MXPA97004052A - Mezcla y dispositivo para separar una sustancia deuna mezcla de liquidos mediante cristalizacion fraccional. - Google Patents

Abstract

Con el objeto de separar una sustancia de una mezcla de liquidos mediante cristalizacion, las paredes internas de tuberias en un cristalizador son enfriadas por la evaporacion de un medio liquido, la presion de la fase gaseosa del medio se controla de conformidad con la temperatura requerida para la cristalizacion. En estas condiciones, se forma una capa de cristales en las paredes externas de las tuberias y se pueden derretir posteriormente. La capa de cristales previamente formada se derrite en un cristalizador simultaneamente con la cristalizacion en otra cristalizador. Esto se lleva a cabo mediante la introduccion de un medio gaseoso producido en un cristalizador durante dicha evaporacion. Ademas, se puede suministrar energia termica al cristalizador donde ocurre la fusion para evaporar el medio liquido ahi de tal manera que se acelere la fusion. Los dos cristalizadores que operan simultaneamente operan respectivamente como evaporador y condensador en una unidad refrigerante, ahorrando asi una cantidad considerable de energia en comparacion con los metodos conocidos de cristalizacion.

Description

METODO Y DISPOSITIVO PARA SEPARAR UNA SUSTANCIA DE UNA MEZCLA DE LIQUIDOS MEDIANTE FRACCIONAL La invención se refiere a un método y a un dispositivo separar una sustancia a partir de una mezcla de líquidos mediante c de los métodos normales de los métodos de se están volviendo cada vez más Existen varias razones que explican esta Una ventaja de la por es que se pueden obtener bien purificar a temperaturas bajas sustancias sensibles al Así mismo no hay necesidad de contar con una instalación de vacío como es el caso la destilación en En muchos casos se puede obtener una pureza alta que en el caso de la dest i i El documenta 272 875 describe un con tuberías a través de las cuales fluye un refrigerante y cuyas paredes externas sirven como superficie de c El circuito refrigerante es un circuito secundario y lleva el líquido desde la salida de una bomba de circulación hasta un de las después a través de las tuberías y de los demás extremos de las tuberías a intercambiador de calor y después de regreso a la bomba de El ambiado de calar transfiere la energía refrigerante de un circuito es o de un sistema de El circuito de producto lleva desde una bomba de circulación de producto hasta las paredes externas de las tuberías en un extremo de las tuberías y después de los demás extremos de las tuberías hacia un de calor y después de regreso a la de circulación de El de calor en el circuito de producto recibe energía térmica a partir de una fuente de Cuando el antes mencionado se encuentra en se forma una capa de cristales en la pared externa de las La espe no proporciona detalles en cuanto a cómo se remueve la capa de Sin embargo se sabe que después del agotamiento del madre del o de la capa de cristales puede removerse mediante fusión ya sea elevando la temperatura en el circuito de enfriamiento o bien mediante la introducción y la circulación de producto previamente La energía térmica necesaria para la fusión puede suministrarse por medio de los de calor colocados en el circuito de La espe ificación mencionada describe el proceso solamente a escala de No existe información en cuanto a cómo el método descrita puede ser convertido a la práctica Más no hay ninguna información cuanto a la cristalización en etapas Se puede que la necesidad de numerosos intercam iadores de calor resul un equipo Debido a las pérdidas de energía resultantes y al escogido de el reque imiento de energía será siendo la energía de enfriamiento Desde hace mucho empo se han esfuerzos para reducir el costo del aparato y energía requerida para la cristalización Por el documento se enfriar el ectamente por el medio en la planta de retirando vapor del espacia en la chaqueta del Sin embargo no hay ninguna información en cuanto a esto en la y no se han conocido cristalizadores de enfriamiento directo durante los 25 años desde la publicación de la En contrasto con el crist de conformidad con el documento e mencionado 272 en el c li ador de conformidad con el documento las tuberías están enfriadas desde el exterior y la mezcla de líquidos se suministra en una película descendente en las partes internas de las Asi en la a por etapas no se proporciona un cr para cada De la c i n en etapas múltiples se