Устройство для ректификации

 

Изобретение относится к массообменному оборудованию и может быть использовано в химической технологии и экспериментальных установках. Цель изобретения - упрощение эксплуатации и повышение надежности работы устройства. Устройство содержит ректификационную колонну 1, куб 2 и уровнемер 3 типа водомерное стекло, размещенные один в другом сосуды 4 и 5, соединенные в верхней части между собой и с уровнемером 3. Нижняя часть наружного сосуда 4 соединена с кубом 2 через соединительную трубку уровнемера 3. Верхняя кромка внутреннего сосуда 5 размещена на уровне осевой линии патрубка 13, соединяющего сосуда с верхней частью уровнемера. Во внутреннюю полость сосудов 4 и 5 вставлен снабженный теплообменником 14 патрубок 6, один конец которого размещен с зазором к донышку сосуда 5, а второй конец патрубка соединен с выходом пара из колонны 1.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 D 3/32

ГОСУДАР СТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! !

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4678348/26 (22) 14.04.89 (46) 30,03.91. Бюл. М 12 (71) Институт ядерной энергетики АН БССР (72) Л.А.Бида и Н.Г.Семенкевич (53) 66,015.23 (088.8) (56) Диссоциирующие газы как теплоносители и рабочие тела энергетических установок. Сборник научных трудов. Минск, 1977, с, 69-73. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКТИФИКАЦИИ (57) Изобретение относится к массообменному оборудованию и может быть использовано в химической технологии и экспериментальных установках. Цель изобретения — упрощение эксплуатации и повы„„ Ы„„1637822 А1 шение надежности работы устройства. Устройство содержит ректификационную колонну 1, куб 2 и уровнемер 3 типа

"водомерное стекло", размещенные один в другом сосуды 4 и 5, соединенные в верхней части между собой и с уровнемером 3. Нижняя часть наружного сосуда 4 соединена с кубом 2 через соединительную трубку уровнемера 3, Верхняя кромка внутреннего сосуда 5 размещена на уровне осевой линии патрубка 13, соединяющего сосуда с верхней частью уровнемера. Во внутреннюю полость сосудов 4 и 5 вставлен снабженный теплообменником 14 патрубок 6, один конец которого размещен с зазором к донышку сосуда 5, а второй конец патрубка соединен с выходом пара из колонны 1. 1 ил.

1637822

10

Изобретение относится к массообменному оборудованию и может быть использовано как в химической технологии, так и в экспериментальных установках.

Целью изобретения является упрощение эксплуатации и повышение надежности в работе, На чертеже изображено устройство для ректификации, продольный разрез, Устройство содержит соединенные между собой ректификационную колонну 1, куб 2, уровнемер 3, дополнительные сосуды

4 и 5, вставленные один в другой. В сосуды вмонтирован патрубок 6 так, что его нижний конец размещен вблизи донышка сосуда 5.

Наружный сосуд 4 в нижней части соединен трубкой 7 с патрубком уровнемера 3 в его нижней части. Куб 2 снабжен нагревателем

8. Вентили 9, 10 и 11 служат для отключения системы измерения уровня от куба 2 и колонны 1. По выходному патрубку 12 пар уходит на конденсацию. Верхняя кромка сосуда 5 размещена на уровне осевой линии патрубка 13, соединяющего сосуды 4 и 5 с уровнемером 3 и кубом 2.Патрубок 6 снабжен теплообменником 14.

Устройство работает следующим образом.

При разгонке смеси (например, раствора окиси азота в жидкой четырехокиси азота, содержащего азотную кислоту или другие примеси) в кубе 2 в последнем (и в уровнемере 3) устанавливается какой-то уровень жидкости, При этом в начальный момент работы устройства в уровнемере 3 (как и в кубе 2) жидкость и пары будут иметь одинаковый цвет (желтый) и линия раздела в уровнемере будет слабо видна.

Одновременно с этим будет и слабый расход конденсата через патрубок с вентилем 9 (по крайней мере до полного заполнения конденсатом сосуда 5). Затем при открытом вентиле 11 на трубке и теплообменнике 14 будет идти конденсация паров на выходе из колонны 1 и происходит накопление в сосуде 5 до его полного заполнения.

Затем часть конденсата будет поступать в уровнемер 3 и подкрашивать жидкость в уровнемере в зеленый цвет, что резко увеличивает контрастность линии раздела фаз в уровнемере, Со временем вся жидкость в уровнемере вытесняется конденсатом из сосуда 5 (заменяется этим конденсатом).

