second stage provides sanitary cleaning of the steam-air mixture, reducing the concentration of methylene chloride from 20 g / m 3 to values less than 5 g / m 3 , increasing thereby, the total capture of methylene chloride is up to 99.3-99.6%.
Пример 7. На специально изготовленной модельной установке изучали процесс регенерации отработанного абсорбента путем его нагрева с последующим термодиффузионным отводом выделяющихся паров хлористого метилена, реализуемым за счет перепада давлений пара хлористого метилена в зоне его выделения из насыщенного абсорбента и в зоне конденсации, возникающего за счет охлаждения отходящей газовой фазы. При этом модельная установка включала все основные элементы узла регенерации отработанного абсорбента, входящего в состав установки рекуперации, изображенной на фиг.1 и фиг.2, т.е. устройство для выделения паров хлористого метилена из отработанного абсорбента, представляющее собой трубу из нержавеющей стали внутренним диаметром 13 мм, снабженную рубашкой для обогрева и оголовком для равномерной подачи отработанного абсорбента в устройство, насос-дозатор для подачи отработанного абсорбента на термодесорбцию, стеклянный конденсатор отводимых паров хлористого метилена, холодильник конденсированной жидкой фазы хлористого метилена, емкость с отработанным абсорбентом, емкость для приема регенерированного абсорбента и сборник регенерированного хлористого метилена. В качестве теплоносителя для нагрева абсорбента использовали пар, полученный в парогенераторе, в качестве хладагента для конденсации и охлаждения использовали водопроводную воду. В качестве отработанного абсорбента использовали масло марки ХФ 22с-16, содержащее 13 мас.% хлористого метилена. В процессе проведения экспериментов контролировали расход подаваемого на регенерацию абсорбента, температуру греющего пара, температуру масла и паров хлористого метилена на выходе из устройства для выделения паров, остаточное содержание хлористого метилена в масле после регенерации абсорбента и количество сконденсировавшегося хлористого метилена. В процессе проведения экспериментов изучали влияние плотности орошения, температуры нагрева, времени пребывания абсорбента на нагретой поверхности на степень рекуперации хлористого метилена, с одной стороны, и на степень десорбции хлористого метилена из отработанного абсорбента. Example 7. On a specially made model installation, the process of regeneration of the spent absorbent was studied by heating it, followed by thermal diffusion of evolved methylene chloride vapors, realized due to the pressure drop of methylene chloride vapor in the zone of its separation from the saturated absorbent and in the condensation zone resulting from cooling of the exhaust gas phase. At the same time, the model installation included all the basic elements of the spent absorbent regeneration unit, which is part of the recovery unit shown in Fig. 1 and Fig. 2, i.e. a device for separating methylene chloride vapors from the spent absorbent, which is a stainless steel pipe with an inner diameter of 13 mm, equipped with a heating jacket and a head for uniformly supplying the spent absorbent to the device, a metering pump for supplying the spent absorbent to thermal desorption, a glass condenser of the exhaust chloride vapors methylene, refrigerator condensed liquid phase of methylene chloride, a container with spent absorbent, a container for receiving the regenerated absorb and that the collection of recovered methylene chloride. The steam obtained in the steam generator was used as a heat carrier for heating the absorbent; tap water was used as a coolant for condensation and cooling. As a used absorbent used oil brand HF 22s-16, containing 13 wt.% Methylene chloride. During the experiments, the flow rate of the absorbent supplied to the regeneration was controlled, the temperature of the heating steam, the temperature of the oil and vapors of methylene chloride at the outlet of the vapor recovery device, the residual content of methylene chloride in the oil after regeneration of the absorbent, and the amount of condensed methylene chloride. During the experiments, we studied the effect of irrigation density, heating temperature, residence time of the absorbent on a heated surface on the degree of recovery of methylene chloride, on the one hand, and on the degree of desorption of methylene chloride from the spent absorbent.
