СПОСОБ ТРАНСПОРТИРОВКИ РАСТВОРА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Российский патент 1999 года по МПК F16K17/16 

Изобретение относится к способу транспортировки способного застывать раствора целлюлозы в водном органическом растворителе.

Термин "способный застывать раствор" обозначает раствор, который вследствие изменений температуры, давления или вследствие деструкции может привести к образованию твердого, по существу не перемещаемого продукта.

Изобретение, в особенности, применимо для способных застывать растворов целлюлозы, склонных к экзотермическим реакциям, таких, как способные застывать пасты или суспензии. Кроме того, изобретение особенно применимо для трубопровода для транспортировки смесей целлюлозы, n - оксида третичного амина и нерастворителя целлюлозы, такого, как вода.

Известно, что в сосуды высокого давления встраивают предохранительное устройство для сброса давления. Широко распространенным типом предохранительного устройства для сброса давления является разрывная мембрана. Разрывная мембрана, в основном, представляет собой мембрану, которая ослабляется или путем разрыва, или за счет вырывания ее из ее держателя, или за счет обоих факторов под действием давления, которое больше нормального рабочего давления для сосуда высокого давления, но меньше давления, при котором разрушается сам сосуд высокого давления.

Разрывные мембраны обычно устанавливают в небольших ответвлениях труб, расположенных вне сосуда высокого давления, или выполняют в виде части стенки (стенок) сосуда высокого давления. (SU, 833950 A, 25.09.81).

Особые проблемы могут иметь место в трубопроводе для транспортировки способного застывать раствора целлюлозы, где избыточное давление может возникать в самом трубопроводе.

Изобретение относится к разработке способа транспортировки по трубопроводу способного застывать раствора, в котором существует возможность возникновения избыточного давления внутри раствора. Избыточное давление может возникать внутри самого трубопровода или в результате роста давления, внешнего по отношению к трубопроводу.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ транспортировки раствора целлюлозы в водном растворе оксида третичного амина по трубопроводу, включающий нагрев раствора свыше 80 ^oC (US, 4243221 A, 20.01.81). Недостатком известного способа является невозможность сброса избыточного давления, возникающего в трубопроводе.

Задачей изобретения является повышение надежности способа транспортировки за счет обеспечения возможности сброса избыточного давления, возникающего в трубопроводе по тем или иным причинам.

Для обеспечения технического результата способ транспортировки раствора целлюлозы в водном растворе оксида третичного амина по трубопроводу, предусматривающий нагрев раствора целлюлозы свыше 80^oC, в соответствии с изобретением, включает сброс избыточного давления посредством, по меньшей мере, одного устройства для сброса, содержащего диск, смещаемый под действием давления, причем диск размешают в трубопроводе с возможностью смывания, по меньшей мере, его части раствором целлюлозы, проходящим по трубопроводу.

При этом диск выполняют в виде разрывной мембраны и устанавливают в держателе, а на трубопроводе выполняют боковой отвод, в котором размещают держатель с диском, причем, часть поверхности диска располагают, по существу, заподлицо с внутренней поверхностью стенки трубопровода.

Боковой отвод можно выполнять с приемным резервуаром для заполнения его раствором при разрыве мембраны, при этом температуру в боковом отводе и резервуаре поддерживают свыше 80^oC.

Устройств аналогичного типа может быть множество, при этом их устанавливают на расстоянии от 0,5 м до 30 м друг от друга.

Кроме того, в боковой отвод вставляют фланец, а в держатель - дополнительный фланец, которые затем зажимают вместе.

Диск можно выполнять из нержавеющей стали и приваривать к держателю электронно-лучевой сваркой.

Изобретение особенно применимо в тех случаях, когда способный застывать раствор склонен к экзотермическим реакциям, и особенно в случае смеси из целлюлозы и n - оксида третичного амина, возможно, с водой. N - оксид третичного амина может представлять собой n - оксид n - морфолина.

