Способ жидкостной экстракции

 

Использование: в процессах разделения смесей жидкостной экстракцией в нефтепереработке, нефтехимии, химической промышленности и других отраслях. Сущность изобретения: жидкостная экстракция включает ввод исходной смеси компонентов между рафинатной и экстрактной секциями экстрактора, подачу в экстрактор основного растворителя для создания в нем потока экстрактного раствора и "отмывочного" растворителя или антирастворителя для возбуждения потока рафинатного раствора, вывод из экстрактора конечных экстрактного, основного и промежуточного рафинатных растворов с последующей регенерацией из них растворителей и получением экстракта и двух рафинатов. При этом поток рафинатного раствора в промежуточном сечении экстрактной секции делят на две части, образовав две зоны противоточного контактирования рафинатного и экстрактного растворов. Одну часть рафинатного раствора и экстрактный раствор контактируют в зоне, примыкающей к месту ввода исходной смеси в экстрактор, в другой зоне остальную часть рафинатного раствора контактируют с экстрактным раствором, полученным вводом дополнительного количества растворителя в экстрактор в сечение вывода из него промежуточного рафинатного раствора. 2 табл., 2 ил.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в процессах разделения смесей компонентов жидкостной экстракцией в нефтепереработке, нефтехимии, химической, пищевой промышленности и других отраслях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу, то есть прототипом, является способ жидкостной экстракции, включающий ввод исходной смеси компонентов между рафинатной и экстрактной секциями экстрактора, подачу в экстрактор избирательного растворителя для создания в нем потока экстрактного раствора и "отмывочного" растворителя или антирастворителя для возбуждения потока рафинатного раствора, вывод из экстрактора конечных экстрактного, основного и промежуточного рафинатных растворов с последующей регенерацией из них растворителей и получением двух рафинатов и экстракта (Авт.св. 1587061, C 10 G 21/16 Б.И. N 31, 1990).

Цель изобретения устранить недостатки данного способа (прототипа), а именно: низкую четкость разделения исходной смеси по грани между рафинатными компонентами и высокий расход растворителей.

Поставленная цель достигается тем, что в жидкостной экстракции, включающей ввод исходной смеси между рафинатной и экстрактной секциями экстрактора, подачу в экстрактор основного растворителя для создания в нем потока экстрактного раствора и "отмывочного" растворителя или антирастворителя для возбуждения потока рафинатного раствора, вывод из экстрактора конечных экстрактного, основного и промежуточного рафинатных растворов с последующей регенерацией из них растворителей и получением экстракта и двух рафинатов, поток рафинатного раствора в промежуточном сечении экстрактной секции делят на две части, образовав две зоны противоточного контактирования рафинатного экстрактного растворов, причем одну часть рафинатного раствора и экстрактный раствор контактируют в зоне, примыкающей к месту ввода исходной смеси в экстрактор, в другой зоне остальную часть рафинатного раствора контактируют с экстрактным раствором, полученным вводом дополнительного количества избирательного растворителя в экстрактор в сечение вывода из него промежуточного рафинатного раствора.

Такой способ позволяет повысить четкость разделения исходной смеси по грани между рафинатными компонентами и уменьшить удельный расход растворителей.

На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая способ жидкостной экстракции. Исходную смесь компонентов по линии 1 вводят в экстрактор 2, в который по линиям 3 подают растворитель, по линии 4 вводят "отмывочный" растворитель или антирастворитель. Основной рафинатный раствор по линии 5, промежуточный рафинатный раствор по линии 6 и конечный экстрактный раствор по линии 7 выводят из экстрактора 2. В нем установлены контактирующие устройства 8 для тепло- и массообмена между потоком рафинатного 9 и экстрактного 10 растворов. С помощью разделителя 11 в промежуточном сечении экстрактной секции поток рафинатного раствора делят на две части, образовав две зоны противоточного контактирования зону 12, примыкающую к месту ввода исходной смеси в экстрактор, зону 13, из которой выводят промежуточный рафинатный раствор 6.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами расчета жидкостной экстракции по предлагаемому способу и прототипу.

Исходная трехкомпонентная смесь характеризуется следующими коэффициентами избирательности (селективности): коэффициент избирательности первого компонента, преимущественно переходящего в основной рафинат, 12,3, второго компонента, преимущественно переходящего в промежуточный рафинат, 3,5 и третьего компонента, переходящего в экстракт 1.

Исходная смесь содержит 40% первого, 25% второго и 35% мас. третьего компонента. Отборы конечных продуктов разделения приняты равными потенциальному содержанию компонентов в исходной смеси. Принятая эффективность работы экстрактора соответствует 18 теоретическим ступеням экстракции. Как в предлагаемом способе, так и в прототипе, исходную смесь вводят на IX ступень экстракции (счет ступеней с верха экстрактора), отбор основного рафинатного раствора осуществляет с верхней I и экстрактного раствора с нижней XVIII ступени экстракции (в примере принят растворитель с большей плотностью, чем исходная смесь и "отмывочный" растворитель).

Пример 1 (по предлагаемому способу). С помощью разделителя 11 рафинатный раствор XI ступени экстракции делят на две части. Одну часть в зоне 12 контактируют с экстрактными растворами на ступенях X-I другую часть на тех же ступенях, но в зоне 13, контактируют экстрактными растворами, полученными вводом дополнительного количества избирательного растворителя по линии 3 в экстрактор 2 в сечение вывода из него промежуточного рафинатного раствора 6. Принятые в расчетах потоки рафината и экстракта по ступеням эстрактора, которые обеспечиваются подачей в экстрактор избирательного и "отмывочного" растворителей, приведены в табл. 1, составы всех трех конечных продуктов разделения даны в табл. 2.

Пример 2 (по прототипу). Процесс проводят в условиях примера 1 за исключением разделения потока рафинатного раствора XI-й ступени на две части с образованием двух зон противоточного контактирования, вследствие чего отбор промежуточного рафинатного раствора отбор промежуточного рафинатного раствора осуществляют с промежуточной степени экстракции (в примере с V-й ступени), и поток рафината и экстракта на ступенях экстрактора имеют величины, приведенные в табл. 1, составы конечных продуктов разделения в табл. 2.

Итоги расчетов показывают, что предлагаемый способ позволяет повысить четкость разделения смеси по грани между рафинатными компонентами. Так, при малой разнице составов конечных экстрактов для примеров 1 и 2 и одном и том же расходе растворителя в прототипе и предлагаемом способе, что видно по равенству потоков экстракты с тарелки 1 для обоих примеров расчета (для примера 1 он равен 20 + 10 30 кг, как и поток экстракта примера 2), и одном и том же расходе "отмывочного" растворителя (в обоих примерах поток рафината, возбуждаемого "отмывочным" растворителем на тарелке XVIII, одинаковый, и он равен 78 кг на 100 кг исходной смеси) имеет место малая разница составов конечных экстрактов (содержание целевого компонента в примере 1 составляет 97,9, а в примере 2 98,9%). В то же время содержание целевого компонента в основном рафинате по примеру 1 86,1% а по примеру 2 71,1% В промежуточном рафинате аналогичные величины составляют 74,8 и 52,2% соответственно по предлагаемому способу и прототипу. Таким образом, при неизменных размерах экстракторов в предлагаемом способе и прототипе (размеры экстракторов определяются числом ступеней экстракции и величиной внутренних потоков) четкость разделения по грани между рафинатными компонентами в предлагаемом способе значительно выше, чем в прототипе.

Был выполнен пример расчета по прототипу с увеличением потока экстракта со ступени 1 с 30 до 44 кг, чему соответствует увеличение расхода растворителя на 46,6% При этом расход "отмывочного" растворителя увеличен на 19,2% Однако качество обоих конечных рафинатов улучшилось незначительно: содержание первого компонента в основном рафинате увеличилось с 71,1 до 73,8% второго компонента в промежуточном рафинате с 52,2 до 57,4% Низкое качество основного и промежуточного рафинатов объясняется тем, что в прототипе (фиг.2) промежуточный рафинат получают из рафинатного V-й ступени экстракции, в котором содержит весь первый компонент, и в соответствии с материальным балансом ступени экстракции значительная доля первого компонента переходит в промежуточный рафинат, что в свою очередь способствует переходу второго компонента в основной рафинат.

Таким образом, предлагаемый способ жидкостной экстракции позволяет повысить четкость разделения смеси по грани между рафинатными компонентами и уменьшить удельный расход растворителей.

Примечание6 в предложенном способе цифры левой колонки для ступеней экстракции I-X соответствуют зоне противоточного контактирования, примыкающей к месту ввода исходной смеси в экстрактор, правой колонки зоне противоточного контактирования рафинатного раствора с дополнительным количеством избирательного растворителя.

Формула изобретения

Способ жидкостной экстракции, включающий ввод исходной смеси компонентов между рафинатной и экстрактной секциями экстрактора, подачу в экстрактор избирательного раствора и "отмывочного" растворителя или антирастворителя для возбуждения потока рафинатного раствора, вывод из экстрактора конечных экстрактного, основного и промежуточного рафинатных растворов с последующей регенерацией из них растворителей и получением экстракта и двух рафинатов, отличающийся тем, что поток рафинатного раствора в промежуточном сечении экстрактной секции делят на две части, образовав две зоны противоточного контактирования рафинатного и экстрактного растворов, причем одну часть рафинатного раствора и экстрактный раствор контактируют в зоне, примыкающей к месту ввода исходной смеси в экстрактор, в другой зоне остальную часть рафинатного раствора контактируют с экстрактным раствором, полученным вводом дополнительного количества избирательного растворителя в экстрактор в сечение вывода из него промежуточного рафинатного раствора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3