Установка для разделения смесей

 

Сущность изобретения: установка содержит аппарат-источник 1, аппарат-приемник 2, соединенные между собой трубопроводами 3, 4, 5 с встроенными насосом 6 с постоянной объемной подачей, например шестеренным, и гидрозатвором, установленным на напоре насоса 6. Аппарат-источник 1 имеет штуцеры подвода рабочей жидкости 8, отвода дистиллята 9, отвода кубового остатка 10 и штуцер 11 в газовой полости. Аппарат-приемник 2 имеет штуцер 12 подвода в газовую полость и штуцеры отвода кубового остатка 13 и дистиллята 14. Гидрозатвор выполнен в виде вертикального сосуда 15, на днище которого установлен открытый снизу стакан 16. Верхняя полость стакана 16 соединена сливным трубопроводом 5 со штуцером 12. Верхняя полость сосуда 15 соединена трубопроводом 4 со штуцером 11. Сливной трубопровод 5 имеет отверстие 17 в нижней полости сосуда 15. 1 з. п. ф-лы. 1 ил.

Изобретение относится к аппаратурному оформлению процессов разделения многокомпонентных органических и неорганических жидкостей и смесей и может быть использовано в химической, фармацевтической и пищевой отраслях промышленности. Известна установка для разделения смесей, включающая пленочный аппарат-источник, нижняя полость которого соединена с пленочным аппаратом-приемником трубопроводом с шестеренным насосом постоянной объемной подачи. Существенным недостатком этого устройства является ухудшение качества разделения многокомпонентной жидкости из-за передачи газовой фазы из аппарата-источника в аппарат-приемник насосом с постоянной объемной подачей, большей расхода жидкости. Указанный недостаток устранен в конденсатно-питательной установке, включающей аппарат-источник (конденсатор), регулятор уровня в аппарате-источнике, насос, аппарат-приемник (деаэратор) и соединяющие их трубопроводы. Существенным недостатком такой установки является пониженная эксплуатационная надежность из-за наличия регулятора уровня конденсата. Указанный недостаток устранен в установке для разделения смесей, включающей пленочный аппарат-источник, нижняя полость которого соединена трубопроводом с пленочным аппаратом-приемником через расположенный над ним гидрозатвор. Существенными недостатками установки являются необходимость размещения аппарата-источника выше аппарата-приемника для обеспечения самослива, что увеличивает габарит по высоте; невозможность использования насоса с постоянной объемной подачей для передачи жидкости между аппаратами без передачи газовой фазы. Целью изобретения является улучшение качества разделения многокомпонентных жидкостей путем непрерывной передачи жидкости переменного расхода из аппарата-источника в аппарат-приемник при произвольном размещении аппаратов. На чертеже представлена схема установки для разделения смесей. Установка содержит аппарат-источник 1, аппарат-приемник 2, соединенные между собой трубопроводами 3, 4, 5 со встроенными насосом 6 с постоянной объемной подачей (например, шестеренный) и гидрозатвором, установленным на напоре насоса 6. Аппарат-источник имеет штуцеры: подвода рабочей жидкости 8, отвода дистиллята 9, отвода кубового остатка 10 и штуцер 11 газовой полости. Аппарат-приемник 2 имеет штуцер 12 подвода в газовую полость и штуцеры отвода кубового остатка 13 и дистиллята 14. Гидрозатвор выполнен в виде вертикального сосуда 15, на днище которого установлен открытый снизу стакан 16. Верхняя полость стакана 16 соединена сливным трубопроводом 5 со штуцером 12. Верхняя полость сосуда 15 соединена трубопроводом 4 со штуцером 11. Сливной трубопровод 5 имеет отверстие 17 в нижней полости сосуда 15. Высота сосуда 15 (Н) определяется как сумма максимальных перепадов рабочих давлений в аппаратах, выраженных в единицах высоты столба перекачиваемой жидкости. H >[P₁^max P₂^min] + + [P₂^max P₁^min] мм ст.ж. где Р₁^max, P₂^max, P₁^min, P₂^min возможные максимальные и минимальные рабочие давления в аппарате-источнике и аппарате-приемнике соответственно. Поперечное сечение сосуда 15 обеспечивает скорость жидкости ниже скорости всплытия пузырьков газа в ней. Стакан 16 имеет высоту (h) не менее максимального превышения давления в аппарате-источнике 1 над давлением в аппарате-приемнике 2, выраженном в единицах высоты столба перекачиваемой жидкости. h > [P₁^max P₂^min] мм ст. ж. Сливной трубопровод 2 имеет положительный уклон и сечение, обеспечивающее частичное его заполнение при максимальном рабочем расходе жидкости. Отверстие 17 для слива жидкости из сосуда 15 имеет гидравлическое сопротивление, превышающее высоту столба жидкости, эквивалентную высоте стакана 16 при минимальном рабочем