СПОСОБ ОТКАЧКИ ГАЗОВ И ПАРОВ ИЗ ВАКУУМИРУЕМЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 1996 года по МПК F04C7/00 F04C19/00 

Изобретение относится к способам откачки газов и паров из вакуумируемых объектов, например из систем конденсации дистиллятных паров установок вакуумной ректификации, вакуумной сушки, плавки металлов и т.п. и может быть использовано в промышленности основного органического синтеза, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и металлургической.

Известны способы откачки трудноконденсируемых газов из систем вакуумной ректификации многоступенчатыми пароэжекторными насосами, включающие в себя охлаждение остатков дистиллятных паров и трудноконденсируемых газов разложения при повышенных давлениях и пониженных температурах в конденсационных узлах пароэжекторного насоса, их частичную конденсацию и выброс несконденсированных газов разложения в атмосферу / Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. М. Химия, 1987, с. 196-204/.

Недостатком этих способов является смешение дополнительно сконденсированных газов и паров с водным конденсатом пароэжекторных насосов, загрязнение как воздушного, так и водного бассейнов и высокие затраты на проведение процесса ввиду низкого коэффициента полезного действия пароэжекторных насосов.

Наиболее близким к изобретению является способ конденсации смеси газов и паров в процессе вакуумной ректификации, включающий в себя стадию откачки остатков дистиллятных паров и трудноконденсируемых газов из конденсатора вакуумной ректификационной установки методом гидрокомпримирования жидкостным эжектором, с использованием в качестве циркулирующего рабочего тела охлажденной до 20-30^oС дистиллятной фракции. При откачке происходит парциальная конденсация и растворение дистиллятных паров и газов разложения при повышенном давлении и пониженной температуре в рабочем теле гидрокомпримирующего устройства, а несконденсированные газы и смесь конденсата с рабочим телом отводятся при повышенном давлении /а. с. N 1581339, кл. B 01 D 5/00, 1990/.

Недостатками способа являются:
частичное растворение вредных компонентов из газов разложения в дистиллятном продукте при повышенном давлении и пониженной температуре, что приводит к снижению качества дистиллята;
сложность регулирования глубины конденсации откачиваемых паров и отделения конденсата от рабочего тела;
невозможность использования охлажденного /до 20-30^oC/ дистиллятного продукта в качестве рабочего тела гидрокомпримирующего устройства при откачке паров высокомолекулярных соединений /например алкилфенолов/ из-за существенного повышения вязкости и даже затвердевания рабочего тела;
сложность утилизации отводимых несконденсированных газов в случае содержания в них вредных примесей;
высокие затраты на проведение процесса ввиду малого КПД эжекционного цикла сжатия газов и паров.

Техническая задача повышение качества целевой продукции, утилизация отходов, исключение загрязнения окружающей среды и снижение энергозатрат на проведение процесса.

Технический результат достигается путем откачки трудноконденсируемых газов и паров из вакуумируемых объектов, например из системы конденсации дистиллятных паров в процессе вакуумной ректификации или из систем вакуумной сушки материалов от органических растворителей, гидрокомпримированием газов и паров жидкостно-кольцевым вакуум-насосом /ЖКВН/. Область создаваемого вакуума может быть расширена до 0,15 КПа путем установки предвключенного к вакуум-насосу газового эжектора, использующего в качестве эжектирующего агента газ с нагнетания ЖКВН. В процессе гидрокомпримирования происходит охлаждение смеси газов и паров, парциальная конденсация паров, растворение отдельных компонентов из трудноконденсируемых газов при повышенном давлении и пониженной температуре в циркулирующем рабочем теле ЖКВН и сепарация смеси на паровую и жидкую /жидкие/ фазы /в случае расслаивания рабочего тела и выпавшего конденсата/. Отсепарированные фазы выводятся из системы.

Отличительным признаком способа является использование в качестве рабочего тела ЖКВН жидкости, обеспечивающей заданную конденсацию откачиваемых паров и селективное поглощение целевых (например токсичных или вредных для данного производства) компонентов из откачиваемого газа и конденсата.

В случае необходимости отвода конденсата для его самостоятельного использования в качестве рабочего тела подбирают жидкость, отслаивающуюся от конденсата.

