Устройство для испарения жидкости в процессе периодической ректификации
Использование: для испарения жидкости в процессе периодической ректификации. Сущность изобретения: устройство содержит в кубовой емкости трубу с переливным отверстием, а в простенок между наружной поверхностью этой трубы и внутренней поверхностью кубовой емкости вводится линия подачи флегмового потока из колонны. Предлагаемое устройство позволяет вести процесс при постоянной площади теплообмена в кубовой емкости и исключает перегрев стенок, что, в свою очередь способствует стабилизации нагрузки колонны по пару и исключает разложение термолабильных веществ. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к устройствам для испарения жидкости в процессе ректификации и может быть применено в химическом машиностроении.
Важную роль в процессе ректификации играет поддержание оптимальной нагрузки колонны по пару, что в свою очередь определяется количеством энергии, подводимой к перегоняемой жидкости в устройстве для испарения жидкости (кубе). Известно, что в установках периодической ректификации испаритель представляет собой емкость, в которую загружают перегоняемое вещество. Обогрев куба осуществляется за счет подачи теплоносителя в рубашку кубовой емкости. Недостатком данного устройства является то, что по мере выкипания жидкости происходит уменьшение поверхности теплообмена и перегрев оголенных стенок. Причем уменьшение поверхности теплообмена приводит к уменьшению нагрузки колонны по пару (при постоянной температуре теплоносителя в рубашке), а попадание брызг перегоняемого термолабильного вещества на перегретые стенки вызывает его разложение. Для поддержания нагрузки колонны по пару по мере выкипания жидкости приходится повышать температуру теплоносителя в рубашке, что в свою очередь приводит к еще большему перегреву оголенных стенок кубовой емкости. Цель изобретения создание устройства для испарения жидкости в процессе периодической ректификации, которое позволяет стабилизировать нагрузку колонны по пару и исключить разложение перегоняемого вещества на перегретых стенках. Это достигается тем, что в емкости испарителя устанавливается наглухо приваренная к днищу этой емкости труба с переливным отверстием в верхней части, а в простенок между наружной поверхностью этой трубы и внутренней поверхностью емкости вводится линия подачи флегмового потока из колонны. На чертеже показано предлагаемое устройство. Устройство для испарения жидкости в процессе периодической ректификации состоит из емкости 1 с рубашкой 2. Внутри емкости установлена наглухо приваренная к днищу труба 3. Для подачи флегмового потока в простенок имеется линия 4. Слив кубового остатка из кубовой емкости осуществляется через сливные линии 5 и 6 с запорной арматурой. Объем простенка составляет только часть объема, остающегося после процесса ректификации кубового остатка, в результате чего в конце процесса вся поверхность теплообмена покрыта жидкостью. Для лучшего перемешивания жидкости в простенке предусмотрено переливное отверстие 7, которое делается на диаметрально противоположной стороне от входной линии флегмового потока 4. Причем отверстие 7 расположено на высоте рубашки кубовой емкости, что и определяет постоянное покрытие жидкостью всей поверхности теплообмена. Перелив жидкости из простенка в трубу 3 можно осуществить и через выточку на внутренней трубе. Предлагаемое устройство действует следующим образом. В начале операции ректификации перегоняемое вещество заливается в емкость 1 до уровня рубашки 2. При этом уровень жидкости в простенке и в трубе 3 одинаков. В рубашку 2 емкости 1 подается теплоноситель (пар), который нагревает и испаряет жидкость в простенке и в трубе. Площадь теплообмена куба состоит из боковой и донной частей. Пар из емкости 1 поступает в колонну, а из колонны в нее возвращается флегмовый поток по линии 4. В связи с тем, что количество возвращаемой флегмы меньше количества испаряемой жидкости на величину отбираемой фракции, наступает момент, когда уровень жидкости в трубе 3 становится ниже уровня жидкости в простенке. В конце операции кубовый остаток заполняет полностью простенок и покрывает донную часть внутренней трубы. Для работы предлагаемого устройства необходимо рассчитать площади теплообмена боковой и донной частей таким образом, чтобы количество испаряемой жидкости в простенке было меньше количества флегмового потока, поступающего в простенок. При этом простенок всегда будет заполнен и будет иметь место перелив жидкости из простенка в трубу 3. После операции ректификации кубовый остаток сливается через сливные патрубки 5 и 6 из простенка и из трубы. Предлагаемое устройство позволяет вести процесс при постоянной площади теплообмена в кубовой емкости и исключает перегрев стенок. П р и м е р. Проведены опыты по вакуум-ректификации маточника ментола с содержанием ментола около 50 мас. Для этих опытов использована стеклянная лабораторная колонка диаметром 24 мм, эффективностью 10 т.т. Опыты проведены поочередно с предлагаемым и обычным кубом (колбой). Куб состоит из колбы 1, внутренней трубы 2 и линии возврата флегмового потока 3. Флегмовый поток из колонки поступает в воронку 4 и затем по линии 3 направляется в зазор между трубой 2 и стенкой колбы 1. В стеклянный куб лабораторной установки загружается 250 г маточника ментола, при этом в случае использования предлагаемого куба, уровень маточника в простенке и трубе одинаковый. Куб помещается в масляную баню таким образом, чтобы уровни маточника и силиконового масла в бане совпадали. По достижении остаточного давления 15 мм рт.