Способ разделения жидких смесей

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<» 787052 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.08.76 (21) 2391424/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

В 01 D 1/22

Государственный комитет по делам изобретений и открытий (53) УДК 66.048..541 (088.8) Опубликовано 15.12.80. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 25.12.80 (72) Авторы изобретения

Ю. М. Гусев и И. И. Константинов (71) Заявитель (54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к способам разделения жидких смесей путем выпаривания или дистилляции.

Известны способы разделения жидких смесей, в частности смесей, содержащих компоненты, значительно различающиеся по своей летучести (например, растворы твердых веществ, растворы малолетучих жидкостей в легколетучих растворителях), путем выпаривания или дистилляции под вакуумом в восходящей пленке жидкости.

Эти способы предусматривают обычно введение исходного раствора в зону выпаривания при температурах, значительно (например на 19 — 50 С) более низких, чем температура кипения раствора при постоянном давлении (1) .

Недостатком этих способов является невысокая степень использования теплопередающей поверхности в режиме испарения, что не позволяет получить большие коэффициенты теплопередачи.

Цель изобретения — повышение степени отделения летучих компонентов.

Поставленная цель достигается тем, что при разделении жидких смесей путем испарения летучих компонентов в восходящей пленке жидкости под вакуумом температуру исходной жидкой смеси перед подачей в зону испарения поддерживают на 0,5 — 10 С ниже температуры ее кипения при постоянном давлении.

s В каждом конкретном случае требуемая температура в этом интервале определяется экспериментально. При подаче в зону испарения жидкости, температура которой отличается от температуры кипения на величину, лежащую в указанных пределах, возникает режим движения пленки, который характеризуется чередующимися актами перегрева и вскипания поступающих порций жидкости и обуславливает пульсирующий характер процесса. Наличие пульсаций стимулирует волнообразование с увеличивающейся к выходу амплитудой волн, что приводит к повышению коэффициента теплопередачи.

Предлагаемым способом можно разделять различные смеси: отделять летучие

20 жидкости от малолетучих, выделять газы, растворенные в жидкостях, и т. п.

Пример 1. 2,22 кг/ч хлорбензола с температурой 27 С (на 2,4 С ниже температуры кипения при остаточном давлении 15 мм

787052 ры кипения). Получают раствор, свободный от фосгена и хлористого водорода.

3 рт. ст.) подают в вертикальную пленочную колонку поверхностью теплопередачи 0,0147н с температурой обогрева 150 C: Хлорбензол полностью испаряется в колонке. Коэффициент теплопередачи составляет, таким образом, не менее 158 ккал/м ч С. Для сравнения 2,22 кг/ч хлорбензола с температурой

22 С (на 16,8 С ниже температуры кипения при остаточном давлении 25 мм рт. ст.) подают в вертикальную пленочную колонку, поддерживая в ней уровень жидкости таким образом, чтобы поверхность теплопередачи испарительной части колонки составляла

0,0147 м (подогрев до температуры кипения происходит в нижней части колонки) . При той же температуре обогрева получают

0,046 кг/ч неиспарившегося хлорбензола.

Коэффициент теплопередачи составляет

123,0 ккал/м ч С.

Пример 2. 3 3 кг/ч хлорбензольного раствора толуилендиизоциа ната (ТДИ) состава, вес. о/о:

ТДИ 16,75

Смола 2,54

Хлор бензол 80,71 с температурой 57 С подают в вертикальную колонку (поверхность теплопередачи 0,0147м обогреваемую маслом с температурой 165 С.

Температура кипения смеси при остаточном давлении 25 мм рт. ст. составляет 62 — 63 С.

После испарения при этом давлении получают 2,68 кг/ч дистиллята состава, вес. 0/0.

ТДИ 2,35

Хлорбензол 97,65 и неиспарившегося остатка 0,62 кг/ч, состава вес. о/о.

ТДИ 79,0

Смола 13,5

Хлорбензол 7,5

Коэффициент теплопередачи составляет

270 ккал/м ч С. Для сравнения аналогичный раствор при 26 С подают в пленочную колонку с поверхностью испарительной части

0,0147 м, обогреваемую маслом с температурой 165 С. При остаточном давлении

25 мм рт. ст. после испарения получали

2,48 кг/ч дистиллята состава, вес. 0/0.

