СПОСОБ ДИСТИЛЛЯЦИИ СЫРОЙ КОМПОЗИЦИИ В РЕКТИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙ ТЕПЛОВОЙ НАСОС КОСВЕННОГО ДЕЙСТВИЯ Российский патент 2024 года по МПК B01D3/14 B01D3/32 

Настоящее изобретение относится к способу очистки сырой композиции, включающему дистилляцию или ректификацию сырой композиции в ректификационной установке, включающей тепловой насос, функционирующий между верхним конденсатором и ребойлером ректификационной установки.

Ректификация является хорошо известным способом разделения компонентов жидкой смеси посредством селективного испарения и конденсации, основанным на использовании разной летучести компонентов смеси. Ректификация широко используется, например, в химической и нефтехимической промышленности. В ходе ректификации жидкую фракцию, собирающуюся в нижнем резервуаре ректификационной колонны, непрерывно выпаривают в ребойлере, тогда как паровую фракцию, собирающуюся в верхней части ректификационной колонны, непрерывно конденсируют в конденсаторе.

Для снижения энергопотребления этого способа, т.е., для улучшения энергетического баланса процесса, иногда можно использовать тепловой насос прямого действия. В такой конфигурации часть тепла, выделяющегося в конденсаторе при конденсации паровой головной фракции, используют для испарения жидкой нижней фракции в ребойлере. Это может быть осуществлено путем отведения паровой головной фракции, подачей ее в компрессор, в котором она сжимается, и подачей из компрессора в ребойлер, в котором сжатая паровая головная фракция конденсируется, отдавая тепло нижней фракции, которая, тем самым, испаряется. Однако, главным недостатком этого процесса является то, что паровая головная фракция должна пройти через компрессор, что может привести к некоторому загрязнению паровой головной фракции, т.е., отделенного продукта процесса ректификации. Однако, для множества веществ, которые очищают при помощи ректификации, для последующего использования этих веществ требуется очень высокая степень чистоты. Например, силаны, такие как метилхлорсиланы, такие как метилтрихлорсилан, используемые в процессах полимеризации, должны быть чрезвычайно чистыми, поскольку в противном случае страдает качество.

Для преодоления этого недостатка было предложено использовать тепловой насос косвенного действия. Тепловой насос косвенного действия может быть применен таким же образом, как и в холодильных установках, и в качестве хладагента может быть использован аммиак или другие химические соединения. Однако, обычно используемые хладагенты являются дорогостоящими, особенно, если принимать во внимание большое количество оборудования, требующегося в крупных промышленных системах, таких как ректификационные установки. Кроме этого, энтальпия испарения обычно используемых хладагентов низкая, и поэтому приходится применять довольно большой массовых расход. Другой конкретной задачей является реализация такого теплового насоса косвенного действия для процессов ректификации рентабельным образом при том, что разность между кубовой температурой и температурой верха ректификационной колонны, т.е., разность между точкой росы головной фракции и температурой кипения нижней фракции, имеет критическое значение и должна быть довольно небольшой, что имеет место в случае ректификации силанов, таких как метилхлорсиланы, такие как метилтрихлорсилан.

В виду этого целью, лежащей в основе настоящего изобретения, является обеспечение способа очистки сырой композиции посредством ректификации, характеризующегося сниженным энергопотреблением на границе установки, путем использования теплового насоса между конденсатором паровой головной фракции и ребойлером нижней фракции, для осуществления которого требуется ректификационная установка со сравнимо низкими капитальными затратами, и который особенно хорошо подходит для процесса ректификации, в котором разность между кубовой температурой и температурой верха ректификационной колонны довольно небольшая, например, как при ректификации силанов, таких как метилхлорсиланы, такие как метилтрихлорсилан, но который, тем не менее, позволяет получить продукт ректификации очень высокой степени чистоты.