ст. включается обогрев бани и происходит нагревание масла до заданной температуры. Эксперименты по ректификации заключались в отборе начальной фракции в количестве 40% от исходной загрузки маточника при флегмовом числе 6. Оставшийся в кубе продукт является обогащенной ментолом фракцией, т.е. основным продуктом. После каждой операции измерялся показатель преломления этой фракции и ее внешний вид, что характеризует степень процессов разложения перегоняемого вещества. Зная флегмовое число и скорость отбора дистиллята, нетрудно определить нагрузку колонки по пару в любой период эксперимента. Опыт с предлагаемым испарителем проведен с постоянной температурой теплоносителя (силиконового масла), а опыты с обычным кубом с постоянной и изменяющейся температурой теплоносителя. Результаты опытов представлены в таблице. Из данных таблицы следует, что использование предлагаемого испарителя позволяет стабилизировать нагрузку колонки по пару в интервале 250-200 г/ч при постоянной температуре теплоносителя. При использовании обычного испарителя (колбы) нагрузка по пару при постоянной температуре теплоносителя по мере выкипания жидкости существенно уменьшается (250-160 г/ч) (см. пример 2). Для поддержания нагрузки по пару в опытах с обычным испарителем (колбой) необходимо заметно увеличить температуру теплоносителя (см. пример 3). Наименьший показатель преломления основной фракции указывает на незначительные процессы разложения ректификуемого маточника при использовании предлагаемого испарителя в сравнении с обычным вариантом (см. пример 1). Это подтверждается внешним видом и цветом основных фракций. Таким образом, использование предлагаемого испарителя позволяет стабилизировать нагрузку колонки по пару и исключить разложение вещества на перегретых стенках.Формула изобретения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПАРЕНИЯ ЖИДКОСТИ В ПРОЦЕССЕ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕКТИФИКАЦИИ, состоящее из емкости и рубашки, отличающееся тем, что в емкости установлена наглухо приваренная к днищу труба с переливным отверстием в верхней части, а в простенок между наружной поверхностью этой трубы и внутренней поверхностью емкости расположена линия подачи флегмового потока из колонны.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Изобретение относится к конструкциям массообменных колонн насадочного типа для систем газ(пар)-жидкость, предназначенных для процессов абсорбции, ректификации, промывки газов и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой и других отраслей промышленности
Устройство для дистилляции // 2031688
Изобретение относится к химическим аппаратам, в частности к устройствам для дистилляции высококипящих веществ, например высших кислот, жирных спиртов, эфиров жирных кислот, высокомолекулярных углеводородов и т.п
Изобретение относится к ректификационным колоннам, применяемым на малогабаритных передвижных установках
Изобретение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов в нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других смежных отраслях промышленности
Испаритель для обогащения жидкости // 1834025
Изобретение относится к разделению веществ и может быть использовано в химическом, бродильном производстве, для разделения воздуха и углеводородов
Насадочный абсорбер // 1810102
Насадочный тепломассообменный аппарат // 1810077
Изобретение относится к лабораторным экспериментальным установкам непрерывного действия для изучения работы конденсационных секций атмосферно-вакуумных колонн и может найти применение при выполнении исследовательских и опытных работ в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности и решает задачу расширения диапазона измеряемых значений параметров теплообменно-конденсационных процессов на пакете барботажных тарелок в вакууме и повышения достоверности оперативно получаемых конечных результатов
Установка для тепломассообменных процессов // 1808343
Колонна для тепломассообменных процессов // 2113266
Вихревая тарелка // 2114674
Тарелка для тепломассообменных процессов // 2114675
Массообменная вакуумная колонна // 2114676
Вакуумная решетчатая колонна // 2114677
Изобретение относится к конструкциям массообменных колонн для взаимодействия систем газ (пар) - жидкость, предназначенных для процессов абсорбции, ректификации и преимущественно вакуумной ректификации, и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой, пищевой и смежных с ними отраслях промышленности
Изобретение относится к конструкциям массообменных колонн насадочного типа для систем газ (пар) - жидкость, предназначенных для процессов абсорбции, ректификации и особенно вакуумной ректификации в условиях малых объемных нагрузок по жидкости и очень больших объемных нагрузок по газу (пару) и может найти применение в химической, нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности
Аппарат для взаимодействия жидкости и газа // 2118907
Изобретение относится к химической промышленности и предназначено для осуществления химического взаимодействия жидкости и газа, проведения процессов абсорбции и газоочистки
Регулярная насадка // 2119383
Изобретение относится к химическому аппаратостроению и может быть использовано в ректификационных колоннах воздухоразделительных установок
Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано при перегонке в вакууме мазута для получения вакуумного газойля