Зеленый (или даже темно-зеленый, зависит от содержания окиси азота в жидкости) цвет конденсата обусловлен наличием в нем растворенной окиси азота (в кубе колонны она отсутствует).

В сосуде 5 уровень жидкости не может подняться выше осевой линии патрубка 13, 15

45 так как кромка открытого в верхней части сосуда 5 размещена на уровне осевой линии патрубка 13. Это обеспечивает нормальную работу уровнемера. Если верхняя кромка сосуда 5 будет выше осевой линии патрубка

13, уровнемер может "захлебнуться" (по причине образования пэро-жидкостной пробки в его канале), и в этом случае предложенное решение может оказаться даже хуже прототипа.

Нецелесообразно также размещать верхнюю кромку сосуда 5 ниже осевой линии патрубка 13, так как в этом случае из-за пониженного расхода конденсата через уровнемер эффект затемнения жидкости в нем может ослабевать. Избыточный конденсат из сосуда 5 через верхнюю кромку удаляется в сосуд 4, а из него — в нижний соединительный патрубок уровнемера 3 и куба 2. Через этот патрубок проходит весь конденсат-ректификат (конденсируется пар на выходе из колонны, т.е. после ректификации). Это дает возможность очень чистой жидкостью (конденсатом-ректификатом) интенсивно (за счет увеличенной поверхности конденсации на патрубке 6 и в теплообменнике 14) промывать патрубок с вентилем 9, что исключает(или, по крайней мере намного снижает вероятность) закупорки нижней части уровнемера 3 продуктами загрязнения кубового остатка. При этом патрубок 6 вставлен в сосуд 5 непосредственно вблизи

его донышка (т.е. под уровень жидкости в сосуде 5). Это дает возможность при резких изменениях скорости пара через колонну 1 (т.е, резких изменениях перепада давления на ней) исключить прорыв паров из куба 2 через вентиль 10, патрубок 12, патрубок 6, теплообменник 14 и на выход через патрубок 12, Этому будет препятствовать наличие жидкости в сосуде 5. В противном случае (при другой установке патрубка 6) пары из куба 2 могут выходить в целевой продукт (т.е. на выход колонны), что делает надежность работы устройства хуже, чем прототипа (и даже аналога).

Можно рекомендовать (из условий гарантированной работы гидрозатвора) размеры сосуда 5, патрубка 6 и теплообменника 14 выбирать из условия

V — Чт+(б AP(, где V — объем сосуда 5, см;

VT — обьем теплообменника 14, см; з.

d — внутренний диаметр патрубка 6, см;

Л Р вЂ” критический перепад ("захлебывания") давления в колонне 1, см. ст, жидкости.

1637822

Составитель С,Баранова

Техред М.Моргентал Корректор Л.Пилипенко

Редактор M.Áàíäóðà

Заказ 884 Тираж 428 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Например, как показала практика работы с нитрином, при объеме теплообменника 200см, з диаметре патрубка d = 5 мм и высоте столба жидкости (перепада Л P), равной 250 см, объем сосуда V = 200+ 250 0,5 = 325 см, 5

Таким образом, предложенное устройство просто в эксплуатации надежно в работе, так как в этом случае практически исключается закупорка нижнего патрубка 10 уровнемера (верхний практически никогда не закупоривается) за счет того, что он постоянно при работе устройства промывается конденсатом-ректификатом. Надежная работа уровнемера исключает выход из строя 15 всего устройства для ректификации, так как нет в этом случае условий для переполнения куба или его опорожнения по причине недостоверных показаний уровнемера. Это особенно важно в случае применения 20 устройства для ректификации в энергетических установках, Формула изобретения

Устройство для ректификации, содержащее соединенные между собой ректификационную колонну с входными и выходными патрубками для фаз, куб с уровнемером типа

"водомерное стекло", о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения эксплуатации и повышения надежности, оно снабжено патрубком с теплообменником, размещенными один в другом сосудами, соединенными верхними полостями патрубками между собой и патрубком с уровнемером, при этом нижняя часть наружного сосуда соединена с кубом через соединительную трубку уровнемера, а верхняя кромка внутреннего сосуда размещена на уровне осевой линии патрубка, соединяющего сосуды с верхней частью уровнемера, патрубок с теплообменником размещен во.внутреннем сосуде, один конец которого расположен с зазором к донышку сосуда, а другой — соединен с выходным патрубком для пара колонны.