Используя термин "омываемый", в данном случае подразумевают то, что, по меньшей мере, часть поверхности мембраны сохраняется, в основном свободной от застывшего материала в том случае, если в трубопроводе создаются условия, вызывающие застывание раствора. По существу, разрывная мембрана установлена в трубопроводе так, что отсутствует значительная "застойная зона" между мембраной и потоком способного застывать материала внутри трубопровода, так что застывший материал не может накапливаться и образовывать пробку, которая могла бы помешать (или в худшем случае воспрепятствовала бы) работе мембраны в случае возникновения избыточного давления внутри трубопровода. Если возникает застывание, может произойти деструкция застывшего продукта, и если этот разложившийся материал захватывается основным течением раствора, он может или заблокировать расположенные ниже по течению фильтры, или ухудшить качество конечного продукта, подученного из раствора, а также он может воспрепятствовать сбросу давления с помощью разрывной мембраны вследствие наличия разложившегося продукта.

В качестве примера описан вариант реализации способа по настоящему изобретению со ссылкой на графические материалы, в которых:
фиг. 1 представляет собой схематичное изображение трубопровода, включающего ответвление и фланец,
фиг. 2 представляет собой сечение по фиг.1, включающее разрывную мембрану;
фиг. 3 представляет собой увеличенное изображение части в пределах окружности IV по фиг. 2.

На фиг. 1 показан трубопровод, через который транспортируется способный застывать раствор. В частности, трубопровод 1 можно использовать для транспортировки раствора целлюлозы в оксиде третичного амина, таком как n-оксид n-метилморфолина. Кроме того, раствор может содержать небольшое количество воды.

Раствор, проходящий через трубопровод 1, будет застывать в том случае, если он достаточно охладится (его обычно перекачивают при температуре в диапазоне от 100 до 120^oC). Раствор, будучи органическим раствором, может также разложиться с образованием твердого вещества, которое может прилипать к внутренней поверхности стенки трубы.

Для того, чтобы обеспечить возможную защиту от внезапных подъемов давления в трубе, например, за счет экзотермической реакции внутри раствора, в трубопроводе предусмотрено одно или более устройств для сброса избыточного давления.

На фиг. 2 трубопровод 1 также имеет боковой отвод 2 и фланец 3. Однако разрывная мембрана 4 выполнена на узле 5, имеющем форму "шляпы-цилиндра", который прикреплен к фланцу 3 болтами. Узел 5, показанный на фиг. 2 и 3, содержат фланец 6, выполненный заодно с втулкой 7, к нижнему торцу 8 которой приварена разрывная мембрана 4 из нержавеющей стали. Дополнительные детали нижней части втулки 7 и разрывной мембраны 4 можно видеть на фиг.3. Можно видеть, что торец 8 имеет вырезанный участок 9, в который перед электронно-лучевой сваркой разрывную мембрану 4 устанавливают снизу, как показано на фиг. 4, на которой сплавленные вместе материалы, образующие сварной шов, показаны черным треугольником 10. Мембрана может быть плоской, выпуклой, или вогнутой, в зависимости от потребности, но часть ее нижней поверхности обязательно должна "смываться" раствором, текущим в трубопроводе 1.

Если разрывная мембрана 4 выполнена плоской, то она, следовательно, будет фактически непрерывно продолжать внутреннюю стенку 11 трубы 1 только вдоль линии. Однако, вследствие того, что вдоль этой линии разрывная мембрана 4 находится в контакте с раствором, текущим через трубопровод 1, раствор непрерывно омывает некоторую часть поверхности разрывной мембраны 4 и предотвращает накапливание осадка на мембране, который мог бы скапливаться, застывать или разлагаться и образовывать твердый, клейкий затвор при наличии застойной зоны. В случае возникновения избыточного давления внутри, этот затор мог бы препятствовать разрыву мембраны 4. Благодаря способу транспортировки в соответствии с изобретением, поверхность мембраны всегда сохраняется свободной от отложений, по меньшей мере, частично, и, следовательно, некоторая часть мембраны 4 всегда подвергается воздействию фактического давления материала внутри трубопровода 1 и, таким образом, готова разорваться в случае возникновения избыточного давления, защита от которого предусмотрена.

