РЕКТИФИКАЦИОННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2004 года по МПК B01D3/14 C07C7/04 

Изобретение относится к технике разделения многокомпонентных смесей веществ на индивидуальные вещества или фракции, а именно к ректификационным установкам для разделения близкокипящих смесей высших кислот алифатического ряда на четыре фракции. Изобретение может найти применение в масложировой, пищевой и других отраслях промышленности.

Известна ректификационная установка непрерывного действия для разделения смеси высших кислот алифатического ряда на четыре фракции [Файнберг Е.Е. Ректификация природных жирных кислот и высших спиртов. М.: Пищепром, 1970, с.27], выбранная авторами в качестве прототипа.

Установка содержит три последовательно соединенные ректификационные колонны, каждая из которых снабжена дефлегматором и кипятильником и имеет одно сечение ввода питания.

Каждая из колонн имеет расположенный в верхней ее части и соединенный с дефлегматором узел отбора целевой фракции и соединенный с дефлегматором через делитель узел подачи в колонну части конденсата указанной фракции. В нижней части каждой из колонн расположены соединенный с кипятильником узел отбора кубового остатка, которым в первой и второй колоннах является соответствующий промежуточный продукт ректификации, и соединенный с кипятильником через делитель узел подачи в колонну отводимой из кипятильника части кубового остатка. На уровнях сечений ввода питания первой, второй и третьей колонн расположены узлы подачи в колонны в качестве питания соответственно исходной смеси кислот, промежуточного продукта ректификации, отбираемого из первой колонны, и промежуточного продукта ректификации, отбираемого из второй колонны.

В процессе ректификации из первой, второй и третьей колонн в виде дистиллятов отводятся целевые фракции с возрастающей от колонны к колонне температурой кипения, фракция с наибольшей температурой кипения отводится из третьей колонны в виде кубового остатка.

Данная установка обеспечивает разделение исходной смеси на четыре целевые фракции.

Однако в рассматриваемой установке обеспечение требуемого для осуществления ректификации соотношения паровой и жидкой фаз в колоннах достигается при условии использования в каждой из них дефлегматора и кипятильника, работа которых требует больших затрат энергии.

Задачей заявляемого изобретения является снижение энергетических затрат, требуемых для работы ректификационной установки.

Сущность изобретения заключается в том, что ректификационная установка включает три последовательно соединенные колонны адиабатического типа, первая из которых снабжена дефлегматором, а вторая и третья колонны снабжены кипятильниками, первая колонна имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз три сечения ввода питания, в верхней части первой колонны расположены соединенный с дефлегматором узел отбора целевой фракции разделяемой смеси и соединенный с дефлегматором через делитель узел подачи в первую колонну части конденсата указанной фракции, на уровне первого сечения ввода питания в первой колонне имеются первый узел подачи промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне второго сечения ввода питания в первой колонне имеются второй узел подачи промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне третьего сечения ввода питания в первой колонне имеется узел подачи исходной смеси, в нижней части первой колонны расположен третий узел подачи промежуточного продукта ректификации и третий узел отбора промежуточного продукта ректификации, вторая колонна имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз два сечения ввода питания, в верхней части второй колонны расположены первый узел подачи промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне первого сечения ввода питания во второй колонне имеются второй узел подачи промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне второго сечения ввода питания во второй колонне имеются третий узел подачи промежуточного продукта ректификации и третий узел отбора промежуточного продукта ректификации, в нижней части второй колонны размещены соединенный с кипятильником через делитель узел отбора целевой фракции разделяемой смеси и соединенный с кипятильником узел подачи во вторую колонну отобранной из кипятильника части указанной фракции, третья колонна имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз узел отбора целевой фракции разделяемой смеси и сечение ввода питания, в верхней части третьей колонны расположен первый узел подачи промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне сечения ввода питания в третьей колонне расположен второй узел подачи промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора промежуточного продукта ректификации, в нижней части третьей колонны расположен соединенный с кипятильником через делитель узел отбора целевой фракции разделяемой смеси и соединенный с кипятильником узел подачи в третью колонну отобранной из кипятильника части указанной фракции, при этом первый узел отбора промежуточного продукта ректификации первой колонны соединен с первым узлом подачи промежуточного продукта ректификации третьей колонны, а первый узел отбора промежуточного продукта ректификации третьей колонны соединен с первым узлом подачи промежуточного продукта ректификации первой колонны, второй узел отбора промежуточного продукта ректификации первой колонны соединен с первым узлом подачи промежуточного продукта ректификации второй колонны, а первый узел отбора промежуточного продукта ректификации второй колонны соединен со вторым узлом подачи промежуточного продукта ректификации первой колонны, третий узел отбора промежуточного продукта ректификации первой колонны соединен с третьим узлом подачи промежуточного продукта ректификации второй колонны, а третий узел отбора промежуточного продукта ректификации второй колонны соединен с третьим узлом подачи промежуточного продукта ректификации первой колонны, второй узел отбора промежуточного продукта ректификации второй колонны соединен со вторым узлом подачи промежуточного продукта ректификации третьей колонны, а второй узел отбора промежуточного продукта ректификации третьей колонны соединен со вторым узлом подачи промежуточного продукта ректификации второй колонны.