В соответствии с настоящим изобретением, эта цель достигнута путем обеспечения способа очистки сырой композиции, включающего ректификацию сырой композиции в ректификационной установке, включающей ректификационную колонну, в которой имеется первый (верхний) конденсатор, предназначенный для конденсации головной фракции, и ребойлер для испарения нижней фракции, при этом, разность между температурой головной фракции и температурой нижней фракции составляет, самое большее, 20°С, при этом, тепловой насос функционирует между первым (верхним) конденсатором и ребойлером, при этом, тепловой насос является тепловым насосом косвенного действия, в котором в качестве хладагента используется вода или метанол, при этом, тепловой насос косвенного действия включает расширительный клапан и компрессор, при этом, тепловой насос включает второй (предпочтительно, концевой) конденсатор, который расположен выше по потоку относительно компрессора.

Это решение основывается на неожиданном обнаружении того, что при функционировании теплового насоса косвенного действия между верхним конденсатором и ребойлером ректификационной установки, и при использовании воды или метанола в качестве хладагента в тепловом насосе косвенного действия, обеспечивается способ очистки сырой композиции, характеризующийся существенно уменьшенным энергопотреблением, который особенно хорошо подходит для процесса ректификации, в котором разность между кубовой температурой и температурой верха ректификационной колонны довольно небольшая, как при ректификации силанов, таких как метилхлорсиланы, такие как метилтрихлорсилан, и который позволяет получить продукт ректификации очень высокой степени чистоты, поскольку контакт между потоками процесса ректификации, такими как паровая головная фракция, и текучими средами, такими как хладагент, теплового насоса отсутствует. Следовательно, в отличие от использования теплового насоса прямого действия, загрязнение парового головного продукта в компрессоре теплового насоса надежно исключается, так как тепловой насос косвенного действия работает не с паровым головным продуктом, а с отличным от него хладагентом, а именно, с водой или метанолом. Поскольку и вода, и метанол, характеризуются сравнительно высокой энтальпией испарения, достаточно довольно небольшого массового расхода в тепловом насосе, поэтому может быть использован сравнительно компактный и рентабельный тепловой насос.

По той же причине тепловой насос косвенного действия, функционирующий с водой или метанолом, особенно хорошо подходит для использования при очистке путем ректификации сырой смеси, в которой разность между температурой головной фракции и температурой нижней фракции составляет, самое большее, 20°С. Следовательно, способ, соответствующий настоящему изобретению, особенно хорошо подходит для очистки сырой композиции, которая в качестве подлежащего очистке компонента содержит силан, такой как метилхлорсиланы, такой как, в частности, метилтрихлорсилан. Кроме этого, концевой конденсатор обеспечивает необходимое дополнительное охлаждение для отведения избытка энергии, являющегося результатом собственной эффективности теплового насоса. В известном уровне техники концевой конденсатор, если он есть, обычно располагают ниже по потоку относительно компрессора с целью увеличения средней разности температур относительно хладагента и, тем самым, уменьшения необходимой площади поверхности концевого конденсатора. Однако, в соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что более экономичным является размещение концевого конденсатора выше по потоку относительно компрессора, а не ниже компрессора, как обычно. Даже если размещаемый выше по потоку концевой конденсатор должен иметь большую площадь поверхности, расход паров, подлежащих сжатию в концевом конденсаторе, значительно меньше, поэтому эксплуатационные издержки и, следовательно, общие издержки ректификационной установки сокращаются.

В соответствии с настоящим изобретением, термин тепловой насос косвенного действия означает тепловой насос, в котором используется хладагент, не получаемый из процесса ректификации, т.е., тепловой насос, в котором в качестве хладагента не используют фракцию, получаемую в процессе ректификации, такую как паровая головная фракция.

Кроме этого, в соответствии с настоящим изобретением, термин концевой конденсатор означает конденсатор, установленный с целью дополнения конденсирующей способности после (верхнего) конденсатора или после горячей стороны ребойлера. Иногда в литературе его называют «вторичный конденсатор». Его размер и производительность, как правило, меньше, чем у первичного (верхнего) конденсатора. Его производительностью можно управлять с целью регулирования или «конечной настройки» давления в системе. В соответствии с настоящим изобретением, функцией концевого конденсатора по большей части является отведение энергии, вводимой в систему компрессорами. Для проведения четкого различия между верхним конденсатором и концевым конденсатором верхний конденсатор также именуется первым конденсатором или первым верхним конденсатором, тогда как концевой конденсатор также именуется вторым конденсатором.

