Испаритель для обогащения жидкости

9) ЯУ (11) 1834021) 6 В 01 Р 1 22 3 32 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СС (и) ОПИСАНИк авторскому ЕТЕНИЯ ИЗО свидетельству(54) ИСПАРИТЕЛЪ РЛЯ ОБОГА КОСТИ(57) Изобретение о и может быть исп дильном производс углеводородов. Ц степени разделени гоэатратДпя этог деленным образом змеевика испарите движения кипящей расширенной части репкой, позволякнц щих компонентов редприятие редачи. М;. ие. М. -Л;Го, 4 - 44. Й 640096,кп, ЕЩЕНИЯ ЖИДи СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИ;ИХ РЕСПУБЛ тносится к разделению вещест ольэовано в химическом, бро тве, для разделения воздуха ель изобретения - увеличени я веществ и уменьшение энеро наклонная к горизонту и опрерифленая нижняя поверхност ля существенно удлиняет пут жидкости, а змеевик в верхне снабжен ректификационной таей отмыть пар от высококипя 2 з. и ф-лы,2 ииИзобретение относится к разделению змеевика, должна иметь уклон от 2 до 150 к веществ и мажет быть использовано в бро- линии горизонта, причем под противоподипьном, химическом производствах, в раз- ложным углом по отношению к предыдущей делении углеводородов и воздуха.гофре. Оптимальный уклон гофры к линииЦель изобретения - увеличение разде горизонта составляет 80.лительной способности испарителя, умень- Процесс напоминает в первом приблишение энергозатрат на разделение веществ жении стекание воды по наклонной стиральпутемувеличения эффективноститепломас- ной доске, Для более .наглядного сообмена и повышение коэффициента из- представления о сущности предложенного влечением высококипящих компонентов иэ "0 технического решения можно взять пологую смеси, лестницу, каждая ступень которой выполнеуказанная цель достигается тем,что в на в виде канала, Ступень наклонена клииспарителеуменьшаютперемешивание ки- нии горизонта под некоторым углом, пящей жидкости в двух измерениях - в ши- противоположным предыдущей и последу- рину и в высоту путем организаии 15 ющей ступеням. Если на верхнюю ступень движения кипящей жидкости тонким слоем лестницы подавать воду, то она будет течь в узком обогрегаемом канале между гофра- вдоль ступени, стекать на следующую стуми в противотоке с обоазующимся паром. пень и двигаться вдоль нее в противополож- Практически остается лишь продольное пе- ном направлении по отношению к ремешивание жидкости, влияние которого 20 предыдущей ступени и так до конца лестниуменьшают согласно изобретению, путем цы. ВОда движется в целом вниз вдоль лессущественного увеличения длины пути дви- тницы, ана каждой ступени в отдельности жения кипящей жидкости благодаря особо- поперек лестницы. Аналогично кипящая му расположению гофр на нижней жидкость движется по нижней гофрированповерхности испарителя. 25 ной повеохности предложенного испаритеЦечь достигается также вследствие ор- ля.ганизации массообмена жидкость-пар в Высота гофр и длина волны гофрироваверхней расширенной части испарителя на ния нижней поверхности змеевика зависят ректификационной тарелке, расположен- от вязкости кипящей жидкости, уклона гофр ной ниже патрубка подачи исходной жидко-: 0 и поверхности змеевика. Оптимальное отсти на испарение. А также вследствие ношение длины волны гофрирования к вывыполнения испарителя в форме сужающе- соте гофр составляет от 2 до 6.гося змеевика в направлении движения ки- Предложенное соотношение размеров ля щей жидкости. и уклонов деталей испарителя в совокупноТаким образом, предложенное техниче- Э 5 сти обеспечивают необходимое разделение ское решение представляет собой обогре- веществ в испарителе и тем самым достигаваемый сужающийся змеевик, нижняя ется цельизобретения.Испаритель,согласповерхнось которого гофрирована особым но изобретению, погружен в горячую воду, способом, что позволяег значительно увели- что позволяет поддерживать температуру чить длину г 1 уги движения кипяЩей жидко теплопередаощей поверхности на высоком сти в противотоке с образующимся паром. уровне;.за счет более высокого коэффициенКипящая жидкость в испарителе согласно та теплоотдаци от теплоносителя к стенке изобретению должна двигаться как вдоль испарителя по сравнению с коэффициентом .змеевика, так и в поперечном к нему. на- теплоотдачи от стенки к кипящей жидкости, правлении, В верхней расширенной части 45 Поэтойпричинеприпересыщениикипящей змеевика предложено установить ректифи- жидкости высококипящими компонентамикационную тарелку, на которой отходящий выпадение кристаллов на внутренней попар щистиллат) промывают в поступающей верхности исключено. Образующийся на в испаритель исходной жидкости. поверхности кристалл подтаивает, смываетДля органиэации движения кипящей 50 ся кипящей жидкостью в итоге переходит вжидкости вдоль и поперек змеевика нижняя нижний готовый продукт, обеспечивая не- поверхность испарителя должна иметь во- обходимое разделение веществ.