CH649276A5 - Processo per la concentrazione di soluzioni acquose di glicoli sfruttando il principio della distillazione a effetti multipli. - Google Patents

Description

La presente invenzione si riferisce a un processo per la concentrazione di soluzioni acquose di glicoli, nel quale viene sfruttato il procedimento di distillazione a effetti multipli mediante scambiatori a film verticali disposti negli stadi successivi di una o più colonne verticali. Attualmente la concentrazione di soluzioni acquose di glicoli viene effettuata mediante una serie di ribollitori ed evaporatori successivi, come è indicato nello schema di processo della fig. 1.

In questo schema la soluzione acquosa di glicoli a bassa concentrazione attraverso la linea 1 e lo scambiatore 2 (dove si riscalda a spese del vapore 3) viene alimentata al primo evaporatore Dalla parte inferiore dell'evaporatore Vj, attraverso 4 esce una soluzione più concentrata che attraverso 5 e lo scambiatore 6 viene inviata al secondo evaporatore V2, da dove attraverso 7, lo scambiatore 8 e la linea 9 viene inviata al terzo evaporatore V3; da questo attraverso 10, lo scambiatore 11 e la linea 12, la soluzione sempre più concentrata, viene inviata all'ultimo evaporatore V4, mantenuto sotto vuoto (circa 200 mbar) mediante l'eiettore 16. Nell'evaporatore V4 la soluzione si concentra ulteriormente e attraverso 13 e la pompa 14 viene inviata al serbatoio 15. Dalla testa dei primi tre evaporatori esce vapore d'acqua mescolato con piccole quantità di glicole, il quale si condensa negli scambiatori 6, 8 e 11 e viene raccolto nei recipienti 17 e 18.

I vapori che escono dalla testa del quarto evaporatore V4 vengono condensati nel refrigerante 19 e, insieme alle altre condense sporche di glicoli, vengono riciclate all'impianto glicoli.

Negli evaporatori V3 e V4, per evitare eccessive perdite di glicoli nei vapori, viene inviata in testa acqua di lavaggio attraverso 20. Si è ora scoperto che questo processo di concentrazione dei glicoli può essere realizzato, più semplicemente e con notevole risparmio di vapore, in un'unica colonna divisa in più stadi sfruttando il principio della distillazione a effetti multipli e usando scambiatori a film verticali.

Oggetto della presente invenzione è un nuovo processo per la concentrazione di soluzioni acquose di glicoli, caratterizzato dal fatto che per detta concentrazione si usa una unica colonna verticale divisa in più tronchi cilindrici, ciascuno dei quali comprende:

a) uno o più evaporatori a film con fasci tubieri verticali senza involucro esterno;

b) una o più vaschette, ciascuna delle quali è collegata con il fondo alla piastra tubiera superiore di uno degli evaporatori a film che si trovano nello stesso troncò, nell'ultimo tronco senza evaporatori a film dette vaschette essendo collegate al tubo che porta al serbatoio della soluzione concentrata di glicoli, mentre con la parte superiore è collegata alla piastra tubiera inferiore di uno degli evaporatori a film che si trovano nel tronco superiore, nel primo tronco dette vaschette essendo collegate direttamente ai tubi di alimentazione della soluzione di glicoli da concentrare;

c) un sistema di tenuta e di regolazione della portata posta sul fondo di ogni vaschetta, avente lo scopo di regolare il passaggio della soluzione di glicoli dalla vaschetta allo scambiatore a film sottostante;

d) delle aperture ricavate superiormente nella parte laterale di ogni vaschetta, eccetto che nelle vaschette del primo tronco;

e) uno o più tubi a sifone colleganti due tronchi successivi e aventi lo scopo di trasferire il condensato raccolto in ogni tronco al tronco successivo, il primo tronco essendo provvisto anche di tubi per l'alimentazione della soluzione da concentrare alle vaschette b) e per l'introduzione del vapore saturo di riscaldamento della soluzione stessa e l'ultimo tronco essendo provvisto di tubi per lo scarico dell'acqua condensata, per l'estrazione della soluzione di glicoli concentrata e per il collegamento col sistema di vuoto. Con riferimento alla fig. 2, che rappresenta la colonna verticale sopra descritta, descriviamo ora il nuovo procedimento per la concentrazione di soluzioni acquose di glicoli. Si è supposto a solo scopo illustrativo che il numero di stadi complessivo sia 9 e che vi sia una vaschetta e un'evaporazione a film per ogni stadio.

Nel disegno della colonna 1 sono indicati con la, 2a, e 3a, i primi tre tronchi o stadi e con 7a, 8a, 9a, gli ultimi tre tronchi, mentre i tre tronchi intermedi non sono indicati per ragioni di spazio.

La soluzione da concentrare proveniente già calda da un impianto di ossido di etilene essendo la reazione ossido

5

io

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

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di etilene + H20 = glicoli esotermica, viene inviata alla vaschetta 4 del primo stadio, attraverso il tubo 2. Dalla vaschetta 4 la detta soluzione attraverso i sistemi di tenuta e di regolazione della portata 6, passa agli evaporatori a film 8 dove viene riscaldata ulteriormente da vapore esterno proveniente da 5; quindi passa nelle vaschette e negli evaporatori 8 sottostanti concentrandosi sempre più fino all'ultimo stadio 9a dove raggiunge la massima concentrazione e da qui attraverso il tubo 10 viene inviata al serbatoio. I vapori che si sviluppano nelle vaschette poste dopo il primo stadio si espandono all'esterno attraverso i fori di uscita 7 e condensano all'esterno dei tubi 8 degli evaporatori a film fornendo nello stesso tempo calore alla soluzione che scorre all'interno dei tubi stessi.

