Ректификационная колонна

 

1. РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте перфорированными тарелками на отдельные секции, в которых на колосниках опорного цилиндра размещена насадка, теплообменные элементы, переливные устройства, тарелки выполнены с гор-, ризонтальными каналами для подвода сырья, отбора пробы, вывода продукта , отличающаяся тем, что, с целью получения азотной кислоты с содержанием примесей 2-10 % и увеличения степени разделения, колонна снабжена коаксиально расположенными перфорированными трубами, установленными нижними концами на насадке, а верхний конец внутренней трубы закреплен в верхней тарелке секции и соединен с каналом для подвода сырья. 2.Колонна по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что теплообменный элемент снабжен в центре распределительной трубой, разделенной на секции, в нижней части которой концентрически размещены один под другим патрубки выхода конденсата и подачи пара. 3.Колонна по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью компенсации термических напряжений, опорный цилиндр нижней секции выполнен с верхним глухим концом, свободно 9 входящим в отверстия верхней тарелки секции, и снабжен штуцером и муфтой с сильфоном, при этом нкяЛкй конец цилиндра образует карман со штуцером, опирающимся своим щлифом на муфту § с сильфоном. 4.Колонна по п. 1, отличаю я с я тем, что ребра выполнены гибкими и длинойi равной 0,010 ,10 диаметра колонны. 5.Колонна по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что теплообменный ND элемент нижней секции снабжен в центре трубой, жестко соединенной ;о с его входом верхним патрубком, с проходящей внутри нее отводной трубкой.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (1) В 01 D 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3492337/23-26 (22) 20.09.82 (46) 07.07.83 Бюл. М 25 (72) Л.В. Сараджев, И.А. Исакова, Е.И. Романов, Г.П. Соболев, В.А. Новиков,,К.В. Шукин, А.И. Тарасенко, И.В. Волохов и 10.А. Драгункин (53).66.015.23(088.8) (56) 1. Патент Англии Ф 805653, кл. 55(2)0, 1958.

2. Авторское свидетельство СССР

NI 456439, кл. В 01 D 3/32, 1974. (54)(57) 1. РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте перфорированными тарелками на отдельные секции, в которых на колосниках опорного цилиндра размещена насадка, теплообменные элементы, переливные устройства, тарелки выполнены с горризонтальными каналами для подвода сырья, отбора пробы, вывода продукта, отличающаяся, тем, что, с целью получения азотной кислоты с содержанием примесей 2 10 6 Х и увеличения степени разделения, колонна снабжена коаксиально располо-женными перфорированными трубами, установленными нижними концами на насадке, а верхний конец внутренней трубы закреплен в верхней тарелке секции и соединен с каналом для подвода сырья.

2. Колонна по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что теплообменный элемент снабжен в центре распределительной трубой, разделенной на секции, в нижней части которой концентрически размещены один под другим патрубки выхода конденсата и подачи пара.

3. Колонна по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что, с целью компенсации термических напряжений, опорный цилиндр нижней секции выполнен с верхним глухим концом, свободно входящим в отверстия верхней тарелки. Я секции, и снабжен штуцером -и муфтой с сильфоном, при этом нижний конец цилиндра образует карман, со штуцером, опирающимся своим шлифом на муфту с сильфоном. О»

%Ю

4. Колонна по п. 1, о т л и ч аю щ-а я с я тем, что ребра выполнены гибкими и длиной, равной 0,010 10 диаметра колонны.

5. Колонна по п. 1, о т л и ч аю щ.а я с я тем, что теплообменный элемент нижней секции снабжен в центре трубой, жестко соединенной с его входом верхним патрубком, с проходящей внутри нее отводной трубкой.

»01249

Изобретение касается ректификацион. ных колонн для получения веществ высокой частоты и может быть использовано для получения особо чистой азотной кислоты или воды. 5

Известна ректификационная колонна, J содержащая вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте перфорированными тарелками на отдельные секции, в которых размещены насадочные элементы, оросители, установлевные на тарелках. змеевиковые теплообменники и распределительные патрубки j1) .

