Устройство фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси

Полезная модель относится к установкам для регенерации органических растворителей и может применяться в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Многие технологические процессы в промышленности и на транспорте связаны с использованием органических растворителей.
Отработанные промывочные растворители подвергаются регенерации для повторного использования очищенного растворителя.
Известны установки для регенерации растворителей (см. например, RU 2264840, МПК B01D 3/00), в которых очистка отработанные растворителей осуществляется с использованием вакуумной ректификационной колонны и дефлегматора.
Эти установки снабжены установленным на выходе из дефлегматора устройством фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси (фазоразделителем, работающим по принципу флорентийского сосуда).
В фазоразделителе отделяют воду от поступающих из дефлегматора сконденсированных паров растворителя, далее конденсат направляют в виде флегмы в верхнюю часть ректификационной колонны, входящей в состав устройства для регенерации растворителей.
Фазоразделитель сообщен с емкостью, предназначенной для сбора водной фазы, отделяемой в сепараторе от растворителя.
Известен влагоотделитель, содержащий цилиндрический корпус с входным и выходными патрубками (RU 74575, МПК B01D 45/12).
Влагоотделитель снабжен завихрителем и каплеотводом.
Известен также сепаратор для тепломассообменных процессов, содержащий цилиндрический корпус с входным и выходными патрубками (RU 93958, МПК F28F 9/00).
Данный сепаратор снабжен установленной коаксиально оси корпуса перфорированной трубой и гофрированной обечайкой с гофрами со слоем капиллярно-пористого материала.
Известен газожидкостной сепаратор, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с входным и выходными патрубками (RU 2583268, МПК B01D 19/00).
Этот сепаратор снабжен внутренним цилиндром с рядом отверстий и диспергирующим элементом.
Известно устройство для разделения неустойчивых эмульсий, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходными патрубками (RU 2110556, МПК B01D 17/04).
Устройство включает сепаратор - фазоразделитель, снабженный коалесцирующими элементами.
Кроме того, известно устройство для отделения гликоля из газожидкостной среды, содержащее цилиндрический корпус с входным и выходными патрубками (RU 164192, МПК B01D 17/04, 19/00).
Устройство снабжено успокоительной перегородкой и узлом коагуляции, выполненным из полимерного сетчатого материала.
Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является фазоразделитель (сепарационный модуль) для отделения воды от водно-углеводородной эмульсии, содержащий цилиндрический корпус с входным и выходными патрубками (RU 2540305, МПК B01D 17/04).
Сепарационный модуль снабжен разделяющей средой, содержащей коалесцирующий слой и слой для удержания капель воды.
Известные конструкции фазоразделителей, в том числе и фазоразделитель, выбранный в качестве ближайшего аналога предлагаемой полезной модели, либо малоэффективны при работе в составе установки для регенерации растворителей, либо конструктивно сложны, трудоемки в изготовлении и, соответственно, дорогостоящие.
Несмотря на большое разнообразие известных фазоразделителей, при осуществлении технологических процессов с использованием дефлегматора и ректификационной колонны, периодически возникает потребность в разработке новых конструкций устройств фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси.
При разработке полезной модели решалась техническая проблема по расширению арсенала конструкций устройств фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси, использующихся в установках для регенерации растворителей.
Технический результат заключается в обеспечении высокоэффективной и надежной работы устройства фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси, достаточно простого конструктивно и не требующего больших затрат на изготовление.
Технический результат достигается тем, что в устройстве фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси, содержащем цилиндрический корпус с входным и выходными патрубками, входной патрубок соединен с заглушенной снизу вертикально расположенной трубой, в нижней части охватываемой заполненной силикагелем цилиндрической кассетой, обечайка которой изготовлена из металлической сетки, при этом в стенке трубы выполнены сквозные отверстия, сообщающие полость трубы с полостью цилиндрической кассеты.
Именно такая совокупность существенных признаков предлагаемой полезной модели позволяет решить техническую проблему и достичь технического результата, что подтверждено практическим применением.