В соответствии с настоящим изобретением, тепловой насос косвенного действия функционирует с водой или метанолом в качестве хладагента. Предпочтительно, хладагент состоит из воды или метанола, т.е., не содержит каких-либо других веществ за исключением следов абсорбированного газа.

Предпочтительно, тепловой насос косвенного действия функционирует с водой. Преимущество этого заключается в том, что вода нетоксична и пригодна для использования в процессах ректификации, проводимых при температуре в диапазоне от 75 до 200°С.

В способе, соответствующем настоящему изобретению, требуется большое число теоретических ступеней, поэтому он должен быть реализован в длинной ректификационной колонне. Следовательно, исходя из падения давления в колонне и задачи разделения как таковой, требуется большая разность температур между верхом и кубом ректификационной колонны. Однако, в соответствии с настоящим изобретением неожиданно было обнаружено, что данный способ особенно хорошо подходит для процессов ректификации, в которых разность между температурой головной фракции и температурой нижней фракции ректификационной колонны составляет, самое большее, 20°С, более предпочтительно, самое большее, 15°С, наиболее предпочтительно, самое большее, 10°С.

В частности, настоящее изобретение может быть использовано в процессах ректификации, где температура нижней фракции или кубовой фракции составляет, соответственно, от 80°С до 150°С, более предпочтительно, от 85°С до 105°С, еще более предпочтительно, от 90°С до 100°С.

В развитие идеи настоящего изобретения предполагается, что в ходе процесса температура головной фракции составляет, по меньшей мере, от 65°С до 130°С, более предпочтительно, от 75°С до 95°С, еще более предпочтительно, от 80°С до 90°С.

Как указано выше, способ настоящего изобретения особенно хорошо подходит и поэтому, предпочтительно, используется для очистки силанов, более предпочтительно, для очистки метилхлорсиланов, наиболее предпочтительно, для очистки метилтрихлорсилана. При дистилляции метилтрихлорсилана требуется очень высокая степень чистоты, а рабочие температуры лежат в описанном выше диапазоне.

Для простоты соединения теплового насоса косвенного действия с ректификационными устройствами, в частности, является предпочтительным, чтобы, по меньшей мере, один из, более предпочтительно, и верхний конденсатор, и ребойлер представляли собой кожухотрубные аппараты. Это обеспечивает простое соединение теплового насоса косвенного действия с верхним конденсатором и ребойлером, например, путем обеспечения функционирования трубного пространства верхнего конденсатора и межтрубного пространства ребойлера с хладагентом теплового насоса косвенного действия, тогда как межтрубное пространство верхнего конденсатора функционирует с паровой головной фракцией ректификационной колонны, и трубное пространство ребойлера функционирует с нижней фракцией ректификационной колонны.

Хорошие результаты получают, в частности, когда верхний конденсатор представляет собой кожухотрубный испаритель с падающей пленкой. На технологической стороне испарителя с падающей пленкой парообразная головная фракция ректификационной колонны конденсируется, тогда как на вспомогательной стороне жидкий теплоноситель (вода или метанол) испаряется. Таким образом, верхний конденсатор также является испарителем. Использование испарителя с падающей пленкой дает возможность функционирования при меньшей разности температур на трубах, чем в обычном термосифонном испарителе. Однако, капитальные затраты на испаритель с падающей пленкой и, следовательно, общие капиталовложения немного увеличиваются. Вместе с тем, издержки на сжатие и, следовательно, эксплуатационные издержки при этом значительно уменьшаются, так что в целом применение испарителя с падающей пленкой позволяет снизить общие издержки ректификационной установки, используемой в способе, соответствующем настоящему изобретению. Предпочтительно, в ходе процесса средняя разность температур между межтрубным пространством и трубным пространством испарителя с падающей пленкой составляет от 2°С до 25°С, более предпочтительно, от 5°С до 12°С.

Точно также, является особенно предпочтительным, чтобы ребойлер в нижней части колонны представлял собой кожухотрубный испаритель с падающей пленкой. Предпочтительно, в ходе процесса средняя разность температур между межтрубным пространством и трубным пространством ребойлера составляет от 2°С до 25°С, более предпочтительно, от 5°С до 12°С.

