РЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1996 года по МПК B01D3/00 

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при перегонке и ректификации сброженных растворов.

Известна ректификационная установка частичной конденсации, имеющая дефлегматор, в котором конденсируется часть паров (флегма), и конденсатор, в котором образуется дистиллят, обогащенный низкокипящим компонентом по сравнению с паром, выходящим из колонны. Для создания адиабатического режима работы установки на ее корпус накладывается слой теплоизоляции (Плановский А. Н. и др. Процессы и аппараты химической технологии.М.Химия, 1968, с.686-687).

Известна ректификационная установка, в которой адиабатические условия работы создаются путем размещения внутренней трубы с ректификационной насадкой внутри колонны, что позволяет обходиться без использования внешней теплоизоляции. (Розенгарт М.И. Техника лабораторной перегонки и ректификации. М.-Л. Госхимиздат, 1951, с.49).

Однако вследствие того что между внутренней трубой с ректификационной насадкой и колонной имеется значительный градиент температур, потери на излучение в колонне велики, что делает ее неэкономичной. Содержащиеся в разделяемой смеси взвешенные частицы при интенсивном ее кипении в кубе забивают нижние слои насадки, что приводит к увеличению эксплуатационных затрат на очистку насадки. Выполнение дефлегматора и конденсатора в виде двух отдельных агрегатов, имеющих значительные габариты, делает установку громоздкой.

Целью изобретения является повышение экономичности и уменьшение габаритов установки.

Цель достигается тем, что ректификационная установка, содержащая колонну, в нижней части которой расположен куб-испаритель с нагревательным элементом, ректификационную насадку, установленную внутри колонны, дефлегматор и конденсатор, снабжена тепловым экраном, установленным между колонной и ректификационной насадкой, и сетчатым отбойником, размещенным между кубом-испарителем и колонной, причем конденсатор и дефлегматор расположены концентрично относительно друг друга, располагаются в верхней части колонны, при этом дефлегматор выполнен в виде фурмы с поперечными ребрами, помещенной в цилиндрический корпус, а конденсатор выполнен в виде перевернутого стакана с двойным дном и стенками.

На чертеже схематично изображена ректификационная установка.

Установка содержит колонну 1, в нижней части которой расположен куб-испаритель 2 с нагревательным элементом (не показан). Внутри колонны 1 находятся ректификационная насадка 3 и тепловой экран 4, установленный между ректификационной насадкой и колонной. Между кубом-испарителем 2 и колонной 1 установлен сетчатый отбойник 5. Ректификационная насадка 3 удерживается снизу колосниковой решеткой 6, а сверху имеет перфорированную воронку 7 для равномерного распределения флегмы по сечению насадки 3. В верхней части колонны 1 расположены дефлегматор 8 и конденсатор 9, установленные концентрично друг друга. Дефлегматор содержит фурму 10 с поперечными ребрами 11, расположенную внутри цилиндрического корпуса 12. Фурма 10 снабжена патрубками 13 и 14 для циркуляции охлаждающей жидкости. Конденсатор содержит внутренний стакан 15 и внешний стакан 16, в котором имеются патрубки 17 и 18 для циркуляции охлаждающей жидкости. В конденсатор вмонтирован термометр 19 для измерения температуры пара, поступающего из дефлегматора в конденсатор. Под конденсатором размещен сборник 20 дистиллята, из которого отбираются разделяемые фракции.

Ректификационная установка работает следующим образом.

Исходный раствор вводится в куб-испаритель 2 и нагревается в нем до кипения. Образующийся пар поступает в колонну 1 и, проходя через насадку 3, взаимодействует в противотоке с жидкостью, начальный состав которой аналогичен составу дистиллята, в результате происходит обогащение пара низкокипящим компонентом. Стекающая навстречу пару жидкость (флегма) получается в дефлегматоре 8 путем конденсации части пара, выходящего из колонны 1. Другая часть пара, представляющая собой фракцию, обогащенную низкокипящим компонентом, поступает в конденсатор 9, в котором полностью конденсируется. Скапливающийся в сборнике 20 дистиллят удаляется.

Ввод теплового экрана между корпусом колонны и ректификационной насадкой, которая после разогрева колонны является основным аккумулятором тепла, приводит к уменьшению лучистого теплообмена между ними и снижению вследствие этого тепловых потерь через корпус колонны в окружающую среду.

Установка между кубом-испарителем и колонной металлической сетки (отбойника) позволяет предотвратить попадание загрязненной пены и брызг в насадку во время кипения смеси. Кроме того, при этом улучшается разделительная способность колонны, так как с повышением производительности колонны сетка начинает выполнять роль провальной тарелки.

Уменьшение габаритов колонны достигается за счет размещения дефлегматора внутри конденсатора, что позволяет существенно сократить наибольший размер колонны ее высоту. Дефлегматор выполнен в виде водоохлаждаемой фурмы с ребрами, имеющими отверстия для прохода пара, причем отверстия соседних ребер смещены между собой на 60^о, что увеличивает путь пара и улучшает условия теплопередачи.

Проведенные испытания ректификационной установки показали ее высокую надежность, снижение на 20-25% энергетических затрат в результате установки теплового экрана и уменьшение на 40% эксплуатационных расходов вследствие удлинения периода между чистками насадки колонны благодаря установке сетчатого отбойника. Предложенная конструкция головки колонны дефлегматор, размещенный внутри конденсатора, позволила уменьшить высоту колонны на 15-20%

Использование: при перегонке и ректификации сброженных растворов. Сущность изобретения: установка имеет тепловой экран 4, установленный между ректификационной насадкой 3 и колонной 1, что снижает тепловые потери, а между кубом 2 и колонной 1 установлен сетчатый отбойник 5 для предотвращения попадания загрязнений в насадку во время кипения смеси. В верхней части колонны дефлегматор и конденсатор установлены концентрично, что позволяет существенно уменьшить высоту установки. 1 ил.

Ректификационная установка, содержащая колонну, в нижней части которой расположен куб-испаритель с нагревательным элементом, ректификационную насадку, установленную внутри колонны, дефлегматор и конденсатор, отличающаяся тем, что она снабжена тепловым экраном, установленным между колонной и ректификационной насадкой, и сетчатым отбойником, размещенным между кубом-испарителем и колонной, а конденсатор и дефлегматор расположены концентрично относительно один другого в верхней части колонны, при этом дефлегматор выполнен в виде фурмы с поперечными ребрами, помещенной в цилиндрический корпус, а конденсатор выполнен в виде перевернутого стакана с двойным дном и стенками.