close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент РФ 2337742

код для вставки
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
(19)
RU
(11)
2 337 742
(13)
C1
(51) МПК
B01D 1/26
(2006.01)
ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(12)
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
(21), (22) За вка: 2007110563/15, 22.03.2007
(72) Автор(ы):
Кузнецов Сергей Николаевич (RU),
Лебедев Петр Васильевич (RU),
Ардамаков Сергей Витальевич (RU)
(24) Дата начала отсчета срока действи патента:
22.03.2007
(45) Опубликовано: 10.11.2008 Бюл. № 31
2 3 3 7 7 4 2
передачи упаренного раствора с I-ой ступени на IIю и со II-ой ступени на III-ю инжекторными
камерами,
всасывающие
полости
которых
соединены трубопроводами с сепарационными
камерами. Изобретение позвол ет повысить
производительность выпарки, расширить диапазон
регулировани глубины разрежени , устранить
монопольность принудительной внешней вакуумгенерации. 2 ил.
R U
(57) Реферат:
Изобретение относитс к установкам дл концентрировани растворов путем выпаривани .
Многоступенчата установка выпаривани включает на каждой ступени: испарительный
теплообменник;
сепарационную
камеру;
трубопроводы с насосами возврата и передачи
раствора на следующую ступень. Новым вл етс оснащение
нагнетательных
трубопроводов
Страница: 1
RU
C 1
C 1
(54) МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ УСТАНОВКА ВЫПАРИВАНИЯ
2 3 3 7 7 4 2
Адрес дл переписки:
445007, Самарска обл., г. Толь тти, ул.
Новозаводска , 6, ОАО "КуйбышевАзот",
Управление информации
R U
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске: ОВЧИННИКОВ В.И., РУЧИНСКИЙ В.Р.
Производство капролактама. - М.: Хими , 1977,
с.189-190. SU 961733 А1, 30.09.1982. SU
438426 А1, 21.01.1975. US 3475281 А,
28.10.1969. US 3993535 А1, 30.10.1974. US
4379734 А, 08.04.1981.
(73) Патентообладатель(и):
Открытое акционерное общество
"КуйбышевАзот" (RU)
C 1
C 1
2 3 3 7 7 4 2
2 3 3 7 7 4 2
R U
R U
Страница: 2
RUSSIAN FEDERATION
(19)
RU
(11)
2 337 742
(13)
C1
(51) Int. Cl.
B01D 1/26
(2006.01)
FEDERAL SERVICE
FOR INTELLECTUAL PROPERTY,
PATENTS AND TRADEMARKS
(12)
ABSTRACT OF INVENTION
(21), (22) Application: 2007110563/15, 22.03.2007
(72) Inventor(s):
Kuznetsov Sergej Nikolaevich (RU),
Lebedev Petr Vasil'evich (RU),
Ardamakov Sergej Vital'evich (RU)
(24) Effective date for property rights: 22.03.2007
(45) Date of publication: 10.11.2008 Bull. 31
C 1
2 3 3 7 7 4 2
R U
depth and elimination of exclusiveness of forced
external vacuum generation.
2 dwg
Страница: 3
EN
C 1
(57) Abstract:
FIELD: heating.
SUBSTANCE: multi-stage evaporation device
includes the following components at every stage:
evaporation heat-exchanger; separation chamber;
pipelines with pumps of return and transfer of
solution to the next stage. The novelty is
equipping of force pipelines for transfer of
evaporated solution from the 1 st stage to the 2 nd and
from the 2 nd to the 3 rd with injector chambers,
suction cavities of which are connected with
pipelines with separation chambers.
EFFECT: increase efficiency of evaporation;
expansion of range of control of underpressure
2 3 3 7 7 4 2
(54) MULTI-STAGE EVAPORATION DEVICE
R U
(73) Proprietor(s):
Otkrytoe aktsionernoe obshchestvo
"KujbyshevAzot" (RU)
Mail address:
445007, Samarskaja obl., g. Tol'jatti, ul.
