Установка непрерывного действия для разделения азеотропных смесей

 

и 860797

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12.79 (21) 2854540/23-26 с присоединением заявки № (51) М.К .

В 01D 3/32

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.09.81. Бюллетень № 33 по делам изобретений (53) УДК 66.015.23 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 07.09.81 (72) Авторы изобретения Г. Д. Рабинович, Г. 3. Блюм, В. П. Ивахник и М. А. Бухтилова (71) Заявители Ордена Трудового Красного Знамени институт тепло- и массообмена им. А. В. Лыкова со Специальным конструкторским бюро и опытным производством и Всесоюзный ордена- |;рудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт хдщческих реактивов и особо чистых химических веществ|«ИРЖИ- 4 3"-,.|к

4 "... }Ф «|т ттд

a °: ay . .) цу "„ Ф f °, т t) (54) УСТАНОВКА НЕПРЕРЪ|ВНОГО ДЕЙСТВИЯ

ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ АЗЕОТРОПНЪ|Х СМЕСЕЙ т

Изобретение относится к устройствам для разделения азеотропных смесей и может найти применение в химической, нефтяной и других промышленностях.

Известна установка для разделения смесей, содержащая мембраны, изготовленные из полимеров, основанные на взаимодействии материала мембраны с одним из компонентов смеси и отсутствии взаимодействия с другим компонентом (1). Недостаток 10 этой установки в том, что мембраны не могут применяться для всех разделяемых смесей.

Указанные выше недостатки отсутствуют в термодиффузионной колонне (2), 15

Недостаток этой установки в том, что она обладает низкой производительностью на единицу объема аппаратуры при проведении процесса до высоких степеней обогащения каждого компонента; в результате процесс характеризуется значительной металлоемкостью и большими удельными затратами тепла.

Наиболее близкой к изобретению является установка для разделения азеотропных смесей, содержащая ректификационные колонны первой и второй ступеней, холодильники, резервуары, насосы, соединяющие их трубопроводы (3).

Однако известная установка требует больших удельных затрат тепла и не обеспечивает высокую степень чистоты компонентов бинарной азеотропной смеси.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и обеспечение высокой степени чистоты бинарной азеотропной смеси.

Установка, содержащая ректификационные колонны первой и второй ступенеи, холодильники, резервуары, насосы, соединяющие их трубопроводы, снабжена термодиффузионным аппаратом, верхняя и нижняя части которого последовательно соединены через резервуар и насосы соответственно со средними частями ректификационных колонн первой и второй ступеней.

На чертеже изображена схема установки.

Установка содержит ректификационные колонны 1, 2, кубы 3, 4, нагреватели 5, 6, резервуары 7, 8, насосы 9, 10, холодильники 11, 12, термодиффузионный аппарат 13, трубопровод 14.

Установка работает следующим образом.

Разделяемая смесь поступает по трубопроводу 14 в резервуар 7, откуда насосом

9 подается в среднюю часть ректификационной колонны 1. Из нижней части этой колонны отбирается тяжелый ключевой

860797

25 зо

4О

50 компонент, а из верхней ее части пар азеотропного или близкого к нему состава, который, конденсируясь в холодильнике, поступает в виде жидкости в термодиффизионный аппарат 13, где азеотропная смесь подвергается разделению таким образом, чтобы разность концентраций между вводимой и выводимыми из верха и низа термодиффузионного аппарата фракциями составляла не более 1 — 1,5 /о. Нижняя фракция термодиффузионного аппарата, обогащенная тяжелым ключевым компонентом, возвращается в резервуар 7, а легкая фракция направляется в резервуар 8, откуда насосом 10 подается в среднюю часть ректификационной колонны 2, в которой азеотропная смесь концентрируется в верху колонны, а из нижней ее части отбирается легкий ключевой компонент, Пар азеотропного состава из колонны 2 поступает в холодильник 12 и из него в виде конденсата возвращается в термодиффузионный аппарат.

В начале процесса куб 3 заполняют исходной смесью и включают нагреватель 5.

Сконденсировавшиеся пары поступают из холодильника 11 в термодиффузионный аппарат, из которого жидкость со смещенным относительно азеотропной точки составом направляется в ректификационную колонну

2 и стекает в куб 4. Когда в кубе 4 накопится некоторое количество жидкости, включают нагреватель 6 и начинают отбор из кубов 3 и 4. При этом с течением времени концентрации ключевых компонентов в этих кубах будут возрастать, стремясь к некоторому стационарному состоянию, определяемому числом тарелок ректификационных колонн и местоположением точек ввода в них разделяемой смеси. Температуры на холодной и горячей поверхностях термодиффузионного аппарата устанавливаются таким образом, чтобы их разность составлял а 40 — 80 С, а температур а горячей поверхности не превышала температуру кипения азеотропа. Высота аппарата

1 — 2 м обеспечивает требуемый сдвиг концентрации.

При термодиффузии в верхней части аппарата не обязательно должен концентрироваться легкокипящий компонент, так как молекулярный механизм, приводящий к термодиффузионному разделению, принципиально отличен в ректификации. В схеме, приведенной на чертеже, предполагается, что легкокипящий компонент отбирается из верхней части колонны. Если же этот компонент концентрируется в нижней части колонны, то он должен направляться из нее в резервуар 8, а верхняя фракция — в резервуар 7.

Предлагаемая установка применима для любых азеотропных смесей и не требует применения третьих компонентов. Предложенная установка позволяет разделить азеотропную смесь без применения разделяющих агентов при ректификации, а также при повышении производительности термодиффузионной аппаратуры, Исключение разделяющих агентов уменьшает размеры ректификационной аппаратуры и потребление ею тепла, а применение термодиффузии для смешения состава азеотропа на малую величину резко снижает энергозатраты и повышает производительность установки.

Формула изобретения

Установка непрерывного действия для разделения азеотропных смесей, содержащая ректификационные колонны первой и второй ступеней, холодильники, резервуары, насосы, соединяющие их трубопроводы, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат и обеспечения высокой степени чистоты компонентов бинарной азеотропной смеси, она снабжена термодиффузионным аппаратом, верхняя и нижняя части которого последовательно соединены через резервуар и насосы соответственно со средними частями ректификационных колонн первой и второй ступеней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании R 1380484, кл. В 1R, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М. 573168, кл. В 01Р 17/00, 1973.

3. Плановский А. И. и др. Процессы и аппараты химической технологии, М., 1955, с. 500.

860797

Составитель С. Варанова

Редактор H. Потапова Техред А. Камышникова Корректоры: О. Тюрина и Е. Осипова

Заказ 1889/1 Изд. № 528 Тираж 712 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2