Целесообразным является размещение колонн по высоте относительно друг друга таким образом, чтобы уровень расположения первого узла подачи промежуточного продукта ректификации и первого узла отбора промежуточного продукта ректификации первой колонны находились выше уровня расположения первого узла подачи промежуточного продукта ректификации и первого узла отбора промежуточного продукта ректификации третьей колонны, а уровень расположения второго узла подачи промежуточного продукта ректификации и второго узла отбора промежуточного продукта ректификации третьей колонны находился выше уровня расположения второго узла подачи промежуточного продукта ректификации и второго узла отбора промежуточного продукта ректификации второй колонны.

Новым по сравнению с прототипом в заявляемом изобретении является то, что первая колонна не имеет кипятильника, а вторая и третья колонны не имеют дефлегматоров, первая и вторая колонны имеют дополнительные сечения ввода питания, при этом колонны снабжены узлами отбора и подачи промежуточных продуктов ректификации, которые расположены на разных уровнях по высоте колонн и соединены друг с другом соответствующим образом для образования взаимообратных связей между колоннами по тепловым потокам.

Благодаря конструктивно-технологическим особенностям заявляемой установки подвод и отвод тепловой энергии в колонны осуществляется не только за счет подачи в них продуктов, отбираемых из дефлегматора и кипятильников, но также за счет вводимых в колонну или отводимых из нее потоков промежуточных продуктов ректификации.

Таким образом, в предлагаемой установке используется один дефлегматор и два кипятильника, что позволяет значительно снизить энергозатраты, требуемые для работы установки.

Расположение колонн ректификационной установки со смещением по высоте относительно друг друга позволяет организовать подачу промежуточного продукта ректификации с уровня первого сечения ввода питания первой колонны в верхнюю часть третьей колонны, а также подачу промежуточного продукта ректификации с уровня сечения ввода питания третьей колонны на уровень первого сечения ввода питания второй колонны самотеком, за счет чего сокращается количество насосов в установке и соответственно дополнительно снижаются энергозатраты, требуемые для работы установки.

На чертеже представлена функциональная схема заявляемой ректификационной установки.

Ректификационная установка состоит из последовательно соединенных первой колонны 1, второй колонны 2 и третьей колонны 3. Указанные колонны являются колоннами адиабатического типа.

Первая колонна 1 снабжена дефлегматором 4 и имеет расположенные последовательно сверху вниз первое сечение ввода питания 5, второе сечение ввода питания 6 и третье сечение ввода питания 7. В верхней части колонны 1 расположены соединенный с дефлегматором 4 узел отбора 8 целевой фракции разделяемой смеси и соединенный с дефлегматором 4 через делитель 9 узел подачи 10 в колонну 1 отобранной из дефлегматора 4 части указанной фракции. На уровне первого сечения ввода питания 5 в колонне 1 имеются первый узел подачи 11 промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора 12 промежуточного продукта ректификации, на уровне второго сечения ввода питания 6 в колонне 1 имеются второй узел подачи 13 промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора 14 промежуточного продукта ректификации, на уровне третьего сечения ввода питания 7 в колонне 1 имеется узел подачи 15 исходной смеси. В нижней части колонны 1 расположен третий узел подачи 16 промежуточного продукта ректификации и третий узел отбора 17 промежуточного продукта ректификации.