Novozavodskaja, 6, OAO "KujbyshevAzot",
Upravlenie informatsii
RU 2 337 742 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Изобретение относитс к многоступенчатым установкам дл выпаривани (концентрировани ) растворов различных веществ и может использоватьс во всех
отрасл х промышленного производства, где примен етс технологический процесс
выпаривани , например в химической промышленности при получении концентрированного
раствора капролактама.
Известны аналоги - многокорпусные установки выпаривани , описанные в работе
Касаткина А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М., Хими , 1971
г., с.373-383, рис.IX-2; IX-3.
Известные установки (выпаривани ) включают по три ступени выпарки. Кажда из
ступеней состоит из испарительного теплообменного устройства - трубчатки, встроенной
в среднюю часть корпуса аппарата. Верхней (незаполненной трубчаткой) частью корпуса
(аппарата) образована сепарационна камера - пространство дл выделени паровойгазовой фазы. Верхние днища сепарационных камер аппаратов первой и второй ступеней
соединены трубопроводами с межтрубными пространствами испарительных
теплообменных устройств второй и третьей ступеней соответственно (в результате такого
соединени теоретический расход греющего пара на выпаривание 1 кг воды из
концентрируемого раствора составл ет всего 1/3 кг). Сепарационна камера аппарата
третьей ступени соединена с вакуумным насосом через конденсатор.
Нижние части корпусов-аппаратов снабжены трубопроводами и насосами (см. рис.IX-3)
дл передачи упаренного раствора со ступени на ступень (на рис.IX-2 приведен
самотечный-безнасосный вариант, который далее не рассматриваетс как менее
продуктивный).
Работа установок-аналогов заключаетс в следующем. Сырцовый раствор, подогретый
до температуры кипени , подают в корпус аппарата I-й ступени на верхнюю трубную
решетку теплообменного устройства. Раствор стекает по трубкам вниз. В межтрубное
пространство теплообменного устройства I-й ступени ввод т «чистый» греющий пар. В
результате содержаща с в растворе влага начинает интенсивно испар тьс .
Образующиес пары собираютс в верхней сепарационной камере аппарата I-й ступени
(проход снизу через свободную центральную трубу увеличенного диаметра) и затем по
отдельному трубопроводу ввод тс в межтрубное пространство испарительного
теплообменного устройства II-й ступени установки выпаривани . «Чистый» греющий пар
вл етс теплоносителем только дл одного испарительного теплообменного устройства первой ступени в пр моточной схеме движени потоков теплоносител и раствора (или
третьей ступени - в противоточной). В качестве теплоносител в испарительных
теплообменных устройствах остальных ступеней установки используетс вторичный пар
(выпар), получаемый в предыдущей ступени. Включением в установку вакуумного насоса,
соединенного через конденсатор с сепарационной камерой аппарата III-й ступени,
реализовано последовательное ступенчатое понижение давлени в корпусах аппаратов от I-й к III-й ступени, что понизило температуры испарени влаги и обеспечило
возможность использовани выпара как греющего агента. Упаренный раствор с нижней
части аппарата I-й ступени после нижней трубной решетки насосом подаетс на вторую
ступень, т.е. в корпус аппарата на верхнюю трубную решетку испарительного
теплообменного устройства II-й ступени. Процесс выпаривани повтор етс . Общий цикл
выпаривани заканчиваетс в III-й ступени установки. Концентрированный раствор с
нижней части аппарата направл етс в технологию.
Недостатком установок-аналогов вл етс низка ремонтопригодность; высока трудоемкость обслуживани объединенных аппаратов - аппаратов со встроенными
теплообменными устройствами, высокие затраты на изготовление и монтаж
крупногабаритного и т желовесного оборудовани .