расходе. Работает установка следующим образом. Многокомпонентную жидкость подают в аппарат-источник 1 через штуцер 8, в котором происходит образование тонкой пленки на поверхности аппарата и процесс молекулярной дистилляции при определенных температуре и давлении. Часть жидкости отводят в виде дистиллята через патрубок 9, а остаток передают через штуцер 10 насосом 6 с постоянной объемной подачей по трубопроводу 3 в сосуд гидрозатвора 15. Так как насос 6 имеет постоянную объемную подачу, а остаток имеет переменный расход в зависимости от условий дистилляции и состава исходной смеси, то для исключения накопления жидкости в аппарате-источнике 1 подача насоса 6 должна быть не меньше максимального расхода остатка. Следовательно, при расходах остатка меньше максимального насос должен перекачивать из аппарата-источника 1 вместе с жидкостью часть газовой фазы. В сосуде 15 гидрозатвора скорость газожидкостной смеси снижается, газ локализуется в верхней полости сосуда 15 и по трубопроводу 4 отводится в газовую полость аппарата-источника 1. Диаметр трубопровода 4 обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление по газовой фазе. Дегазированная жидкость поступает во внутреннюю полость стакана 16, переливается в сливной трубопровод 5 и самосливом, занимая часть сечения, отводится в газовую полость аппарата-приемника 2. Часть жидкости из емкости 15 перетекает в трубопровод 5 через отверстие 17, обеспечивая слив жидкости из емкости 15 при неработающем насосе 6. Чтобы обеспечить функционирование гидрозатвора при работе насоса 6, гидравлическое сопротивление отверстия 17 выбирают выше столба жидкости, эквивалентного высоте стакана 16 при минимальном рабочем расходе. Это условие обеспечивает перелив жидкости в трубопровод 5 через его верхний срез при любых других расходах. Если давление в аппарате-источнике 1 выше давления в аппарате-приемнике 2, то уровень в емкости 15 (▿) ниже верхнего среза трубы 5 на высоту, эквивалентную повышению давления в аппарате 1 над давлением в аппарате 2 (в единицах высоты столба перекачиваемой жидкости). Если давление в аппарате-источнике 1 ниже давления в аппарате-приемнике, то уровень в емкости 15 (▿▿) выше верхнего среза трубы 5 на высоту, эквивалентную превышению давления в аппарате-приемнике 2 над давлением в аппарате-источнике 1. В аппарате-приемнике 2 происходит образование тонкой пленки на поверхности и дальнейшая дистилляция жидкости. Таким образом, предлагаемая установка позволяет передавать жидкость переменного расхода между пленочными аппаратами молекулярной дистилляции с переменным давлением (вакуумом) насосом с постоянной объемной подачей без передачи газовой фазы и обеспечивает слив жидкости из засорения гидрозатвора при нерабочих параметрах (температурах и давлении). Все это повышает качество разделения многокомпонентных жидкостей и надежность работы установки. Пример расчета геометрических размеров гидрозатвора установки для разделения смесей. Исходные данные: диапазон изменения давления в аппарате-источнике 1 Р₁^max 150 мм ст. ж. Р₁^min 10 мм ст. ж. диапазон изменения давления в аппарате-приемнике 2. Р₂^max 50 мм ст. ж. Р₂^min 5 мм ст. ж. скорость всплытия пузырьков газа в жидкости w_r 0,1 м/с; максимальная подача Q_max 0,4 ˙ 10^-3 м³/с. Тогда высота сосуда 15 H > [P₁^max P₂^min] + + [P₂^max P₁^min] H > 185 мм; высота стакана 16 h > Р₁^max P₂^min; h > 145 мм. Внутренний диаметр сосуда 15 определяется из условия обеспечения скорости жидкости в нем меньше скорости всплытия пузырьков газа, чтобы газ успевал выделиться из жидкости. Тогда
d > ; d > × d > 72 мм

Формула изобретения

1. УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ СМЕСЕЙ, включающая аппарат-источник, нижняя полость которого соединена каналом с аппаратом-приемником через расположенный над ним гидрозатвор, отличающаяся тем, что, с целью улучшения качества разделения многокомпонентных жидкостей и смесей при произвольном размещении аппаратов, аппарат-источник соединен с гидрозатвором с помощью циркуляционного насоса, и гидрозатвор со стороны насоса дополнительно соединен с газовой полостью аппарата-источника. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что гидрозатвор выполнен в виде вертикального сосуда, на днище которого установлен открытый снизу стакан, верхняя полость которого соединена сливным трубопроводом, имеющим отверстие в нижней полости сосуда, с аппаратом-приемником, а верхняя полость сосуда соединена с газовой полостью аппарата-источника.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 14-2002

Извещение опубликовано: 20.05.2002        

---