Предпочтительно, тепловой насос косвенного действия включает паровой трубопровод, который соединяет трубное пространство верхнего конденсатора и межтрубное пространство ребойлера, и трубопровод конденсата, который соединяет межтрубное пространство ребойлера и трубное пространство верхнего конденсатора, при этом, на паровом трубопроводе имеется компрессор, а на трубопроводе конденсата установлен расширительный клапан.

В соответствии с другим, особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, компрессор теплового насоса косвенного действия включает один или более турбовентиляторов. Преимущественно, применение одного или нескольких турбовентиляторов позволяет значительно уменьшить издержки на сжатие, поскольку они намного дешевле, чем обычно используемые турбокомпрессоры. В зависимости от отношения давлений, определяемого как давление ниже по потоку относительно компрессора, деленное на давление выше по потоку относительно компрессора, последовательно может быть установлено два, три или более турбовентиляторов. Таким образом, компрессор включает, предпочтительно, от 1 до 5, более предпочтительно, от 2 до 4 турбовентиляторов, установленных последовательно.

В соответствии с настоящим изобретением, тепловой насос включает второй конденсатор, предпочтительно, концевой конденсатор, который расположен выше по потоку относительно компрессора. Предпочтительно, концевой конденсатор расположен последовательно с верхним конденсатором.

В развитие идеи настоящего изобретения предполагается, что ректификационная установка включает впускной трубопровод и выпускной трубопровод, при этом, впускной трубопровод соединяет трубное пространство верхнего конденсатора с концевым конденсатором, и выпускной трубопровод соединяет концевой конденсатор с трубным пространством конденсатора, таким образом, оставшийся пар поступает в концевой конденсатор и конденсируется, а конденсат возвращается в верхний конденсатор.

В соответствии с другим особенно предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, небольшие капли воды или метанола разбрызгивают или инжектируют, соответственно, в пар, проходящий через компрессор, с целью снижения температуры пара после сжатия. Сжатие ведет к перегреванию пара ниже по потоку относительно компрессора, что создает трудности для ребойлера, в частности, если в качестве ребойлера используют испаритель с падающей пленкой, который не обладает достаточной эффективностью для охлаждения перегретого пара. Более низкая температура пара также является предпочтительной потому, что стоимость компрессора увеличивается, если он предназначен для большей проектной температуры. Следовательно, является предпочтительным разбрызгивать или инжектировать, соответственно, в сжатый пар воду или метанол, соответственно. Температура жидкости, воды или метанола, соответственно, должна быть равна или близка к ее температуре кипения. Жидкая вода или метанол, соответственно, которую разбрызгивают или инжектируют, затем, в перегретом паре, имеющем более высокую температуру, испаряется и, тем самым, охлаждает перегретый пар. При работе ребойлера, выполненного в форме испарителя с падающей пленкой, с паром, температура которого близка к точке росы, теплообмен увеличивается. Особенно предпочтительно, в этом варианте осуществления изобретения компрессор включает один или более турбовентиляторов.

При запуске процесса является предпочтительным использовать в ребойлере пар для испарения нижней фракции ректификационной колонны. В частности, может быть использован пар из внешнего источника, и установка может быть разогрета до пуска компрессора. В случае возникновения проблемы с компрессором, также возможно функционирование ректификационной установки при нагревании ребойлера паром. Конденсация может быть, по меньшей мере частично, обеспечена концевым конденсатором. При наличии дополнительного проектного ресурса в концевом конденсаторе, можно даже полностью конденсировать верхнюю паровую фракцию, когда компрессор не работает, например, в случае технического обслуживания.

В другом аспекте настоящим изобретением обеспечивается ректификационная установка, включающая ректификационную колонну, верхний конденсатор для конденсации головной фракции, ребойлер для испарения нижней фракции и тепловой насос, функционирующий между верхним конденсатором и ребойлером, при этом, тепловой насос представляет собой тепловой насос косвенного действия, который включает расширительный клапан и компрессор, при этом, тепловой насос включает концевой конденсатор, который расположен выше по потоку относительно компрессора, впускной трубопровод, который соединяет верхний конденсатор с концевым конденсатором, и выпускной трубопровод, который соединяет концевой конденсатор с верхним конденсатором.

Является предпочтительным, чтобы компрессор включал один или более турбовентиляторов, более предпочтительно, от 1 до 5, наиболее предпочтительно, от 2 до 4 турбовентиляторов, установленных последовательно.