За прототип прин та многоступенчата установка выпаривани водного раствора
капролактама, описанна в работе Бадриана А.С., Кокоулина Ф.Г., Овчинникова В.И.,
Ручинского В.Р., Фурмана М.С., Чечика Е.И. Производство капролактама. М., Хими ,
1977, с.189-190, рис.61. Направление движени потоков теплоносител и выпариваемого
Страница: 4
DE
RU 2 337 742 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
раствора совпадают, т.е. вариант схемы - пр моточный. Многоступенчата установка
выпаривани (концентрировани ) водного раствора капролактама на каждой ступени
включает: - испарительный теплообменник; тарельчатую колонну с сепарационной
камерой, выполненной в нижней части тарельчатой колонны. В отличие от конструкций
аналогов, испарительные теплообменные устройства всех ступеней установки выполнены
в отдельных корпусах - в виде вынесенных испарительных теплообменников. Причем
нижние части тарельчатых колонн - сепарационные камеры соединены короткими
переливными перемычками-трубами большого диаметра с нижними част ми (под нижними
трубными решетками) вынесенных испарительных теплообменников, где на I-й ступени
сепарационна камера соединена со всем единым нижним пространством испарительного
теплообменника, а на II-й и III-й ступен х сепарационные камеры соединены только с
периферийными кольцевыми отсеками нижних частей своих испарительных
теплообменников.
Верхние части колонн I-й и II-й ступеней соединены «шлемовыми» трубопроводами с
межтрубными пространствами испарительных теплообменников последующих ступеней (IIй и III-й соответственно). Межтрубное пространство испарительного теплообменника I-й
ступени подключено к трубопроводу «чистого» греющего пара. «Шлемовый» трубопровод
от верха тарельчатой колонны последней - III-й ступени введен в конденсатор
(охлаждаемый оборотной водой), паровое пространство которого соединено с
всасывающей камерой пароэжекторного насоса (создающего последовательное
принудительное снижение давлени в ступен х). Также к конденсатору подсоединены
выходные штуцеры межтрубных пространств испарительных теплообменников II-й и III-й
ступеней. Штуцер выхода конденсата от межтрубного пространства испарительного
теплообменника I-й ступени направлен в отдельный сборник. Втора и треть ступени
установки дополнительно оснащены трубопроводами циркул ционного возврата и
возвратными насосами. Всасывающий патрубок возвратного насоса каждой ступени
соединен трубопроводом с центральным отсеком в нижнем днище теплообменника.
Патрубок нагнетани св зан с трубопроводом, врезанным в тот же испарительный
теплообменник, только над его верхней трубной решеткой и в другой - периферийный
кольцевой отсек верхнего днища. Установка выпаривани снабжена также двум группами
насосов и трубопроводов передачи раствора с I-й на II-ю и со II-й на III-ю ступени.
Патрубки всаса насосов передачи раствора со II-й и с III-й ступеней соединены
трубопроводами с периферийными кольцевыми отсеками в нижних днищах
теплообменников отдающей ступени. Патрубки нагнетани подключены к трубопроводам,
врезанным в испарительные теплообменники принимающей ступени над их верхними
трубными решетками в центральные отсеки верхних днищ. Верхнее и нижнее днища
испарительного теплообменника I-й ступени не разделены на отсеки. Циркул ционного
контура на I-й ступени нет.
Работа многоступенчатой установки выпаривани водного раствора капролактама,
прин той за прототип, заключаетс в следующем. Водный раствор капролактама 22ч32%
со стадии экстракции (через предварительный подогреватель), нагретый до температуры
кипени , подаетс на верхнюю трубную решетку испарительного теплообменника первой
ступени (делени верхнего и нижнего днища на отсеки здесь нет). Стека вниз по
трубам, нагреваемым снаружи гор чим паром, и без того подогретый до кипени раствор
начинает интенсивно испар тьс (диаметр трубок испарительных теплообменников прин т
с запасом пропускной способности по максимальному расходу жидкости, поэтому по
жидкости трубки работают неполным сечением, пропуска также паровую фазу).