первых, уклон к линии горизонта в пределах Наличие ректификационной тарелки в от 2 до 270.Причем,верхнийпределограни- верхней части предложенного испарителя чен воэможностью. перетекания кипящей 55 сокращает потери высококипящего компожидкости через гребни гофр, а нижний огра- нента с паром, а ступенчатое или постепенничен плотной навивкой змеевика больша- ное сужение канала змеевика в го диаметра. Оптимальный уклон направлениидвиженияжидкости позволяет составляег примерно 15. Во-вторых, каж- повысить эффективность массообмена дая гофра, перпендикулярна к оси трубы встречно движущихся жидкости и пара, со1834025 кратить расход металла и энергию на разделение веществ. Качество разделения при этом возрастает в связи с тем, что скорость пара над слоем кипящей жидкости в среднем по длине канала одинакова и близка к 5 оптимальной.П р и м е р осуществления испарителя для обогащения жидкости приведен на фиг.1, Ступенчато сужающийся змеевик 1 с гофрированной нижней поверхностью по- "0 , гружен в бак с теплоносителем. В расширенной верхней части 2 змеевика 1 установлена ректификационная тарелка 3, Жидкость в испаритель подают через установленный над тарелкой патрубок 4. Пар из 15 испарителя отводят через патрубок 5. Продукт выводят из испарителя через патрубок 6 в виде пара или остатка кипящей жидкости. Теплоносителем, как правило, является теплая вода, На фиг.2 показано характерное 20 сечение змеевика, его наклон к линии гори. зонта, угол наклона гофр и направление движения потоков.Испаритель для обогащения жидкости работает следующим образом, Через патру бок 4 бедную жидкость подают в верхнюю расширенную часть 2 змеевика 1, С тарелкИ 3 жидкость стекает в обогреваемый змеевик 1, По мере стекания кипящей жидкости по гофрам в нижнюю часть змеевика. из нее 30 выпариваются летучие фракции и она обогащается высококипящим компонентом как вследствие фракционированного испарения, так и в результате массо- и теплообмена со встречно движущимся по змеевику 35 паром, Остаток неиспарившейся обогащенной высококипящим компонентом жидкости выводят из нижней части змеевика в 40 - 5 а каждая гофра выполнена под углом 2 - 15 к линии горизонта, но под противоположным углом по отношению к предыдущей гофре,2. Испаритель по и. 1, отличающий ся тем, что, с целью увеличения коэффициента извлечения высоко кипящего компонента, верхняя часть сосуда выполнена расширенной и снабжена ректификационной тарелкой, расположенной 50,под патрубком входа жидкости.3. Испаритель по пп. 1,2, отличающийся тем, что обогреваемый сосуд выполнен в виде змеевика, ступенчато или непрерывно сужающегося в направлении движения кипящей жидкости. Формула изобретения 1. ИСПАРИТЕЛЬ ДЛЯ ОБОГАЩЕНИЯ ЖИДКОСТИ, содержащий обогреваем ый сосуд, снабженный патрубками отбора обогащенного продукта, распЬложенного с одной стороны сосуда, и патрубки входа жидкости и отбора пара, расположенными с другой стороны сосуда, отличающийся тем, что, с целью увеличения степени разделения веществ и уменьшения энергозатрат, нижняя поверсность сосуда выполнена гофрированной с наклоном к линии горизонта,. равным 2 - 2 Т, при зтом отношение длины гофрирования к высоте равно 2 качестве продукта через патрубок 6, При движении вверх по змеевику 1 пар в результате массообмена передает в жидкость высококипящие компоненты, окончательно отмывается от них на тарелке 3 и выводится иэ аппарата через патрубок 5 в качестве дистиллата в состоянии, равновесном жидкости на тарелке 3. При необходимости продукт полностью испаряют в змеевике и получают в виде обогащенного пара,Длину гофрированного змеевика, диаметр его отдельных частей, шаг и высоту гофр, наклон гофр и змеевика рассчитывают по условиям тепло- и массообмена, уточняют при испытаниях. Недс:татки расчета нивелируют температурой теплоносителя или расходом жидкости в испаритель.В пищевой промышленности испаритель можно использовать вместо бражной колонны при производстве спирта, что позволяет исключить забивку колонны механическими примесями, сократить расход пара и холодной воды на 40 - 50, исключить конденсатор и подогреватели бражки из технологической схемы брагоректификационной установки, исключить потери спирта с водой.В химической промышленности испаритель можно использовать для отгонки тяжелых компонентов из нефти или в качестве нижней секции ректификационных колонн при разделении природного газа на компоненты.В области разделения воздуха методом ниэкотемпературной ректификации испаритель можно использовать в качестве взрывоопасного концентратора криптона и ксенона.1834025 орректор О Кравцова Составитель А.ПоминоТехред М.Моргентал Редактор Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 9 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101