Вторая колонна 2 снабжена кипятильником 18 и имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз первое сечение ввода питания 19 и второе сечение ввода питания 20. В верхней части колонны 2 расположены первый узел подачи 21 промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора 22 промежуточного продукта ректификации, на уровне первого сечения ввода питания 19 в колонне 2 имеются второй узел подачи 23 промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора 24 промежуточного продукта ректификации, на уровне второго сечения ввода питания 20 в колонне 2 имеются третий узел подачи 25 промежуточного продукта ректификации и третий узел отбора 26 промежуточного продукта ректификации. В нижней части колонны 2 размещены соединенный с кипятильником 18 через делитель 27 узел отбора 28 целевой фракции разделяемой смеси и соединенный с кипятильником 18 узел подачи 29 в колонну 2 отобранной из кипятильника 18 части указанной фракции.

Третья колонна 3 снабжена кипятильником 30 и имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз узел отбора 31 целевой фракции разделяемой смеси и сечение ввода питания 32. В верхней части колонны 3 расположен первый узел подачи 33 промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора 34 промежуточного продукта ректификации. На уровне сечения ввода питания 32 в колонне 3 имеется второй узел подачи 35 промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора 36 промежуточного продукта ректификации. В нижней части колонны 3 расположен соединенный с кипятильником 30 через делитель 37 узел отбора 38 целевой фракции разделяемой смеси и соединенный с кипятильником 30 узел подачи 39 в колонну 3 отобранной из кипятильника 30 части указанной фракции.

Первый узел 12 отбора промежуточного продукта ректификации первой колонны 1 соединен с первым узлом подачи 33 промежуточного продукта ректификации третьей колонны 3, а первый узел отбора 34 промежуточного продукта ректификации третьей колонны 3 соединен с первым узлом подачи 11 промежуточного продукта ректификации первой колонны 1. Второй узел отбора 14 промежуточного продукта ректификации первой колонны 1 соединен с первым узлом подачи 21 промежуточного продукта ректификации второй колонны 2, а первый узел отбора 22 промежуточного продукта ректификации второй колонны 2 соединен со вторым узлом подачи 13 промежуточного продукта ректификации первой колонны 1. Третий узел отбора 17 промежуточного продукта ректификации первой колонны 1 соединен с третьим узлом подачи 25 промежуточного продукта ректификации второй колонны 2, а третий узел отбора 26 промежуточного продукта ректификации второй колонны 2 соединен с третьим узлом подачи 16 промежуточного продукта ректификации первой колонны 1. Второй узел отбора 24 промежуточного продукта ректификации второй колонны 2 соединен со вторым узлом подачи 35 промежуточного продукта ректификации третьей колонны 3, а второй узел 37 отбора 36 промежуточного продукта ректификации третьей колонны 3 соединен со вторым узлом подачи 23 промежуточного продукта ректификации второй колонны 2.

Колонны 1, 2, 3 размещены по высоте относительно друг друга таким образом, что уровень расположения первого узла подачи 11 промежуточного продукта ректификации и первого узла отбора 12 промежуточного продукта ректификации первой колонны 1 находятся выше уровня расположения первого узла подачи 33 промежуточного продукта ректификации и первого узла отбора 34 промежуточного продукта ректификации третьей колонны 3, а уровень расположения второго узла подачи 35 промежуточного продукта ректификации и второго узла отбора 36 промежуточного продукта ректификации третьей колонны 3 находятся выше уровня расположения второго узла подачи 23 промежуточного продукта ректификации и второго узла отбора 24 промежуточного продукта ректификации второй колонны 2.

Установка работает следующим образом.

Нагретую до температуры кипения исходную смесь ABCD высших кислот алифатического ряда, в частности смеси кислот кокосового масла, подают в первую колонну 1 через узел 15 подачи исходной смеси. В процессе многократного взаимодействия паровой и жидкой фаз в колоннах 1, 2, 3 происходит разделение исходной смеси на четыре целевые фракции А, В, С и D (относительная летучесть фракций убывает от А к D).