lleva a cabo en diferentes ciclos en un Para reducir adi los castas de se que el calor producido en el condensador de la planta de debería almacenarse almente en un tanque de medio de calentamiento y usarse después para derretir los por medio de un intercambiador de calor en el circuito de El de calor debe descargarse en agua de enfriamiento o bien en casos extremos a través de una segunda planta de en Este método conocido tiene la desventaja de ser un equipo costoso y de presentar pérdidas de energía durante el y la conversión de la El documento no previamente publicado 715 870 describe un método para separar una sustancia a partir de una mezcla de líquidos mediante cristalización donde una capa de cristales se coloca un lado de una pared enfriada en el otro El enfriamiento se realiza mediante evaporación de medio y mediante el ajuste de la presión de la fase gaseosa del medio en el de conformidad con la temperatura requerida para la c Por otra la capa de cristales es derretida o bien memdiante la condensación del suministrada en la fase en la En esta la presión de la fase gaseosa se controla de conformidad con la temperatura requerida para este propósito en la Si se encuentran cuando menos dos se puede un cristalizador la y el otro para fundir la sustancia ist Por consiguiente un cristalizador opera como condensador y otro en la máquina de De esta forma tanto la energía de enfriamiento como el calor residual de la maquina de refr geración se emplean Esto ahorra cantidad considerable de energía comparación con el cono Así en el método descrito en el documento 715 se suministra energía en caso el propósito de derretir la sustancia Este propósito se lleva a cabo por medio de un evaporador auxiliar que puede conectarse mediante tuberías y válvulas a uno o varios cristalizadores que requieren de la energía Por la sustancia cristalizada puede ser derretida más rápidamente que si la única energía disponible proviene de otro En términos la disponibilidad de la energía térmica externa hace el proceso más Sin la desventaja es que se requiere de un equipa costoso en forma de tuberías y separadores de líquidos para el medio Pueden existir problemas debida a la condensación y las iones resultantes de El objeto de la presente invención es mejorar el proceso de conformidad con el documento 715 870 de tal manera que pueda llevarse a cabo con una inversión menor y con menores costos de energía y una mayor Este problema se resuelve por medio del de con la rei que la invención la energía térmica adicional no se suministra por medio de un auxiliar separado si no que se suministra al medio en el no hay necesidad de un evaporador auxiliar separado ni de las tuberías que van de dicho evaporador al cristal Se eliminan también los problemas por ejemplo variaciones de líquido y pérdidas de presión en las La invención se refiere también a un dispositivo de con la rei provecho en este el radiador se encuentra dentro del en el sumidero para el medio de Alterna el radiador podría colocarse en un tanque separado que comunica con el c ist para tener la misma presión en el cristalizador y en el tanque Esta variante es espe lmente provechosa cuando se debe reacondicionar una planta existente pero no hay espacia en el para incorporar un Con un dispositivo de entrada y salida para medio gaseoso se coloca en la cámara de medio del cristal zador y tiene aberturas dirigidas hacia y un separador de gotas coloca a una distancia arriba del dispositivo de entrada y Esto evita que las gotas de medio líquida arrastradas hacia el compresor con el gas de i Otras ventajas de las modalidades de la invención descrita en las reivindica iones serán evidentes a partir de la siguiente En los La figura 1 es un diagrama del sistema de enfriamiento de conformidad con la presente invención para una planta para cristal fraccional etapas y La figura 2 muestra un particularmente adecuado para un sistema de enfriamiento como en la figura La invención es particularmente provechosa para la etapas múltiples con dos o Por consiguiente la invención se describirá con referencia a un ejemplo de etapas múltiples no se restringe a Puesto que las plantas de cristalización de etapas múltiples son bien conocidas por parte de expertos en la no hay necesidad de presentar detalles aquí en cuanto a cómo se transporta la sustancia en tales Se podrá hacer referencia a la literatura técnica relevante y a las inic ia Intente men e La figura 1 muestra una planta de c cristalización