Такая колонна не обеспечивает вы- 15 сокой степени чистоты перерабатываемого продукта.

Известна ректификационная колонна для вещества высокой чистоты, содержащая вертикальный цилиндрический 20 корпус, разделенный по высоте перфорированными тарелками с горизонтальными каналами на отдельные секции, в которых размещены насадка, установленная на колосниках опорного цилинд-25 ра, змеевиковые теплообменники, пепеливые устройства f2)

Такая колонна, обеспечивая получение продукта с содержанием примесей

5 1О мас.Ж, не позволяет произво- Зо дить на ней процесс глубокой ректификации, так как при расчетной необходимости иметь большое число тарелок колонна должна состоять из большого количества царг и разъемных со- 35 единений, склонных к разгерметизации, подсосу внешней среды, содержащей примеси, натекание которых в перерабатываемый продукт загрязняет его и не позволяет добиться требуемой 40 высокой степени чистоты и полноты разделения.

Целью изобретения является получение азотной кислоты особой, чистоты с содержанием примесей 2 1О мас.Х, -6 45 увеличение степени разделения. Поставленная цель достигается тем, что ректификационная колонна, содержащая вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте 50 перфорированными тарелками на отдельные секции, в которых на колосниках опорного цилиндра размещена насадка, теплообменные элементы, переливные устройства, тарелки выполнены- 55 с горизонтальными каналами для подвода ст:трья, отбора пробы, вывода продукта, снабжена коаксиально рас,положенными перфорированными трубами, установленными нижними концами на насадке, а верхний конец внутренней трубы закреплен в верхней тарелке секции и соединен с каналом для подвода сырья.

Целесообразно теплообменный элемент снабжать в центре распределительной трубой, разделенной на секции, в нижней части которой концентрически размещены один под другим патрубки выхода конденсата и подачи пара.

Причем с целью компенсации термических напряжений опорный цилиндр нижней секции можно выполнить с верхним глухим концом, свободно входя.— щим в отверстия верхней тарелки секции, и снабдить штуцером и муфтой с сильфоном, при этом нитттний конец цилиндра образует карман со штуцером, опирающимся своим шлифом на муфту с сильфоном.

Ребра -могут быть гибкими и длиной, равной 0,01-0,10 диаметра колонны.

Кроме .того, теплообменный элемент нижней секции можно снабдить в центре трубой, жестко соединенной с его входом верхним патрубком, с проходящей внутри нее отводной трубкой.

На фиг. 1 изображена колонна, общий вид, на фнг. 2 — тарелка, устанавливаемая между секциями; на фиг.З— теплообменный элемент с вводом лара и выводом конденсата; на фиг. 4— теплообменный элемент с вводом и выводом хладагента; на фиг. 5 — перфорированная тарелка с ребрами; на фиг. 6 — расположение каналов на нижней тарелке, на фиг. 7 — расположение каналов на верхней тарелке; на фиг.8верхняя тарелка средней секции; на фиг. 9 — тарелка с выводом конденсата; на фиг. 10 — теплообменники с концентрическими змеевиками.

Колонна выполнена иэ царг 1, футерованных фторопластом. Для выраввания давления по обеитт сторонам футеровки в корпусах царг 1 вмонтированы по два штуцера 2. г

Между царгами 1 зажнмаются опорные перфорированные тарелки 3, имеющие горизонтальные каналы для ввода сырья на средней тарелке, для вывода, дренажа, отбора проб на нижней тарелке и паровой фазы на верхней тарелке, тепчообметтнттки 4, а также переливные устройства, цен гральную перфорированттук трубу 6;тратт <.е1101249 парации дросселированного сырья через отверстия 7.

Внутри каждой секции размещены пакеты перфорированных тарелок 8, стянутых стержнями и снабженных .по периферии тонкими и гибкими горизонтальными ребрами 9, диаметр которых равен 0 01-0,10 диаметра колонны.

