Аппаратурный комплекс по производству хладоагентов на основе изобутана

Предлагаемая полезная модель относится к области производства озонобезопасных хладоагентов - взамен озоноразрушающих фреонов (насыщенных алифатических фторсодержащих соединений, например, хладон-12 CCI₂F₂). Перспективным фреонозаменяющим озонобезопасным хладоагентом является изобутан (СН₃)₂СНСН ₃ - изомер бутана С₄Н ₁₀. Однако выпускаемый отечественной промышленностью технический изобутан, содержащий 96-98% основного вещества, по своим свойствам не отвечает требованиям, предъявляемым к изобутану, используемому в качестве хладоагента. Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности работы аппаратурного комплекса. Технический результат, достигаемый при этом, заключается в повышении чистоты и выхода целевого продукта и сокращении его потерь с отходами и промпродуктами производства. Поставленная задача решается, с достижением вышеуказанного технического результата, предлагаемым аппаратурным комплексом по производству хладоагентов на основе изобутана, включающем емкость с исходным изобутаном, соединенную с кубом ректификационной колонны, в верхней части которой имеются герметические соединения с емкостью для вывода из парогазовой смеси «предгона» (головная фракция) и сборником готового продукта, выход из которого направлен в транспортируемую емкость для отгрузки очищенного изобутана потребителям. Новым в аппаратурном комплексе является то, что куб ректификационной колонны имеет герметичное соединение с бункером-дозатором фосфорного ангидрида - P ₂O₅ (пентаоксида фосфора), после ректификационной колонны установлен нисходящий водоохлаждаемый теплообменник для конденсации, выходящих из колонны, паров изобутана, а слив из ректификационной колонны имеет соединение со сборником нелетучих примесей.

Предлагаемая полезная модель относится к области производства озонобезопасных хладоагентов - взамен озоноразрушающих фреонов (насыщенных алифатических фторсодержащих соединений, например, хладон-12 ССI₂F₂). Перспективным фреонозаменяющим озонобезопасным хладоагентом является изобутан (СН₃)₂СНСН ₃ - изомер бутана С₄Н ₁₀.

Однако выпускаемый отечественной промышленностью технический изобутан, содержащий 96-98% основного вещества, по своим свойствам не отвечает требованиям, предъявляемым к изобутану, используемому в качестве хладоагента.

Известен аппаратурный комплекс по производству хладоагентов на основе изобутана (Исследование, разработка и освоение технологии и оборудования по производству экологически-чистых хладоагентов. // Сб. «Проблемы химии и экологии», Пермь, изд. ПГТУ, 2005, с.56-57). Известный аппаратурный комплекс включает в себя емкость с исходным изобутаном, соединенную с ректификационной колонной, работающей под давлением. В кубовом остатке в процессе ректификации накапливаются н-бутан, пентаны и нелетучие примеси. Ректификационная колонна имеет герметичные соединения с емкостью, устройствами для вывода «предгона» (воздуха, пропана и др.), очищенного от примесей изобутана, и сборником.

Недостатком известного аппаратурного комплекса является отсутствие в его составе конструктивных элементов для конденсации летучих и легколетучих продуктов ректификации.

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому при этом техническому результату является известный аппаратурный комплекс по производству хладоагентов на основе изобутана (Исследование технологических процессов и разработка аппаратурного комплекса по производству хладоагентов на основе изобутана. // «Цветная

металлургия», 2005, №6, с.28-29) - принят за прототип.

Аппаратурный комплекс по прототипу включает в себя емкость с исходным изобутаном, соединенную с ректификационной колонной, работающей под давлением. В кубовом остатке в процессе ректификации накапливаются н-бутан, пентаны и нелетучие примеси. Ректификационная колонна имеет герметичное параллельное соединение с охлаждаемой емкостью для вывода «предгона» (воздуха, пропана и др.) и охлаждаемым сборником очищенного от примесей изобутана. Выход из сборника направлен в транспортируемую емкость для отгрузки целевого продукта потребителям.

Недостатком аппаратурного комплекса по прототипу является отсутствие в составе комплекса специальных конструктивных элементов - технологических аппаратов для обеспечения очистки изобутана от примесей воды и эффективной конденсации парогазовой смеси, выходящей из ректификационной колонны; кроме того, в составе комплекса не предусмотрено оборудование и аппаратура для вывода из куба ректификационной колонны нелетучих примесей, присутствующих в исходном техническом изобутане.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности работы аппаратурного комплекса. Технический результат, достигаемый при этом, заключается в повышении чистоты и выхода целевого продукта и сокращении его потерь с отходами и промпродуктами производства.

