Устройство для использования вторичного тепла, выделяемого при окислении растительного масла

 

Полезная модель может быть использована в химической, нефтехимической и лакокрасочной промышленности и предназначена для снижения энергопотребления при производстве продукции, в частности, использование вторичного тепла, выделяемого при окислении растительного масла в производстве олифы, которое в настоящее время просто теряется, для нагрева реакционной жидкости, используемой в производстве алкидных лаков. Устройство для использования вторичного тепла содержит емкость для охлаждающей жидкости 1, окислительную колонну 3, оборудованную рубашкой охлаждения, емкость для реакционной жидкости 5 и снабжено теплообменником 4, трубное пространство которого соединено с рубашкой охлаждения окислительной колонны и емкостью для охлаждающей жидкости. Межтрубное пространство теплообменника соединено с емкостью для реакционной жидкости 5. Система охлаждения окислительной колонны и теплообменник оборудованы насосами. Насос 6 теплообменника забирает реакционную жидкость из емкости 5 и прокачивает ее через межтрубное пространство в циклическом режиме до достижения ею заданного значения температуры. Насос 2 забирает из емкости 1 охлаждающую жидкость, прокачивает ее через рубашку охлаждения окислительной колонны 3, затем нагретая охлаждающая жидкость поступает в трубное пространство теплообменника 4, при этом реакционная жидкость в межтрубном пространстве теплообменника и охлаждающая жидкость в трубном пространстве движутся противотоком навстречу друг другу, нагретая охлаждающая жидкость отдает тепло и охлаждается, а более холодная реакционная жидкость нагревается, но движется навстречу жидкости с более высокой температурой, поддерживая значительный градиент температур, что обеспечивает высокоэффективную теплопередачу. Технический результат предложения заключается в использовании реакционного тепла, выделяющегося при окислении олифы, которое просто теряется, для нагрева реакционной жидкости, используемой в установке производства алкидных лаков, что приводит к уменьшению энергозатрат, и снижению себестоимости конечной продукции. 1 с., 2 з.п.ф., 1 илл.

Изобретение относится к химической, нефтехимической и лакокрасочной промышленности и предназначено для снижения энергопотребления при производстве продукции, в частности в производстве алкидных лаков.

Охлаждение и нагрев химических реакторов является наиболее весомой частью расходов после стоимости самих реакторов. Процесс нагревания и охлаждения химических реакторов известен из уровня техники достаточно давно, но основная идея осталась неизменной: нагрев или охлаждение реакторов производится либо через стенки реакторов или же пропускают теплоноситель по змеевикам, помещенным внутри реакторов. (Романков П.Г. и др. Процессы и аппараты химической промышленности. Раздел «Тепловые процессы». Л. - Химия. 1989 г., Известно также решение, представленное в учебнике Касаткина А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Раздел «Тепловые процессы». М. - Химия. 2004 г. Как вариант можно использовать такую схему: прокачивать химически и теплостойким насосом жидкость из реактора через химически стойкий теплообменник и возвращать нагретую или охлажденную жидкость обратно в реактор. Основным недостатком этого способа является высокая стоимость оборудования.

Основные усилия изобретателей направлены на то, чтобы улучшить условия теплоотвода либо за счет конструкции реактора (например, патент 2486953 МПК B01J 8/18, опубл. 10.07.2013) либо за счет применения различных теплоносителей. В меньшей степени усилия направлены на использование вторичного тепла, выделяемого в процессе протекания химических реакций.

В настоящее время охлаждение большинства реакторов производится отбором тепла охлаждающей жидкостью, прокачиваемой через рубашку реактора, после чего нагретая охлаждающая жидкость возвращается в исходную емкость, где происходит ее охлаждение через градирню либо смешением с большим количеством холодной исходной охлаждающей жидкости. При этом безвозвратно теряется большое количество вторичного тепла.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемому устройству является техническое решение, описанное в патенте 2349854, МПК F28F 13/12, опубл. 20.03.2009, «Способ утилизации низкопотенциального тепла и устройство для его осуществления», в котором способ использует источники тепла для предварительного подогрева жидкости, а для утилизации тепла включает увеличение скорости потока теплоносителя путем введения дополнительной струи. В известном решении устройство (теплоутилизатор) содержит канал жидкого теплоносителя с входом и выходом и канал нагреваемой среды с входом и выходом, канал теплоносителя и канал нагреваемой среды отделены друг от друга теплопроводящей стенкой, в канале теплоносителя выполнено входное сопло. Канал теплоносителя представляет собой металлическую трубу, а канал нагреваемой среды, в виде пространственной спирали образован пространством между трубами, расположенными одна в другой. Недостатком используемого устройства является сложность конструкции, повышенное энергопотребление и недостаточно полное сохранение вторичного тепла.

