Колонна экстрактивной ректификации

ОП ИСАНИЕ Союз СоветскмхСоцмапнстнчеснмхРеспублик ТОРСКО ВИДЕ ТЕЛЬСТВУ) 2828332/23 - 26 Государствеииый комит СССР по делам изооретеии и открытий(23 итет публиковаио 15,12.81. Бюллетень МДата опубликования описания 15.12.81(54) КОЛОННА ЭКСТРАКТИВНОЙ РЕКТИФИКАЦ ую способность сли устроиств колонны снижению ися 5 Изобретение относится к разделению углеводородных смесей методом экстрактивной ректификации, используемой в химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности, особенно в производстве синтетичес. кого каучука.Известно, .что разделение сложных смесей с близкими температурами кипения методом. экстрактивной ректификации связано с введением в колонну значительного количества селектнвного растворителя и требует значи.10 тельного увеличения размеров самой колонны для обеспечения производительности по жидкости и установке дополнительных колонн для регенерации растворителя. Крогме того, как правило ввод растворителя в поток1 флегмы сопровождается значительным пенообразованием, что также создает трудности реа. лнзации процесса. Однако выбор схемы раз. деления методом экстрактивной ректификации20 диктуется в общем экономическими соображениями. Явление пенообразования в зоне ввода растворителя в колонну экстрактнвной ректификации в 3 - 5 раз уменьшает пропуски приводит к значительному ро изводительности всей колонны,Наибольшее пенообразование наблюдается в зоне смешения углеводородной флегмы н экстрактивного растворителя в условиях массообмена при контакте паровой и жидкой фаэ, при этом объем парожидкостной эмуль. сии на тарелке и спинных устройствах увеличивается в 3-5 раз.Известна колонна экстрактивной ректнфи. кации, в которой растворитель вводит в сливные карманы колонны (1.Недостатком такой колонны является то; что при смешении растворителя с флегмой в сливных карманах происходит интенсивное пенообразование, например в колонне экстрак тивной ректификации с диметилформамидом для выделения изопрена из изоамилен-изопреновых фракций происходит интенсивное ис. пйренне угпевоноронной фпегегы вепепогвпе выделения теплоты растворения и ценообразование вследствие наличия в растворителе диенов, кислотосодержащих примесей, образу 889024ющцхся дцмероц, грцмерон, полимерон, являющихся сильными поверхностно.активнымипримесями, в результате плотность парожид.костной эмульсии в сливцых устройствахзначительно уменьшается, допустимая скоростьдвижения жидкости в слцвцых устройствахуменыпается в 3-5 раз, происходит прогрес.сирующее захлебывание тарелок колонны взоне ниже ввода растворителя как следствиенарушения нормального .гидродицамическогорежима слива жидкости в сливцых устройст.1Мах, в результате чего значительно (в 3-5раз) снижается производительность колонны,так как лимитирующим по производительности является сечение сливных устройств колон.ны ниже ввода растворителя.11 звестпа колонна экстрактивной ректифика.ции, содержащая корпус с дополнительными,по высоте тарелками, контактная часть которых снабжена паровыми патрубками с колпачками. Одна из тарелок выполнена с устройством для подачи растворителя, в которойрастворитель вводится в сливные карманыее, а сечения как сливных устройств, таки расстояния между тарелками ниже вводарастворителя выполнены большими по сравнению с вышележащими тарелками и постепенно уменьшаются до нормализованных величинпо направлению сверху вниз, Преимуществомтакой колонны является то, что в зоне ин.тенсивцого пенообразования ниже уровня растворителя в колонну, где плотность стекающейжидкости значительно уменьшается и пропускная способность сливных устройств уменьшается в 3 - 5 раз, увеличиваются соответственно расстояния между тарелками й сечениясливцых устройств, а в остальных нижераспо.ложецпых сечениях колонны, где пенообразование прекращается, расстояния между тарелками и сечения сливных устройств принимаютсяобычными (нормализованными) 12,Однако несмотря на значительные преиму.щества такой колонны экстрактивной ректификации она имеет существенные недостаткизаключающиеся в том, что при вводе растворителя в сливные карманы для смешения суглеводородной флегмой одновременно с обильным пенообразованием происходит интенсивное испарение легколетучих компонентов углеВодородной флегмы, и образующиеся парыне могут отделиться от жидкости вследствиетого, что скорость движения жидкости сверхувниз в сливных устройствах, как правило,гораздо больше скорости подъема пузырьковпара снизу вверх в жидкости, не говоря ужео стабильной парожидкостной эмульсии, врезультате чего в сливцых устройствах нижеввода растворителя значительно уменьшаетсяплотность жидкости (образуется стабильная5 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 парокидкосгцая эмульсия вследствие действияповерхностно-активных веществ), зцачительцоуменьшается скорость жидкости в слцвцыхустройствах ниже ввода растворителя, что витоге приводит к уменьшению производительности всей колонны экстрактивцой ректификации. Кроме того, в колонне с переменными (умецыцаюшимцся сверху вниз ниже ввода растворителя) расстояниями между тарел.