Кроме этого, является предпочтительным, чтобы верхний конденсатор представлял собой кожухотрубный испаритель с падающей пленкой со вспомогательным паром теплового насоса в трубном пространстве, и ребойлер для испарения нижней фракции представлял собой кожухотрубный испаритель с падающей пленкой со вспомогательным паром теплового насоса в межтрубном пространстве.

Далее настоящее изобретение поясняется более подробно со ссылкой на чертеж, который является лишь иллюстрацией одного из вариантов осуществления настоящего изобретения и не носит ограничительный характер.

На фиг. 1 схематично показана ректификационная установка для способа очистки сырой композиции в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На единственной фиг. 1 представлена схема ректификационной установки 10 для способа очистки сырой композиции в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, в частности, для очистки силана, такого как метилхлорсилан, такого как метилтрихлорсилан.

Ректификационная установка 10 включает ректификационную колонну 12, ребойлер 14, верхний конденсатор 16 пара и тепловой насос 18 косвенного действия. Ректификационная колонна 12 включает сырьевой трубопровод 19 для подачи сырой силановой смеси в ректификационную колонну 12, верхний трубопровод 20, соединяющий верхнюю часть 22 ректификационной колонны 12 с верхним конденсатором 16 пара, а также нижний трубопровод 24, соединяющий куб 26 ректификационной колонны 12 с ребойлером 14. И ребойлер 14, и верхний конденсатор 16 пара являются кожухотрубными аппаратами с падающей пленкой.

В тепловом насосе 18 косвенного действия имеется паровой трубопровод 28, который соединяет трубное пространство верхнего конденсатора 16 пара с межтрубным пространством ребойлера 14, и трубопровод 30 конденсата, который соединяет межтрубное пространство ребойлера 14 с трубным пространством верхнего конденсатора 16 пара. Компрессор 32 расположен на паровом трубопроводе 28, тогда как сборный резервуар 34 и расширительный клапан 36 расположены на трубопроводе 30 конденсата. Компрессор 32 включает два турбовентилятора, установленных последовательно. В сборном резервуаре 34 имеется трубопровод 44 для подачи подпиточного потока и продувочный трубопровод 46. Кроме этого, тепловой насос 18 косвенного действия включает впускной трубопровод 38, концевой конденсатор 40 и выпускной трубопровод 42. Впускной трубопровод 38 соединяет трубное пространство верхнего конденсатора 16 пара с концевым конденсатором 40, а выпускной трубопровод 42 соединяет концевой конденсатор 40 с трубным пространством верхнего конденсатора 16 пара.

Во время работы ректификационной установки сырую смесь, содержащую метилтрихлорсилан, подают по сырьевому трубопроводу 19 в ректификационную колонну 12, где проводят ее дистилляцию. Головная фракция, т.е. пар, поступает по верхнему трубопроводу 20 в качестве теплопритока в межтрубное пространство верхнего конденсатора 16 пара. Поскольку точка росы пара головной фракции выше, чем температура кипения жидкой нижней фракции, подаваемой насосом по нижнему трубопроводу 24 из куба ректификационной колонны 12 в ребойлер 14, возможен косвенный теплообмен между паром головной фракции в верхнем конденсаторе 16 и жидкостью нижней фракции в ребойлере 14 и, тем самым, испарение жидкости нижней фракции с использованием тепла пара головной фракции. Вода, являющаяся хладагентом теплового насоса 18, испаряется в трубном пространстве верхнего конденсатора 16, поскольку температура кипения воды ниже, чем точка росы пара в верхнем трубопроводе 20, поступающего из верхней части 22 ректификационной колонны 12. Следовательно, вода испаряется в трубном пространстве верхнего конденсатора 16. Циркуляцию жидкости в трубном пространстве обеспечивают при помощи насоса, отбирающего жидкость из нижней части трубного пространства и подающего ее на верх труб. Образующийся при этом пар поступает по паровому трубопроводу 28 в компрессор 32. Большая часть пара всасывается в компрессор 32. В компрессоре 32 пар сжимается до давления, которое соответствует температуре точки росы, достаточно большой для обеспечения его конденсации в межтрубном пространстве ребойлера 14. Степень сжатия, определяемая как давление ниже по потоку относительно компрессора, деленное на давление выше по потоку относительно компрессора, в этом случае составляет от 1,70 до 3,20, предпочтительно, от 2,10 до 2,70. Эта степень сжатия значительно меньше, чем в случае, когда в качестве хладагента вместо воды используют метанол при той же разности температур в теплообменниках. Ребойлер 14 и верхний конденсатор 16 пара имеют одинаковую абсолютную производительность. Поскольку эффективность компрессора 32 меньше 100%, нет необходимости в сжатии всего пара, образующегося в верхнем конденсаторе 16 пара. Часть энергии обеспечивается за счет неэффективности компрессора 32 и поступает с потоком пара по паровому трубопроводу 28. Для преобразования некоторого количества физической теплоты в скрытую теплоту и облегчения теплообмена в межтрубном пространстве ребойлера в компрессор инжектируют воду. Оставшийся пар удаляют в концевом конденсаторе 40.