Поставленная задача решается, с достижением вышеуказанного технического результата, предлагаемым аппаратурным комплексом по производству хладоагентов на основе изобутана, включающем емкость с исходным изобутаном, соединенную с кубом ректификационной колонны, в верхней части которой имеются герметичное параллельное соединение с охлаждаемой емкостью для вывода из парогазовой смеси «предгона» (головная фракция) и охлаждаемым сборником готового продукта, выход из которого направлен в транспортируемую емкость для отгрузки

очищенного изобутана потребителям. Новым в аппаратурном комплексе является то, что куб ректификационной колонны имеет герметичное соединение с бункером-дозатором фосфорного ангидрида - Р₂O₅ (пентаоксида фосфора), после ректификационной колонны установлен водоохлаждаемый теплообменник, а слив из куба ректификационной колонны имеет соединение со сборником нелетучих примесей.

Выбор вышеперечисленных конструктивных элементов и устройств, последовательность их соединения между собой осуществлены после проведения сравнительных испытаний различных вариантов аппаратурных комплексов по производству хладоагентов на основе изобутана. Опытным путем было установлено, что совокупность новых, дополнительно включенных в состав «передела» устройств, приспособлений и аппаратов обеспечивает, при прочих равных условиях, решение поставленной задачи с достижением вышеуказанного технического результата.

Анализ уровня техники свидетельствует о том, что разработанное техническое решение (полезная модель) - «Аппаратурный комплекс по производству хладоагентов на основе изобутана» не описан в книжной, журнальной и патентной литературе и ранее не использовался на промышленных предприятиях, в лабораторных условиях и препаративной химии.

Опытные испытания показали, что между конструктивными элементами заявленного «Комплекса» и достигаемым при этом техническим результатом существует вполне определенная причинно-следственная связь, заключающаяся в том, что каждый из элементов (признаков) заявленного «Комплекса», отдельно взятый, необходим, а в совокупности своей они обеспечивают решение поставленной задачи с достижением вышеуказанного технического результата.

Предлагаемый в заявленной полезной модели «Аппаратурный комплекс по производству хладоагентов на основе изобутана» (см. рис.) включает в себя:

- емкость с исходным - техническим изобутаном (1);

- ректификационную колонну (2) с кубом (3);

- бункер-дозатор фосфорного ангидрида - P₂O ₅ (4);

- водоохлаждаемый теплообменник (5);

- охлаждаемую емкость для сбора после ректификационной колонны «предгона» - головной фракции (6);

- охлаждаемый сборник готовой продукции (7);

- транспортируемую емкость для отгрузки целевого продукта потребителям (8);

- сборник нелетучих примесей (9).

Реализация полезной модели,

Аппаратурный комплекс по производству хладоагентов на основе изобутана работает следующим образом.

Исходный - технический (96-98%) изобутан, содержащий, помимо (СН₃) ₂СНСН₃, примеси пропана, пропилена, н-бутана, бутилена, бутадиена, воды и др., из исходной емкости (1) загружают в куб (3) ректификационной колонны (2), работающей под давлением, из бункера-дозатора (4) в куб ректификационной колонны загружают фосфорный ангидрид - Р₂ O₅. Эта операция дает возможность очистки изобутана от примесей воды. Для очистки изобутана от других примесей куб ректификационной колонны нагревают до 20-30°С. Изобутан и легколетучие примеси (пропан, пропилен) переходят в парогазовую смесь, из которой отбирают «предгон»

- головную фракцию, содержащую легколетучие примеси (воздух и др.). Контроль за составом целевого продукта и его качеством ведут газохроматографическим методом. Для обеспечения конденсации изобутана, очищенного от примесей посторонних веществ и воды, парогазовую смесь пропускают через водоохлаждаемый теплообменник, герметично соединенный с ректификационной колонной, выход из теплообменника имеет соединения через запорно-регулирующую арматуру с охлаждаемой емкостью для сбора предгона и охлаждаемым

сборником готовой продукции, нижний слив из сборника готовой продукции имеет соединение через запорную арматуру с транспортируемой емкостью для отгрузки целевого продукта - изобутана, очищенного от примесей до установленных норм, потребителям. В кубовом остатке в процессе ректификации накапливаются примеси низколетучих и нелетучих веществ: н-бутан, пентаны.

Промышленные испытания вышеописанного «Аппаратурного комплекса по производству хладоагентов на основе изобутана» и опыт его эксплуатации свидетельствуют о том, что совокупность оборудования, входящего в состав предложенного «Комплекса», обеспечивает получение изобутана (>99,5%), по всем своим свойствам удовлетворяющего требованиям потребителей, - для его использования в качестве хладоагента взамен озоноопасных фреонов.

Аппаратурный комплекс по производству хладоагентов на основе изобутана, включающий емкость с исходным изобутаном, соединенную с кубом ректификационной колонны, в верхней части которой имеется соединение с охлаждаемой емкостью для головной фракции и охлаждаемым сборником готового продукта, выход из которого направлен в транспортируемую емкость для отгрузки очищенного изобутана потребителям, отличающийся тем, что куб ректификационной колонны имеет соединение с бункером-дозаторм фосфорного ангидрида, после колонны установлен водоохлаждаемый теплообменник, соединенный с верхней частью ректификационной колонны и с охлаждаемыми емкостью и сборником, а слив из куба ректификационной колонны имеет соединение со сборником нелетучих примесей.