Вакуумная ректификационная колонна Советский патент 1987 года по МПК B01D3/32 

Изобретение относится к MaccoDOMetiiioii технике, а именно к конструкции вакуумных ректификационных колонн, и может быть использовано в химической нромьпиленмосги для разделения и очистки термически HCCToib них веществ, имеющих высокую температур) кипения при атмосферном давлении, например капролактама.

Цель изобретения - повыщение произ- водительиости колонны при разделении тяжелокипящих продуктов за счет выравнива- НИИ гидродинамических условий по ее высоте при сохранении передачи давления к эффективности.

На фиг. 1 представлена вакуумная-ректификационная колонна, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - отдельный пакет колонны.

Колонна содержит корпус 1, состояплий из нескольких секций (например, трех) 2-4, связанных между собой фланцами 5, поперечные перегородки 6, снабженные патруб- ками 7 для про.хода паров, пакеты 8 из кольцевых перфорированных пласти) 9 с отбортованными краями, одна из которых снабжена заглуп кой 10, переливные стаканы 11 с отверстиями 12 для слива жидкости на нижележащие пакеты, патрубки для входа 13 н 1зыхода 14 пара, а также ввода 15 и вывода 16 жидкости. Заглушка 10 делит пакет на нижнюю 17 и верхнюю 18 части. Отношение высоты нижней части каждого пакета к высоте его верхней части равно 0,5-0,9, а число пластин в пакетах, расположенных в нижнем отсеке, составляет 0,3-0,4 от числа пластин в пакетах, )асноложенных в верхнем отсеке.

Колонна работает следующим образом.

Флегму через патрубок 15 подают на переливной стакан 11, откуда через отверстия 12 она стекает на перфорированные кольцевые пластины 9 пакета 8, где распределяется по поверхности пластин. Перетекая через перфо)ацпн пластин, флегма собирается в пере.ливнс м стакане I 1, отку.ча снова стекает па кольцс1 ыс нластилы 9 накета 8, лежан.имч) ниже, и т. д. Жндкость, стекаюн1ая с пластин nc)c.:ieiHei4) пакета 8, собирается в нижней части корпуса 1,отку.и1 ()дится через патруПок Hi для вывода жидкости. Пары, поступая в патрубок 13 д;1я входа пара, попадают во впутреннео пространство пакетов 8 II заг. П Чпкой И) (Я ь:юняются в ра- дпа.и.ном панравлепн, к результате чего па- pOBoii ноток проходит мелчду кольцевыми иластинамн 9. коптакгируя с жидкостью, распределенной по поверхности пластин.

Попадая в пространство между пакетами 8, пар движется вверх и поперечными перегородками 6 отклоняется внутрь пакета, снова проходя между кольцевыми пластинами 9, но уже в противоположпом направле- ПИИ, т. е. от внещнего края пластин 9 к внутреннему. Паровой поток оказывается вповь впутри пакета 8, но уже в верхней, большей по высоте части пакета пластин 9.

5

0 5

0

5

0

5

5

0

Оттуда он через патрубок 7 для прохода парпв попадает во внутреннее пространство следующего по ходу пакета 8, где заглущ- ками 10 снова отклоняется в радиальном направлении и т.д.

Двигаясь таким образом вверх, паровой ноток попадает в вьппележащую секцию 3, r;j.e распо.южепы пакеты 8 с большим числом пластин 9, а затем в секцию 4 с еще ббль- 1НПМИ п{) высоте пакетами. При этом живое сечение парового потока ступенчато увеличивается, благодаря чему снижение остаточного давления не приводит к увеличению линейной скорости паров в зазорах .между кольцевыми пластинами. Достигнув верха колонны, пар, обогащепный легколетучи.м компонентом, выводится через патрубок 14 для выхода пара.

Отношение числа пластин в пакетах, расположенных в самой нижней секции, к числу пластин в пакетах, расположенных в самой верхней секции, составляет 0,3-0,4. При значениях этого отношения менее 0,3 узкими местами для прохода паров в верхних пакетах колонны становятся центральные отверстия кольцевых пластин, диаметр которых одинаков по всей колонне. При этом увеличение числа пластин в пакете, приводящее к снижению линейных скоростей радиального парового потока, движущегося в зазорах между пластинами пакета, уже не дает существенного снижения гидравлического сопро- тивлепия пакета в целом. При значениях указанного отношения более 0,4 не удается полностью компенсировать уменьшение остаточного давления в колонне в несколько раз при переходе от ее низа к верху, которое и.меет .место при ректификации тяжелокипящих веществ типа капролактама.

