SU735268A1 - Способ разделени многокомпонентной жидкой смеси - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к химической нефтехимической, пищевой и другим отрасл м промышленности и может быть ; использовано в технологических процессах , св занных с разделением многокомпонентных жидких смесей в прюмышленных масштабах. Известен способ разделени  многоком понентных жидких смесей по температуре кипени , заключающийс  в том, что разделение проводитс  сочетанием методов ректификации и газонной хроматографии , Предваррггельное грубое разделение провод т методом ректификации, а точное - методом газовой хроматографии . Известен также спсюоб разделени  многокомпонентных жидких смесей, осуществл емый путем многократного ; ковтакта между неравновесными жидкой и паровой фазами, движущимис  относитель но друг друга. При взаимодействии фаз между ними происходит массо- н теплообмен , обусповлёнЗыё стремлением системы к состо нию равновеси . В.результате каждого контакта компоненты перераспредел ютс  между фазами: пар несколько обогащаетс  н зкокип тим компонентом , а жидкость - высококип щим. Таким образом, многократное контактирование приводит к разделению исходной смеси 2 . Известные способы разделени  многокомпонентных жидких смесей св заны с большими затратами как тепловой, так и электроэнергии, реализаци  этих способов требует наличи  большого количества оборудовани , в том числе специальных аппйратов , имеющих большие габариты и металлоемкость. Кроме этотх) процессы разделени  многокомпонентных жидких смесей требуют большой продолжительнссти во времени. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ разделени  дкой смеси, осуществл емый периодической ректйФикацией, включающий подогрев смеси, отвод паров компонентов и их конденсации с использованием технопогическйх аппаратов. Он заключаетс  в подогреве исходной смеси в кубе до те пературы кипени , W3 которого пары смеси поступают под нижнюю тарелку ректификационной колонны и далее, поднима сь по колонне, обогащаютс  низкокип щим компонентом, которым обедн етс  стекаю ща  вниз флегма, поступающа  из дбфлаг матора. Направл ющиес  в дефлагматор пары ни |сокип пцег6 компонента полность или частично конденсируютс . В случае полной конденсашш жидкость раздел етс  с пс)мощью делител  на флегму и дистилл т , который охлаждаетс  в холодильнике и направл етс  в сборник. По достижении заданного остатка в кубе остаток сливаю загружают куб исходной смесью и процес повтор 1рт з . Существующий способ разделени  жидких смесей требует сложной и металлоем кой технологической аппаратуры (ректифи кационные колонны с большим количеством тарелок или заполненные специальными насадками, дефлегматоры, делители флегмы, холодильники и др.}. При осуществлении известного способа исходную смесь необходимо подогревать в кубе колонны об зательно до; температуры кипени , что св зано с большими затратами тепловой энергии. Кроме того, сам процесс разделени  смеси длителен, так как скорости движени  паров вверх по колонне и стекающей вниз флегмы очень низкие . Цель изобретени  - интенсификаци  процессов разделени  при наименьших эне гозатратах, сокращение количества аппаратуры . Поставленна  цель достигаетс  тем, что исходную жидкую смесь подвергают, воздействию кавитации при давлении, равном делению насыщенных паров каждого раздел емого компонента, а затем понижают давление с помощью отсасывающих гидравлических устройств, а конденсацто паров осуществл ют при повышенном давлении на выходе этих устройст Подогрев исходной смеси производ т до температуры ниже температуры ее кипеки . .На чертеже показана схема разделени  многокомпонентной жидкой смеси, примен ема  дл  реализации предлагаем мого способа, Схема включает емкость 1 дл  истходной смеси, сборники 2 и 3 дл  13аз дел емых компонентов, кавитирующие местные гидравлические сопротивлени 