ками зат 1 удцяется изменение при необходимости места ввода растворителя в колоннуи использование для экстрактивцой ректификации обычных колонн с одинаковыми нор.мализоваццыми расстояниями между тарелками.Нормализованные тарелки отличаются посто.янными, принятыми по нормалям, свободнымсечением паровых патрубков порядка 10 - 12%и сечением сливцых карманов иэ расчетаскорости парожидкостцой эмульсии в них0,1 - 0,2 м/с, и расстояниями между тарелками. Расстояния между тарелками также нормализованы, причем нормализованный рядрасстояний между тарелками составляет: 400,450, 500, 550, 600, 700, 800, 900 мм.Как известно, производительность сливногоустройства определяется выражением/где Рс - сечение сливного устройства, м;Йс - скорость парожидкостной эмульсиив спивном устройстве, м/с,Скорость Яс однозначно определяется высотой парожидкостной эмульсии в сливномустройстве 1 кармаце)"эфс = 29 "э "ь = зПоэтому пропускная способность сливногоустройства тарелки пропорциональна сечениюсливного устройства Ес в первой степени ирасстоянию между тарелками Ь в степени0,5, Например, если увеличить сечение сливного устройства в 4 раза и расстояние междутарелками в 2 раза как в известном устройстве, то пропуская способность сливного уст.ройства по парожидкостной эмульсии увеличится в 4 х 2 - 8 раз. В другом случае,в условиях предлагаемого технического решения, если сечение сливного устройства мыувеличим в 6 раз, а расстояние между тарелками увеличим в 3 раза, то, пропускнаяспособность сливного устройства увеличится в6 х 3 - 10, 38 раз,Пель изобретения - увеличение производительцости колонны экстрактивной ректификации путем исключения возможности испаренияжидкости (флегмы) с пенообразованием не.посредственно в сливцых устройствах присмешении . растворителя с жидкостью (флег.мой).Поставленная цель достигается тем, что вколонне экстрактивной ректифцкаццц, содерЯхт) )4 Ф11 а чертеже представлена схематично колонна экстрактивной ректификации, иллюстрирую.шая ввод растворителя в колонну,В колонне 1 расположены тарелки 2 снормализованными расстояниями между тарелками и сечениями сливных устройств 3 иглухая тарелка 4, на которой не происходитконтакта между жидкостью и поднимающими.ся по колонне снизу вверх паром. Сечениясливных устройств 5 тарелки ввода растворителя и глухой тарелки 3 увеличень 1 в 5-6раз по сравнению с вышерасположенныминормализованными тарелками для обеспеченияслива жидкости с низкой плотностью вслед.ствие действия поверхностно-активных веществи испарения флегмы за счет теплоты смешения, Ввод растворителя выполнен в виде .кол.лектора 6, расположенного над тарелкой иместе слива флегмы иэ сливных устройств,а расстояние между тарелкой ввода раствори.теля 2 и нижележащей глухой тарелкой 3увеличено в 3 раза по сравнению с норма.лизованными расстояниями между тарелками 2,Колонна работает следующим образом.Пар в колонну экстрактивной ректифика.ции 1 движется снизу вверх, а жидкость(флегма) движется сверху вниз, Растворительвводится на тарелку 2 по коллекторам 6в месте слива жидкости иэ сливных уст.ройств, На тарелке 2 происходит. смешениерастворителя с жидкостью (флегмой) с пенообразованием вследствие действия поверхностно-активных примесей в растворителе и дополнительное испарение флегмы за счет тепло.ты смешения растворителя с жидкостью, взаи.модействие поднимающихся паров и жидкойсмеси и массообмен между ними. Таким об.разом, интенсивное пенообразование происходитна тарелке, на которую подается растворитель,а для обеспечения слива большого объемаигидкости (парожидкостной эмульсии) с малойплотностью с этой тарелки сечение сливныхустройств увеличено в 5 - 6 раз по сравнениюс вышележащими нормализованными тарелка.ми, и расстояние до нижней глухой тарелкитакже увеличено в 3 раза, Расстояние междуглухой тарелкой 4 и нижележащей обычнойтарелкой 2 выполняется обычным, как имежду вышележащими нормализованными та.,репками, так как с глухой тарелки 4 будетстекать ответленная жидкость без пены,Утроенное расстояние между тарелкой 2, накоторую подается растворитель, и нижележащей глухой тарелкой 4 позволяет использовать для экстрактивнои ректификации ооычныес нормализованными тарелками ректификаци.онные колонны,удалив при этом на уровнениже ввода растворителя в колонну две норжзщей корпус с расположенными по высоте тарелками, контактная часть которых слабже. на паровыми патрубками с колпачками, одна из тарелок выполнена с устройством пля подачи растворителя, сливные устройства, при этом сечения сливных устройств тарелки с устройством для подачи растворителя и рас. стояние между ней и нижележащей тарелкой выполнены большими по сравнению с вышеле. жащими тарелками, устройство для ввода 1 О растворителя расположено над контактной частью тарелки и она снабжена установленной под ней глухой тарелкой.