Степень десорбции хлористого метилена (степень регенерации абсорбента) (η, %) определяли по соотношению:
где αн - содержание хлористого метилена в отработанном абсорбенте в массовых долях (αн=0,13);
αк - содержание хлористого метилена в регенерированном абсорбенте в массовых долях.The degree of desorption of methylene chloride (degree of regeneration of the absorbent) (η,%) was determined by the ratio:
where α n is the methylene chloride content in the spent absorbent in mass fractions (α n = 0.13);
α to - the content of methylene chloride in the regenerated absorbent in mass fractions.
Степень рекуперации хлористого метилена из отработанного абсорбента (R, %) определяли по соотношению:
где MR - масса хлористого метилена, реально полученная из фиксированного объема отработанного абсорбента, г;
Мн - расчетная масса хлористого метилена в фиксированном объеме отработанного абсорбента, г.The degree of recovery of methylene chloride from the spent absorbent (R,%) was determined by the ratio:
where M R is the mass of methylene chloride, actually obtained from a fixed volume of spent absorbent, g;
M n - the estimated mass of methylene chloride in a fixed volume of spent absorbent,
На фиг.13 и фиг.14 представлены соответственно зависимости степени регенерации отработанного абсорбента (η) и степени рекуперации хлористого метилена из отработанного абсорбента (R) от плотности орошения отработанным абсорбентом живого сечения десорбирующего устройства (q, м3/м2•ч) при температуре регенерированного абсорбента на выходе 100oС и длине пути абсорбента при пленочном его течении по нагретой поверхности l=1,5 м (время пребывания абсорбента на нагретой поверхности 18-20 с). Как следует из приведенных зависимостей, с точки зрения достижения максимальной степени регенерации отработанного абсорбента при одновременном обеспечении максимальной степени рекуперации хлористого метилена из отработанного абсорбента целесообразно задавать плотность орошения в пределах 25-30 м3/м2•ч, т.к. даже незначительное отклонение плотности орошения от оптимальных значений приводит к резкому снижению степени регенерации хлористого метилена либо вследствие снижения концентрация паров хлористого метилена на выходе (чрезмерное понижение плотности орошения), либо вследствие нарушения пленочного режима движения абсорбента и перехода его в режим "кипения" и "захлебывания" (чрезмерное повышение плотности орошения).Figures 13 and 14 show, respectively, the dependences of the degree of regeneration of the spent absorbent (η) and the degree of recovery of methylene chloride from the spent absorbent (R) on the irrigation density of the spent absorbent living section of the desorbing device (q, m 3 / m 2 • h) at the temperature of the regenerated absorbent at the outlet of 100 o C and the path length of the absorbent in the film flow along the heated surface l = 1.5 m (the residence time of the absorbent on the heated surface is 18-20 s). As follows from the above dependences, from the point of view of achieving the maximum degree of regeneration of the spent absorbent while ensuring the maximum degree of recovery of methylene chloride from the spent absorbent, it is advisable to set the irrigation density in the range of 25-30 m 3 / m 2 • h, because even a slight deviation of the irrigation density from the optimal values leads to a sharp decrease in the degree of methylene chloride regeneration, either due to a decrease in the concentration of methylene chloride vapors at the outlet (excessive decrease in the irrigation density), or due to a violation of the film mode of movement of the absorbent and its transition to the “boiling” and “choking” mode "(excessive increase in irrigation density).
На фиг.15 и 16 приведены результаты исследований, характеризующие зависимость η и R от температуры при различных длинах пути протекания пленки абсорбента по нагретой поверхности и плотности орошения q=27,5 м3/м2•ч.Figures 15 and 16 show the results of studies characterizing the dependence of η and R on temperature for various lengths of the path of the absorbent film over the heated surface and irrigation density q = 27.5 m 3 / m 2 • h.