738268 ( кавитаторы) 4 и 5, отсасывающие гидравлические устройства 6 и 7, насосы 8-10, венТили 11-14, нагревательное устройство 15. Способ разделени  жидкой смеси осу-, ществл етс  следующим образом. Подогретую в емкости 1, исходную жидкую смесь до температуры ниже температуры ее кипени  или без подогрева с помощью вентил  11 непрерывно циркулируют через кавитаторы 4. и 5, установленные в замкнутой системе трубопровода . Из кавитационной области кавитатора 4, с давлением в ней Р , равным давлению . насыщенных паров первого низкокип щего компонента смеси, пары раздел емого компонента подают в зону пониженного давлени  отсасываемого гидравлического устройства 6, давление в которой меньше давлени  Из кавитационной области кавитатора 5 с давлением в ней Р ,-равlibiM давлению насыщенных паров второго компонента, имеющего температуру кипени  выше по сравнению с первым компонентом , пары подают в зону пониженного давлени  отсасывающего устройства 7, давление в которой РС меньше Р(-. . Уносимые потоком циркулирующей с помощью насосов 9 и 10 жидкости пары первого и второго компонентов смеси конде1юируютс  в зонах повышенного давлени  отсасывающих гидравлических устройств соответственно 6 и 7, включенных в отдельнь е замкнутые системы трубопроводов . В результате многократной циркул ции исходной смеси через кавитаторы 4 и 5, отсоса и конденсации паров первого и второго низкокип щих Компонентов в устройствах 6 и 7 исходна  смесь освобождаетс  от них и в емкости 1 остаетс  третий высококип щий компонент: Подобным образом осуществл етс  разделение смесей с большим числом компоцентров . П р -.и м е р 1. Дл  fзaздerieни  бинарной смеси бензол-толуоле начальной конденсацией бензола в исходном сырье 50 масс %, нагрета  до ЙОС исходна  смесь в емкости 1 с помощью насоса , 8 производительностью м циркулирует по трубопроводу с внутрешшм диаметром 25 мм, в котором параллельно установлены два кавитатора 4, например в виде цилиндрических насадков с острыми входными кромками (размеры насадка: внутренний диаметр dg 10 мм, длина , Е 40 мм, угоп конуснсх:тй на выходе d При установпен-ных значени х давпе ни  до и после насадка {соответственно Р. 1,5 кгс/см абс. и Р2 ls2 кгс/см ) производ т отсос паров бензола из кавитационной области кавитаторов, давление в которой соответствует давлению насцгщенных паров бензола при , т.е. геенз.0,36 кгс/см абс. Пары бензола подают в зону пони;кенного давлени  отсасывающего устройства 6 (например , в виде насадка с d вн. 12 мм и --50 мм, , при этом давление ао и после насадка устанавливают равным 2 собтветстве1шо Р 4,0 кгс/см , и Р 3 кгс/см обе), которые унос тс  потеком циркулируемой насосом 9 происзводительность 40 воды несмешиваю щейс  с бензолом, и конденсируютс  в зоне повышенного давлени  на выходе устройства 6 и трубопроводе с внутренним диаметром 25 мм. Сконденсирован гые пары бензола собираютс  в верх ней части сборника 2, а наход щийс  в нижней части сборника некоторый объем воды непрерывно циркулирует через отсасывающее гидравлическое устройство 6 до полного удалени  паров бензола из исходной смеси. Таким образом, в емкости 1 остаетс  высококип щий компонент - толуол. П р и м е р 2, Из многокомпонентной смеси; содержащей масс.%: Ь,4-бутан 15,4 изопентан, 23,5 н-пентан, 0,3-циклопентан , 60,4 гексан и выше, необходи- МО выдел ить бутан и изопентан, сохранив в остатке, н пентан, диклоиентан, гексан и высшие. Дл  этого нагретую до ЗО С . В емкости 1 исходную смесь с помощью насоса 8 производительностью 0 70м/ч непрерывно циркулируют по трубопроводу с внутренним диаметром 25 мм, на котором параллельно установлены два ка0и татора 4 (в виде насадка ,3 мм t 55 мм и об-6), и два кавитатора 5 (в виде насадка с 11,6 ммД 50 мм; , При установленных давлени х до и после кавитатора 4 соответственно Р 4,0 кгс/см абс и Р 3 ,75 кгс/см абс., а также до ипосле кавитатора 5 соответственно Р 3,7 5 кгс/см аб и Р 2,825 кгс/см производ т отсос паров бутана из кавитационной области кавитатора 4, давление в которой О,36 кгс/см абс. путем подачи паров в зону пониженного давлени  отсадывающего устройства 6 (насадок с иди-12м Е   , давление Р 450кгс/см а кгс/см). Пары бутана унос тс  потоком циркупируемой насосом 9 (производительностью 40 жиЬкости (воды) при 25°С и конденсируютс  в зоне повышенного давлени  на выходе устройства 6 и трубопроводе с Д 25 мм. Сконденсированные йары бутана добираютс  в верхней части герметичного сборника 2, давление в ко тором поддерживаетс  выще давлени  насыицённых паров бутана при температуре окружающей среды, Наход вдийс  в нижней части сборника некоторый объем воды непрерывно циркулируют через отсасывающее устройство 6 до полного удапени  паров б5пгана из смеси. Аналогичным образом пары изопента- на из кавиташтонной области (давление в которой Рс2 Ptvn%n ка вита-то ров 5 (насадок с MMs ) подают в зону потшженного давлени  гидравлического отсасывающего устройства 7 (насадок с d 12 Mwf, С 5О мм, , при ,О и ,0 кгс/см абс. пары изопентана унос тс  потоком .циркулируемой насосом 9 (производительностью Q 4Ом.-/ч жидкости (воды) при и конденсируютс  в зоне повышенного давлени  на выходе устройства 7 и Tpy6onpow воде с Dyp 25 мм. Сконденсированньте пары изопеитана собираютс  в верхней части герметичного сборника 3, давление в котором поддерживаетс  несколько бо-. лее ,,опНаход щийс  в нижней части сборника 3 некоторый объем воды непрерывно циркулируют через устройство 7 до полного удалени  паров изопентана из смеси, В результате удалени  бутана и изопентана из исходной смеси в -емкости 1 остаетс  смесь высококип щих компонентов содержаща  н-пентан, пиклопенган, гексан и высшие. При необходимости разделени  компонентов смеси, наход щихс  в остатке используют дополнительные кавитаторы, устанавливаемые на трубопроводе, и отсасывающие устройства со своей пиркуЛЯШ5ОШЮЙ системой и сборниками. Таким образом, дл  резделени  многокомпонентной жидкой смеси под давлением насущенных паров каладого компонента возможно рассчитать режимные параметры дв ижени  среды и выбрать соответствующие геометрические характеристики гидравлических устройств, при которых минимальное давление в кавитационной области было бы равно давлению на7

