Способ и аппарат для минимизации отложений полимера на технологическом оборудовании, в частности на защитных устройствах

Способ и аппарат для минимизации отложений полимера на технологическом оборудовании, в частности на защитных устройствах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу минимизации отложений полимера на технологическом оборудовании, например на устройствах сброса давления, во время химических процессов, таких как процессы получения материалов, способных к полимеризации, например полимеризующихся мономеров, включая следующие материалы, но не ограничиваясь ими:

(мет)акриловая кислота и ее сложные эфиры, винилхлорид, цианистый водород, (мет)акрилонитрил, (метил)стирол и другие винильные мономеры. В частности, настоящее изобретение относится к способу предупреждения отложения полимера на технологическом оборудовании путем соответствующей установки и крепления такого технологического оборудования относительно элементов другого технологического аппарата и текучих жидкофазных текучих сред, например установки и крепления защитного устройства вблизи смачиваемой области в действующей ректификационной колонне.

Уровень техники

В процессах получения полимеризующихся материалов часто используется технологическое оборудование, на котором при нормальном режиме работы образуются отложения полимера. Эти отложения часто мешают надлежащему функционированию оборудования, блокируя подвижные детали и узлы в статическом положении или ограничивая поток текучей среды, необходимый для надлежащей работы технологического оборудования. Во многих из этих процессов используются одна или несколько текучих сред, в том числе жидкофазная текучая среда, которую с успехом можно использовать.

В частности, несмотря на попытки предотвратить образование полимера в процессе очистки полимеризуемых мономеров в аппарате для разделения, таком как ректификационная колонна, нежелательное образование и отложение полимера является обычным явлением, вызывающим нарушения в работе. Например, при перегонке полимеризующихся мономеров особое беспокойство причиняет первый тип полимеризации - "конденсационная полимеризация", при которой образуется "конденсационный полимер". К мономерам, которые, как известно, в процессе перегонки подвержены конденсационной полимеризации, относятся следующие, но не только эти мономеры: (мет)акриловая кислота и ее сложные эфиры, винилхлорид, цианистый водород, (мет)акрилонитрил, (метил)стирол и другие винильные мономеры. Конденсационная полимеризация происходит тогда, когда в отсутствие соответствующих композиций ингибиторов полимеризации мономеры в паровой фазе конденсируются на поверхностях оборудования, а затем подвергаются неингибированной полимеризации с образованием твердых конденсационных полимеров. Накопление конденсационного полимера на поверхностях оборудования будет продолжаться до тех пор, пока в технологическом оборудовании продолжается неконтролируемая конденсация.

Особенно беспокоящая и опасная проблема - отложения полимера на защитном оборудовании, например на устройствах сброса давления, и вблизи него. Устройства сброса давления предназначены для минимизации повреждений технологического оборудования, например ректификационных колонн, при возникновении аномального режима давления, например высокого (избыточного) давления или аномально низкого давления (вакуума). В условиях аномального давления устройства сброса давления исключают взрывы технологического оборудования, направленные наружу и внутрь, благодаря открытию канала для сброса текучей среды из внутренней части технологического оборудования наружу (т.е. открывается клапан, разрывная мембрана разрывается или выталкивается, взрывная панель взрывается), обеспечивая тем самым выравнивание внутреннего давления с давлением окружающей среды.

Очень важно предупредить или минимизировать отложения полимера на защитных устройствах, таких как устройства сброса давления, или вблизи них, для того чтобы обеспечить их правильную и надежную работу. Отложения полимера в монтажных соединительных патрубках для установки устройств сброса давления и на этих патрубках могут, например, приводить к нежелательному уплотнению между монтажными соединительными патрубками и устройствами сброса давления, затрудняя снятие и замену защитных устройств. Кроме того, полимер может накапливаться перед защитным устройством и вблизи него, например, на внутренних стенках трубопровода или ниши, в которой установлено защитное устройство. Отложение полимера на любом участке приводит к ограничению свободного течения технологической среды к защитному устройству и вблизи него и поэтому может препятствовать правильному срабатыванию устройства сброса давления в ответ на изменение давления технологической текучей среды. В этой ситуации пропускная способность устройства сброса давления ограничена, что создает небезопасные условия работы. Полимер может также прилипать к поверхностям самих устройств сброса давления, препятствуя их надлежащему функционированию, например отложения полимера могут стать причиной "заедания" предохранительных клапанов в закрытом положении или могут привести к отказу разрывных мембран при заданном давлении разрыва.