Из зависимости на фиг.15 видно, что степень регенерации абсорбента зависит как от температуры нагрева последнего, так и от длины пути протекания абсорбента по нагретой поверхности (кривая 1 - l=1,5 м; кривая 2 - l=3,0 м; кривая 3 - l=4,5; кривая 4 - l=6,0 м). При этом можно добиться практически полного удаления хлористого метилена из абсорбента (η=99,5%), но путь протекания пленки абсорбента по нагретой до температуры 105-110oС поверхности должен быть не менее 6 м, в то время как степень регенерации абсорбента η= 90% достигается уже при l=1,5 м. Полученные результаты свидетельствуют о том, что с точки зрения минимизации высоты десорбера пленочный режим движения абсорбента не эффективен при l>3,0 м. Что касается степени рекуперации хлористого метилена R (фиг.16), то максимальное ее значение составляет 90%, а повышение пути пленочного протекания абсорбента с l=3 м (кривая 2) до l= 4,5 м (кривая 3) уже не приводит к значительному увеличению R. В то же время нецелесообразно задавать l менее значения 3,0 м, т.к. при снижении l до значения 1,5 м (кривая 1) степень рекуперации падает до 70%. В процессе проведения исследований была достигнута степень рекуперации 90%, при этом прямые потери хлористого метилена на данной модельной установке вследствие ее недостаточной герметичности составили 6%, а 4% хлористого метилена находятся в обороте (в свободном объеме оборудования в виде паров). Таким образом, с точки зрения оптимизации процесса извлечения и рекуперации хлористого метилена из отработанного абсорбента целесообразно при плотности орошения 25-30 м3/м2•ч обеспечивать пленочное движение абсорбента по нагретой до температуры 105-110oС поверхности, задавая длину пути его протекания 3,0 м, что соответствует времени контакта 36-40 с.From the dependence in Fig. 15 it is seen that the degree of regeneration of the absorbent depends both on the heating temperature of the latter and on the length of the path of the absorbent along the heated surface (curve 1 - l = 1.5 m; curve 2 - l = 3.0 m; curve 3 - l = 4.5; curve 4 - l = 6.0 m). In this case, it is possible to achieve almost complete removal of methylene chloride from the absorbent (η = 99.5%), but the path of the absorbent film along the surface heated to a temperature of 105-110 o must be at least 6 m, while the degree of regeneration of the absorbent η = 90% is achieved already at l = 1.5 m. The results obtained indicate that, from the point of view of minimizing the stripper height, the film mode of absorbent movement is not effective at l> 3.0 m. As for the degree of recovery of methylene chloride R (Fig. 16), then its maximum value is 90%, and An increase in the path of the film path of the absorbent from l = 3 m (curve 2) to l = 4.5 m (curve 3) no longer leads to a significant increase in R. At the same time, it is impractical to set l less than 3.0 m, because . when l decreases to a value of 1.5 m (curve 1), the degree of recovery decreases to 70%. During the research, a recovery rate of 90% was achieved, while the direct losses of methylene chloride in this model unit due to its lack of tightness were 6%, and 4% of methylene chloride are in circulation (in the free volume of equipment in the form of vapors). Thus, from the point of view of optimizing the process of extraction and recovery of methylene chloride from the spent absorbent, it is advisable to provide film motion of the absorbent on a surface heated to a temperature of 105-110 o С at an irrigation density of 25-30 m 3 / m 2 • h, setting the length of its flow path 3.0 m, which corresponds to a contact time of 36-40 s.
Пример 8. На специальном стенде, изготовленном в соответствии с узлом, расположенным в нижней части устройства, изображенного на фиг.2, изучали процесс регенерации абсорбента в струйно-капельном режиме на нагретой металлической насадке. Для этих целей абсорбент после регенерации в пленочном режиме движения (пример 7) с остаточным содержанием хлористого метилена 1,3 мас.% подавали в направлении сверху вниз в теплоизолированный насадочный десорбер (насадка - кольца Рашига из нержавеющей стали) с регулируемым электрообогревом. В процессе исследований варьировали температуру насадки (контроль по температуре абсорбента на выходе), плотность орошения, высоту насадки (время пребывания абсорбента на нагретой поверхности насадки), контролируя остаточное содержание хлористого метилена в абсорбенте на выходе. Полученные результаты сведены в таблицу 5. Example 8. On a special stand, made in accordance with the node located in the lower part of the device shown in figure 2, studied the process of regeneration of the absorbent in a jet-droplet mode on a heated metal nozzle. For these purposes, the absorbent after regeneration in the film mode of movement (Example 7) with a residual methylene chloride content of 1.3 wt.% Was fed from top to bottom into a heat-insulated nozzle stripper (nozzle - Rashig rings made of stainless steel) with adjustable electrical heating. During the research, the temperature of the nozzle (control over the temperature of the absorbent at the outlet), the irrigation density, the height of the nozzle (the residence time of the absorbent on the heated surface of the nozzle) were varied, controlling the residual content of methylene chloride in the absorbent at the outlet. The results are summarized in table 5.