На верхней тарелке пакета 8 устанавливается в пазу опорное разъемное 10 кольцо 10 с прорезями внизу для перетока жидкости и прорезями вверху, в которые вставляются скошенные по обеим сторонам колосники 11, на которые устанавливается ограничительная труба 12, между трубой 12 и корпусом засыпается насадка 13, Для предотвращения уноса насадки над ней устанавливается перфорированная ограничитель ная тарелка 14. 20

В нижней и верхней секциях колонны расположены теплообменные элементы s виде змеевиков 15 из кварцевого стекла,, опирающихся на опорную трубу 16, .которая установлена на сфери- г5 ческой пяте нижней тарелки 3 секции.

Для снятия напряжения и предотвращения разлома кварцевых змеевиков опор; ная труба 16 змеевиков глухим концом свободно ограничена сквозными отвер- З0 стиями 17 в верхней тарелке 3 секции.

Штуцер 18 опорной трубы в нижней секции выводится через тарелку 3 и укрепляется шлифовым соединением на муфте 19 с сильфоном 20, который .своей отбортовкой 21 прижат к отбортовке 22 тарелки, а нижний конец муфты оттянут накидной гайкой 23, упирающейся через разъемное кольцо 24 на оливу 25. Крепление опорной трубы „ верхний секции колонны (конденсатора) аналогично описанному. Ввод пара в змеевики 15 испарителя осущест" вляется снизу через паровой патрубок

26, штуцер 18, верхний конец которо- 45

rо, выступая внутри опорной трубы 1 6 образует карман 27, в который стекает конденсат, оседающий на стенках опорной трубы, не соприкасаясь с паром, а иэ кармана по трубе 28 выво;. дится через гидрозатвор по патрубку

29. Конденсат, образующийся в эмееви ке 15, выводится по трубе 30 через гидрозатвор и по патрубку 29. Ввод хладагента в змеевики конденсатора осуществляется через патрубок 31 в низ опорной трубы 16, а из нее

I по змеевику 15 выводится вверх через патрубок 32. Вывод конденсата осущест" вляется через патрубок 33.

Колонна работает следующим образом.

Жидкая азотная кислота, содержащая растворенные газы, поступает через горизонтальные каналы средней тарелки 3, центральную перфорированную 6 и ограничительную 12 трубы в насадку 13, на которой окончательно сепарируются растворенные газы от жидкости. Пары и газы ректифицируются и промываются на тарелках 3 и 8 или сепарируются на насадке 13, конденсируются на поверхности змеевика 15 и центральной опорной трубы 16 верхней секции колонны (конденсатора), и через канал 33 конденсат сливается. на дальнейшую переработку и частичный возврат в колонну в виде флегмы или орошающей насадку жидкости. Нескон- денсировавшиеся газы и пары выходят через штуцер 34 на дальнейшую дробную конденсацию либо дросселируюжся в поглотительную обезвреживающую систему.

Жидкая фаза стекает по тарелкам колонны в нижнюю секцию колонны, в змеевики которой подается пар, где окончательно освобождается от растворенных газов, либо завершается процесс промывки или ректификации высококипящего компонента.

Предлагаемая колонна позволяет повысить чистоту получаемого продукта с 5 10 до 2 10 мас.X.. При работе колонны в режиме ректификации увеличивается степень разделения по сравнению с известной колонной, где осуществляется только очистка паров кислоты. Предлагаемая колонна позволяет получить. после ректификации исходной 40-60Х-ной кислоты дистиллят, содержащий кислоты до 1Х и менее и воды до 99Х и более, а в кубе до 30,5Х воды и 69,57 кислоты.

Кроме того, известная колонна работает под вакуумом, а предлагаемая может работать также под давлением, что расширяет диапазон ее примене-, ния.

1101249

1101249

Фиг. Z

22

} 10)249

Ф

Фиг.4

1101249

Фие. 7

1101249 у /7ао

Фиг. 10

ВНИИПИ Эакаэ 4693/4 " Тирак 682 Подпасков

Фннни ШЩ "Пвтент" ° г.рнгород, ул.Проевтни, 4