Рабочая жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата (варианты)

 

Изобретение относится к струйной технике. Сущность изобретения заключается в том, что в качестве рабочей жидкости используется смесь циклогексанона и циклогексанола, причем содержание циклогексанона составляет от 40 до 75% по массе, а содержание циклогексанола составляет от 25 до 60% по массе. В другом варианте массовое соотношение компонентов в рабочей жидкости составляет, %: циклогексанон 60 - 80, циклогексанол - 15 - 35, циклогексин 1 - 3,0, примеси - остальное. Технический результат - обеспечение стабильной работы вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, предназначенного для откачки парогазовой среды из колонн для получения циклогексанона и циклогексанола. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к вакуумным жидкостно-газовым струйным аппаратам.

Известно использование в качестве рабочей жидкости жидкостно-газового эжектора смеси воды и поверхностно- активных веществ (см., например, SU 1603079, F 04 F 5/00, 30.10.90).

Данная рабочая жидкость позволяет повысить устойчивость работы жидкостно-газового эжектора. Однако при использовании этой жидкости в процессе откачки ею углеводородных газов происходит накапливание конденсата углеводородных газов в рабочей жидкости, что в конечном итоге приводит к изменению состава рабочей жидкости и к необходимости ее замены. Как следствие слив этой рабочей жидкости приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является рабочая жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата, включающая углеводородосодержащую жидкость (см., например, заявку PCT WO96/16711, В 01 D 3/10, 06.06.96).

В данном техническом решении описана работа насосно-эжекторной установки для создания вакуума в ректификационной колонне, где в жидкостно-газовый струйный аппарат в качестве рабочей жидкости подают углеводородосодержащую жидкость. Это позволяет откачивать углеводородосодержащие газы с помощью рабочей жидкости, родственной по составу с откачиваемыми газами. В результате отпадает необходимость слива в канализацию неработоспособной рабочей жидкости, что значительно улучшает экологическую безопасность производства. Однако данное техническое решение не может быть использовано в производствах, где в качестве рабочей жидкости рационально использовать углеводородные органические жидкости с особенными теплофизическими свойствами, в частности, при созданий вакуума в колоннах для получения циклогексанона и циклогексанола.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является обеспечение стабильной работы вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, предназначенного для откачки парогазовой среды из колонн для получения циклогексанона и циклогексанола.

Указанная задача решается за счет того, в рабочей жидкости для жидкостно-газового струйного аппарата, включающей углеводородосодержащую жидкость, в качестве последней использована смесь циклогексанона и циклогексанола, причем содержание в углеводородосодержащей жидкости циклогексанона составляет от 40 до 75% по массе, а содержание циклогексанола - от 25 до 60% по массе.

В другом варианте рабочей жидкости для жидкостно-газового струйного аппарата, включающей углеводородосодержашую жидкость, массовое соотношение компонентов в последней составляет: Циклогексанон - 60-80% Циклогексанол - 15-35% Циклогексин - 1,0-3,0% Примеси - Остальное Как показали проведенные исследования, при откачке парогазовой среды из колонн для получения циклогексанона и циклогексанола использование в качестве рабочей среды вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата жидкой фракции циклогексанона или циклогексанола является нерациональным из-за специфических теплофизических свойств как циклогексанона, так и циклогексанола. Циклогексанон имеет высокое давление насыщенных паров при температуре, которую должна иметь рабочая жидкость в струйном аппарате. Циклогексанол имеет высокое значение вязкости (более чем в 50 раз больше, чем у воды). Кроме того, циклогексанол имеет температуру кристаллизации, равную +23^oC. Как следствие, использование чистого циклогексанона приводит к увеличению минимального давления всасывания вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, а использование чистого циклогексанола приводит к ухудшению рабочего процесса в струйном аппарате, в частности, распыла рабочей жидкости и увеличению энергозатрат.

На основании проведенных экспериментальных исследований было установлено, что возможно использование в качестве рабочей жидкости вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, предназначенного для создания вакуума в колоннах для получения циклогексанона и циклогексанола, смеси циклогексанона и циклогексанола, причем содержание циклогексанола в смеси составляет от 25 до 60% по массе, позволяет получить рабочую жидкость с оптимальными теплофизическими свойствами и обеспечить надежную работу струйного аппарата в требуемом диапазоне давлений откачки. Уменьшение доли циклогексанола менее 25% по массе ухудшает распыл рабочей жидкости в струйном аппарате, что приводит к увеличению энергозатрат на получение вакуума, а увеличение доли циклогексанола свыше 60% по массе приводит к увеличению минимального давления всасывания, что может привести к срыву технологического режима вакуумных колонн для производства циклогексанона и циклогексанола. Таким образом, удалось получить рабочую жидкость для вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, которая обеспечивает необходимый режим работы струйного аппарата без увеличения энергозатрат на получение вакуума.