Из полученных результатов следует, что процесс регенерации отработанного абсорбента целесообразно проводить в две стадии: первая стадия - пленочное течение абсорбента по нагретой поверхности при времени контакта 36-40 с, вторая стадия - струйно-капельное течение абсорбента по нагретой металлической насадке. В этом случае более чем на 30% сокращается общая длина пути, которую должен пройти абсорбент по нагретой поверхности до полного удаления из него хлористого метилена, поскольку, чтобы удалить остаточное количество хлористого метилена из абсорбента при струйно-капельном режиме его движения, достаточно обеспечить время его контакта с насадкой 12-15 с, в то время как для достижения тех же показателей при пленочном движении абсорбента требуется в два раза большее время контакта, т.е. в два раза большая длина пути протекания. From the obtained results it follows that the regeneration of the spent absorbent should be carried out in two stages: the first stage is the film flow of the absorbent along the heated surface at a contact time of 36-40 s, the second stage is the jet-drop flow of the absorbent along the heated metal nozzle. In this case, the total length of the path that the absorbent must pass along the heated surface until the methylene chloride is completely removed from it is reduced by more than 30%, since in order to remove the residual amount of methylene chloride from the absorbent during the jet-drop mode of its movement, it is sufficient to ensure its time contact with the nozzle 12-15 s, while to achieve the same performance in the film movement of the absorbent requires twice as long contact time, i.e. twice the length of the path.
В то же время струйно-капельный режим целесообразно осуществлять при температурах 115-120oС и плотностях орошения 8,0-9,0 м3/м2•ч. Снижение температуры относительно показателя 115oС приводит к необходимости увеличения времени контакта до 20 с и более. Однако ведение процесса при температуре выше 120oС также нецелесообразно, во-первых, ввиду того, что дальнейшее ее повышение практически не ускоряет процесс удаления хлористого метилена, во-вторых, во избежание термического разложения хлористого метилена. В свою очередь плотность орошения не должна быть выше 9 м3/м2•ч во избежание захлебывания насадки и ниже 8 м3/м2•ч - во избежание снижения производительности процесса.At the same time, it is advisable to carry out the jet-drop mode at temperatures of 115-120 o C and irrigation densities of 8.0-9.0 m 3 / m 2 • h. A decrease in temperature relative to the indicator of 115 o With leads to the need to increase the contact time to 20 s or more. However, the process at a temperature above 120 o With is also impractical, firstly, due to the fact that its further increase practically does not accelerate the process of removal of methylene chloride, and secondly, in order to avoid thermal decomposition of methylene chloride. In turn, the irrigation density should not be higher than 9 m 3 / m 2 • h in order to avoid choking the nozzle and below 8 m 3 / m 2 • h - in order to avoid reducing the productivity of the process.
Пример 9. В соответствии с принципиальными схемами, представленными на фиг.1 и фиг.2, разработана, изготовлена и внедрена в производство передвижная установка для рекуперации хлористого метилена из отработанного масла ХФ 22с-16 холодильных агрегатов. Example 9. In accordance with the schematic diagrams presented in figure 1 and figure 2, a mobile unit for the recovery of methylene chloride from waste oil HF 22s-16 refrigeration units was developed, manufactured and put into production.