Фланец 6 узла 5 в виде "шляпы-цилиндра" может быть зажат между фланцем 3 и дополнительным фланцем 12, прикрепленным к сливной трубе 13 приемного резервуара. Сливная труба 13 должна находиться при температуре свыше 80^oC (например, она может быть нагрета до 100^oC) должна быть соединена с соответствующим резервуаром (не показанным), использующим при необходимости растягивающийся сильфон, для приема продукта, вытесненного в том случае, если избыточное давление внутри трубы 1 прорвало мембрану 4. При необходимости пространство 14 внутри узла 5 может быть заполнено азотом. В пространстве 14 может быть установлен датчик разрыва мембраны.

Было обнаружено, что если температура способного застывать раствора целлюлозы в водном оксиде третичного амина - как правило, в n-оксиде n-метилморфолина - поддерживается свыше 80^oC, устройства для сброса давления можно размешать на значительных расстояниях друг от друга по длине трубопровода, используемого для транспортировки раствора.

Эта возможность использования далеко отстоящих друг от друга устройств для сброса давления возникает за счет того, что результатом экзотермической реакции внутри трубопровода является придание "толчка" содержимому трубопровода. Поскольку раствор целлюлозы образует тиксотропическую пасту, этот толчок стремится уменьшить вязкость пасты и позволяет газам из центра зоны экзотермической реакции или ("экзотермы") проходить через утонченный таким образом материал. Воздействие движения внутри пасты увеличивает снижение вязкости, тем самым образуя канал внутри пасты, текущей в трубопроводе. Было обнаружено, что, следовательно, можно устанавливать устройства для сброса избыточного давления на расстоянии до 27 метров друг от друга, и таким образом, на расстоянии до 13,5 метров от потенциальной экзотермы и все же получать безопасный отвод продукта. Возможна установка устройств даже еще дальше друг от друга и, следовательно, еще дальше от потенциальной экзотермы, например, на расстоянии 30 метров. Как правило, предпочтительно было бы предусмотреть устройство для сброса избыточного давления рядом с потенциальным источником экзотермы, но из-за способности пасты, к которой в особенности относится данное изобретение, образовывать внутренние каналы внутри самой себя при экзотермически условиях, можно надежно отводить ее при значительно больших расстояниях, чем можно было бы ожидать.

Способ транспортировки раствора целлюлозы относится к способам транспортировки способных застывать растворов, в которых существует возможность образования твердого, по существуя неперемещаемого продукта и возникновения избыточного давления внутри раствора. Способ включает нагрев раствора целлюлозы в водном растворе оксида третичного амина свыше 80^oС и сброс избыточного давления посредством устройства, содержащего диск, смещаемый под действием давления. Диск размещают в трубопроводе с возможностью смывания по меньшей мере его части раствором целлюлозы, проходящим по трубопроводу. Изобретение повышает надежность транспортировки раствора целлюлозы за счет обеспечения возможности сброса избыточного давления. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ транспортировки раствора целлюлозы в водном растворе оксида третичного амина по трубопроводу, включающий нагрев раствора целлюлозы свыше 80^oC, отличающийся тем, что осуществляют сброс избыточного давления посредством по меньшей мере одного устройства для сброса избыточного давления, содержащего диск, смещаемый под действием давления, причем диск размещают в трубопроводе с возможностью омывания по меньшей мере его части раствором целлюлозы, проходящим по трубопроводу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диск выполняют в виде разрывной мембраны и устанавливают в держателе, а на трубопроводе выполняют боковой отвод, в котором размещают держатель с диском, причем часть поверхности диска располагают, по существу, заподлицо с внутренней стенкой трубопровода. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что боковой отвод выполняют с примыкающим к нему приемным резервуаром для заполнения его раствором при разрыве мембраны. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что температуру в боковом отводе и резервуаре поддерживают свыше 80^oC. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что трубопровод снабжают множеством устройств для сброса избыточного давления и устанавливают их на расстоянии 0,5 - 30 м друг от друга. 6. Способ по п.2, отличающийся тем, что в боковой отвод вставляют фланец, а в держатель - дополнительный фланец, после чего оба фланца зажимают вместе. 7. Способ по п.2, отличающийся тем, что диск выполняют из нержавеющей стали. 8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что диск приваривают к держателю посредством электронно-лучевой сварки.