Сечения сливных устройств тарелки, на ко. торую подается растворитель, и глухой тарелки выполнены в 5 - 6 раз больше сечения сливных устройств вышележащих тарелок, а расстояние между тарелкой, на которую подается растворитель, и глухой выполнено в отношении 3:1 по сравнению с расстоянием между вышележащими тарелками.Паровые патрубки глухой тарелки выполнены с высотой, превышающей высоту уровня жидкости на тарелке.Таким образом, в предлагаемом техническом э 5 решении растворитель вводится непосредствен. но на контактную тарелку, где происходит контакт пара с жидкостью, в результате смешения растворителя с жидкостью (флегмой) за счет теплоты смешения происходит обильное пенообразование, и в сливное устройство тарелки сливается пена с очень низкой плотностью, объем пены значительно уменьшается, поэтому сечение сливных устройств этой тарелки увеличено в 5 - 6 раз и расстояние до нижней тарелки также увеличено в 3 раза для обеспечения гидрозатвора, так как известно, Что высота гидрозатвора равна плотности жидкости (пены) в сливном устройстве, умноженной на расстояние между тарелками, Принятое40 утроенное расстояние конструктивно выгодно, так как однотипные сливные устройства та. релок колонны имеют нечетные тарелки и перенос ввода растворителя упрощается и заключается только в демонтаже двух таре. лок, Глухая (успокоительная) тарелка пред. назначена для завершения деремешивания растворителя с флегмой и самоиспарения, поэтому на такой тарелке не происходит кон. такта жидкости с паром, для чего паровые патрубки выполнены более высокими, поэто му колпачки расположены гораздо выше уровня жидкости на глухой тарелке, в результате чего пар, не контактируя с жидкостью, поднимается под вьнперасположенную тарелку, на которую подастся растворитель, 55 а жидкость совершает обычный путь на тарелке, при этом завершается испарение флегмы за счет тсплоты смешения.мализованные тарелки и установив одну глухую тарелку, при этом будет совпадать чередование периферийных и центральных сливов двух и многопоточных тарелок или диаметральное расположение однопоточных тарелок.Предлагаемая колонна экстрактивной ректи. фикации испытана в процессе выделения .изопрена из иэоамилен-изопреновых фракций методом экстрактивной ректификации с диме тилформамидом на Тольяттинском ПО "Синтеэкаучук", Экономический эффект от исполь. зования предлагаемой колонны, обеспечивается за счет увеличения ее производительности в 2 - 2,5 раза или снижения ее металлоемкости в 1,5-1,7 раза, а также за счет повышения чистоты разделяемых продуктов и снижения расходных норм и за счет уменьшения потерь целевых продуктов.Например, расходньй коэффициент по изо. прену на изопрен сократился с 2;2 т/т до 2,15 т/т, что по отрасли на 1979 год составило(2,2 - 2,15) 68 600000 - 2040 тыс. руб. где 2,2 - расходный коэффициент до исполь.зования предлагаемой экстрактив.ной колонны, т/т;2,15 - расходный коэффициент после использования предлагаемой экстрактивной колонны, т/т;68 - стоимость изопрена руб/т;600000- годовой выпуск изопрена из изо.пентана по отрасли, т/г.Формула изобретения1; Колонна экстрактивной ректификации,содержащая корпус с расположенными по высоте тарелками контактная часть которых 8890 4снабжена паровыми патрубками с колпачками,одна иэ тарелок выполнена с устройствомдля подачи растворителя, сливные устройства,при этом сечения сливных устройств тарелкиЗ с устройством для подачи растворителя ирасстояние между ней и нижележащей тарелкой выполнены большими по сравнению свышележащими тарелками, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью увеличения10 производительности путем исключения возмож.ности испарения жидкости с пенообразовани.ем непосредственно в сливных устройствах. при смешении растворителя с жидкостью,устройство для ввода растворителя расположе 3 но над контактной частью тарелки и онаснабжена установленной под ней глухой тарел.кой.2. Колонна по п. 1, о т л и ч а ю - щ а я с я тем, что сечения сливных уступ ройств тарелки, на которую подается растворитель, и глухой тарелки выполнены в 5 - 6раз больше сечения сливных устройств вышележащих тарелок, а расстояние между тарел.кой, на которую подается растворитель, изч глухой выполнено в отношении 3:1 по срав.нению с расстоянием между вышележащимитарелками.3. Колонна по п. 1, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что первые патрубки глухой та.З репки выполнены с высотой, превышающейвысоту уровня жидкости на тарелке.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Технический регламент для проектирова.ния производства изопрена из изопентана,Ярославль, 1968,2, Техническая документация колонны,поставленная фирмой "Мицубиси" Тольяттинско.му ПО "Синтезкаучук".