fraccional de etapas múltiples que tres cristalizadores y cuando menos dos crist se encuentran simultáneamente en uno evaporador y el otro como condensador de una unidad Un cr actúa como evaporador durante la zación y coma condensador durante En la planta de conformidad con la por la re rigerante 11 no consiste de la unidad convencional que comprende un compresor un evaporador y un Al el evaporador y el condensador están separados de la unidad 11 y constituyen parte de los crist y Esto presupone que el principio cuando menos un opera siempre como evaporador y cuando menos otro como a menos que se encuentre disponible adicionalmente un condensador auxiliar o bien un evaporador Sin aún cuando numerosos están simul áneamente operación evaporadores o bien condensadores en etapas diferentes del la temperatura de la pared a la se forman a bien se derriten los cristales puede mantenerse diferente para cada c Para este propósito solamente es necesaria controlar la presión de la fase gaseosa del medio en cada c istalizador de conformidad la temperatura requerida la Si la energía térmica requerida para derretir los cristales es mayor que la energía residual durante la cristal debe suministrar calor Esto se realiza de con la presente invención suministrando energía térmica externa al medio en el c según lo explicado en detalles con La presión en el medio gaseoso en los c istalizadores se controla mediante dispositivos de medición y control y conectados a las líneas o bien la presión establecida determinándose por medio de la unidad de control da proceso Una 27 lleva de las conexiones de los a una linea de recolección que lleva al lado de entrada del compresor La linea de recolección 23 se encuentra en una presión amente por ejemplo dos Válvulas de control 30 pueden controlar la presión del medio por ejemplo en el durante la Esto determina la de evaporación del medio que enfria los tubos 75 del cristal El medio gaseoso puede llevarse del lado de presión del compresor 13 a través de una línea de distribución 21 y líneas de ramificación 17 a la conexión del respectiva La de distribución 21 se encuentra a una presión por ejemplo 14 Válvulas de control 20 en las líneas de i f icac i 17 pueden controlar la presión del medio gaseoso en el respectivo cuando se derriten los Esto determina la temperatura de condensación del medio que calienta los tubos del Los valores establecidos de la presión y por consiguiente de la temperatura durante la y la fusión pueden determinarse por medio de la unidad de control de procesa El liquido del tanque de 35 puede suministrarse a los por medio de la línea El medio liquido del tanque de recolección 35 es admitido a través de la linea 39 al sumidero figura de los c por válvulas de control 42 que pueden controlarse por medio de los dispositivos de medición y control de nivel de Líquida Una 40 puede para bombear medio líquido a los El tanque de recolección 35 que se encuentra conectado al lado de extrusión del compresor se mantiene a una presión constante por medio de un dispositivo de control y medición de presión y una válvula El tanque de V recolección 35 sirve también consiguiente como La presión en el tanque de recolección 35 se ajusta al valor óptimo tanto para el suministro de medio líquido al crist como para el flujo de regreso del 5 Para el propósito de cristal el sumidero 93 del cr st respectivo se con media líquido a partir del tanque de recolección 35 a través de la conexión Cada cristalizador tiene su 10 propia para circular el refrigerante a partir de la conexión 94 hacia la conexión La bomba opera independientemente de la presión en el compresor La cantidad en circulación consiguiente no requiere ser controlada y la potencia la bomba no cambia mientras baja 15 la presión durante el enfriamiento para el proceso de La diferencia de presión en la bomba debe superar se determina solamente por media de la altura estática y las pérdidas de presión las tuberías en el c 20 Co o antes la unidad de control de proceso 33 es lo que determina qué cristal i o cristalizadores deben operar como evaporado y por consiguiente qué ula o válvulas 42 deben abrirse o bien Los cristales pueden derretirse en tiempo mucho más corto 25 que el tiempo requerido para su por se deben derretir cristales en un cristal mientras que otro se emplea para la el residual por la unidad de 11 insuficiente para provocar un derre miento más rápido que la Por consiguiente se debe suministrar calor Con el objeto de