Упаренна жидка фаза и пары воды с некоторым содержанием капролактама (газова фаза) из нижней части теплообменника (следу в направлении понижени давлени )
поступают по трубной перемычке (большого диаметра) в сепарационную камеру,
размещенную в нижней части колонны I-й ступени. Парова фаза из сепарационной
камеры поднимаетс вверх колонны, отмываетс от капролактама на тарелках гор чим
конденсатом сокового пара, а остающийс выпар (вторичный пар) через «шлёмовый»
Страница: 5
RU 2 337 742 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
трубопровод «входит» в межтрубное пространство испарительного теплообменника II-й
ступени в качестве греющего агента (теплоносител ). Первично упаренный раствор до
концентрации приблизительно 35% (абсолютное давление на I-й ступени составл ет около
0,8 кгс/см 2) снизу сепарационной камеры насосом передачи раствора подаетс на верхнюю
трубную решетку испарительного теплообменника второй ступени в центральный отсек,
выполненный в верхнем днище. Цикл нагрева и испарени повтор етс на второй ступени.
Отличие от процесса первой ступени состоит в том, что нагрев по межтрубному
пространству испарительного теплообменника II-й ступени производитс выпаром с
колонны I-й ступени, при более пониженном давлении (на II-й ступени). Также, в
отличие от I-й ступени, на II-й ступени первично упаренный раствор из нижнего
центрального концентрического отсека испарительного теплообменника (прошедший
первый ход по трубам теплообменника) поступает на всас возвратного насоса и по линии
нагнетани возвращаетс вверх теплообменника - на его верхнюю трубную решетку в
периферийный кольцевой отсек верхнего днища дл повторного стекани -нагреваиспарени . Конструктивно, верхние и нижние днища испарительных теплообменников II-й и
III-й ступеней, включа их трубные решетки (трубчатки), разделены концентрическими
перегородками (закрепленными на верхних и нижних днищах), так что повторна возвратна часть раствора и часть, подаваема с предыдущей ступени, подогреваютс по
различным зонам трубчатки. Смешивани потоков не происходит. Так как все три ступени
унифицированы по оборудованию, т.е. имеют одинаковые теплообменники и колонны,
наиболее нагружен по жидкому потоку теплообменник I-й - безциркул ционной ступени.
Остальные теплообменники имеют резервы, которые и используютс дл циркул ции.
Исключение контура циркул ции на I-й ступени, где выпаривание производитс при
наиболее высокой температуре (и давлении), св зано также с увеличением объема
образовани побочных продуктов - олигомеров, затрудн ющих последующую обработку и
ухудшающих технико-экономические показатели процесса (производства). Как и в
установках аналогов (что отмечено выше), выпаривание в каждой последующей ступени
производитс при более низких давлени х и св занных с ними условием равновесности
более низких температурах (понижение давлени в ступен х реализовано подключением к
конденсатору и всасывающей камере пароэжекторного насоса). «Отмытые» пары (выпар) с
колонны III-й ступени поступают в конденсатор (теплообменник, охлаждаемый оборотной
водой, к которому подведен трубопровод от всасывающей камеры пароэжекторного
насоса). При пониженных давлении и температуре в конденсаторе оставшийс выпар
конденсируетс и стекает вниз в сборник конденсата сокового пара. Конденсаци выпара
вл етс дополнительным естественным источником вакуумировани . В тот же
конденсатор поступает пароконденсатна смесь от выходных штуцеров межтрубного
пространства испарительных теплообменников первой и второй ступеней, где,
доохлажда сь, она также полностью переходит в жидкую фазу и направл етс в тот же
сборник. Часть образовавшегос конденсата сокового пара специальной группой насосов
возвращаетс на предыдущую (выпарке) стадию производства - экстракцию, а друга часть
теми же насосами подаетс в верхние зоны колонн дл отмывки выход щего выпара.
Упаренный раствор с периферийного кольцевого отсека нижней части испарительного
теплообменника (и сепарационной камеры колонны) III-й ступени направл етс на
следующую стадию переработки. Цикл замыкаетс .
