Результат интеллектуальной деятельности: РЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к ректификационным установкам, предназначенным для массообменных процессов в системе "пар - жидкость", и может найти применение в химической, нефтехимической, коксохимической, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в промышленной экологии для очистки уксусной кислоты от примесей.

Известна массообменная ректификационная колонна для взаимодействия пара с жидкостью, содержащая внутреннюю и внешнюю концентрические обечайки, кипятильник, дефлегматор, сборники, насосы, трубопроводы (US 4681661, B01D 3/26, опублик. 1987 г.).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложная обвязка массообменной колонны, включающая насос для подачи парового потока из внешней обечайки во внутреннюю обечайку, и трудности монтажа разделительных устройств во внутренней обечайке.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является установка очистки этанизированной широкой фракции легких углеводородов от двуокиси углерода (RU 2472564 C1, B01D 3/14, опублик. 20.01.13). Установка содержит трубопровод подачи жидкой углеводородной смеси, колонну фракционной перегонки, снабженную снизу выходом очищенного жидкого потока, сверху - выходом газового потока. Колонна фракционной перегонки в нижней части снабжена узлом подогрева жидкого потока, выполненным в виде рибойлера с подводом теплоносителя, при этом рибойлер соединен с нижней частью колонны фракционной перегонки. Установка имеет колонну выделения углеводородов из кислого газа, снабженную входом для газового потока, сверху - выходом кислых газов и снизу - выходом жидких углеводородов, а выход жидких углеводородов соединен через установленный насос с колонной фракционной перегонки. Колонна выделения углеводородов из кислого газа в верхней части имеет встроенный холодильник, соединенный с источником хладагента.

К недостаткам известного устройства относятся сложность проведения пуска технологического процесса в ректификационной установке с большим количеством контактных элементов.

Технический результат, достигаемый в предложенном изобретении, заключается в снижении материальных затрат и времени на пуск ректификационной колонны.

Указанный технический результат достигается в изобретении следующим образом.

Ректификационная установка содержит две размещенные раздельно ректификационные колонны, каждая из которых выполнена в виде цилиндрической обечайки с контактными устройствами. Верхняя часть первой обечайки соединена с нижней частью второй обечайки, а нижняя часть второй обечайки с помощью насоса с верхней частью первой обечайки.

Установка содержит также кипятильник, вход и выход которого соединены с нижней частью первой обечайки, и дефлегматор, вход которого соединен с верхней частью второй обечайки, а выход соединен с емкостью дистиллята, а также через точку вывода флегмы из дефлегматора с помощью гидрозатвора и вентиля с верхней частью первой обечайки и через вентиль с верхней частью второй обечайки, средняя часть которой соединена с помощью насоса с емкостью исходной смеси.

В установку включена также емкость кубового остатка, вход которой соединен с нижней частью первой обечайки.

Соединения конструктивных элементов ректификационной установки выполнены в виде трубопроводов.

При этом ректификационную установку используют для переработки уксусной кислоты.

Изобретение поясняется чертежом, на котором схематически показана ректификационная установка.

Ректификационная установка содержит кипятильник 1, дефлегматор 2, две ректификационные колонны, выполненные в виде двух цилиндрических обечаек 3, 4 с контактными устройствами 5, трубопроводы 6, 7, 8. Трубопровод 6 соединяет верхнюю часть первой обечайки 3 с нижней частью второй обечайки 4. Трубопровод 7 соединяет нижнюю часть второй обечайки 4 с помощью насоса 9 для перекачки жидкой смеси с верхней частью первой обечайки 3. Трубопровод 8 соединяет точку 10 вывода флегмы из дефлегматора 2 с верхней частью первой обечайки 3. Ректификационная установка включает емкость 11 для исходной смеси, емкость 12 кубового остатка, емкость 13 дистиллята, насосы 14 для подачи исходной смеси в обечайку 4. Трубопровод 8 имеет гидрозатвор 15 и вентиль 16.

Ректификационная установка работает следующим образом.

В стационарных условиях разделение смеси происходит в двух ректификационных колоннах - обечайках 3, 4. Исходная жидкая смесь из емкости для исходной смеси 11 насосами 14 подается в среднюю часть обечайки 4. Пар из кипятильника 1 движется вверх по обечайке 3, затем по трубопроводу 6 попадает в нижнюю часть обечайки 4 и направляется в дефлегматор 2.

В дефлегматоре 2 пар конденсируется, образовавшаяся жидкость делится на флегму и дистиллят. Дистиллят направляется в емкость дистиллята 13. Флегма направляется в верхнюю часть обечайки 4, стекает вниз, смешивается с исходной смесью и насосами 9 подается на верх обечайки 3, стекает вниз и попадает в кипятильник 1.

Из кипятильника 1 часть жидкой смеси отводится в виде кубового остатка в емкость кубового остатка 12. Остальная часть в виде пара движется вверх по обечайке 3 и направляется по трубопроводу 6 в обечайку 4 и далее в дефлегматор 2. При этом вентиль на трубопроводе 8 закрыт и флегма не попадает в обечайку 3.

Таким образом, «классическая» ректификационная колонна разделена на две части исходя из требования по габаритам оборудования.

При пуске ректификационной установки вентиль 16 на трубопроводе 8 открыт, и часть флегмы в соотношении 1:1 направляют через гидрозатвор 15 в обечайку 3, что сопровождается попаданием большей части жидкой фазы на контактные устройства 5 с образованием устойчивого парожидкостного слоя с интенсивным массообменом.

Обечайки 3, 4 представляют собой цилиндрический аппарат, внутри которого смонтированы контактные устройства 5, например, в виде ситчатых тарелок. Стекая вниз по обечайкам 3, 4, жидкость взаимодействует с поднимающимся вверх паром, образовавшимся при кипении кубовой жидкости в кипятильнике 1. На контактных устройствах 5 образуется парожидкостный слой, который характеризуется интенсивным массообменном. Таким образом, в ректификационной установке осуществляется непрерывный неравновесный процесс разделения исходной смеси на дистиллят с высоким содержанием легколетучего компонента и кубовый остаток, обогащенный труднолетучим компонентом.

Тем самым уменьшается время работы контактных устройств при неэффективных и неустойчивых режимах «дождевания» и «просачивания».

По мере увеличения паровой нагрузки на обечайки 3, 4 вентиль 16 постепенно закрывают, и ректификационная установка переходит в стационарный режим работы.