РАБОЧАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ ЖИДКОСТНО-ГАЗОВОГО СТРУЙНОГО АППАРАТА Российский патент 2002 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к вакуумным жидкостно-газовым струйным аппаратам.

Известно использование в качестве рабочей жидкости жидкостно-газового эжектора смеси воды и поверхностно-активных веществ (см., например, SU 1603079, F 04 F 5/00, 30.10.90).

Данная рабочая жидкость позволяет повысить устойчивость работы жидкостно-газового эжектора. Однако при использовании этой жидкости в процессе откачки ею углеводородных газов происходит накапливание конденсата углеводородных газов в рабочей жидкости, что в конечном итоге приводит к изменению состава рабочей жидкости и к необходимости ее замены. Как следствие, слив этой рабочей жидкости приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является рабочая жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата, включающая углеводородсодержащую жидкость (см., например, заявку РСТ WО 96/16711, В 01 D 3/10, 06.06.96).

В данном техническом решении описана работа насосно-эжекторной установки для создания вакуума в ректификационной колонне, где в жидкостно-газовый струйный аппарат в качестве рабочей жидкости подают углеводородсодержащую жидкость. Это позволяет откачивать углеводородсодержащие газы с помощью рабочей жидкости, родственной по составу откачиваемым газам. В результате отпадает необходимость слива в канализацию неработоспособной рабочей жидкости, что значительно улучшает экологическую безопасность производства. Однако данное техническое решение не может быть использовано в производствах, где в качестве рабочей жидкости рационально использовать углеводородные органические жидкости с особенными теплофизическими свойствами, в частности, для создания вакуума при производстве полимерных материалов на основе алкилбензола, что связано с особенностями поведения алкилбензола и его вредным влиянием на окружающую среду.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение стабильной работы жидкостно-газового струйного аппарата, предназначенного для откачки газовой среды при производстве алкилбензола, и повышение экологической безопасности производства.

Указанная задача решается за счет того, что в рабочей жидкости для жидкостно-газового струйного аппарата, включающей углеводородсодержащую жидкость, в качестве последней использован алкилбензол, причем содержание в рабочей жидкости алкилбензола составляет не менее 75% по массе, а содержание примесей, в частности олефинов и полиалкилбензола, - остальное.

Как показали проведенные исследования, при откачке газовой среды из ректификационных колонн при производстве алкилбензола теплофизические и химические свойства последнего позволяют его использовать в качестве рабочей жидкости жидкостно-газового струйного аппарата. Было установлено, что величина давления насыщенных паров алкилбензола при температуре, которую должна иметь рабочая жидкость в струйном аппарате, обеспечивает стабильную работу последнего при откачке газообразного алкилбензола и других газообразных веществ, которые могут находиться в колонне для производства алкилбензола.

Проведенные экспериментальные исследования подтвердили возможность использования алкилбензола в качестве рабочей жидкости жидкостно-газового струйного аппарата, предназначенного для поддержания заданного давления, в частности для создания вакуума в колоннах для получения алкилбензола, причем учитывались возможные изменения состава химических и физических свойств рабочей жидкости в процессе работы струйного аппарата, в частности в результате растворения в алкилбензоле других веществ. Было установлено, что содержание алкилбензола в смеси с примесями должно быть не менее 75% по массе, что позволяет получать рабочую жидкость, которая может обеспечить надежную работу струйного аппарата в требуемом для получения алкилбензола диапазоне температур и давлений откачки. Уменьшение содержания алкилбензола до величины менее 75% по массе изменяет теплофизические свойства рабочей жидкости, давление насыщенных паров и ухудшает распыл рабочей жидкости в струйном аппарате, что приводит к увеличению энергозатрат на получение в колонне заданного давления. В первую очередь это связано с тем, что накопление примесей в алкилбензоле приводит к изменению физических характеристик рабочей жидкости и в результате наступает момент, когда качественный состав рабочей жидкости не позволяет получить на выходе из сопла требуемую дисперсность и требуемый угол распыла рабочей жидкости, что в свою очередь приводит к снижению КПД струйного аппарата, а увеличение давления насыщенных паров не позволяет получить необходимую глубину вакуума в колонне.

Необходимо отметить, что под алкилбензолом понимается смесь гомологов бензола либо один из алкилбензолов с заменяющим водород в бензольном кольце радикалом C₁, С₃-С₁₄, при этом на свойства алкилбензола оказывает влияние радикал, замещающий атом водорода в бензольном ядре. В ходе исследования было установлено, что в качестве рабочей жидкости может быть использована смесь гомологов различного состава, причем состав радикала замещающего атом водорода в бензольном ядре может колебаться в этом случае в широком диапазоне, а именно от C₁ до С₁₄, что позволяет получить рабочую жидкость с необходимыми для работы струйного аппарата свойствами.

