УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКТИФИКАЦИИ ПОД АТМОСФЕРНЫМ ДАВЛЕНИЕМ

МПКВ01 ДЗ/32
Устройство для ректификации под атмосферным давлением
Устройство относится к массообменному оборудованию и может быть использовано на предприятиях химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности в массообменных процессах, в том числе в технологиях ректификации смесей, в рекуперативных системах абсорбционной очистки газовых выбросов с рециркулирующим абсорбентом и др.
В процессе ректификации смесей под атмосферным давлением в нижней части колонны ректификации возникает избыточное давление, препятствующее извлечению из смеси целевого компонента. Снижение давления в колонне ректификации (ректификация под вакуумом) существенно увеличивает степень извлечения целевого компонента из смеси, однако, такого рода схемы требуют дорогостоящего оборудования эксплуатация которого сопряжена со значительными энергозатратами (Касаткин Л.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973, с. 484)
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для ректификации (Патент РФ SU № 1606140 А1 кл. В 01 D 3/32, опубл 15.11.90). Данное устройство помимо колонны ректификации оснащено дополнительным кубом с подогревом. Остаток из колонны ректификации направляют в дополнительный куб. Подогрев остатка в дополнительном кубе приводит к образованию паровой фазы, содержащей не извлечённый в колонне
ректификации целевой компоиеит, которая под собственным избыточным давлением возвращается в среднюю часть колонны ректификации. При этом повышаются надёжность работы устройства ректификации и качество целевого продукта.
Недостатком данного устройства является необходимость подвода энергии для нагрева дополнительного куба, что снижает экономичность работы установки.
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - усовершенствование устройства для ректификации смесей под атмосферным давлением с обеспечением высокой степени извлечения целевого компонента. Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении экономичности за счёт снижения энергозатрат. Кроме того, доступность и габариты дополнительного оборудования, которым оснащается основная ректификационная колонна, позволяют легко модернизировать соответствующие установки.
Указанный результат достигается тем, что устройство для ректификации под атмосферным давлением, содержащее колонну ректификации и сепаратор, соединённый с ней трубопроводом вывода кубового остатка, трубопроводы подачи смеси в колонну ректификации и вывода целевого продукта снабжено эжектором вход которого по паровой фазе соединён с сепаратором, вход по жидкости с трубопроводом подачи смеси в колонну ректификации, а выход со средней частью колонны ректификации.
На фиг. 1 изображена принципиальная технологическая схема предлагаемого устройства для ректификации.
Устройство содержит ректификационную колонну 1 кубовая часть которой трубопроводом 2 соединена с сепаратором 3. Эжектор 4 установлен на трубопроводе 5 подвода смеси в колонну ректификации 1 и соединён по паровой фазе трубопроводом 6
с сепаратором 3. Устройство снабжено трубопроводом 7 для выхода целевого продукта, трубопроводом 8 для отвода кубового остатка из сепаратора 3 и теплообменником 9 для подогрева смеси перед её подачей в колонну ректификации.
Устройство работает следующим образом:
Кубовый остаток, содержащий не извлечённый целевой компонент, из колонны ректификации 1 по трубопроводу 2 самотёком поступает в сепаратор 3 в котором при температуре близкой к температуре куба колонны ректификации 1 и благодаря падению давления (по отношению к давлению в колонне ректификации 1) происходит частичное испарение смеси вместе с остатком целевого компонента. Из сепаратора 3 кубовый остаток, обеднённый целевым компонентом, выводится по трубопроводу 8. Степень падения давления в сепараторе 3 определяется эффективностью работы эжектора 4, который помимо этой функции обеспечивает возврат образовавшейся в сепараторе 3 паровой фазы в колонну ректификации 1 вместе с подаваемой по трубопроводу 5 смесью через теплообменник 9.
Таким образом, поступающая в колонну ректификации 1 смесь имеет повышенн5то концентрацию целевого компонента (в сравнении с исходной до её поступления в эжектор 4), что улучшает качество разделения смеси и увеличивает выход целевого компонента в трубопровод 7. Кубовый остаток на выходе из сепаратора 3 имеет меньшее содержание целевого компонента в сравнении с его концентрацией в остатке на выходе из куба колонны ректификации 1. В ряде случаев фактор дополнительного извлечения целевого компонента в сепараторе 3 позволяет снизить температуру куба колонны ректификации 1 при сохранении заданной величины степени извлечения.
Эффективность работы предлагаемого устройства зависит от эффективности работы эжектора 4, что, в свою очередь, определяется энергией потока смеси, поступающей на его вход по трубопроводу 5. Использование предлагаемого устройства становится экономически целесообразным при возможности снижения давления в
сепараторе 3 на величину 0.2 - 0.3 атм и более по отношению к давлению в колонне ректификации 1.
Для практического использования предлагаемого устройства можно рекомендовать варианты, предполагающие конденсацию паровой фазы, извлечённой из сепаратора 3 с дальнейшей принудительной подачей жидкости в колонну ректификации 1. Кроме того, в ряде случаев (для установок АВТ предприятий нефтеперерабатывающей промышленности, например) целесообразно подавать извлечённую из сепаратора 3 паровую фазу непосредственно в трубопровод 7.
Пример работы устройства:
1.Использование предлагаемого устройства в составе колонны ректификации абсорбционной установки рекуперации газовых выбросов хлористого этила с рециркулирующим абсорбентом, позволяет сохранить требуемую степень извлечения хлористого этила из абсорбента при снижении температуры куба колонны ректификации с 220° С до leo С. При этом эжектор не создаёт разряжения в сепараторе, давление в котором поддерживается на уровне атмосферного. Давление низа колонны ректификации составляет 1,4 ата.
2.Для увеличения выхода бензиновых фракций из отбензинивающей колонны установки АВТ использование предлагаемого устройства позволяет увеличить степень их отгонки из нефти на 5 - 6%. Дополнительных энергозатрат не требуется.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить экономичность работы установок ректификации под атмосферным давлением за счёт снижения энергозатрат.
степени извлечения целевого компонента существенно снизить энергозатраты на нагрев смеси в колонне.
По сравнению с прототипом предлагаемое устройство более экономично, поскольку дополнительное извлечение целевого компонента из остатка не требует его последующего нагрева.