Недостатком известной многоступенчатой установки выпаривани воды из водного
раствора капролактама вл етс низка производительность выпаривани , обусловленна невозможностью повышени величины разрежени (вакуума) в сепарационных камерах
ступеней выпаривани больше значений, формируемых во всасывающей камере
пароэжекторного насоса. Другим недостатком вл етс жестка св зь - зависимость
достигаемой величины принудительного разрежени от максимального расхода потока
пара в пароэжекторном насосе. Также к недостаткам известной установки следует отнести
узость интервала возможного регулировани разрежени . Узость интервала регулировани регламентирована не только ограниченными возможност ми принудительной внешней
Страница: 6
RU 2 337 742 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
пароэжекторной генерации вакуума, но и прот женностью технологических цепочек
замыкани на источник внешнего вакуума, обладающих гидравлическими сопротивлени ми
(увеличивающимис в сумме по мере удалени от источников). Значени гидросопротивлений также определ ют уровень устанавливающихс - распредел ющихс по цепи величин разрежени . Наиболее длинна цепь (трасса) с аппаратами до
подключени к источнику внешнего разрежени - это цепь от сепарационной камеры I-й
ступени - через верхнюю часть колонны I-й ступени, затем через межтрубное
пространство испарительного теплообменника II-й ступени, затем через трубопровод
соединени выхода межтрубного пространства с конденсатором; через конденсатор; и
только затем через последний в цепи - трубопровод соединени конденсатора с
всасывающей камерой.
Целью изобретени вл етс повышение производительности выпаривани за счет
увеличени глубины разрежени , расширение интервала регулировани параметров
процесса и ослабление «жесткой» зависимости процесса от максимального расхода пара в
пароэжекторном насосе.
Указанна цель достигаетс тем, что в известной многоступенчатой установке
выпаривани , включающей на каждой ступени: испарительный теплообменник;
сепарационную камеру; трубопроводы с насосами возврата и передачи раствора на
следующую ступень, по меньшей мере в одну нагнетательную ветвь одного трубопровода
передачи раствора на следующую ступень введена инжекторна камера, образованна размещенными в трубопроводе двум поперечными перегородками, выделившими
герметичную внутреннюю полость с пропущенными сквозь перегородки параллельно оси
трубопровода патрубками, где в стенках патрубков внутри полости выполнены отверсти ,
расположенные на рассто ни х от кра входной перегородки, приблизительно равных
половине диаметра патрубков, причем межпатрубочное пространство герметичной
внутренней полости инжекторной камеры соединено отдельным трубопроводом с
сепарационной камерой предыдущей ступени.
Предложенна многоступенчата установка выпаривани по сн етс Фиг.1 и Фиг.2. На
Фиг.1 представлена обща технологическа схема трехступенчатой установки выпаривани водного раствора капролактама с введенными в трубопроводы линий нагнетани (передачи
упаренного раствора с I-й на II-ю и со II-й на III-ю ступени) двум камерами. Дл упрощени на схеме вместо двух - рабочего и резервного, насосов условно показано
только по одному насосу. Запорно-регулирующа арматура на трубопроводах также не
изображена.
На Фиг.2 приведена схема инжекторной камеры. Условно прин то, что обе введенные
инжекторные камеры одинаковы, «d» - внутренний диаметр патрубков; «L» - рассто ние от
оси отверстий до кра входной перегородки, равное 0,5 «d».
Многоступенчата установка выпаривани воды из водного раствора капролактама
(Фиг.1) представл ет три последовательные ступени: I; II; III и состоит из
трубопровода 1 (дл подачи сырцового водного раствора капролактама из отделени экстракции), подключенного к трубному пространству испарительного теплообменника 2 (Iй ступени выпарки). Первичный - предварительный подогреватель раствора до
температуры кипени условно не показан. К межтрубному пространству теплообменника 2
вверху подведен трубопровод 3 обогревного пара 5 ати, внизу - трубопровод 4 удалени «чистого» конденсата. Нижн часть 5 теплообменника 2 после нижней трубной решетки
(внутренн часть теплообменника изображена на Фиг.1 схематично) соединена
перемычкой 6 (большого диаметра) с сепарационной камерой 7, образованной нижним
пространством колонны первой ступени. Верхнее пространство 8 колонны заполнено
тарелками отмывки (условно не показаны). «Шлемовый» трубопровод 9 от верхнего
пространства 8 колонны направлен вверх межтрубного пространства теплообменника 10
второй ступени выпаривани . Трубопровод 11 от нижней части 5 теплообменника I-й
ступени соединен со всасом насоса 12 (передачи первично упаренного раствора).
