Способ разделения смеси жидкостей ректификацией

 

Изобретение относится к технологии разделения смеси жидкостей методами перегонки. Целью изобретения является снижение высоты колонны, энергетических затрат или повышение эффективности разделения смеси. Поставленная цель достигается за счет обогащения флегмы летучим компонентом путем разделения ее на различные составы фракционированной конденсацией соответствующей части выходящего из колонны пара в нескольких дефлекматорах. Фракция флегмы из последующего дефлегматора имеет наибольшую концентрацию легколетучего компонента. Она подается сверху колонны, а предыдущие фракции подаются в колонну все ниже и ниже. Поскольку фракции флегмы более богаты летучим компонентом, чем жидкость в колонне в местах ввода фракций, то и пар, выходящий из колонны, имеет повышенное содержание летучего компонента, а соответственно дистиллят после дефлегматора содержит большее количество летучего компонента, чем дистиллят, полученный при том же суммарном расходе флегмы, полученной в одном дефлегматоре. Это позволяет снизить высоту колонны или уменьшить флегмовое число, а соответственно и энергетические затраты. 1 ил.

Изобретение относится к технологии разделения растворов жидкостей и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, спиртовой и других отраслям промышленности, где необходимо разделение жидких смесей или смесей паров на компоненты методами перегонки. Его можно использовать при разделении смеси газов низкотемпературной ректификацией.

В известных способах ректификации флегма образуется путем однократной конденсации части выходящей из колонны пара и подается она в одно место, обычно сверху колонны [1]. Недостатком такого способа является большая высота колонны и значительные затраты тепла на проведение процесса.

Цель изобретения - повышение эффективности разделения смеси, снижение энергетических затрат и габаритов ректификационной колонны.

Поставленная цель достигается за счет разделения флегмы при ректификации на различные составы путем фракционированной конденсации соответствующей части выходящего из колонны пара последовательно в нескольких дефлегматорах (или в нескольких секциях одного дефлегматора), причем флегму из последнего дефлегматора, имеющую наиболее высокое содержание легколетучего компонента, подают на орошение сверху колонны, а из каждого предыдущего дефлегматора - на более нижележащую часть колонны (нижележащую тарелку в тарельчатой колонне).

На чертеже представлена схема ректификационной установки для осуществления предлагаемого способа. Установка работает следующим образом. Выходящий из колонны пар конденсируется последовательно в нескольких дефлегматорах 1-4 (или в нескольких секциях одного дефлегматора). Конденсат первого дефлегматора имеет состав, близкий к составу жидкости на верхней тарелке. По мере прохождения через дефлегматоры пар обогащается летучим компонентом, следовательно и конденсат каждого последующего дефлегматора будет также обогащен летучим компонентом. Фракция из последнего дефлегматора 4 (или последней секции одного дефлегматора) имеет наибольшую концентрацию легколетучего компонента. Она подается на орошение сверху колонны. Каждая предыдущая фракция флегмы имеет все меньшую и меньшую концентрацию летучего компонента и подается в колонну все ниже и ниже. Благодаря тому, что фракции флегмы имеют более высокое содержание летучего компонента, чем жидкая фаза в колонне, введение их в колонну повышает содержание летучего компонента в местах ввода, а соответственно достигается более высокое содержание его и в паровой фазе колонны, которая дополнительно обогащается летучим компонентом после выхода из колонны при фракционированной конденсации в дефлегматорах 1-4. Дистиллят 7, полученный конденсацией пара, вышедшего из последнего дефлегматора 4, содержит большее количество летучего компонента, чем при том же суммарном расколе флегмы, полученной в одном дефлегматоре. Благодаря этому можно уменьшить высоту колонны иди уменьшить флегмовое число, а это снижает расход тепловой энергии на образование пара и уменьшает потребность в охлаждающей жидкости на дефлегмацию.

Пример. Проведено исследование ректификации двухкомпонентного раствора бензол-толуол на математической модели путем определения числа ступеней изменения концентрации при обычной ректификации и при ректификации по предлагаемому способу с образованием и подачей в колонну трех фракций флегмы. Исходная смесь по бензолу имела мольную долю 0,491, дистиллят - 0,955, флегмовое число принято равным 1,76. При обычной ректификации такое разделение происходит на пяти ступенях изменения концентраций. Ректификация с расчлененной флегмой при тех же условиях происходит на четырех ступенях изменения концентраций. Таким образом, высота укрепляющей части колонны при подаче фракций флегмы на три верхние тарелки получилась на 20% меньше, чем при подаче всей флегмы на верхнюю тарелку. Это уменьшает стоимость колонны, снижает ее гидравлическое сопротивление и затраты энергии при подаче жидкости наверх колонны. А при оставлении колонны прежней высоты можно получить дистиллят с более высоким содержанием легколетучего компонента или уменьшить флегмовое число, благодаря чему уменьшится расход греющего агента на образование пара в кубе и охлаждающей жидкости на дефлегмацию.

Источник информации 1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973 г. - 750 с.

Формула изобретения

Способ разделения смеси жидкостей ректификацией, включающий противоточное взаимодействие стекающей жидкости с поднимающимся паром, образование пара путем испарения части стекающей в куб колонны жидкости, образование флегмы из пара путем фракционной конденсации последовательно в нескольких дефлегматорах или секциях одного дефлегматора путем конденсации части пара, выходящего сверху колонны, и образование дистиллята путем конденсации оставшейся части этого пара в конденсаторе, отличающийся тем, что фракцию из последнего дефлегматора или из последней секции подают на орошение сверху колонны, а из каждого предыдущего - на более нижележащую часть колонны или нижележащую тарелку в тарельчатой колонне.

РИСУНКИ

Рисунок 1