Сжатый пар подают насосом в межтрубное пространство ребойлера 14. И ребойлер 14, и верхний конденсатор 16 представляют собой кожухотрубные аппараты с падающей пленкой. Средняя разность температур между межтрубным пространством и трубным пространством верхнего конденсатора 16 пара, с одной стороны, и средняя разность температур между межтрубным пространством и трубным пространством ребойлера 14, с другой стороны, составляет от 2°С до 25°С, предпочтительно, от 5°С до 12°С. В ребойлере 14 тепло передается от пара, проходящего в межтрубном пространстве ребойлера 14, к жидкости нижней фракции, проходящей по трубному пространству ребойлера 14, при этом, пар конденсируется, а жидкость нижней фракции испаряется. В трубном пространстве циркуляцию жидкости куба 26 ректификационной колонны организуют при помощи насоса по трубопроводу 24 в верхнюю часть труб ребойлера 14. Конденсат в межтрубном пространстве собирается в сборном резервуаре 34. Из него жидкость насосом подают по трубопроводу 30 конденсата, через расширительный клапан 36 в трубное пространство верхнего конденсатора 16 пара. Поскольку давление в трубном пространстве верхнего конденсатора 16 пара меньше атмосферного, можно ожидать просачивания некоторого количества воздуха, и концевой конденсатор 40 нужно продувать через продувочный трубопровод 41 при помощи вакуумного агрегата. Потерянный хладагент компенсируют при помощи подпиточного потока 44, подаваемого в сборный резервуар 34. Инертные газы - главным образом, просачивающийся воздух - входящие в состав пара, откачиваемого по паровой линии 28, которые имеют давление ниже атмосферного, не конденсируются в межтрубном пространстве ребойлера 14. Следовательно, их нужно продувать из сборного резервуара 34 по продувочному трубопроводу 46.

Список номеров позиций на чертеже

10 Ректификационная установка

12 Ректификационная колонна

14 Ребойлер/испаритель (с падающей пленкой)