Наиболее летучая целевая фракция А отводится из верхней части колонны 1 в виде пара и поступает в дефлегматор 4. Конденсат целевой фракции А поступает в делитель 9, из которого часть конденсата подается в верхнюю часть колонны 1 в качестве флегмы, а другая часть отводится из делителя 9 в сборник фракции А (на чертеже не показан).

Наименее летучая фракция D отводится в виде кубового остатка из нижней части колонны 2 и поступает в делитель 27, из которого часть указанной фракции направляется в кипятильник 18, а затем в виде парового потока подается в нижнюю часть колонны 2. Другая часть фракции D отводится из делителя 27 в сборник фракции D (на чертеже не показан).

Фракция В, промежуточная по летучести между фракцией А и фракцией С, отводится в виде бокового погона колонны 3 в сборник фракции С (на чертеже не показан).

Фракция С, промежуточная по летучести между фракцией В и фракцией D, отводится в виде кубового остатка из нижней части колонны 3 и поступает в делитель 37, из которого часть указанной фракции направляется в кипятильник 30, а затем в виде парового потока подается в нижнюю часть колонны 3. Другая часть фракции С отводится в сборник фракции С (на чертеже не показан).

Взаимообратная связь по тепловым потокам между колоннами 1, 2 и 3 осуществляется следующим образом.

С уровня первого сечения ввода питания 5 колонны 1 отбирается промежуточный продукт ректификации АВ и самотеком поступает в верхнюю часть колонны 3 в качестве флегмы. Отбираемый из верхней части колонны 3 промежуточный продукт ректификации АВ пара подается в колонну 1 на уровне ее первого сечения ввода питания 5 в качестве питания.

С уровня второго сечения ввода питания 6 колонны 1 отбирается промежуточный продукт ректификации АВС и подается в верхнюю часть колонны 2 в качестве флегмы. Отбираемый из верхней части колонны 2 промежуточный продукт ректификации АВС в виде пара подается в колонну 1 на уровне ее второго сечения ввода питания 6 в качестве питания.

Из нижней части колонны 1 отбирается в виде кубового остатка промежуточный продукт ректификации BCD и подается в колонну 2 на уровне ее второго сечения ввода питания 20 в качестве питания. Отбираемый с уровня второго сечения ввода питания 20 колонны 2 промежуточный продукт ректификации BCD в виде пара подается в нижнюю часть колонны 1.

С уровня сечения ввода питания 32 колонны 3 в виде жидкости отбирается промежуточный продукт ректификации ВС и самотеком поступает в колонну 2 на уровне ее первого сечения ввода питания 19 в качестве питания. Отбираемый из колонны 2 с уровня ее первого сечения ввода питания 19 промежуточный продукт ректификации ВС в виде пара подается в колонну 3 на уровне ее сечения ввода питания 32 в качестве питания.

