Способ разделения жидких смесей

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11787052(51) М, Кл.з В 01 0 1/22 Государственный комитет по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СМЕСЕЙ Изобретение относится к способам разделения жидких смесей путем выпаривания или дистилляции.Известны способы разделения жидких смесей, в частности смесей, содержащих компоненты, значительно различающиеся по своей летучести (например, растворы твердых веществ, растворы малолетуч их жидкостей в легколетучих растворителях), путем выпаривания или дистилляции под вакуумом в восходящей пленке жидкости. Эти способы предусматривают обычно введение исходного раствора в зону выпаривания при температурах, значительно (например на 19 - 50 С) более низких, чем температура кипения раствора при постоянном давлении 1.Недостатком этих способов является невысокая степень использования тепло- передающей поверхности в режиме испарения, что не позволяет получить большие коэффициенты теплопередачи.Цель изобретения - повышение степени отделения летучих компонентов.Поставленная цель достигается тем, что при разделении жидких смесей путем испарения летучих компонентов в восходящей пленке жидкости под вакуумом температуру исходной жидкой смеси перед подачей в зону испарения поддерживают на 0,5 - 10 С ниже температуры ее кипения при постоянном давлении.5 В каждом конкретном случае требуемаятемпература в этом интервале определяется экспериментально. При подаче в зону испарения жидкости, температура которой отличается от температуры кипения на величину, лежащую в указанных пределах, возникает режим движения пленки, который характеризуется чередующимися актами перегрева и вскипания поступающих порций жидкости и обуславливает пульсирующий характер процесса. Наличие пульсаций стимулирует волнообразование с увеличивающейся к выходу амплитудой волн, что приводит к повышению коэффициента тепло- передачи.Предлагаемым способом можно разделять различные смеси: отделять летучие 20жидкости от малолетучих, выделять газы, растворенные в жидкостях, и т. п.Пример 1. 2,22 кг/ч хлорбензола с температурой 27 С (на 2,4 С ниже температуры кипения при остаточном давлении 15 мм787052 ры кипения). Получают раствор, свободный от фосгена и хлористого водорода,3рт. ст.) подают в вертикальную пленочную колонку поверхностью теплопередачи 0,014 нф с температурой обогрева 150 С: Хлорбензол полностью испаряется в колонке. Коэффициент теплопередачи составляет, таким образом, не менее 158 ккал/м ч С, Для сравнения 2,22 кг/ч хлорбензола с температурой 22 С (на 16,8 С ниже температуры кипения при остаточном давлении 25 мм рт, ст,) подают в вертикальную пленочную колонку, поддерживая в ней уровень жидкости таким образом, чтобы поверхность теплопередачи испарительной части колонки составляла 0,0147 мг (подогрев до температуры кипения происходит в нижней части колонки), При той же температуре обогрева получают 0,046 кг/ч неиспарившегося хлорбензола. Коэффициент теплопередачи составляет 123,0 ккал/м г ч С.Пример 2. 