В конструкции устройства диаметр ячеек обечайки цилиндрической кассеты может быть равен 1,5-2,0 мм.
Диаметр сквозных отверстий в стенке трубы может быть равен 1,0-1,5 мм, а расстояние между центрами отверстий может быть равно 3,0-4,0 мм.
Диаметры входного патрубка и выходных патрубков могут быть равны между собой.
Диаметр обечайки цилиндрической кассеты может составлять 5,0-7,0 наружных диаметров трубы.
Высота цилиндрической кассеты может составлять 1,0-1,5 наружных диаметров трубы.
Диаметр корпуса может составлять 10,0-12,0 наружных диаметров трубы.
Высота корпуса устройства может составлять 15,0-17,0 наружных диаметров трубы.
При проектировании, изготовлении и опробовании устройства фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси определено, что именно такие конструктивные параметры являются оптимальными для обеспечения его высокой работоспособности.
На фиг. приведена конструкция устройства фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси в разрезе.
Устройство содержит входной патрубок с вертикально расположенной трубой 1, выполненный в верхней части цилиндрического корпуса 2.
В нижней части труба 1 охватывается цилиндрической кассетой 3, обечайка 4 которой изготовлена из металлической сетки.
Диаметр ячеек металлической сетки, из которой изготовлена обечайка 4 цилиндрической кассеты 3, равен 1,5-2,0 мм.
Нижний торец трубы 1 заглушен днищем 5 кассеты 3.
В нижней части стенки трубы 1 выполнены сквозные отверстия 6, сообщающие полость трубы 1 с полостью цилиндрической кассеты 3..
Диаметр сквозных отверстий 6 в стенке трубы 1 равен 1,0-1,5 мм, а расстояние между центрами отверстий 6 равно 3,0-4,0 мм.
На боковой поверхности верхней части цилиндрического корпуса 2 выполнен выходной патрубок 7 для выхода растворителя.
Кассета 3 заполнена засыпкой 8, состоящей из колотого силикагеля с размером частиц 2-5 мм.
В нижней конической части цилиндрического корпуса 2 выполнен выходной патрубок 9 для выхода водной фазы.
Диаметры входного патрубка и выходных патрубков равны между собой.
Диаметр обечайки 4 кассеты 3 составляет 5,0-7,0 наружных диаметров трубы 1.
Высота кассеты 3 составляет 1,0-1,5 наружных диаметров трубы 1.
Диаметр корпуса 2 составляет 10,0-12,0 наружных диаметров трубы 1.
Высота корпуса 2 составляет 15,0-17,0 наружных диаметров трубы 1.
Устройство фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси работает следующим образом.
Эмульсия воды в растворителе в виде азеотропной смеси поступает, например, из дефлегматора установки для регенерации растворителей в трубу 1 входного патрубка устройства, проходит через отверстия 6 трубы 1 и попадает в слой засыпки 8 кассеты 3.
В кассете 3 мелкодисперсные частицы воды, содержащиеся в смеси, соударяются с поверхностью частиц засыпки 8 и прилипают к ней из-за высокой гидрофильности поверхности силикагеля.
При насыщении поверхности засыпки 8 водной фазой капли воды укрупняются на ее поверхности и скатываются на днище 5 кассеты 8.
Затем капли воды выходят из кассеты 8 через ячейки сетки обечайки 4, падают вниз и удаляются из устройства через выходной патрубок 9 в емкость, предназначенную для сбора водной фазы.
Пары растворителя выходят из кассеты 8 через ячейки сетки обечайки 4, поднимаются вверх, выходят из устройства в виде флегмы через выходной патрубок 7, и направляются, например, в верхнюю часть ректификационной колонны устройства для регенерации растворителей.
Предложенная конструкция устройства была разработана для использования в составе крупногабаритной установки для регенерации отработанных промывочных растворителей.
Использование предлагаемой полезной модели при регенерации циклогексанона в промышленных масштабах показало высокую эффективность и надежность работы устройства фазоразделения для продуктов ректификации азеотропной смеси.