Вредные компоненты из откачиваемых газов и паров могут концентрироваться в циркулирующем рабочем теле. При достижении заданной концентрации вредных примесей рабочее тело может подвергаться регенерации для извлечения вредных примесей или их нейтрализации.

Сущность предложенного способа поясняется схемой, приведенной на чертеже.

Смесь несконденсированных паров, трудноконденсируемых газов разложения и воздуха, содержащая вредные для потребителя или окружающей среды компоненты, откачивается из вакуумируемого объекта 1 по линии 2 гидрокомпримирующим устройством, включающим в себя жидкостно-кольцевой вакуум-насос 3. Давление откачиваемых паров в вакуумируемом объекте составляет 0,15 15 КПа. При величине заданного давления в вакуумной системе менее 10 КПа ЖКВН дооборудуется предвключенным газовым эжектором 4 /на чертеже показан пунктиром/. В качестве рабочего тела ЖКВН используется жидкость, обеспечивающая степень заданной конденсации откачиваемых паров, селективное поглощение вредных компонентов из откачиваемых газов, паров и образовавшегося конденсата и сепарацию несконденсированного газа, конденсата и рабочего тела ЖКВН. Рабочее тело подается в ЖКВН цетробежным насосом 5 через теплообменник 6, обеспечивающий поддержание оптимальной для проведения процесса температуры. В цикле сжатия в ЖКВН происходит взаимодействие откачиваемых газов с рабочим телом, выравнивание их температур и повышение давления газа до 100 150 КПа. За счет повышения давления и понижения температуры откачиваемых газов и паров, а также за счет их физико-химического взаимодействия с рабочим телом происходит парциальная конденсация паров и селективное поглощение вредных компонентов как из несконденсированных газов и паров, так и из образовавшегося конденсата рабочим телом ЖКВН. Газожидкостная смесь с нагнетания ЖКВН по линии 7 сбрасывается в емкость 8. В случае взаимной нерастворимости рабочего тела и образовавшегося конденсата, последний по линии 9 возвращается в вакуумируемый объект 1 или отводится потребителю. Очищенная газовая фаза при повышенном давлении по линии 10 отводится потребителю или сбрасывается в атмосферу. Рабочее тело в количестве, определяемом характеристиками ЖКВН по линии 11, поступает на всасывание центробежного насоса 5. Вредные компоненты из откачиваемой смеси при циркуляции рабочего тела между емкостью 8 и ЖКВН 3 концентрируются в рабочем теле. Часть рабочего тела в заданном соотношении по линии 12 может отводиться на регенерацию, после чего по линии 13 возвращается в емкость 8. В случае применения предвключенного газового эжектора 4 часть отводимого газа в количестве, определяемом процессом сжатия в эжекторе 4, по линии 14 рециркулирует между емкостью 8 и эжектором в качестве эжектирующего агента. Откачиваемый поток при этом является эжектиpуемым. Если величина заданного вакуума в объекте 1 более 10 КПа, то система откачки может работать без предвключенного эжектора 4.

Использование: в способах откачки газов и паров из вакуумируемых объектов и в промышленности основного органического синтеза, нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической и др. промышленности. Сущность изобретения: при откачке газов и паров из вакуумируемых объектов, включающей гидрокомпримирование откачиваемой смеси жидкостно-кольцевым вакуум-насосом, парциональную конденсацию и растворение компонентов смеси в циркулирующем рабочем теле гидрокомпримирующего устройства, сепарацию смеси и отвод газовой и жидких фаз, целевые компоненты абсорбируют рабочим телом жидкостно-кольцевого вакуум-насоса до необходимой концентрации. Часть рабочего тела отводят для его регенерации и (или) для извлечения целевых компонентов Отводимый конденсат отслаивают от рабочего тела в отдельной емкости. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ откачки газов и паров из вакуумируемых объектов, включающий гидрокомпримирование откачиваемой смеси жидкостно-кольцевым вакуум-насосом, парциальную конденсацию и растворение целевых компонентов смеси в циркулирующем рабочем теле гидрокомпримирующего устройства, сепарацию смеси и отвод газовой и жидких фаз, отличающийся тем, что целевые компоненты абсорбируют рабочим телом жидкостно-кольцевого вакуум-насоса до необходимой концентрации. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть рабочего тела отводят для его регенерации и (или) для извлечения целевых компонентов. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что отводимый конденсат отслаивают от рабочего тела в отдельной емкости.