3,3 кг/ч хлорбензольного раствора толуилендиизоциа ната (ТДИ) состава, вес. с/сТДИ 16,75Смола 2,54Хлор бензол 80,71с температурой 57 С подают в вертикальную колонку (поверхность теплопередачи 0,014 мф обогреваемую маслом с температурой 165 С. Температура кипения смеси при остаточном давлении 25 мм рт. ст. составляет 62 - 63 С. После испарения при этом давлении получают 2,68 кг/ч дистиллята состава, вес. %:ТДИ 2,35Хлорбензол 97,65и неиспарившегося остатка 0,62 кг/ч, состава вес. с/сТДИ 9,0Смола 13,5Хлорбензол 7,5Коэффициент теплопередачи составляет 270 ккал/мг чС. Для сравнения аналогичный раствор при 26 С подают в пленочную колонку с поверхностью испарительной части 0,0147 м, обогреваемую маслом с температурой 165 С. При остаточном давлении 25 мм рт. ст. после испарения получали 2,48 кг/ч дистиллята состава, вес. с/с:ТДИ 0,7Хлорбензол 99,3и неиспарившейся части 0,82 кг/ч состава, вес. /сТДИ 65,3Смола 10,2Хлорбензол 24,5Коэффициент теплопередачи при этом составляет 218 ккал/м г ч С. Пример 4. В пленочный испаритель высотой 1,81 м с поверхностью теплопередачи0,0369 м, обогреваемый маслом с температурой 180 С, поступает 4,62 кг/ч 3,2 вес. с/,хлорбензольного раствора полиизоцианата(полифенилен-поли метиленполиизоцианата)с температурой 39 С, что на 8 С ниже температуры кипения при остаточном давлении25 мм рт. ст. Жидкий остаток на выходеиз сепаратора имеет следующий состав,вес. с/с:Полиизоцианат 99,7Хлорбензол 0,3Сконденсированная паровая фаза имеетследующий состав, вес. /с;Хлорбензол 99,6Диизоцианатодифенил метан 0,4Коэффициент теплопередачи составляет138 ккал/м г ч оСПример 5. В пленочный испаритель высотой 1,95 м с поверхностью теплопередачи0,0398 м", обогреваемый маслом с температурой 178 С, при остаточном давлении53 мм рт. ст. поступает 10,85 кг/ч исходнойсмеси следующего состава, вес. %: г 5 Хлорбензол 76,682,4-Толуилендиизоцианат 21,00Смола 2,32с температурой 67 С (на 5,5 С ниже температуры кипения) . Жидкий остаток послесепаратора в количестве 0,575 кг/ч имеетсостав, вес. /с.2,4-Толуилендиизоцианат 52,0Смола 47,8Хлорбензол 0,2Сконденсированная паровая фаза в количестве 10,275 кг/ч имеет состав, вес. с/с.Хлорбензол 80,9642,4-Толуилендиизоцианат 19,036.4 ОКоэффициент теплопередачи составляет395 ккал 1 мг ч С. Жидкий остаток выводится из системы, а паровая фаза поступает на разделение в колонну с четырьмя теоретическими тарелками. Из верхней части колонны при остаточном давлении 50 мм. рт, ст. и флегмовом числе 1,5 получают 8,319 кг/ч хлорбензола.Пример 3. В пленочный испаритель высотой 0,48 м с поверхностью теплопередачи 0,0128 м, обогреваемой маслом с температурой 144 - 146 С, подают при остаточном давлении 520 мм рт. ст. 8,1 кг/ч реационной смеси, полученной после фосгенирования м-трифторметиланилина в бензоле, содержащей 8,9 вес, с/с м-трифторметилфенилизоцианата, 0,3 вес. /с фосгена и 0,1 вес. с/с хлористого водорода и имеющей температуру 78 - 79 С (на 0,5 - 1,5 С ниже температуИз куба колонны выводят 1,956 кг/ч 2,4- толуилендиизоцианата с содержанием основного вещества 99,6% и выходом 85,8 с/с, Потери от дополнительного осмоления составляют около 1,0/с.Предлагаемый способ за счет повышения коэффициента теплопередачи обеспечивает сокращение времени пребывания обрабатываемой жидкости в зоне высоких температур, что позволяет уменьшить потери термически нестабильных жидкостей при их обработке.787052 Формула изобретения Составитель Е. Сотникова Редактор Ю. Петрушко Техред А. бойкас Корректор М. Шароши Заказ 8216/5. Тираж 809 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Способ разделения жидких смесей путем их испарения в восходящей пленке под вакуумом, отличающийся тем, что, с целью повышения степени отделения летучих компонентов, температуру исходной жидкой смеси перед подачей в зону испарения поддерживают на 0,5 - 10 С ниже температурыее кипения при постоянном давлении. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Коган В. Б., Харисов М, А. Оборудова 5Фние для разделения смесеи под вакуумом.Машиностроение, 1976, с. 277,