При перегонке полимеризующихся мономеров в ректификационных колоннах, имеющих устройства сброса давления, следует исключить или минимизировать отложения полимера на устройствах сброса давления и вблизи них для того, чтобы обеспечить их правильную и надежную работу, гарантируя тем самым безопасную эксплуатацию ректификационных колонн в течение длительного периода времени.

Один из известных способов борьбы против конденсационной полимеризации на участках технологического оборудования, где имеется паровая фаза, например, в складских резервуарах, реакторах и ректификационных колоннах, заключается в том, чтобы поддерживать температуру на поверхности оборудования выше точки росы получаемого мономера (мономеров). Обогрев посредством водяной рубашки, изоляция и спутниковые трубопроводы для обогрева паром или электрообогрева технологического оборудования являются сравнительно эффективными на участках "открытого потока", т.е. на участках, где поток мономера в паровой фазе может свободно протекать, не касаясь нагретых поверхностей. Однако такой способ не эффективен на участках со слабым потоком, например, вблизи монтажных соединительных патрубков для установки устройств сброса давления, где может происходить замедление потока, застой паров мономера и их отделение в виде конденсата. Эта ситуация еще более ухудшается, если монтажный соединительный патрубок находится в верхней части ректификационной колонны, так что поверхность устройства сброса давления, направленная против потока, расположена горизонтально.

Как средство для предупреждения конденсационной полимеризации внутри технологического оборудования, например ректификационных колонн, используется также добавление ингибиторов полимеризации в паровой фазе. К таким ингибиторам полимеризации в паровой фазе относятся, например, диоксид серы (SO₂), используемый в процессах получения цианистого водорода, и одна или несколько солей N-нитрозофенилгидроксиламина (НФГ), таких как соль аммония, применяемая в процессах получения (мет)акриловой кислоты, но не только эти ингибиторы. Однако эффективность добавления ингибиторов полимеризации в паровой фазе ограничена, так как текучая среда, присутствующая на участках со слабым потоком, например, вблизи насадок или во внутренних углах, в основном застаивается, поэтому происходит плохое перемешивание, и ингибиторы не поступают на эти участки, в результате чего образование и отложение полимера может продолжаться, практически не уменьшаясь.

Другим способом борьбы против конденсационной полимеризации в колоннах для перегонки мономеров является применение внутренних распылительных устройств для распыления жидкости на внутренних поверхностях технологического оборудования, благодаря чему конденсат смывается до того, как может произойти полимеризация. В патенте US 6409886 описывается установленное внутри ректификационной колонны устройство для подачи и распыления, которое распыляет жидкость на внутренних поверхностях ректификационной колонны с целью замедления образования полимера. Однако по своей конструкции распылительное устройство этого типа является наиболее эффективным для минимизации образования полимера на больших участках открытого потока, например, в верхней части ректификационной колонны или складского резервуара. Вместе с тем, этот способ не может применяться для соответствующей профилактики отложения материала на небольших участках слабого потока, таких как монтажные соединительные патрубки для устройств сброса давления в верхней части колонны, и на поверхностях технологического оборудования, направленных против потока. Это обусловлено тем, что распылительные устройства обычно установлены так, что распыляемый поток направлен книзу, по наклонной вниз, или может быть даже в сторону, но редко вверх, и всегда является линейным. В таких условиях на поверхности, находящейся выше распылительных устройств, распыляемая жидкость часто не попадает. Точно так же не обрызгиваются жидкостью поверхности технологического оборудования, не обращенные по меньшей мере частично в сторону распылительного устройства. Как упомянуто ниже, можно использовать дополнительные распылительные устройства, однако этот способ создает другие трудности.