Задачей предполагаемой полезной модели является использование выделяющегося при окислении растительного масла вторичного тепла, которое в настоящее время просто теряется, что позволит уменьшить энергозатраты и снизить себестоимость продукции.

Поставленная задача решается за счет оборудования устройства выносным теплообменником, через который прокачивается охлаждающая жидкость, нагретая реакционным теплом, выделяемым при окислении растительного масла в окислительной колонне. Отличием от известных технических решений является то, что через теплообменник прокачивается не рабочая жидкость, находящаяся в окислительной колонне, которая может быть химически агрессивной, а охлаждающая жидкость, имеющая нейтральные свойства. При этом теплообменник и система охлаждения окислительной колонны снабжены насосами.

Устройство иллюстрируется поясняющим чертежом (схемой компоновки оборудования).

Устройство для использования вторичного тепла, выделяемого при окислении растительного масла в производстве олифы, содержит емкость 1 с охлаждающей жидкостью, возле которой установлен насос 2, связанный с рубашкой охлаждения окислительной колонны 3, рубашка охлаждения окислительной колонны связана с трубным пространством теплообменника 4, размещенного после окислительной колонны и соединенного посредством системы трубопроводов с емкостью для охлаждающей жидкости 1, а также емкость 5 для реакционной жидкости, используемой для синтеза алкидных лаков, возле емкости 5 установлен насос 6, связанный системой трубопроводов с межтрубным пространством теплообменника 4, которое через систему трубопроводов связано с емкостью 5 для реакционной жидкости, используемой для синтеза алкидных лаков.

Устройство для использования вторичного тепла, выделяемого при окислении растительного масла, работает следующим образом: из емкости 1 насосом 2 охлаждающая жидкость подается в рубашку охлаждения окислительной колонны 3, где через стенку окислительной колонны происходит передача реакционного тепла от окисляемого масла к охлаждающей жидкости. Из рубашки охлаждения нагретая до температуры 110-120°C жидкость по системе трубопроводов поступает в трубное пространство теплообменника 4 и передает свое тепло реакционной жидкости, находящейся в межтрубном пространстве, а затем охлаждающая жидкость по системе трубопроводов возвращается в емкость 1. В емкости 5 находится реакционная жидкость, используемая для синтеза алкидных лаков. Из емкости 5 насосом 6 производительностью 6 м3/час реакционная жидкость, используемая для синтеза алкидных лаков, прокачивается через межтрубное пространство теплообменника 4, где происходит передача тепла через стенки труб от нагретой охлаждающей жидкости к реакционной жидкости, используемой для синтеза алкидных лаков. Затем нагретая реакционная жидкость, используемая для синтеза алкидных лаков, по системе трубопроводов возвращается в емкость 5. Этот цикл повторяется до тех пор, пока температура реакционной жидкости, используемой для синтеза алкидных лаков, не достигнет заданного значения.

Для максимальной эффективности теплопередачи движение жидкостей в теплообменнике происходит противотоком, т.е., горячая и холодная жидкости текут навстречу друг другу, при этом нагретая охлаждающая жидкость отдает тепло и охлаждается, а более холодная реакционная жидкость, используемая для синтеза алкидных лаков, нагревается, но движется навстречу жидкости с более высокой температурой, поддерживая значительный градиент температур, что обеспечивает высокоэффективную теплопередачу.

Технический результат предложения достигается за счет использования вторичного тепла, выделяемого при окислении растительного масла в производстве олифы, которое просто теряется, на нагрев реакционной жидкости, используемой в производстве алкидных лаков, что уменьшает энергозатраты, способствует экономии энергоресурсов и снижению себестоимости. Таким образом, задача решена.

1. Устройство для использования вторичного тепла, выделяющегося при окислении растительного масла, содержащее емкость для охлаждающей жидкости, окислительную колонну, оборудованную рубашкой охлаждения, емкость для реакционной жидкости, отличающееся тем, что оно снабжено теплообменником, трубное пространство которого соединено с рубашкой охлаждения окислительной колонны и емкостью для охлаждающей жидкости, а его межтрубное пространство соединено с емкостью для реакционной жидкости, при этом система охлаждения окислительной колонны и теплообменник оборудованы насосами, обеспечивающими перемещение жидкостей навстречу друг другу.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что один насос установлен перед теплообменником, после емкости с реакционной жидкостью, а второй насос размещен перед окислительной колонной, после емкости с охлаждающей жидкостью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам, осуществляющим подвод сжижающего агента в реактор с кипящим слоем

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, преимущественно к кожухотрубным воздухоподогревателям котельных агрегатов

Изобретение относится к пищевой и химической промышленности, где проводятся тепловые процессы
Наверх