Трубопровод нагнетани 13 врезан над верхней трубной решеткой (в центральный отсек
Страница: 7
RU 2 337 742 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
испарительного теплообменника 10 второй ступени). Лини выхода 14 из межтрубного
пространства теплообменника 10 (внизу) соединена с конденсатором 15. Конденсатор 15
подключен трубопроводом 16 к пароэжекторному насосу 17. Нижн часть 18
теплообменника 10 (так же, как и верхн ) разделена на два отсека: центральный и
периферийный кольцевой. Периферийный кольцевой отсек св зан трубой-перемычкой 19 с
нижним пространством 20 (сепарационной камерой) колонны II-й ступени. Трубопровод 21
от центрального отсека нижней части теплообменника 10 второй ступени заведен на всас
насоса 22, нагнетательна ветвь 23 которого подключена к верхнему периферийному
кольцевому отсеку над трубной решеткой того же теплообменника 10. Всасывающий
трубопровод 24 насоса 25 передачи упаренного раствора на следующую III-ю ступень
подсоединен к нижнему периферийному кольцевому отсеку теплообменника 10, а
нагнетательна ветвь 26 соединена с теплообменником 27 III-й ступени (его центральным
отсеком верхнего днища). Верхн часть 28 колонны II-й ступени «шлемовым»
трубопроводом 29 соединена со входом межтрубного пространства испарительного
теплообменника 27 III-й ступени. Переливна труба-перемычка 30 выполнена между
нижней частью - кольцевым периферийным отсеком 31 теплообменника и нижней
сепарационной камерой 32 колонны. Трубопровод 33 из нижней части 31 (от нижнего
центрального отсека) заведен на всас возвратного насоса 34. Периферийный кольцевой
отсек нижней части 31 соединен трубопроводом 35 со сборником 36 (из сборника готовый
концентрат направл етс далее в технологию). Лини 37 - лини возвратного
(циркул ционного) нагнетани раствора на верхнюю трубную решетку (в периферийную
кольцевую часть) теплообменника 27. Верхн (тарельчата ) часть 38 колонны
«шлемовым» трубопроводом 39 соединена с конденсатором 15. К нему же магистралью 40
подсоединен нижний выход межтрубного пространства теплообменника 27. «Сто к» 41
выполнен между конденсатором 15 и сборником 42 конденсата сокового пара дл стекани ожиженной паровой фазы. Низ сборника 42 заведен трубой 43 на всас насоса 44.
Трубопровод нагнетани насоса 44 одной возвратной ветвью 45 св зан с верхними част ми
38; 28 и 8 колонн всех трех ступеней, а другой возвратной ветвью 46 с предыдущей
технологической стадией - экстракции. В нагнетательные ветви трубопроводов 13 и 26
насосов 12 и 25 передачи упаренного раствора с I-й на II-ю и со II-й на III-ю ступени
установки выпаривани соответственно введены две инжекторные камеры 47 и 48.
Инжекторные камеры 47 и 48 соединены дополнительными трубопроводами 49 и 50 с
сепарационными камерами 7 и 20. Дл упрощени описани прин то, что обе инжекторные
камеры (47 и 48) одинаковы. Как основные на Фиг.2 указаны номера позиций по первой
нагнетательной линии 13 - линии передачи раствора с I-й на II-ю ступень. Совпадающие
с ними номера позиций по второй нагнетательной линии (26) передачи раствора со II-й
на III-ю ступень приведены р дом с первыми в скобках. Инжекторна камера 47 (48) в
съемном с фланцами 51 исполнении вставлена в трубопровод 13 (26). В трубном участке
между фланцами 51 размещены входна 52 и выходна 53 поперечные перегородки,
образовавшие герметичную внутреннюю полость 54. Сквозь перегородки 52 и 53
пропущены параллельно оси трубопровода патрубки 55 с отверсти ми 56 (в стенках). Оси
отверстий 56 расположены от плоскости входной перегородки 52 на рассто нии половины
«d» - половины внутреннего диаметра патрубков. Отверсти 56 соедин ют пространство
внутренней полости 54 с зонами внутри патрубков 55. Трубопровод 49 (50) соединен с
внутренней полостью 54 посредством штуцера 57.