Работа установки основана на принципе термодиффузии, заключающейся в нагреве пленки отработанного масла, текущей по нагретой паром до температуры 105oС поверхности пластинчатого нагревателя, отвода выделяющихся при этом паров хлористого метилена за счет разницы давлений насыщенных паров соответственно в зоне выделения и в зоне конденсации, возникающей при охлаждении перегретого пара хлористого метилена до температуры ниже температуры его кипения.The operation of the installation is based on the principle of thermal diffusion, which consists in heating the film of used oil flowing through heated steam to a temperature of 105 o from the surface of the plate heater, removing the methylene chloride vapors released during this process due to the difference in saturated vapor pressures in the separation zone and in the condensation zone, respectively while cooling the superheated steam of methylene chloride to a temperature below its boiling point.
При длительной эксплуатации установки получены следующие итоговые показатели: производительность по перерабатываемому маслу 65 дм3/ч; остаточное содержание хлористого метилена в масле 1,0-1,5 мас.%; степень рекуперации хлористого метилена 95,5%; потери 4,5%.During long-term operation of the installation, the following totals were obtained: processing oil capacity 65 dm 3 / h; the residual content of methylene chloride in oil is 1.0-1.5 wt.%; the recovery of methylene chloride 95.5%; loss of 4.5%.
Полученная при этом конденсированная фаза хлористого метилена по основным физико-химическим показателям, представленным в таблице 6, соответствовала ГОСТ 9968-73. The condensed phase of methylene chloride obtained in this way, according to the main physicochemical parameters presented in Table 6, corresponded to GOST 9968-73.
Промышленная применимость
Предлагаемый способ и установка для его осуществления по сравнению со способом и установкой прототипа позволяют осуществлять в промышленном масштабе рекуперацию хлористого метилена, применяемого в технологических процессах в качестве растворителя, обезжиривающего вещества или хладагента, с получением конденсированной фазы хлористого метилена высокого качества с минимальными потерями в окружающую среду, отсутствием отходов производства и минимальными затратами за счет обеспечения рекуперации тепла.Industrial applicability
The proposed method and installation for its implementation in comparison with the method and installation of the prototype allow the industrial recovery of methylene chloride, used in technological processes as a solvent, degreasing agent or refrigerant, to obtain a condensed phase of high quality methylene chloride with minimal loss to the environment , the absence of production waste and minimal costs due to the provision of heat recovery.
Источники информации
1. А.с. СССР 1189492, B 01 D 53/14, 1985.Sources of information
1. A.S. USSR 1189492, B 01
2. А.с. СССР 1264964, B 01 D 53/14, 1986. 2. A.S. USSR 1264964, B 01
3. А.с. СССР 1282859, B 01 D 15/00, 1987. 3. A.S. USSR 1282859, B 01
4. Серпионова Е.Н. Промышленная адсорбция газов и паров. М.: Высшая школа, 1969. 4. Serpionova E.N. Industrial adsorption of gases and vapors. M .: Higher school, 1969.
5. Herbert Kohler, Kornwestheim und Iohan Halbartschlayer, Studgart. STAUB Reinaltung der Luft, Band 46 (1986) N-2 - Februar p. 50-55 (прототип). 5. Herbert Kohler, Kornwestheim und Iohan Halbartschlayer, Studgart. STAUB Reinaltung der Luft, Band 46 (1986) N-2 - Februar p. 50-55 (prototype).
6. Отчет о НИР КНИФ ГОСХЛОРНИИПРОЕКТА, инв. 1634д, Киев, 1986. 6. Report on the research work of KNIF GOSHLORNIIIPROEKT, inv. 1634d, Kiev, 1986.
7. Пленочное тепло- и массообменная аппаратура. Под ред. В.М.Олевского. М.: Химия, 1989, с. 197. 7. Film heat and mass transfer equipment. Ed. V.M. Olevsky. M .: Chemistry, 1989, p. 197.