В тех случаях, когда необходимо предупредить образование отложений на небольших технологических соединительных патрубках или вблизи них, таких как патрубки (штуцеры) аппаратов, и вентильной арматуре, в патенте US 6409886 предлагается использование одной или нескольких распылительных форсунок специально для распыления жидкости на эти соединительные патрубки. Однако установка распылительных форсунок является сложной с механической точки зрения, а также инвазивной для аппарата, так как требует проникновения в аппарат на выделенном участке стенки аппарата и размещения внутри аппарата трубопровода (трубопроводов) для подачи жидкости к распылительной форсунке. При применении этого способа высотная отметка и выравнивание самой распылительной форсунки, а также расход жидкости и форма распыления являются важными аспектами, и на практике достаточно трудно получить соответствующую комбинацию этих параметров, чтобы совершенно исключить отложение полимера. Хотя эффективность такой системы можно было бы повысить, используя несколько распылительных форсунок и распыляя жидкость в избыточном количестве, в промышленной эксплуатации такой способ является дорогостоящим и непрактичным. Другое ограничение этого способа состоит в том, что для работы в соответствии с поставленной задачей он требует непрерывной подачи промывочной жидкости. Если имеет место существенный перерыв в подаче промывочной жидкости, то невозможно сохранить преимущества описанного устройства и способа, и готовность устройства сброса давления к работе может вызывать сомнения.

Кроме того, физическое присутствие распылительной форсунки (форсунок) и подводящего к ней трубопровода (трубопроводов) создает нежелательное препятствие в технологическом соединительном патрубке, препятствуя свободному потоку материала через присоединенное устройство сброса давления, а также образуя дополнительные поверхности для отложения конденсационного полимера на самих элементах. В некоторых случаях прямое соударение капель распыляемой под давлением жидкости с устройством сброса давления может также стать причиной механической усталости, что сокращает срок службы устройства и приводит к раннему отказу. Хотя устройство и способ, раскрытые в патенте US 6409886, решают многие проблемы уровня техники, но из-за вышеуказанных ограничений эти устройство и способ являются непрактичными, например, при применении на небольших участках со слабым потоком, находящихся в ректификационных колоннах перед устройствами сброса давления.

Таким образом сохраняется длительное время ощущаемая потребность в создании упрощенного, надежного, недорогого и эффективного способа минимизации отложений полимера и конденсации полимеризующихся материалов на технологическом оборудовании, например на устройствах сброса давления, чтобы обеспечить готовность устройств сброса давления к работе во время их использования на технологической установке в процессе производства полимеризующихся мономеров. Было бы желательно применять более защищенный от случайных ошибок пассивный способ предупреждения отложений полимера на устройствах сброса давления и вблизи них. Способ в соответствии с настоящим изобретением преодолевает недостатки уровня техники, одновременно удовлетворяя потребность перерабатывающих отраслей химической промышленности в создании способа безопасной перегонки полимеризующихся мономеров.

Краткое изложение сущности изобретения

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения предлагается способ минимизации отложений полимера на оборудовании, используемом совместно с технологическим аппаратом для проведения процесса, в котором присутствуют полимеризующийся материал и по меньшей мере одна технологическая текучая среда, содержащая подвижную жидкую фазу, причем технологический аппарат имеет по меньшей мере одну стенку, образующую внутреннее пространство для удерживания в нем по меньшей мере одной технологической текучей среды, а указанное оборудование по меньшей мере периодически контактирует с полимеризующимся материалом, заключающийся в том, что в нем а) определяют местоположение смачиваемой области, в которой во время проведения процесса находится в движении подвижная жидкофазная текучая среда во внутреннем пространстве технологического аппарата, б) обеспечивают по меньшей мере периодический контакт подвижной жидкофазной текучей среды с по меньшей мере частью указанного оборудования за счет его установки и крепления к стенке технологического аппарата с возможностью сообщения с вышеуказанным внутренним пространством и в непосредственной близости к вышеупомянутой смачиваемой области, в) проводят процесс, при котором подвижная жидкофазная текучая среда смывает с оборудования по меньшей мере одно из группы, включающей отложение полимеризующегося материала, конденсат, содержащий этот материал, и полимер.

Оборудование может включать защитное устройство, которым может быть по меньшей мере одно устройство сброса давления, выбранное из группы, включающей разрывную мембрану, разрушаемую панель и предохранительный клапан. Технологический аппарат может включать разделительную емкость, выбранную из группы, включающей ректификационную колонну, абсорбционную колонну, испаритель, ребойлер, канал, скруббер и вертикальную колонну. Процесс может представлять собой процесс получения полимеризующегося материала, который, в свою очередь, может включать по меньшей мере один полимеризующийся мономер, выбранный из группы, включающей (мет)акриловую кислоту, винилхлорид, сложные эфиры метакриловой кислоты, цианистый водород, (мет)акрилонитрил, (метил)стирол, винильные мономеры и (мет)акрилаты.