Особо необходимо остановиться на возможности повысить экологическую безопасность при производстве алкилбензола. Использование в качестве рабочей жидкости алкилбензола позволяет исключить попадание паров алкилбензола и сопутствующих газов, в частности паров олефинов, в окружающую среду и в то же время сохранить конденсат алкилбензола для дальнейшего производства. Этому способствует замкнутый контур циркуляции рабочей жидкости. Как следствие, в случае насыщения рабочей жидкости веществами, отличными по составу от алкилбензола, предоставляется возможность организации регенерации рабочей жидкости, которая исключает попадание алкилбензола и других вредных веществ в окружающую среду. При этом резко снижаются требования техники безопасности по предотвращению попадания вредных паров в окружающую среду (поскольку они в основном находятся в растворенном состоянии), что, в свою очередь, позволяет снизить капитальные вложения на обеспечение экологической безопасности производства.

Таким образом, удалось получить рабочую жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата, которая обеспечивает необходимый режим работы струйного аппарата без увеличения энергозатрат на получение заданного давления, в частности вакуума, в ректификационной колонне и, как следствие, было достигнуто выполнение поставленной задачи - обеспечение стабильной работы жидкостно-газового струйного аппарата при откачке парогазовой смеси из колонн в ходе производства алкилбензола при обеспечении экологической безопасности окружающей среды.

На чертеже представлена принципиальная схема насосно-эжекторной установки, в которой в качестве рабочей жидкости жидкостно-газового струйного аппарата использован алкилбензол.

Насосно-эжекторная установка содержит вакуумный жидкостно-газовый струйный аппарат 1, насос 2 и сепаратор 3. Насос 2 входом подключен к сепаратору 3 и выходом в соплу струйного аппарата 1, который, в свою очередь, выходом подключен к сепаратору 3 и входом откачиваемой парогазовой среды - к откачиваемому объему, в данном случае к ректификационной колонне 4 для производства алкилбензола.

Сепаратор 3 выполнен с магистралью 5 отвода сжатого газа и магистралью 6 отвода избытка рабочей жидкости. Установка может быть снабжена теплообменником 7 для поддержания заданной температуры рабочей жидкости перед подачей ее в сопло струйного аппарата 1, конденсатором 8 для конденсации части паров, поступающих из колонны 4 в жидкостно-газовый струйный аппарат 1, магистралью 9 для подпитки насосно-эжекторной установки компонентами рабочей жидкости.

Насосно-эжекторная установка работает следующим образом.

Насос 2 подает под давлением рабочую жидкость из сепаратора 3 в сопло жидкостно-газового струйного аппарата 1. Рабочая жидкость, истекая из сопла струйного аппарата 1, откачивает из ректификационной колонны 4 парогазовую среду и за счет этого создает и поддерживает в колонне 4 пониженное давление - вакуум. В струйном аппарате 1 парогазовая среда смешивается с рабочей жидкостью и за счет энергии последней сжимается. Одновременно происходит конденсация пара, содержащегося в парогазовой смеси. Из струйного аппарата 1 газожидкостная смесь поступает в сепаратор 3, где сжатая газообразная составляющая смеси отделяется от рабочей жидкости и отводится из сепаратора 3 по магистрали 5, а рабочая жидкость из сепаратора 3 поступает на вход насоса 2.

Рабочая жидкость, состоящая из алкилбензола с содержанием последнего в жидкой рабочей среде не менее 75% по массе, примеси - остальное, обеспечивает стабильную работу жидкостно-газового струйного аппарата независимо от того, какие примеси углеводородов из вакуумной колонны накапливаются в рабочей жидкости.

В результате конденсации паров в жидкостно-газовом струйном аппарате 1 образуется избыток рабочей жидкости, который в процессе работы установки отводится из контура циркуляции рабочей жидкости, например, из сепаратора 3 по магистрали 6. Одновременно с парами алкилбензола в жидкостно-газовый струйный аппарат поступают из колонны 4 пары других углеводородов и примесей, которые также конденсируются при смешении с рабочей жидкостью, что изменяет ее состав. Для поддержания необходимого состава рабочей жидкости осуществляется подпитка контура циркуляции рабочей жидкости насосно-эжекторной установки жидким алкилбензолом по магистрали 9, а по магистрали 6, как отмечалось выше, отводят загрязненный примесями избыток рабочей жидкости.

С помощью теплообменника 7 и/или через стенки элементов конструкции насосно-эжекторной установки поддерживают необходимую температуру рабочей жидкости.

Данное изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической и ряде других отраслей промышленности.

Изобретение относится к области струйной техники. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве углеводородсодержащей жидкости используется алкилбензол, причем содержание алкилбензола в рабочей жидкости составляет не менее 75% по массе, а содержание примесей - остальное. В результате обеспечивается стабильная работа жидкостно-газового струйного аппарата, предназначенного для откачки парогазовой среды из колонн для получения алкилбензола. 1 ил.

Рабочая жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата, включающая углеводородсодержащую жидкость, отличающаяся тем, что в качестве углеводородсодержащей жидкости использован алкилбензол, причем содержание в рабочей жидкости алкилбензола составляет не менее 75% по массе, а содержание примесей - остальное.