suministrar energía térmica se proporciona un radiador en cada c Cada respectivo 53 puede por en residual a través de la línea 50 y válvula La válvula se controla de conformidad la presión establecida determinada por la unidad de control de proceso 33 y la presión por el vo de medición y control de presión o bien La conexión de salida 114 del radiador respectivo 53 se conecta por media de un separador de líquido 117 a la linea de descarga de condensado Se proporciona un condensador auxiliar 55 para descargar la energía El condensador auxiliar 55 puede conectarse a un circuito de agua de enfriamiento por medio de las líneas 58 y una válvula es también posible proporcionar un condensador enfriado por El condensador auxiliar 55 se encuentra conectado a la línea de distribución 21 para remover medio gaseos de ahí y condensarl cuando se requiere de menos calor que lo que suministra la unidad de 11 en este La 57 es controlada por el dispositivo de medición y control y de conformidad con la presión determinada por la unidad de control de proceso Un medio licuado por el condensador auxiliar 55 puede fluir en el tanque que sirve como reserva para el tanque de recolección La referencia indica un dispositivo de medición y control de nivel de líquido que controla la válvula El suministro de medio líquido a partir del tanque 61 hacia el tanque de recolección 35 ocurre por consiguiente por medio de la válvula Los en todas las etapas pueden tener la misma uc Una modalidad ejem lificada de un cristalizador aparece en la figura El cristalizador 70 comprende i un tanque 71 cerrado por una tapa 73 sobre una charola de distribución Numerosas tuberías 75 muestra solamente se colocan en el tanque Forman la pared en donde ocurre la cr st La mezcla liquida puede gotear en forma de película por las paredes externas 76 de las tuberías La entrada 77 para la mezcla de se encuentra en la tapa la charola de distribución 81 tiene numerosas aberturas 82 a través de las cuales las tuberías 75 se proyectan hacia los entremos superiores 69 de las tuberías encontrándose La mezcla de puede después gotear en una a través de la holgura Los cristales deseados se forman después en la pared externa debido al enfriamiento de la tubería La salida 84 se encuentra en la charola de producto El medio líquida puede re a partir de la salida 84 hacia la entrada 77 de manera conocida por de una bomba de hasta el final del proceso de en esta El cristalizador 70 puede servir erna ivamente como y Para este propósito cada tubería 75 contiene una tubería ascendente 87 que se extiende en la tubería 75 a partir de una conexión de tornillo 89 proporcionada propósitos de ensamble en la placa 90 de tubería La tubería ascendente 87 se centra en la tubería 75 por medio de espaciadores Be coloca un distribuidor de refrigerante 92 a una distancia del extremo superior de la tubería ascendente 87 y dicho distribuidor asegura que el medio empleado refrigerante gotea en película descendente en la pared interna 78 de la tubería 75 para En este arreglo de distribuidor de refrigerante la parte superior de la tubería 75 la charola de bu no enfriadas de tal manera que la de líquidos puede excluir siempre sin obstáculos a través de la holgura Sin si el opera como condensador para derretir los la parte superior de la tubería se calienta también el medio que se condensa en la tubería Un collar se proporciona la tubería 75 a cierta distancia de la charola de producto 85 de preferencia curva y por ejemplo de un anillo fijado sobre la tubería 75 y está adaptado para evitar que los cristales que se forman en la tubería 75 se deslicen hacia Una tubería de colocada dentro de la tubería para desviar la película descendente se extiende en el collar 86 y evite que los cristales se formen en la región bajo el callar Una cavidad se forma entre la tubería 75 y la tubería de desviación Cuando el cristalizador opera como la parte inferior de la tubería 75 se calienta también por el medio que se condensa en la cavidad la pared de la tubería Durante la el medio no evaporado o bien el medio formada durante la fusión o bien la condensación puede fluir hacia el sumidero De el medio líquido puede ser descargado a través de la conexión 94 y bombeado de nuevo a la conexión La conexión 96 es para descargar el medio evaporado durante la y para suministrar el medio gaseoso cuando se derriten los c Be debe observar que el 70 se encuentra por la charola de producto 85 en dos cámaras entre las cuales puede existir diferencias considerables de la cámara de 74 se encuentra generalmente a presión ambiente o a una presión geramente superior a la presión mientras que el medio 80 se encuentra por ejemplo a una presión del orden de 14 Es muy importante para evitar que el o se fuge en todas partes en la cámara de producto La construcción del crist 70 de conformidad con la invenci ón no requiere de n junta de tornillo con fugas potenciales para las tuberías de cristalizador Puesto que el medio es llevado a través de una tubería ascendente 87 hacia la parte superior de la tubería la tubería 75 puede cerrarse mediante soldadura en la parte superior En el fondo la tubería 75 puede soldarse sobre la charola de producto que a su vez puede soldarse sobre la chaqueta 72 del tanque Conexiones soldadas de este tipo son herméticas durante la operación del c Otra ventaja de la construcción mostrada es que las tuberías 75 pueden desplazarse libremente en la charola de distribución consiguiente no hay ningún riesgo que una tubería 75 se dañe si falla el enfriamiento o el calentamiento y si por consiguiente se contrae o se expande de manera diferente de las Ahora el diseño especial del cristalizador 70 en la cámara de medio Debajo de la planta de tubería ascendente se encuentra un separador de para un medio líquido que gotea a partir de las tuberías 75 Una parte de tubería 101 colocada concéntricamente en el tanque 71 contiene una placa un poco de bajo del borde y que coopera con la parte de tubería 101 para formar un cilindrico 105 para recibir el medio que Una o varias tuberías de descarga 107 llevan desde el canal 105 hasta el sumidero 93 debajo de la charola perforada Un dispositivo de entrada y salida 111 el medio gaseoso que conectado a la conexión se coloca debajo del canal 105 y comprende provecho una te doble de tuberías con hendiduras 112 la parte El gaseoso formado durante la crist fluye a una velocidad rela aproximadamente a través de la holgura anular las gotas arrastradas del medio de líquido cayendo en la charola perforada 109 y fluyendo hacia el sumidero El medio gaseoso por otra parte es desviado hacia arriba en la placa perforada La velocidad de los gases ascendentes es a imadamente En la placa 109 se desvían otra vez hacia abajo y pueden a través del dispositivo 111 y la El separador de gotas 100 evita que las gotas estén arrastradas hacia el compresor 13 por el gas succionado a través de la conexión El sumidero que contiene la entrada 115 para medio se coloca debajo de la charola perforada El radiador 53 se coloca en el sumidero 93 y tiene una conexión de entrada 113 para vapor y una conexión de salida radiador 53 se por en forma de un serpentín de tubería o bien un intercambiador de calar de Es posible diseñar el para que permita que el medio fluido gotee en el radiador Antas de derretir los el medio líquido en exceso que se en el sumidero 93 es descargado de bajo el control del dispositivo de medición de control de líquidos o bien hasta que el radiador 53 esté solamente parcialmente imerso en el medio líquido o bien totalmente no La transportación del medio liquido hacia el tanque de recolección 35 se logra por medio de la presión en el Durante la fusión de los el radiador apropiado 53 puede estar conmutado lo El suministro de vapor hacia el radiador respectivo 53 se controla por medio del dispositivo de medición y control de presión que sobre la válvula La conexión de salida respectiva para el candensado se conecta a la de descarga de candensado 119 por medio de una trampa de candensado ventilada resulta en el vaciado total y evita daños debido a Varias iones son posible sin de la presente Una en el cristalizador de conformidad con el documenta es el medio líquido en el cristal para humedecer las tuberías de manera Así la invención no se restringe al ejemplo de la cristalización por película descendente se Al la invención se puede aplicar a otros m todos de cristalización como por ejemplo Las tuberías pueden estar reemplazadas por elementos de enfriamiento de una configura ión insufficientOCRQuality

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un método para separar una sustancia de una de líquidas mediante donde una capa de cristales en un c se deposita sobre un lado de una pared mientras que el otro lado de la pared es enfriado por evaporación de medio la presión de una fase gaseosa olándose de conformidad con la temperatura requerida para de lo con el objeto de condensar derretir la capa dicho lado de la pared es calentado por un producido por evaporación durante la en otro la presión controlándose de conformidad con la temperatura requerida para la en caso se suministra energía térmica al mencionado en primera instancia para la evaporación del medio Un método de conformidad con la reivindicación c a erizado porque la energía térmica en exceso se retira subsecuentemente del medio por medio de un condensador i 1 i a r Un método de conformidad con la reivindica ión 1 bien caracterizado porque el medio líquido para la evaporación con el propósito de cristalización en la pared es transportado en un circuito a través del c Un método de conformidad con la rei indicación porque el medio líquido es hacia arriba a partir del sumidero del cristalizador y gotea una película descendente en la método de conformidad con cualesquiera de las re 1 a porque el medio líquido es almacenado en un tanque de recolección y porque se mantiene una presión en dicho tanque de tal manera que la diferencia de presión entre el tanque de recolección el respectivo es suficiente para transportar un medio liquido al inicia de la cristalización hacia el y para transportar un medio liquido del al tanque de recolección al inicio de la condensación o bien Un ivo que comprende cuando menos un que comprende un donde una cámara de es separada de una cámara de medio por una pared en donde se pueden depositar y la cámara de medio tiene cuando menos una entrada y una salida para un medio liquido y cuando menos una conexión para un flujo de entrada y un flujo de de la fase gaseosa del que comprende también dispositivos para controlar la presión de la fase gaseosa en el y un radiador asociado con el crist para evaporar el medio 1 Un dispositiva de conformidad con la indicación cara porque el radiador colocado en el sumidero para el medio líquido en el crist Un dispositivo de conformidad la reivindicación caracte por un condensador Un dispositivo de conformidad cualesquiera de las reivindicaciones a caracterizado porque un dispositivo de entrada y salida para medio gaseoso se encuentra colocado en la de medio del y tiene aberturas dirigidas hacia y porque un separador de gotas se encuentra colocado a una cierta distancia arriba del dispositivo de entrada y Un dispositivo de conformidad con la reivindicación porque el dispositiva de entrada y salida tiene forma de una te doble de tubería que tiene aberturas en forma de hendiduras en la parte Un dispositivo de conformidad con la indicación o caracterizado porque el separador de gotas comprende un canal de recolección colocado el bastidor de cristalizador y que tiene una entrada y un borde que se extiende hacia abajo en el fondo del holgura anular formándose entre la pared del bastidor y el separador de Un dispositivo de conformidad con cualesquiera de las 9 a c ra terizado porque a cierta distancia debajo del dispositivo de entrada y salida para medio se encuentra una charola Un disposi de conformidad con cu lesquiera de las ones 6 a porque cada tiene sumidero para transportar medio liquida para enf amiento de la pared en donde se pueden depositar los Un dispositivo de conformidad con cualesquiera de las re indica iones a porque se proporciona un tanque de recolección para medio donde la presión del medio puede mantenerse por medio de un dispositivo de medición y control de presión en un tal que el medio liquido pueda transportarse hacia el c o bien hacia el tanque de recolección por la diferencia ds presión entre el tanque de recolección y el respectivo el modo de operación del cristal RESUMEN DE LA INVENCION Con el objeta de separar sustancia de una mezcla de líquidos mediante las paredes internas de tuberías en un cristalizado son enfriadas por la evaporación de un medio la presión de la fase gaseosa del medio se controla de conformidad la temper requerida para la c ist En estas se forma una capa de cristales en las paredes externas de las tuberías y se pueden La capa de cristales previamente formada se derrite en un imultáneamente con la en otro Esto se lleva a cabo mediante la introducción de un medio gaseoso producido en un cristalizador durante dicha se puede suministrar energía térmica al cristalizador donde ocurre la fusión para evaporar el medio líquido ahí de tal manera que se acelere la Los dos que operan operan vamente evaporador y condensador en una unidad ahorrando asi una cantidad considerable de energía en comparación con los métodos cono de insufficientOCRQuality