В изобретении также предлагается аппарат с минимизацией отложений полимеризующегося материала на прикрепленном к нему оборудовании, предназначенный для проведения процесса, в котором присутствуют полимеризующийся материал и по меньшей мере одна технологическая текучая среда, включающая подвижную жидкую фазу, содержащий технологическую емкость, имеющую по меньшей мере одну стенку, образующую внутреннее пространство для удерживания в нем по меньшей мере одной технологической текучей среды, которое при проведении процесса включает по меньшей мере одну смачиваемую область, содержащую подвижную жидкофазную текучую среду, причем указанное оборудование прикреплено к стенке технологической емкости с возможностью сообщения с ее внутренним пространством и в непосредственной близости к смачиваемой области так, что во время проведения процесса вышеупомянутая подвижная жидкофазная текучая среда по меньшей мере периодически контактирует с указанным оборудованием, смывая с него по меньшей мере одно из группы, включающей отложение полимеризующегося материала, конденсат, содержащий этот материал, и полимер.

Оборудование может также включать защитное устройство, включающее по меньшей мере одно устройство сброса давления, выбранное из группы, включающей разрывную мембрану, разрушаемую панель и предохранительный клапан. Аппарат может включать разделительную емкость, выбранную из группы, включающей ректификационную колонну, абсорбционную колонну, испаритель, ребойлер, канал, скруббер и вертикальную колонну. Аппарат может быть предназначен для проведения процесса получения полимеризующегося материала, включающий по меньшей мере один полимеризующийся мономер, выбранный из группы, включающей (мет)акриловую кислоту, винилхлорид, сложные эфиры метакриловой кислоты, цианистый водород, (мет)акрилонитрил, (метил)стирол, винильные мономеры и (мет)акрилаты.

В соответствии с изобретением способ минимизации отложений полимера во время проведения процесса, в котором присутствуют полимеризующийся материал и по меньшей мере одна технологическая текучая среда, включающая подвижную жидкую фазу, может быть осуществлен с использованием вышеописанного аппарата для проведения указанного процесса.

Краткое описание чертежей

Сущность настоящего изобретения будет более понятна из примеров его осуществления, рассмотренных ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых одинаковые элементы изображения обозначены одними и теми же позициями и на которых представлено:

фиг.1 - схематическое изображение частичного сечения в вертикальной боковой проекции части ректификационной колонны во время ее эксплуатации, иллюстрирующее смачиваемую область и относительное расположение защитного устройства в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 - схематическое изображение сечения в наклонном виде альтернативного варианта осуществления настоящего изобретения, на котором показаны ректификационная колонна и защитное устройство другого типа, установленное в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.3 - схематическое изображение поперечного сечения в вертикальной боковой проекции для первого возможного положения разрывной мембраны, на котором показана часть, выступающая относительно монтажного соединительного патрубка, в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.4 - схематическое изображение поперечного сечения в вертикальной боковой проекции для альтернативного положения разрывной мембраны, на котором показана часть, выступающая относительно монтажного соединительного патрубка, в соответствии с предлагаемым в настоящем изобретении способом;

фиг.5 - схематическое изображение сечения в боковой проекции части ректификационной колонны и защитного устройства, иллюстрирующее относительную ориентацию и установку защитного устройства в соответствии с уровнем техники, рассмотренным в сравнительном примере 1;

фиг.6 - схематическое изображение сечения в вертикальной боковой проекции монтажного соединительного патрубка и защитного устройства, установленного в заданное положение и готового для присоединения к ректификационной колонне в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, рассмотренным в примере 1;

фиг.7 - схематическое изображение частичного сечения в горизонтальной проекции монтажного соединительного патрубка и защитного устройства, показанного на фиг.6 (пример 1), присоединенного к стенке ректификационной колонны, показывающее тарелку ректификационной колонны со сливным стаканом, образующим канал (проход), и положение монтажного соединительного патрубка и защитного устройства относительно этого канала;

фиг.8 - схематическое изображение частичного сечения в боковой проекции монтажного соединительного патрубка и защитного устройства другого типа, а именно предохранительного клапана с разрушаемым штифтом, и их ориентации и положения относительно ректификационной колонны в соответствии с уровнем техники, рассмотренным в сравнительном примере 2; и

фиг.9 - разрез люка, монтажного соединительного патрубка и разрывной мембраны, иллюстрирующий вариант осуществления изобретения, описанный в примере 2.