16 Верхний конденсатор пара/ кожухотрубный испаритель с падающей пленкой

18 Тепловой насос косвенного действия

19 Сырьевой трубопровод

20 Верхний трубопровод

22 Верхняя часть ректификационной колонны

24 Нижний трубопровод

26 Куб

28 Паровой трубопровод

30 Трубопровод конденсата

32 Компрессор/турбовентилятор

34 Сборный резервуар

36 Расширительный клапан

38 Впускной трубопровод

40 Концевой конденсатор

41 Продувочный трубопровод к вакуумному агрегату

42 Выпускной трубопровод

44 Подпиточный поток

46 Продувочный трубопровод

Настоящее изобретение относится к способу очистки сырой композиции, включающему ректификацию сырой композиции в ректификационной установке, включающей ректификационную колонну, в которой имеется верхний конденсатор для конденсации головной фракции и ребойлер для испарения нижней фракции, при этом, разность между температурой головной фракции и температурой нижней фракции составляет, самое большее, 20°С, при этом, тепловой насос функционирует между верхним конденсатором и ребойлером, при этом, тепловой насос полностью отделен от процесса для исключения какого-либо загрязнения, при этом, тепловой насос является тепловым насосом косвенного действия, в котором в качестве хладагента используется вода или метанол, при этом, тепловой насос косвенного действия включает расширительный клапан и компрессор, при этом, тепловой насос включает концевой конденсатор, который расположен выше по потоку относительно компрессора, при этом трубное пространство первого верхнего конденсатора соединено со вторым конденсатором посредством впускного трубопровода, а второй конденсатор соединен с трубным пространством первого верхнего конденсатора посредством выпускного трубопровода. Изобретение также касается ректификационной установки. Технический результат - снижение энергопотребления на границе установки. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки сырой композиции, включающий ректификацию сырой композиции в ректификационной установке (10), включающей ректификационную колонну (12), имеющую первый верхний конденсатор (16) для конденсации головной фракции и ребойлер (14) для испарения нижней фракции, причем разность между температурой головной фракции и температурой нижней фракции составляет, самое большее, 20°С, причем тепловой насос (18) функционирует между первым верхним конденсатором (16) и ребойлером (14), причем тепловой насос (18) представляет собой тепловой насос (18) косвенного действия и выполнен с возможностью работы с применением воды или метанола в качестве хладагента, причем тепловой насос (18) косвенного действия включает расширительный клапан (36) и компрессор (32), причем тепловой насос (18) включает второй конденсатор (40), который расположен выше по потоку относительно компрессора (32), при этом трубное пространство первого верхнего конденсатора (16) соединено со вторым конденсатором (40) посредством впускного трубопровода (38), а второй конденсатор (40) соединен с трубным пространством первого верхнего конденсатора (16) посредством выпускного трубопровода (42).

2. Способ по п. 1, в котором разность между температурой головной фракции и температурой нижней фракции составляет, самое большее, 15°С, предпочтительно, самое большее, 10°С.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором температура нижней фракции составляет от 80°С до 150°С, предпочтительно, от 85°С до 105°С, более предпочтительно, от 90°С до 100°С.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором температура головной фракции составляет от 65°С до 130°С, предпочтительно, от 75°С до 95°С, более предпочтительно, от 80°С до 90°С.

5. Способ по п. 1, в котором сырая композиция в качестве подлежащего очистке компонента содержит силан, предпочтительно, метилхлорсилан, более предпочтительно, метилтрихлорсилан.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором первый верхний конденсатор (16) представляет собой кожухотрубный испаритель (16) с падающей пленкой.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором ребойлер (14) представляет собой кожухотрубный испаритель (14) с падающей пленкой.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором тепловой насос (18) косвенного действия включает паровой трубопровод (28), который соединяет трубное пространство верхнего конденсатора (16) и межтрубное пространство ребойлера (14), и трубопровод (30) конденсата, который соединяет межтрубное пространство ребойлера (14) и трубное пространство верхнего конденсатора (16), причем на паровом трубопроводе (28) установлен компрессор (32), и на трубопроводе (30) конденсата установлен расширительный клапан (36).

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором компрессор (32) включает один или более турбовентиляторов.

10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором компрессор (32) включает один или более турбовентиляторов, и небольшие капли воды или метанола разбрызгивают в пар, проходящий через турбовентилятор (32), для снижения температуры перегретого пара (32).

11. Ректификационная установка (10), включающая ректификационную колонну (12), включающую первый верхний конденсатор (16) для конденсации головной фракции, ребойлер (14) для испарения нижней фракции и тепловой насос (18), функционирующий между первым верхним конденсатором (16) и ребойлером (14), причем тепловой насос (18) представляет собой тепловой насос (18) косвенного действия, который включает расширительный клапан (36) и компрессор (32), причем тепловой насос (18) включает второй конденсатор (40), который расположен выше по потоку относительно компрессора (32), впускной трубопровод (38), соединяющий первый верхний конденсатор (16) со вторым конденсатором (40), и выпускной трубопровод (42), соединяющий второй конденсатор (40) с первым верхним конденсатором (16).

12. Установка по п. 11, в которой компрессор (32) включает один или более турбовентиляторов.

13. Установка по п. 11 или 12, в которой первый верхний конденсатор (16) представляет собой кожухотрубный испаритель (16) с падающей пленкой, и ребойлер (14) представляет собой другой кожухотрубный испаритель (14) с падающей пленкой.