В вакуумных ректификационных колон- пах для тяжелокипящих веществ оптимальный режим работы выбирают таким образом, чтобы расход паровой фазы составлял 60- 80% ot предельного расхода, при котором в колонне наступает захлебывание, сопровождающееся резким увеличением перепада давления в рсолонне. В связи с этим отноще- ние высоты нижней части каждого пакета к высоте его верхней части равно 0,5-0,9.

Пример . Диаметр колонны 800 мм, ширина зазора между соседними кольцевыми пластинами в пакетах 8 мм, толщина пластин 0,3-0,5 мм, внешний диаметр пластин D 300 мм, внутренний диаметр d 140 мм. Число пластин п, расстояние от заглушки до самой нижней пластины пакета h и расстояние от заглушки до самой верхней пластины пакета Н равны в нижней секции: п 24, Н 98 мм, h 86 мм, h/H 0,87; в средней секции: п 52, Н 230 мм, h 180 мм, h/H 0,78 в верхней секции: п 80, Н 364 мм; h 270 мм, h/H 0,74.

Пример 2. Размеры как в примере 1. В нижней секции: п 24,.Н 108 мм, h

-- 76 мм, h/H 0,70; в средней секции; п 42, Н 204 мм, h 124 мм, h/H 0,61; в верхней секции: п 60, Н 314 мм, h 158 мм, h/H 0,50.

Преимущество предлагаемой колонны по сравнению .с известной заключается в том, что устранение узких мест в колонне позволяет увеличить на 25% ее пропускную способность по парам при неизменном перепаде давления между низом и верхом колонны и сохранении прежней эффективности массообмена в колонне. При использовании предлагаемой ректификационной колонны для ректификации капролактама перепад давления не превышает 10-12 мм рт. ст,

Формула изобретения

Вакуумная ректификационная колонна, содержащая корпус, разделенный по высоте

на oTceKi псмичн чиыми перегородками, снабженными 11ат) 6i ;iMii для 1, паров переливные стаканы, установленные и центре поперечных перегородок, и пакеты, состоящие из ряда ко, 1ьис-вы. перфорированных пластин с отбортованными краями, установленных с зазором во внутрепнпх отсеках соосно патрубкам, при этом одна из пластин каждого пакета спабжспа заг,пу1пкой, делящей пакет на нижнюю п верхнюю части, отличающаяся тем, что, с целью 110 1Н1епня производительности при раздело.чпи тяже.ю- кипящих продуктов за счет ныра чнивапия гидродинамических усювий по И1 1соте при сохранении перепада дар ления и -эффективности, отношение высоты нижпсч части каждого пакета к высоте его верхней части равно 0,5-0,9, а число пластин в пакетах, расположенных в нижнем отсеке, составляет 0,3-0,4 от числа пластин в пакетах, расположенных в верхнем отсеке.

А-А

фиг.2

Фиг. 3

Изобретение относится к конструкции вакуумной ректификационной колонны для разделения тяжелокипящих продуктов, например капролактама. Изобретение позволяет повысить производительность колонны / за счет выравнивания гидродинамических условий по мере увеличения ее высоты. Колонна содержит состоящий из нескольких секций корпус 1, разделенный поперечными перегородками 6, снабженными патрубками для прохода паров 7, орошаемые пакеты 8 из кольцевых перфорированных пластин 9 с отбортованными краями, имеющие внутри по одной заглушке 10, переливные стаканы 11 с отверстиями 12 слива жидкости на пакеты 8. Число перфорированных пластин ступенчато увеличивается по ходу паров от одной секции к другой. Заглушка делит пакет на нижнюю 17 и верхнюю 18 части, при этом отношение высоты нижней части каждого пакета к высоте его верхней части равно 0,5-0,9, а число пластин в пакетах, расположенных в нижнем отсеке колонны, составляет 0,3-0,4 от числа пластин в пакетах, расположенных в самом верхне.м отсеке. 3 ил. 5S (Л со 4 С5 Ci fe