Подробное описание изобретения

Способ и аппарат в соответствии с настоящим изобретением направлены на удовлетворение потребности в минимизации отложений полимера на технологическом оборудовании, например на защитных устройствах, которые применяются в процессах, включающих полимеризующийся материал и по меньшей мере одну подвижную жидкофазную текучую среду, для того чтобы обеспечить правильное функционирование оборудования в течение длительного периода времени и длительное безопасное ведение процессов и работу технологического аппарата. Отложение полимера на технологическом оборудовании может мешать или даже полностью препятствовать безопасному и надлежащему функционированию технологического оборудования, в первую очередь, оборудования, имеющего подвижные или гибкие элементы. Отложения полимера на оборудовании можно минимизировать путем такого расположения оборудования относительно подвижной жидкофазной текучей среды, при котором эта среда во время ведения процесса по меньшей мере периодически контактирует по меньшей мере с частью поверхности оборудования и смывает с поверхности оборудования полимеризующийся материал, конденсат и любой уже образовавшийся полимер. Кроме того, присутствие ингибиторов полимеризации в подвижной жидкофазной текучей среде может усиливать смывающее действие подвижной жидкофазной текучей среды. Устройство согласно настоящему изобретению включает любой приемлемый технологический аппарат, например ректификационную колонну, для ведения в нем процесса, в котором имеется технологическое оборудование, например устройство сброса давления, закрепленное на нем в таком положении, при котором во время ведения процесса жидкофазная текучая среда по меньшей мере периодически контактирует с технологическим оборудованием.

Обычному специалисту (средней квалификации) в данной области техники будет понятно, что технологические аппараты многих типов и многие процессы, включающие полимеризующийся материал и подвижную жидкофазную текучую среду, получат преимущества и будут усовершенствованы в результате применения предлагаемых в настоящем изобретении способа и аппарата. Без намерения ограничить процессы, в которых настоящее изобретение могло бы найти успешное применение, нижеследующее подробное описание будет сосредоточено на минимизации отложений полимера на защитном оборудовании, установленном на аппаратах для разделения, применяемых в процессе очистки полимеризующихся мономеров, в частности на устройствах защиты от давления, установленных на ректификационной колонне.

"Подвижная жидкофазная текучая среда" может включать любую жидкофазную текучую среду, которая во время ведения процесса присутствует и перемещается в технологическом аппарате. Понятие "подвижная" означает, что во время ведения процесса жидкофазная текучая среда по меньшей мере частично находится в движении, т.е. не застаивается в той области, где технологическое оборудование, если оно расположено вблизи этой области, будет по меньшей мере периодически контактировать с этой жидкофазной текучей средой. Подвижная технологическая жидкофазная текучая среда может включать жидкую среду, инертную по отношению к процессу, или одну или несколько текучих сред, которые каким-либо образом участвуют в процессе, или их комбинацию.

Полимеризующимися материалами могут быть, без ограничения, полимеризующиеся мономеры, например (мет)акриловая кислота, винилхлорид, сложные эфиры (мет)акриловой кислоты, цианистый водород, (мет)акрилонитрил, (метил)стирол и другие винильные мономеры, а также (мет)акрилаты. (Мет)акрилатами могут быть метил(мет)акрилат, этил(мет)акрилат, изопропил(мет)акрилат, бутил(мет)акрилат, н-пропил(мет)акрилат, изобутил(мет)акрилат, н-бутил(мет)акрилат, 2-этилгексилакрилат, 2-гидроксиэтил(мет)акрилат, гидроксипропил(мет)акрилат и диалкиламиноетил(мет)акрилат и другие.

В настоящем тексте понятие "(мет)акриловая кислота" включает в себя и акриловую кислоту, и метакриловую кислоту. Аналогичным образом, понятие "акриловая кислота" включает в себя "(мет)акриловую кислоту" и имеющие к ней отношение/ подобные соединения. Точно также, понятие "(мет)акрилонитрил" включает в себя и акрилонитрил, и метакрилонитрил. Если при перечислении указан "(мет)акрилонитрил", то следует иметь в виду также и акрилонитрил, и наоборот. С понятием "(метил)стирол" следует обращаться таким же образом. Понятие "(метил)стирол" включает в себя и стирол, и метилстирол. Если при перечислении указан "стирол", то в это понятие включен и метилстирол, и наоборот.

