Способ разделения жидких смесей Советский патент 1980 года по МПК B01D1/22 

(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ

I

Изобретение относится к способам разделения жидких смесей путем выпаривания или дистилляции.

Известны способы разделения жидких смесей, в частности смесей, содержащих компоненты, значительно различающиеся по своей летучести (например, растворы твердых веществ, растворы малолетучих жидкостей в легколетучих растворителях), путем выпаривания или дистилляции под вакуумом в восходящей пленке жидкости. Эти способы предусматривают обычно введение исходного раствора в зону выпаривания при температурах, значительно (например на 19-50°С) более низких, чем температура кипения раствора при постоянном давлении 1.

Недостатком этих способов является невысокая степень использования теплопередающей поверхности в режиме испарения, что не позволяет получить большие коэффициенты теплопередачи.

Цель изобретения - повыщение степени отделения летучих компонентов.

Поставленная цель достигается тем, что при разделении жидких смесей путем испарения летучих компонентов в восходящей

пленке жидкости под вакуумом температуру исходной жидкой смеси перед подачей в зону испарения поддерживают на 0,5-10°С ниже температуры ее кипения при постоянном давлении.

В каждом конкретном случае требуемая температура в этом интервале определяется экспериментально. При подаче в зону испарения жидкости, температура которой отличается от температуры кипения на величину, лежащую в указанных пределах, возникает режим движения пленки, который

10 характеризуется чередующимися актами перегрева и вскипания поступающих порций жидкости и обуславливает пульсирующий характер процесса. Наличие пульсаций стимулирует волнообразование с увеличиваю15щейся к выходу амплитудой волн, что приводит к повыщению коэффициента теплопередачи.

Предлагаемым способом можно разделять различные смеси: отделять летучие жидкости от малолетучих, выделять газы,

20 растворенные в жидкостях, и т. п.

Пример 1. 2,22 кг/ч хлорбензола с температурой 27°С (на 2,4°С ниже температуры кипения при остаточном давлении 15 мм

рт. ст.) подают в вертикальную пленочную колонку поверхностью теплопередачи 0,0147м с температурой обогрева 150°С. Хлорбензол полностью испаряется в колонке. .Коэффициент теплопередачи составляет, таким образом, не менее 158 ккал/м ч °С. Для сравнения 2,22 кг/ч хлорбензола с температурой 22°С (на 16,8°С ниже температуры кипения при остаточном давлении 25 мм рт. ст.) подают в вертикальную пленочную колонку, поддерживая в ней уровень жидкости таким образом, чтобы поверхность теплопередачи испарительной части колонки составляла 0,0147 м (подогрев до температуры кипения происходит в нижней части колонки). При той же температуре обогрева получают 0,046 кг/ч неиспарившегося хлорбензола. Коэффициент теплопередачи составляет 123,0 ккал/м2ч°С.

Пример 2. 3,3 кг/ч хлорбензольного раствора толуилендиизоцианата (ТДИ) состава, вес. %:

ТДИ16,75

Смола2,54

Хлорбензол80,71

с температурой 57°С подают в вертикальную колонку (поверхность теплопередачи 0,0147м9 обогреваемую маслом с температурой 165°С. Температура кипения смеси при остаточном давлении 25 мм рт. ст. составляет 62-63°С. После испарения при этом давлении получают 2,68 кг/ч дистиллята состава, вес. %: ТДИ2,35

Хлорбензол97,65

и неиспарившегося остатка 0,62 кг/ч, состава вес. %:

ТДИ79,0

Смола13,5

Хлорбензол7,5

Коэффициент теплопередачи составляет 270 ккал/м2ч°С. Для сравнения аналогичный раствор при 26°С подают в пленочную колонку с поверхностью испарительной части 0,0147 м, обогреваемую маслом с температурой 165°С. При остаточном давлении 25 мм рт. ст. после испарения получали 2,48 кг/ч дистиллята состава, вес. %: ТДИ

0,7

Хлорбензол 99,3

кг/ч

и неиспарившейся части 0,82

состава. вес. %: ТДИ

65,3 Смола 10,2 Хлорбензол 24,5

Коэффициент теплопередачи при этом составляет 218 ккал/м2ч°С.