euiaemibfX ffapOB рйэйёйШй .компонента смеси. Причем кавитирующие гидравлические устройства могут быть установпе ны на трубопроводе как последоь. ватепьно, так и параллельно.

Создав циркул цию исходной смеси в трубопроводе с кавйтирующими устройст-. вами, в каждой из которых поддерживаетс  развитый кавитапионный режим с давлением в кавитационной области, равным давлению насьлденных паров каждого из

755268

8

раздел емых компонентов, и осуществив непрерывный отсос паров каждого компонента в отдельности, а затем сконденсировав пары каждого компонента соответ- ствующим образом, производ т разделение исходной смеси.

В таолице приведены режимные параметры процесса, габариты основных апПаратов , их количество и наименование дл  разделени  одной и той же смеси известным и предлагаемым способом.

капионна 

колонна с 22 тарелками

Высота колонны

диаметр-тификаl ,55

-. ---;;. --- ::.:...---;ii t t-i i7 --( - Как видно из таблицы, дл  разделени  жидкой смеси предлагаемым спосс ом 55. температура подогрева смеси может быть уменьшена в два и более раз, что поз вол ет значительно сократить затраты тепловой энергии, габариты, а следовао 50 С

6-ти кубова  рекционна  колонна, дефлегматор , делитель фпермы , холодильник , сборник дистилл та

тельно, металлоемкость аппаратов уменьшаютс  в 10 и более раз. Количество технологических аппаратов может быть уменьшено в два и более раз, при этом упрощаетс  конструкци  основных аппаратов , в частности, вместо сложной ректи-

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Способ разделения многокомпонент- 25 ной жидкой смеси, включающий подогрев дансаЦйю, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса при наименьших энергозатратах, сокращения количества Аппаратуры, исходную жидкую смесь подвергают воздействию кавитации при давлений, равном давлению насыщенных паров каждого разделяемого компонента, а затем понижают давление с помощью отсасывающих гидравлических устройств, а конденсацию паров осуществляют при повышенном давлении на выходе этих устройств.
2. 2. Способ по π. 1, о т п и ч а ю щ ий с я тем, что подогрев исходной смеси производят до температуры ниже температуры ее кипения.