Работа предложенной многоступенчатой установки выпаривани влаги из водного
раствора капролактама состоит в следующем. Так же, как и в установке прототипа,
сырцовый раствор поступает из отделени экстракции по трубопроводу 1 (через
предварительный подогреватель, нагревающий раствор до температуры кипени - не
показан) в верхнюю часть испарительного теплообменника 2 I-й ступени (на верхнюю
трубную решетку). В межтрубное пространство теплообменника 2 по трубопроводу 3
подаетс пар 5 ати, конденсат «чистого» пара отводитс по трассе 4. В трубках
испарительного теплообменника 2 подаваемый раствор начинает испар тьс . Так как по
Страница: 8
RU 2 337 742 C1
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
жидкой фазе трубки «работают» не полным сечением, в нижнюю часть 5 теплообменника 2
(под нижнюю трубную решетку) одновременно «выходит» и жидка , и газова фазы. По
трубе - перемычке 6 раствор и газова фаза «перетекают» в нижнюю часть 7 колонны I-й
ступени. Парова фаза поднимаетс вверх через тарелки, орошаемые конденсатом
сокового пара, в верхнюю часть 8 колонны. На тарелках происходит отмывка пара от
капролактама - снижение концентрации капролактама в паровой фазе за счет перехода ее
в жидкую фазу. Отмытый выпар по «шлемовой» трубе 9 передаетс в межтрубное нагревательное пространство испарительного теплообменника 10 второй ступени выпарки.
Первично выпаренный на I-й ступени раствор (капролактама) с нижней части 5
испарительного теплообменника 2 (и сепарационной камеры 7 колонны I-й ступени) по
трубопроводу 11 поступает на всас насоса 12, передающего раствор на следующую - II-ю
ступень выпаривани . По нагнетательному трубопроводу 13 «транзитом» через
инжекторную камеру 47 раствор подаетс на верхнюю трубную решетку испарительного
теплообменника 10 (в центральный отсек), где на II-й ступени повтор ютс те же
процессы - гидродинамический процесс движени раствора, теплообменный процесс
нагрева и испарени (на II-й ступени процессы формируютс при более низких
температуре и давлении с участием возвратно-циркул ционного потока). В описанных
границах «механизм» работы предложенной установки выпаривани полностью совпадает
с механизмом работы установки прототипа. Отличие в работе I-й ступени предложенной
установки выпаривани от работы прототипа состоит в том, что передаваемый по
нагнетательному трубопроводу 13 первично упаренный раствор, попада в инжекторную
камеру 47, разбиваетс на струи по числу патрубков 55. Скорость движени раствора (в
стру х) увеличиваетс , т.к. суммарное «живое» сечение патрубков 55 меньше сечени трубопровода 13. При высокоскоростном движении струй в патрубках 55 на длине
половины 0,5 диаметра патрубка от входной перегородки, в пристеночных пространствах,
на внутренних поверхност х каждого патрубка, возникают зоны разрежени . Выполненные
в этих зонах отверсти 56 объедин ют зоны разрежени всех патрубков 55 в одну общую
«вакуумирующую» зону - внутреннюю полость 54. Через подсоединение полости 54
штуцером 57 к трубопроводу 49 и далее к объему сепарационной камеры 7, по существу,
введено подключение камеры 7 к дополнительному новому источнику - генератору
разрежени . Первым автономным источником разрежени вл етс (известна по
прототипу) всасывающа камера пароэжекторного насоса (к которой камера 7 подключена
через верх 8 колонны; через межтрубное пространство теплообменника 10; трубопровод
14; конденсатор 15; трубопровод 16). Такой же процесс дополнительного
инжектировани - всасывающего разрежени создаетс и второй введенной инжекторной
камерой 48, вмонтированной в нагнетательную ветвь 26 насоса 25 при передаче
упаренного раствора со II-й ступени на верхнюю трубную решетку (в центральный отсек)
испарительного теплообменника 27 III-й ступени. Причем внутренн полость 54 второй
камеры через штуцер 57 и трубопровод 50 подсоединена к внутреннему объему
сепарационной камеры 20 колонны II-й ступени. То есть производимое второй (поз.48)
инжекторной камерой углубление разрежени произведено теперь уже на следующей - II-й
ступени выпаривани . Размеры инжекторных камер должны подбиратьс экспериментально, исход из существующего набора и характеристик существующих
аппаратов. Конструктивно, камеры могут выполн тьс с одним, двум и более
всасывающими отверсти ми в стенках одного, двух и более патрубков. Могут мен тьс диаметры патрубков и отверстий. Теоретически наиболее целесообразно двойное
увеличение объема всасываемого потока на второй (48) камере, в сравнении с первой (47).
