Вакуумная ректификационная колонна

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1346176

А1 (50 4 В 01 D 3 32

ОПИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3979837/23-26 (22) 25.11.85 (46) 23.10.87. Бюл. № 39 (72) А. В. Шафрановский, М. С. Старшинов, И. К. Вайдзирдис, В. М. Олевский, А. В. Трубачев, В. В. Курковская и Ф. И. Гаврилов (53) 66.015.23.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1084035, кл. В 01 D 3/32, 1982.

Патент США № 4256674, кл. 261 †1, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 702564, кл. В Ol D 3/30, 1977. (54) ВАКУУМНАЯ РЕКТИФИКАЦИОННАЯ КОЛОННА (57) 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 для 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 верхнем отсеке. 3 ил.

1346176

1

Изобретс;!ие относится к массо<>бмен,i: и технике, а именно к конструкции Hai«i)tH»Ii ректификационных колонн, и может бь!т. использовано в химической промышлеHii(>cги для разделения и очистки термически пестoilких веществ, имеющих высокую температур) кипения при атмосферном давлении, например капролактама.

Цель изобретения — повышение производительности колонны при разделении тяжелокипящих продуктов за счет выравнивания гидродинамических условий по ее высоте при сохранении передачи давпения к эффективности.

На фиг. 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, состоящий из нескольких секций (например, трех) 2 — 4, связанных между собой фланцами 5, поперечные перегородки 6, снабженные патрубками 7 для прохода паров, пакеты 8 из кольцевых перфорированных пластин 9 с отбортованными краями, одна из которых снабжена за!лушкой 10, переливные стаканы 11 с отверстиями 12 для слива жидкости на нижележащие пакеты, патрубки для входа 13 и выхода 14 пара, а также ввода 15 и вывода 16 жидкости. Заглушка 10 делит пакет на нижнюк> 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, расположенных в верхнем отсеке.

Колонна работает следующим образом.

Флс гну через патрубок 15 подают Hd переливной стакан !1, (>ткуда через отверстия 12 (»i;) стекает Hi перфорированные кольцевые !)лыстины 9 пакет;-: 8, где распределяется по поверхности плысг IH. Перетекая через неf>(!)o1>HII IIII пластин, флег !Я собирается в псрспивном cгыкы!!е 11, Откуда снова стекает ня ко.!Ьцевые I .,IH(i èíû 9 пакста 8, лежащего

HlI >t(c, ll 1.. д.,>К !(дкость, cTcкя!01! !я я с Il ÿcти нск I(с!!е!((IHKcòà 8, собирается в HHrI нс и !я Til H(>I>!1> (. ы Откх iH вь!водится через и!!тр) б(нс 16 для выводы жидкости. Пары, посгусп(!>! в и(!т1>убок 13 для вход» пара, поп ыд;110 Г Во L311> ГРСН 1<се ПРОсT1>H IIcTHo пан(. T(

О<;! !I>Ho.! IIiIII1>HIIлеп;!и, в,>с"-)упьтате чего Н>

Роно!! HoTol 111>ox0, l è Г меж.j кои>ь!сев! 1;ч!и

li, l i!CTI I Oil vI H 9. КОН1 с(К гHp) >I рыспрсдслеHHoH по поверхности пластин.

1!Опадая в пространство между пакетами 8, пяр движется вверх и. поперечными ц регородками 6 отклоняется внутрь пакета, снова проходя между кольцевыми пластинами 9, по уже в противоположном направлении, т. е. от внешнего края пластин 9 к внутреннему. Паровой поток оказывается вновь внутри пакета 8, но уже в верхней, большей Но высоте части пакета пластин !).

Оггу дя он через патрубок 7 для прохода паров попадает во внутреннее пространство

«lc,сук)щего по ходу пакета 8, где заглушк;(ми 0 снова отк.цн<яется в радиальном нiiпряв.lении и т.д. ,1!)игялсь таким образом вверх, паровой поток !пн!Ядяет в вышележащую секцию 3, где распо.ioæc!IHI пакеты 8 с большим числом пластин 9, а затем в секцию 4 с еще больи!пми ш> высоте пакетами. При этом живое сс«сННс 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, обогащенный легколетучим компонентом, выводится через патрубок !4 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 сопротивления 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 имеет место при ректификации тяжелокипящих веществ типа капролактама.

В вакуумных ректификационных колоннах для тяжелокипящих веществ оптимальный режим работы выбирают таким образом, чтобы расход паровой фазы составлял 60—

80 / от предельного расхода, при котором в колонне наступает захлебывание, сопровождающееся резким увеличением перепада

40 давления в колонне. В связи с этим отношение 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/Н = 0,87; в средней секции: и = 52, Н = 230 мм, = 180 мм, h/Í = 0,78, в верхней секции: и = — 80, Н == 364 мм; h = 270 мм. h/Н =

= 0,74.

Пример 2. Размеры кык в примере 1.

В нижней секции: IT = 24,,Н = — 108 мм, h =

1346176

Формула изобретения

Фиг. 2

Фи г.,У

Составитель (.. Баранов

Редактор H. Тупица Техред И. Верее Корректор Л. Обрсчар

Заказ 4637)6 Тираж 656 I 1одпи с нос

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по.илам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, 1зауьцская наб).. д -1.5

Производственно-полиграфическое предпринт)ц. ". М )3! l6 у.l. Проектная, 4 з

=- 76 мм, h/Н = 0,70; в средней секиllll; и =

= 42, Н = 204 мм, h = 124 мм, h/Н =- 0,61; в верхней секции: n = 60, Н = 314 мм, h =—

= 158 мм, h/Í =- 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 ме кду 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.

Вакуумная ректификационная колонна, содержащая корпус, разделенный по высоте на отсеки 1н:;«р«1;1ь1ми и p(городками, снабженнь>ми 1; тр) (>к;1) 11 для l,рох»да пар»в, перел ивные ст1)к111111, i «(;Iíîâ. 1«íl t I«центре

ПОПЕРЕЧНЫХ ПЕРе ГОРОД»К, И tlttl(«тЫ, (:.СТОЯщие из ряда к»лы1«вых перфорированных пластин с отбортован1 ыми краями, установленных с зазором в» 1>и трениях »гсеках соосно патрубкам. при этом одна из пластин каждого пакета снабж«на заглу1пкой. деля. щей пакет на нижнюк> и I3«px!ItAl ) ч;3«тп, от10 л>ичаюЩаи«Я тем. г1», «ц«льк) Il<)l lilt(. Illttt производительности прп р(1;3д«л«и)111 гяж«лоКИ П Я ЩИ Х !!РОД)) КТО В 3;1 (1«т tt! l P,,I IIII IIII;I It It ß

I идродинамич«ских 3«.101313é Il» вы«>т«при сохранении пер«и t

0,3 — 0,4 от числа пла(тин в пакетах, расположенных в верхи«м отсеке.