ТДИ 0,7

Хлорбензол 99,3 и неиспарившейся части 0,82 кг/ч состава, вес. /о .

ТДИ 65,3

Смола 10,2

Хлорбензол 24,5

Коэффициент теплопередачи при этом составляет 218 ккал/м ч С.

Пример 4. В пленочный испаритель высотой 1,81 м с поверхностью теплопередачи

0,0369 м, обогреваемый маслом с температурой 180 С, поступает 4,62 кг/ч 3,2 вес. о/o хлорбензольного раствора полиизоцианата (полифенилен-поли метиленполиизоцианата) с температурой 39 С, что на 8 С ниже температуры кипения при остаточном давлении

25 мм рт. ст. Жидкий остаток на выходе из сепаратора имеет следующий состав, вес. о/о:

Полиизоцианат 99,7

Хлорбензол 0,3

Сконденсированная паровая фаза имеет следующий состав, вес. /0.

Хлорбензол 99,6

Диизоцианатодифенил метан 0,4

Коэффициент теплопередачи составляет

138 ккал/м ч С.

Пример 5. В пленочный испаритель высотой 1,95 м с поверхностью теплопередачи

0,0398 м, обогреваемый маслом с температурой 178 С, при остаточном давлении

53 мм рт. ст. поступает 10,85 кг/ч исходной смеси следующего состава, вес. /о.

Хлорбензол 76,68

2,4-Толуилендиизоцианат 21,00

Смола 2,32 с температурой 67 С (на 5,5 С ниже температуры кипения) . Жидкий остаток после сепаратора в количестве 0,575 кг/ч имеет состав, вес. /о..

2,4-Толуилендиизоцианат 52,0

Смола 47,8

Хлорбензол 0,2

Сконденсированная паровая фаза в количестве 10,275 кг/ч имеет состав, вес. 0/0.

Хлорбензол 80,964

2,4-Толуилендиизоцианат 19,036.

4О

Коэффициент теплопередачи составляет

395 ккал/м ч С.

Жидкий остаток выводится из системы, а паровая фаза поступает на разделение в колонну с четырьмя теоретическими тарелками. Из верхней части колонны при остаточном давлении 50 мм. рт. ст. и флегмовом числе 1,5 получают 8,319 кг/ч хлорбензола.

Пример 3. В пленочный испаритель высотой 0,48 м с поверхностью теплопередачи

0,0128 м, обогреваемой маслом с температурой 144 — 146 С, подают при остаточном давлении 520 мм рт. ст. 8,1 кг/ч реационной смеси, полученной после фосгенирования м-трифторметиланилина в бензоле, содержашей 8,9 вес. о/о м-трифторметилфенилизоцианата, 0,3 вес. /0 фосгена и 0,1 вес. /о хлористого водорода и имеющей температуру 78 — 79 С (на 0,5 — 1,5 С ниже температуИз куба колонны выводят 1,956 кг/ч 2,4толуилендиизоцианата с содержанием основного вещества 99,6 /0 и выходом 85,8 /o, Потери от дополнительного осмоления составляют около 1,0 /0.

Предлагаемый способ за счет повышения коэффициента теплопередачи обеспечивает сокращение времени пребывания обрабатываемой жидкости в зоне высоких температур, что позволяет уменьшить потери термически нестабильных жидкостей при их обработке.

787052

Формула изобретения

Составитель Е. Сотникова

Редактор Ю. Петрушко Техред А. Войкас Корректор М. Шароши

Заказ 8216/5. Тираж 809 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ разделения жидких смесей путем их испарения в восходящей пленке под вакуумом, отличающийся тем, что, с целью повышения степени отделения летучих компонентов, температуру исходной жидкой смеси перед подачей в зону испарения поддерживают на 0,5 — 10 С ниже температуры ее кипения при постоянном давлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коган В. Б., Харисов М. А. ОборудоваS

Э ние для разделения смесеи под вакуумом.

«Машиностроение>, 1976, с. 277.