Благодар предложенному решению на базе двух существующих насосных систем
перекачки раствора (с I-й ступени на II-ю и со II-й на III-ю) созданы автономные
устройства, генерирующие разр жение, в которых используетс часть механической
энергии перекачиваемых потоков. Получившиес устройства - инжекторные камеры своими
внутренними - всасывающими полост ми подсоединены к сепарационным камерам I-й и IIй ступеней выпаривани , т.е. к тем пространствам, в объеме которых реализуетс Страница: 9
RU 2 337 742 C1
5
10
15
20
25
30
полномасштабный процесс разделени гор чей жидкой и паровой фаз. За счет отсоса
инжекторными камерами части газовой фазы (и передачи ее на другую ступень - более
«близкую» к основному внешнему генератору разрежени - пароэжекторному насосу),
гарантированное разрежение над поверхностью раздела фаз (пар-жидкость) углубл етс .
Углубление разрежени приводит к снижению температуры точки начала испарени раствора и тем самым к увеличению объема выпариваемой влаги на первой и на второй
ступен х (при тех же затратах энергии на выпаривающий нагрев). Введенными
автономными инжекторными (всасывающими) камерами, по существу, реализованы
короткие байпасные (обводные) цепи передачи части движущихс потоков. По вление в
многоступенчатой схеме установки выпаривани автономно действующих устройств
генерации дополнительного разрежени , в которых объем подсоса, глубина разрежени могут конструктивно задаватьс или измен тьс (в съемном-фланцевом исполнении
инжекторных камер), помимо возможности регулировани встраиваемой в трубопроводы
арматурой, расшир ет диапазон - интервал регулировани параметров процесса,
ослабл ет жесткую зависимость процесса от максимального расхода пара в
пароэжекторном насосе.
Увеличение производительности выпаривани (объема выхода концентрированного
раствора в единицу времени) на 5% позвол ет пропорционально увеличить годовой выпуск
капролактама, что «в абсолютном выражении» на ОАО «КуйбышевАзот» может составить
прирост до 7 тыс ч тонн в год.
Формула изобретени Многоступенчата установка выпаривани , включающа на каждой ступени:
испарительный теплообменник; сепарационную камеру; трубопроводы с насосами возврата
и передачи раствора на следующую ступень, отличающа с тем, что по меньшей мере в
одну нагнетательную ветвь одного трубопровода передачи раствора на следующую
ступень введена инжекторна камера, образованна размещенными в трубопроводе двум поперечными перегородками, выделившими герметичную внутреннюю полость с
пропущенными сквозь перегородки параллельно оси трубопровода патрубками, где в
стенках патрубков внутри полости выполнены отверсти , расположенные на рассто ни х
от кра входной перегородки приблизительно равных половине диаметра патрубков,
причем межпатрубочное пространство герметичной внутренней полости инжекторной
камеры соединено отдельным трубопроводом с сепарационной камерой предыдущей
ступени.
35
40
45
50
Страница: 10
CL
RU 2 337 742 C1
Страница: 11
DR
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
203 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа