рабочая жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата

Формула изобретения

Рабочая жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата, включающая углеводородосодержащую жидкость, отличающаяся тем, что в качестве углеводородосодержащей жидкости использован капролактам, причем содержание в рабочей жидкости капролактама составляет не менее 75% по массе, а содержание примесей - остальное.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к вакуумным жидкостно-газовым струйным аппаратам.

Известно использование в качестве рабочей жидкости жидкостно-газового эжектора смеси воды и поверхностно-активных веществ (см. , например, SU 1603079, F 04 F 5/00, 30.10.90).

Данная рабочая жидкость позволяет повысить устойчивость работы жидкостно-газового эжектора. Однако при использовании этой жидкости в процессе откачки ею углеводородных газов происходит накапливание конденсата углеводородных газов в рабочей жидкости, что в конечном итоге приводит к изменению состава рабочей жидкости и к необходимости ее замены. Как следствие слив этой рабочей жидкости приводит к загрязнению окружающей среды.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является рабочая жидкость для жидкостно-газового струйного аппарата, включающая углеводородосодержащую жидкость (см. , например, заявку PCT WO 96/16711, B 01 D 3/10, 06.06.96).

В данном техническом решении описана работа насосно-эжекторной установки для создания вакуума в ректификационной колонне, где в жидкостно-газовый струйный аппарат в качестве рабочей жидкости подают углеводородсодержащую жидкость. Это позволяет откачивать углеводородсодержащие газы с помощью рабочей жидкости, родственной по составу откачиваемым газам. В результате отпадает необходимость слива в канализацию неработоспособной рабочей жидкости, что значительно улучшает экологическую безопасность производства. Однако данное техническое решение не может быть использовано в производствах, где в качестве рабочей жидкости рационально использовать углеводородные органические жидкости с особенными теплофизическими свойствами, в частности, для создания вакуума при производстве капролактама, что связано с особенностями поведения капролактама и его вредным влиянием на окружающую среду.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение стабильной работы вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, предназначенного для откачки парогазовой среды при производстве капролактама, повышение экологической безопасности производства.

Указанная задача решается за счет того, что в рабочей жидкости для жидкостно-газового струйного аппарата, включающей углеводородосодержащую жидкость, в качестве последней использован капролактам, причем содержание в рабочей жидкости капролактама составляет не менее 75% по массе, а содержание примесей - остальное.

Как показали проведенные исследования, при откачке парогазовой среды из испарительной колонны для получения капролактама использование жидкого капролактама в качестве рабочей жидкости вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата является наиболее рациональным, принимая во внимание его теплофизические и химические свойства. Величина давления насыщенных паров капролактама при температуре, которую должна иметь рабочая жидкость в струйном аппарате, обеспечивает стабильную работу последнего при откачке паров капролактама и других углеводородных веществ, которые могут находиться в испарительной колонне для производства капролактама.

На основании проведенных экспериментальных исследований была подтверждена возможность использования капролактама в качестве рабочей жидкости вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, предназначенного для создания вакуума в колоннах для получения капролактама, причем учитывались возможные изменения химических и физических свойств рабочей жидкости по мере ее насыщения другими возможными углеводородами. Было установлено, что содержание капролактама в смеси с примесями должно быть не менее 75% по массе, что позволяет получить рабочую жидкость, которая может обеспечить надежную работу струйного аппарата в требуемом для получения капролактама диапазоне давлений откачки. Уменьшение содержания капролактама до величины менее 75% по массе ухудшает распыл рабочей жидкости в струйном аппарате, что приводит к увеличению энергозатрат на получение вакуума. В первую очередь это связано с изменением физических свойств рабочей жидкости и большой склонностью капролактама к полимеризации в присутствии широкой гаммы веществ (воды, спиртов, аминов, карбоновых кислот), в связи с чем особое внимание обращалось на признаки, которые указывают на присутствие полимера в составе рабочей жидкости.

Особо необходимо остановиться на возможности повысить экологическую безопасность при производстве капролактама. Как известно, капролактам горюч. Нижний предел воспламенения 123^oC. Предельно допустимая концентрация (ПДК) составляет величину 10 мг/м³. Капролактам раздражает кожу.

Использование в качестве рабочей жидкости капролактама позволяет исключить попадание паров капролактама в окружающую среду. Этому же способствует и замкнутый контур циркуляции рабочей жидкости. Как следствие при насыщении рабочей жидкости веществами, отличными от капролактама, предоставляется возможность организации, регенерации жидкой рабочей среды, которая исключает попадание капролактама в окружающую среду, причем при этом резко снижаются требования техники безопасности по предотвращению попадания паров капролактама в окружающую среду, что, в свою очередь, позволяет снизить капитальные вложения на обеспечение экологической безопасности производства.

Таким образом, удалось получить рабочую жидкость для вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, которая обеспечивает необходимый режим работы струйного аппарата без увеличения энергозатрат на получение вакуума, и как следствие было достигнуто выполнение поставленной задачи - обеспечение стабильной работы вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата при откачке парогазовой смеси из колонн для получения капролактама при обеспечении экологической безопасности окружающей среды.

На чертеже представлена принципиальная схема насосно-эжекторной установки, в которой в качестве рабочей жидкости вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата использован жидкий капролактам.

Насосно-эжекторная установка содержит вакуумный жидкостно-газовый струйный аппарат 1, насос 2 и сепаратор 3. Насос 2 входом подключен к сепаратору 3 и выходом в соплу струйного аппарата 1, который, в свою очередь, выходом подключен к сепаратору 3 и входом откачиваемой парогазовой среды к откачиваемому объему, в данном случае к испарительной колонне 4 для производства капролактама.

Сепаратор 3 выполнен с магистралью 5 отвода сжатого газа, магистралью 6 отвода избытка рабочей жидкости. Установка, как правило, снабжена теплообменником 7 для поддержания заданной температуры рабочей жидкости (температуру капролактама, как правило, поддерживают в диапазоне от 75 до 100^oC) перед подачей ее в сопло струйного аппарата 1, конденсатором 8 для конденсации части паров поступающих из колонны 4 в вакуумный жидкостно-газовый струйный аппарат 1 и магистралью 9 для подпитки насосно-эжекторной установки компонентами рабочей жидкости.

Насосно-эжекторная установка работает следующим образом.

Насос 2 подает под давлением рабочую жидкость из сепаратора 3 в сопло вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата 1. Рабочая жидкость, истекая из сопла струйного аппарата 1, откачивает из испарительной колонны 4 парогазовую среду и за счет этого создает и поддерживает в колонне 4 пониженное давление - вакуум. В струйном аппарате 1 парогазовая среда смешивается с рабочей жидкостью и за счет энергии последней сжимается. Одновременно происходит конденсация пара, содержащегося в парогазовой смеси. Из струйного аппарата 1 газожидкостная смесь поступает в сепаратор 3, где сжатая газообразная составляющая смеси отделяется от рабочей жидкости и отводится из сепаратора 3 по магистрали 5, а рабочая жидкость из сепаратора 3 поступает на вход насоса 2.

Рабочая жидкость, состоящая из капролактама с содержанием последнего в рабочей жидкости не менее 75% по массе, примеси - остальное, обеспечивает стабильную работу вакуумного жидкостно-газового струйного аппарата, независимо от того, какие примеси углеводородов из испарительной колонны 4 накапливаются в рабочей жидкости.

В результате конденсации паров образуется избыток рабочей жидкости, который в процессе работы установки отводится из контура циркуляции рабочей жидкости, например из сепаратора 3 по магистрали 6. Одновременно с парами капролактама в жидкостно-газовый струйный аппарат поступают из колонны 4 пары других углеводородов и примесей, которые также конденсируются при смешении с рабочей жидкостью, что изменяет ее состав. Для поддержания необходимого состава рабочей жидкости осуществляется подпитка контура циркуляции рабочей жидкости насосно-эжекторной установки жидким капролактамом по магистрали 9, а по магистрали 6, как отмечалось выше, отводят загрязненный примесями избыток рабочей жидкости.

С помощью теплообменника 7 и/или через стенки элементов конструкции насосно-эжекторной установки поддерживают необходимую температуру рабочей жидкости.

Данное изобретение может быть использовано в химической, нефтехимической и ряде других отраслей промышленности.