Однако в ряде случаев по условиям технологии производства не удается создать двухкомпонентную смесь циклогексанона и циклогексонала в виду наличия различного рода примесей. Было проведено исследование влияния различных примесей на стабильность работы вакуумного жидкостно- газового струйного аппарата. В ходе этого исследования было установлено, что присутствие циклогексина в количестве от 1,0 до 3,0% по массе и остальное - примеси (чаще других в качестве таких примесей могут присутствовать различного рода масла и эфиры, хотя конкретный их состав уже не играет какого-либо решающего значения) не влияет на характеристики вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата. Главное при этом, чтобы содержание циксогексанона и циклогексанола в составе смеси лежало в рамках экспериментально установленных диапазонов, а именно циклогексанон - 60-80% по массе, циклогексанол - 15-35% по массе.

Таким образом было достигнуто выполнение поставленной задачи обеспечение стабильной работы вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата при откачке парогазовой смеси при обеспечении экологической безопасности окружающей среды.

На чертеже представлена принципиальная схема насосно-эжекторной установки, в которой в качестве рабочей жидкости вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата могут быть использованы описанные выше составы рабочей жидкости.

Насосно-эжекторная установка содержит вакуумный жидкостно-газовый струйный аппарат 1, насос 2 и сепаратор 3. Насос 2 входом подключен к сепаратору 3 и выходом в соплу струйного аппарата 1, который, в свою очередь, выходом подключен к сепаратору 3 и входом откачиваемой парогазовой среды к откачиваемому объему, в данном случае к вакуумной колонне 4 для производства циклогексанона или циклогексанола.

Сепаратор 3 выполнен с магистралью 5 отвода сжатого газа, магистралью 6 отвода избытка рабочей жидкости и может быть подключен к вакуумной колонне 4. Установка, как правило, снабжена холодильником 7 для охлаждения рабочей жидкости перед подачей ее в сопло струйного аппарата 1, конденсатором 8 для конденсации части паров, поступающих из колонны 4 в вакуумный жидкостно-газовый струйный аппарат 1, магистралями 9, 10 для подпитки сепаратора 3 компонентами рабочей жидкости и отстойником 11 для слива из сепаратора 3 тяжелой фракции.

Насос 2 подает под давлением рабочую жидкость из сепаратора 3 в сопло вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата 1. Рабочая жидкость, истекая из сопла струйного аппарата 1, откачивает из вакуумной колонны 4 парогазовую среду и, за счет этого, создает и поддерживает в колонне 4 пониженное давление - вакуум. В струйном аппарате 1 парогазовая среда смешивается с рабочей жидкостью и, за счет энергии последней, сжимается. Из струйного аппарата 1 газожидкостная смесь поступает в сепаратор 3, где сжатая газообразная составляющая смеси отделяется от рабочей жидкости и отводится из сепаратора 3, а рабочая жидкость из сепаратора 3 поступает на вход насоса 2.

Рабочая жидкость, состоящая из смеси циклогексанона и циклогексанола, в которой содержание циклогексанона от 40 до 75% по массе, а содержание циклогексанола составляет от 25 до 60%. по массе, либо рабочая жидкость, включающая: циклогексанон 60-80% по массе, циклогексанол 15-35% по массе, циклогексин 1.0 - 3.0% по массе, примеси - остальное, обеспечивает стабильную работу вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, независимо от того, какую из этих рабочих жидкостей будут использовать.

Данное изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической и ряде других отраслей промышленности.

Формула изобретения

1. Рабочая жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата, включающая углеводородсодержащую жидкость, отличающаяся тем, что в качестве углеводородсодержащей жидкости использована смесь циклогексанона и циклогексанола, причем содержание в углеводородсодержащей жидкости циклогексанона составляет от 40 до 75% по массе, а содержание циклогексанола - от 25 до 60% по массе.

2. Рабочая жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата, включающая углеводородсодержащую жидкость, отличающаяся тем, что массовое соотношение компонентов в углеводородсодержащей жидкости составляет, мас.%: Циклогексанон - 60 - 80 Циклогексанол - 15 - 35 Циклогексин - 1,0 - 3,0
Примеси - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1