Пример 3. В пленочный испаритель высотой 0,48 м с поверхностью теплопередачи 0,0128 м, обогреваемой маслом с температурой 144-146°С, подают при остаточном давлении 520 мм рт. ст. 8,1 кг/ч реационной смеси, полученной после фосгенирования л{-трифторметиланилина в бензоле, содержащей 8,9 вес. /о ж-трифторметилфенилизоцианата, 0,3 вес. % фосгена и 0,1 вес. % хлористого водорода и имеющей температуру 78-79°С (на 0,5-1,5°С ниже температуры кипения). Получают раствор, свободный от фосгена и хлористого водорода.

Пример 4, В пленочный испаритель высотой 1,81 м с поверхностью теплопередачи 0,0369 м, обогреваемый маслом с температурой 180°С, поступает 4,62 кг/ч 3,2 вес. % хлорбензольного раствора полиизоцианата (полифенилен-полиметиленполиизоцианата) с температурой 39°С, что на 8°С ниже температуры кипения при остаточном давлении 25 мм рт. ст. Жидкий остаток на выходе из сепаратора имеет следующий состав, вес. %:

Полиизоцианат99,7

Хлорбензол0,3

Сконденсированная паровая фаза имеет следующий состав, вес. %:

Хлорбензол99,6

Диизоцианатодифенилметан0,4

Коэффициент теплопередачи составляет 138 ккал/м2ч°С.

Пример 5. В пленочный испаритель высотрй 1,95 м с поверхностью теплопередачи 0,0398 м, обогреваемый маслом с температурой 178°С, при остаточном давлении 53 мм рт. ст. поступает 10,85 кг/ч исходной смеси следующего состава, вес. %:

Хлорбензол76,68

2,4-Толуилендиизоцианат21,00

Смола2,32

с температурой 67°С (на 5,5°С ниже температуры кипения). Жидкий остаток после сепаратора в количестве 0,575 кг/ч имеет состав, вес. %:

2,4-Толуилендиизоцианат52,0

Смола47,8

Хлорбензол0,2

Сконденсированная паровая фаза в количестве 10,275 кг/ч имеет состав, вес. %:

80,964

Хлорбензол 2,4-Толуилен19,036. диизоцианат Коэффициент теплопередачи составляет 395 ккал/м2ч°С.

Жидкий остаток выводится из системы, а паровая фаза поступает на разделение в колонну с четырьмя теоретическими тарелками. Из верхней части колонны при остаточном давлении 50 мм- рт. ст. и флегмовом числе 1,5 получают 8,319 кг/ч хлорбензола.

Из куба колонны выводят 1,956 кг/ч 2,4толуилендиизоцианата с содержанием основного вещества 99,6% и выходом 85,8%. Потери от дополнительного осмоления составляют около 1,0%.

Предлагаемый способ за счет повышения коэффициента теплопередачи обеспечивает сокращение времени пребывания обрабатываемой жидкости в зоне высоких температур, что позволяет уменьшить потери термически нестабильных жидкостей при их обработке.

5787052

Формула изобретениядерживают на 0.5-10°С ниже температуры Способ разделения жидких смесей путем

их испарения в восходящей пленке под ва-Источники информации,

куумом, отличающийся тем, что, с цельюпринятые во внимание при экспертизе

повышения степени отделения летучих ком-j 1. Коган В. Б., Харисов М. А. Оборудовапонентов, температуру исходной жидкойние для разделения смесей под вакуумом,

смеси перед подачей в зону испарения под-«Машиностроение, 1976, с. 277.

ее кипения при постоянном давлении.