8. А.с. СССР 608535, B 01 D 3/30, 1978. 8. A.S. USSR 608535, B 01
9. Масштабный переход в химической технологии: Разработка промышленных аппаратов методом гидродинамического моделирования /Под. ред. доктора хим. наук А.М.Розена. М.: Химия, 1981. 9. Large-scale transition in chemical technology: Development of industrial apparatuses by hydrodynamic modeling / Ed. ed. doctors chem. Sciences A.M. Rosen. M .: Chemistry, 1981.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001108168A RU2205680C2 (en) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | Methylene dichloride recuperation method and installation for implementation thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001108168A RU2205680C2 (en) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | Methylene dichloride recuperation method and installation for implementation thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001108168A RU2001108168A (en) | 2003-02-20 |
| RU2205680C2 true RU2205680C2 (en) | 2003-06-10 |
Family
ID=29209430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001108168A RU2205680C2 (en) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | Methylene dichloride recuperation method and installation for implementation thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2205680C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470697C2 (en) * | 2011-02-18 | 2012-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) | Method of cleaning abgases of methyl chloride |
| CN115501723A (en) * | 2022-09-29 | 2022-12-23 | 山东海科创新研究院有限公司 | Method for recovering methane chloride waste gas |
-
2001
- 2001-03-26 RU RU2001108168A patent/RU2205680C2/en active IP Right Revival
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Staub Reinaltiung der Luft, Band 46, №2, Verlag des Vereins Deutscher Ingenieure, Dusseldorf, 1986, с.50-55. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2470697C2 (en) * | 2011-02-18 | 2012-12-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт химии и технологии элементоорганических соединений" (ФГУП ГНИИХТЭОС) | Method of cleaning abgases of methyl chloride |
| CN115501723A (en) * | 2022-09-29 | 2022-12-23 | 山东海科创新研究院有限公司 | Method for recovering methane chloride waste gas |
| CN115501723B (en) * | 2022-09-29 | 2023-11-03 | 山东海科创新研究院有限公司 | Method for recycling methane chloride waste gas |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dwivedi et al. | Comparative study of removal of volatile organic compounds by cryogenic condensation and adsorption by activated carbon fiber | |
| CN102274672B (en) | General partition wall vibrating process and device for recovering volatile organic matters | |
| CN100364643C (en) | Method and device for absorbing, recovering and purifying organic from exhaust gas | |
| Lin et al. | Performance characteristics and modeling of carbon dioxide absorption by amines in a packed column | |
| Heymes et al. | Treatment of gas containing hydrophobic VOCs by a hybrid absorption–pervaporation process: The case of toluene | |
| Kane et al. | Intensification of the temperature-swing adsorption process with a heat pump for the recovery of dichloromethane | |
| US3505175A (en) | Liquid purifying apparatus and method | |
| FI82200C (en) | FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER AOTERVINNING AV I GASER BEFINTLIGA FOERORENINGAR, ISYNNERHET LOESNINGSMEDEL. | |
| EP0312516B1 (en) | An air purification process | |
| RU2205680C2 (en) | Methylene dichloride recuperation method and installation for implementation thereof | |
| RU2584287C1 (en) | Generator gas treatment plant | |
| CN212327833U (en) | Recovery device and recovery system | |
| RU2414282C1 (en) | Method of recovering methane tank biogas | |
| US8500863B2 (en) | Room temperature chemical trap for the purification of gaseous methane | |
| US3507051A (en) | Regeneration process | |
| CN102170956B (en) | Gas cleaning plant and method | |
| RU164124U1 (en) | GAS DRYING DEVICE | |
| KR101624804B1 (en) | Thermal swing adsorption type vapor oil recycling apparatus using heat pump | |
| CN105903311A (en) | Gas adsorber and system and method for recycling low-boiling-point organic matter | |
| RU2344870C1 (en) | Method and device of catching carbons from steam-gas mixture | |
| AU2015286248A1 (en) | CO2 recovery unit and CO2 recovery method | |
| RU2600379C1 (en) | Method of splitting biogas | |
| GB2151501A (en) | Continuous sorption process | |
| RU2001108168A (en) | METHOD OF CHLORIDE METHYLENE RECOVERY AND INSTALLATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU191346U1 (en) | Methanol Recovery Unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150327 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170817 |
|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20170920 |