Le condense raccolte sul fondo di ogni stadio, passano da uno stadio al successivo mediante i tubi a sifone 9 fino all'ultimo stadio dal quale vengono scaricate tramite il tubo 11.1 vapori che escono dalla vaschetta dell'ultimo stadio 9a sono condensate dal condensatore 14 raffreddato ad acqua. I tubi e le valvole 12 servono a trasferire i gas inerti eventualmente presenti da uno stadio al successivo, fino all'ultimo, il quale mediante il tubo 13 è collegato con il sistema di vuoto.

Per dimostrare i vantaggi realizzabili con il nuovo processo per la concentrazione di soluzioni acquose di glicoli rispetto al processo noto, è stata effettuata a titolo di esem-poi una prova di concentrazione di soluzione di glicoli, alimentando a due impianti, uno di tipo tradizionale e uno del tipo nuovo, costituito da una unica colonna, la stessa quantità oraria di soluzione acquosa di glicoli con la medesima concentrazione di glicoli, alla stessa temperatura e alla stessa pressione.

I risultati sono indicati nella seguente tabella:

Impianto tradizionale

Impianto

SNAMPRO-

GETTI

41370 kg/h

Alimentazione (soluz. glicoli 12,7%)

41370 kg/h

150°C

Temperatura

150°C

13 bar

Pressione

13 bar

5952 kg/h

Quant, soluzione concentrata ottenuta

5900 kg/h

84,85%

Contrazione (% peso)

88%

84°C

Temperatura uscita

73°C

0,2 bar

Pressione uscita

0,1 bar

9150 kg/h a 17 bar

Consumo vapore

1690 kg/h a 3,7 bar

25 Nell'esempio sopra riportato la concentrazione della soluzione all'entrata è 12,7% in peso e 88% all'uscita. Se le concentrazioni in entrata o in uscita variano, valleranno anche le pressioni e le temperature di entrata e di uscita della colonna.

30 Normalmente nel campo di concentrazione dei glicoli da 0% a 100% la concentrazione viene effettuata nell'intervallo di pressioni tra 20 e 0,03 bar e nell'intervallo di temperature tra 200 e 30°C. Concludendo, l'applicazione del nuovo procedimento, oggetto dell'invenzione, consente di 35 realizzare i seguenti vantaggi:

a) un sensibile risparmio di vapore di riscaldamento.

Il consumo di vapore per concentrare 41370 kg/h di soluzione con il processo noto è di 9150 kg/h mentre il consumo per trattare la stessa quantità di soluzione con il nuo-40 vo processo è di circa 1690 kg/h.

Il risparmio di vapore è pertanto 9150-1690

. 100 = 81,5%

45 9150

b) Minori costi di produzione del vapore saturo di riscaldamento, poiché col nuovo processo è sufficiente una pressione del vapore di 3,7 bar, mentre col processo noto so è necessario vapore a 17 bar. La pressione del vapore saturo di riscaldamento varia tra 2 e 4 bar a secondo della concentrazione iniziale e finale della soluzione.

c) Maggiore semplicità e affidabilità del sistema nel suo complesso. Infatti nel nuovo processo un'unica colonna so-

55 stituisce l'insieme di diverse colonne del sistema noto.

v

1 foglio disegni

Claims (4)

649276

1. Processo per la concentrazione di soluzioni acquose di glicoli, caratterizzato dal fatto che dette soluzioni vengono fatte evaporare, sotto forma di film liquido, in una serie di evaporatori a film (8) verticali sfruttando il principio della distillazione a effetti multipli.

2. Processo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la concentrazione delle soluzioni acquose di glicoli viene effettuata in un'unica colonna verticale (1), divisa in più tronchi cilindrici (la... 9a), ciascuno dei quali comprende:

a) uno o più evaporatori a film (8) con fasci tubieri verticali senza involucro esterno;

b) una o più vaschette (4), ciascuna delle quali è collegata con il fondo alla piastra tubiera superiore di uno degli evaporatori a film che si trovano nello stesso tronco, nell'ultimo tronco (9a) senza evaporatori a film dette vaschette essendo collegate al tubo (10) che porta al serbatoio della soluzione concentrata di glicoli, mentre con la parte superiore è collegata alla piastra tubiera inferiore di uno degli evaporatori a film che si trovano nel tronco superiore, nel primo tronco (la) dette vaschette essendo collegate direttamente ai tubi di alimentazione (2) della soluzione di glicoli da concentrare;

c) un sistema (6) di tenuta e di regolazione della portata posto sul fondo di ogni vaschetta, avente lo scopo di regolare il passaggio della soluzione di glicoli dalla vaschetta allo scambiatore a film sottostante;

d) delle aperture (7) ricavate superiormente nella parte laterale di ogni vaschetta, eccetto che nelle vaschette del primo tronco;

e) uno o più tubi a sifone (9) colleganti due tronchi successivi e aventi lo scopo di trasferire il condensato raccolto in ogni tronco al tronco successivo, il primo tronco essendo provvisto anche di tubi (2, 5) per l'alimentazione (2) della soluzione da concentrare alle vaschette b) e per l'introduzione (5) del vapore saturo di riscaldamento della soluzione stessa e l'ultimo tronco essendo provvisto di tubi (11,13) per lo scarico (11) dell'acqua condensata, per l'estrazione della soluzione di glicoli concentrata e per il collegamento (13) col sistema di vuoto.

2

RIVENDICAZIONI

3) Processo come da rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la pressione del vapore saturo usato per l'ulteriore riscaldamento iniziale della soluzione di glicoli è compresa tra 2 e 4 bar.

4. Processo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la concentrazione delle soluzioni acquose di glicoli viene effettuata nell'intervallo di pressioni tra 20 e 0,03 bar e nell'intervallo di temperatura tra 200 e 30°C in tutto il campo di concentrazione dei glicoli.