Изобретение относится к технике разделения многокомпонентных смесей веществ на индивидуальные вещества или фракции, а именно к ректификационным установкам для разделения близкокипящих смесей высших кислот алифатического ряда на четыре фракции. Изобретение может найти применение в масложировой, пищевой и других отраслях промышленности. Задачей изобретения является снижение энергетических затрат, требуемых для работы ректификационной установки. Ректификационная установка включает три последовательно соединенные колонны адиабатического типа, первая из которых снабжена дефлегматором, а вторая и третья колонны снабжены кипятильниками. Первая колонна имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз три сечения ввода питания. В верхней части первой колонны расположен соединенный с дефлегматором узел отбора целевой фракции разделяемой смеси. На уровне первого сечения ввода питания в первой колонне имеются первый узел подачи промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне второго сечения ввода питания в первой колонне имеются второй узел подачи промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне третьего сечения ввода питания в первой колонне имеется узел подачи исходной смеси. В нижней части первой колонны расположен третий узел подачи промежуточного продукта ректификации и третий узел отбора промежуточного продукта ректификации. Вторая колонна имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз два сечения ввода питания. В верхней части второй колонны расположены первый узел подачи промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора промежуточного продукта ректификации. На уровне первого сечения ввода питания во второй колонне имеются второй узел подачи промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне второго сечения ввода питания во второй колонне имеются третий узел подачи промежуточного продукта ректификации и третий узел отбора промежуточного продукта ректификации. В нижней части второй колонны размещен кипятильник. Третья колонна имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз узел отбора целевой фракции разделяемой смеси и сечение ввода питания. В верхней части третьей колонны расположен первый узел подачи промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне сечения ввода питания в третьей колонне расположен второй узел подачи промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора промежуточного продукта ректификации, в нижней части третьей колонны расположен кипятильник. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Ректификационная установка, включающая три последовательно соединенные колонны адиабатического типа, первая из которых снабжена дефлегматором, а вторая и третья колонны снабжены кипятильниками, первая колонна имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз три сечения ввода питания, в верхней части первой колонны расположены соединенный с дефлегматором узел отбора целевой фракции разделяемой смеси и соединенный с дефлегматором через делитель узел подачи в первую колонну части конденсата указанной фракции, на уровне первого сечения ввода питания в первой колонне имеются первый узел подачи промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне второго сечения ввода питания в первой колонне имеются второй узел подачи промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне третьего сечения ввода питания в первой колонне имеется узел подачи исходной смеси, в нижней части первой колонны расположен третий узел подачи промежуточного продукта ректификации и третий узел отбора промежуточного продукта ректификации, вторая колонна имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз два сечения ввода питания, в верхней части второй колонны расположены первый узел подачи промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне первого сечения ввода питания во второй колонне имеются второй узел подачи промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне второго сечения ввода питания во второй колонне имеются третий узел подачи промежуточного продукта ректификации и третий узел отбора промежуточного продукта ректификации, в нижней части второй колонны размещены соединенный с кипятильником через делитель узел отбора целевой фракции разделяемой смеси и соединенный с кипятильником узел подачи во вторую колонну отобранной из кипятильника части указанной фракции, третья колонна имеет расположенные последовательно по ее высоте сверху вниз узел отбора целевой фракции разделяемой смеси и сечение ввода питания, в верхней части третьей колонны расположен первый узел подачи промежуточного продукта ректификации и первый узел отбора промежуточного продукта ректификации, на уровне сечения ввода питания в третьей колонне расположен второй узел подачи промежуточного продукта ректификации и второй узел отбора промежуточного продукта ректификации, в нижней части третьей колонны расположен соединенный с кипятильником через делитель узел отбора целевой фракции разделяемой смеси и соединенный с кипятильником узел подачи в третью колонну отобранной из кипятильника части указанной фракции, при этом первый узел отбора промежуточного продукта ректификации первой колонны соединен с первым узлом подачи промежуточного продукта ректификации третьей колонны, а первый узел отбора промежуточного продукта ректификации третьей колонны соединен с первым узлом подачи промежуточного продукта ректификации первой колонны, второй узел отбора промежуточного продукта ректификации первой колонны соединен с первым узлом подачи промежуточного продукта ректификации второй колонны, а первый узел отбора промежуточного продукта ректификации второй колонны соединен со вторым узлом подачи промежуточного продукта ректификации первой колонны, третий узел отбора промежуточного продукта ректификации первой колонны соединен с третьим узлом подачи промежуточного продукта ректификации второй колонны, а третий узел отбора промежуточного продукта ректификации второй колонны соединен с третьим узлом подачи промежуточного продукта ректификации первой колонны, второй узел отбора промежуточного продукта ректификации второй колонны соединен со вторым узлом подачи промежуточного продукта ректификации третьей колонны, а второй узел отбора промежуточного продукта ректификации третьей колонны соединен со вторым узлом подачи промежуточного продукта ректификации второй колонны.2. Установка по п.1, характеризующаяся тем, что колонны размещены по высоте относительно друг друга таким образом, что уровень расположения первого узла подачи промежуточного продукта ректификации и первого узла отбора промежуточного продукта ректификации первой колонны находятся выше уровня расположения первого узла подачи промежуточного продукта ректификации и первого узла отбора промежуточного продукта ректификации третьей колонны, а уровень расположения второго узла подачи промежуточного продукта ректификации и второго узла отбора промежуточного продукта ректификации третьей колонны находятся выше уровня расположения второго узла подачи промежуточного продукта ректификации и второго узла отбора промежуточного продукта ректификации второй колонны.