Вакуум-прерыватель для ректификационных колонн воздухоразделительных установок
VACUUM BREAKER FOR AIR SEPARATION UNITS RECTIFICATION COLUMNS

Изобретение относится к криогенной промышленности и может быть использовано для ректификации низкокипящих фракций.
Известно также устройство [SU 232907, C12, 18.12.1968 г. Бюл. №2], содержащее два резервуара, равных по объему и сообщенных между собой обводной трубой, выполняющей функции гидравлического затвора, и центральной вертикальной трубой, сепаратором пара и воздушника.
Однако это устройство при выполнении верхнего резервуара объемом, равным нижнему резервуару, не обеспечит предотвращение выброса рабочей жидкости при превышении давления в колонне выше допустимого.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является вакуум-прерыватель [SU 1804476, C12F 1/08, 23.03.1993 г., Бюл. № 11], который имеет верхний и нижний резервуары разного объема, а при работе колонны вакуум-прерыватель выполняет функцию и водяного манометра, поэтому соединяющая их вертикальная труба (диаметром 57х3,5 мм) заполнена рабочей жидкостью. При повышении давления в колонне выше допустимого жидкость из нижнего резервуара и вертикальной трубы заполняет верхний резервуар и ее часть (равная объему вертикальной трубы) выбрасывается в конденсатор. После выброса жидкости из нижнего резервуара и вертикальной трубы будет выбрасываться пар в конденсатор до снижения давления в колонне ниже допустимого и заполнения при этом жидкостью нижнего резервуара и вертикальной трубы из верхнего резервуара.
Рассматриваемое устройство недостаточно эффективно для использования в криогенной промышленности, так как рабочая жидкость под влиянием низких температур замерзает, а также отсутствует газосбрасывающее устройство.
Технической задачей изобретения является повышение эффективности, надежности, а также взрывобезопасности ректификационных колонн путем применения вакуум-прерывателя в криогенной технике.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в вакуум-прерывателе для ректификационных колонн воздухоразделительных установок, включающем верхний и нижний резервуары, связанные между собой центральной вертикальной трубой, установленной внутри резервуаров, и стеклянной обводной трубкой, причем нижний резервуар оснащен штуцером для соединения с ректификационной колонной, новым является то, что вокруг нижнего резервуара размещен с образованием полости кожух, который оснащен входным и выходным штуцерами для подачи и отвода теплоносителя, расположенными тангенциально к кожуху соответственно в верхней и нижней его части, при этом в полости установлены винтообразные направляющие, а верхний резервуар снабжен клапанами прямого и обратного действия.
Технический результат, заключается в повышении эффективности, надежности, а также взрывобезопасности ректификационных колонн путем применения вакуум-прерывателя в криогенной технике.
На фиг.1 изображена схема вакуум-прерывателя для ректификационных колонн воздухоразделительных установок.
Вакуум-прерыватель (фиг. 1) состоит из предназначенного для хранения рабочей жидкости нижнего резервуара 1, имеющего входной штуцер 2, который соединен с ректификационной колонной (не показана), и верхнего резервуара 3. При этом нижний 1 и верхний 3 резервуары связаны между собой центральной вертикальной трубой 4, обеспечивающей постоянное движение рабочей жидкости в зависимости от давления в ректификационной колонне, и стеклянной обводной трубкой 5, предназначенной для измерения давления в ректификационной колонне.
Для предотвращения повышения или понижения давления в ректификационной колонне в верхнем резервуаре 2 установлен клапан прямого действия 6 и клапан обратного действия 7.
Вокруг нижнего резервуара 1 размещен с образованием полости кожух 8, который оснащен входным 9 и выходным 10 штуцерами для подачи и отвода теплоносителя, расположенными тангенциально к кожуху 8 соответственно в верхней и нижней его части. В полости, образованной между кожухом 8 и корпусом нижнего резервуара 1, установлены винтообразные направляющие 11.
Винтообразные направляющие 11 предназначены не только для обеспечения максимальной траектории движения теплоносителя вокруг нижнего резервуара 1,  но и в качестве ребер, улучшающих теплоотвод и передачу его внутрь нижнего резервуара 1.
Вакуум-прерыватель работает следующим образом. При повышении давления в колонне (не показана) выше допустимого рабочая жидкость из нижнего резервуара 1 через центральную вертикальную трубу 4 выдавливается в верхний резервуар 3, пар из колонны, барботируя через рабочую жидкость, сбрасывается в окружающую среду через клапан прямого действия 6. При понижении давления в колонне ниже допустимого рабочая жидкость из верхнего резервуара 3 опускается по центральной вертикальной трубе 4 в нижний резервуар 1, недостаток давления компенсируется клапаном обратного действия 7.
Измерение уровня рабочей жидкости в вакуум-прерывателе и давления осуществляется с помощью обводной стеклянной трубки 5.
Внутрь полости в верхней части кожуха 6 тангенциально через входной штуцер 9 подается теплоноситель и по винтообразной направляющей 11 опускается в нижнюю часть полости и удаляется через выходной штуцер 10.
В результате винтообразной траектории движения теплоносителя осуществляется рекуперационная передача теплоты внутрь нижнего резервуара 1 через стенку его корпуса, что предотвращает замерзание рабочей жидкости, находящейся в нижнем резервуаре 1, при работе с низкокипящими фракциями.
Предлагаемый вакуум-прерыватель имеет следующие преимущества:
- снабжение нижнего резервуара кожухом с образованием с корпусом нижнего резервуара полости, которая оснащена входным и выходным штуцерами для теплоносителя, позволяет повысить эффективность и надежность прерывателя;
- размещение входного штуцера тангенциально к кожуху и установка в полости направляющих позволяет эффективно осуществлять рекуперативную передачу теплоты от теплоносителя рабочей жидкости;
- снабжение верхнего резервуара клапанами прямого и обратного действия обеспечивает взрывобезопасность как вакуум-прерывателя, так и ректификационной колонны.