Специалисту в данной области техники будет понятно, как определить и выбрать устройство (устройства) сброса давления, подходящее или требуемое для данного технологического аппарата, например ректификационной колонны, которая используется для очистки полимеризующихся мономеров. Эта работа включает определение места для требуемого сброса давления, расчет установленного давления и количества устройств сброса давления, которое требуется для защиты колонны от избыточного и/или пониженного давления, но не ограничивается этими расчетами.

Далее, со ссылкой на чертежи будет в качестве примера подробно рассмотрен вариант конструкции аппарата и осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.1 представляет собой схематическое изображение частичного сечения технологического аппарата, а именно ректификационной колонны 9, при нормальном режиме работы, а также показывает подвижную жидкофазную текучую среду, которая образует смачиваемую область, и относительное расположение узла защитного устройства 17 в соответствии с настоящим изобретением. Часть наружной вертикальной стенки 16 ректификационной колонны 9 представлена в разрезе для того, чтобы схематически показать фазы и слои (зоны) текучей среды, которые существуют в колонне 9 во время нормальной работы. Эти фазы и слои текучей среды, включая смачиваемую область, ниже будут рассмотрены подробнее.

В частности, на фиг.1 показан технологический аппарат, включающий ректификационную колонну 9, имеющую вертикальную стенку 16 (показано только ее сечение) и большое число тарелок 10, 11, например, без ограничения, более десяти тарелок. Тарелки 10, 11 каждой пары соседних тарелок 10, 11 расположены на расстоянии Т, которое в данной области техники известно как "расстояние между тарелками". В варианте осуществления изобретения, проиллюстрированном на фиг.1, расстояние между тарелками Т постоянное, около 60 дюймов (152,40 см), для всех тарелок (не показаны) в колонне 9. Вместе с тем, в зависимости от конструкции и использования колонны 9 расстояние между тарелками Т не обязательно должно быть постоянным для каждой пары соседних тарелок, что будет понятно специалистам.

При нормальном рабочем режиме между каждой парой соседних тарелок, например между тарелками 10 и 11 на фиг.1, текучая среда, подвергаясь перегонке, обычно образует ряд, как их в принципе называют в данной области техники, горизонтальных слоев или зон, содержащих пар, жидкость и смешанные фазы, а также различные композиции. Специалисту будут понятны характер и расположение этих зон, но тем не менее, чтобы облегчить дальнейшее рассмотрение с использованием терминологии, общепринятой в данной области техники, ниже будет дано краткое объяснение. Следует понимать, что поскольку эти зоны являются концептуальными (умозрительными), между ними нет отчетливых, четко определяемых границ, и границы и вертикальные отметки этих зон являются приблизительными.

Как показано на фиг.1, при нормальном рабочем режиме жидкость 12 тарелки собирается на верхней поверхности тарелки 10, а фактически жидкость 12 тарелки будет точно так же собираться на верхней поверхности каждой тарелки (не показано) в ректификационной колонне 9. Текучая среда в паровой фазе 18 имеет тенденцию скапливаться под соседней верхней тарелкой 11. Обычное взаимодействие текучих сред в паровой и жидкой фазе в пространстве между каждой соседней парой тарелок 10, 11 приводит к образованию слоев, которые в принципе описаны как промежуточные слои текучей среды, содержащие смешанные фазы, которые являются промежуточными для жидкости 12 тарелки и текучей среды в паровой фазе 18. Точнее, обе текучие среды в паровой и жидкой фазах присутствуют в турбулентной зоне вспенивания 13, которая образуется над слоем жидкости 12 тарелки, в прилегающей к ней области. Зона распыления 14 образуется над турбулентной зоной вспенивания 13, в прилегающей к ней области, и ниже области, где находится текучая среда в паровой фазе 18, и включает капельки кинетической жидкости и текучую среду в паровой фазе. Такая терминология для описания жидкости также известна специалистам и описана в Distillation Design, Kister, Henry Z., 1992, McGraw-Hill, глава 6 (вся), стр.259-363 (ISBN 0-07-034909-6).

Термин "смачиваемая область" обычно относится к области над данной тарелкой в ректификационной колонне, в которой при нормальном рабочем режиме, как правило, присутствует по меньшей мере некоторое количество жидкофазной текучей среды. Например, смачиваемая область над тарелкой 10 схематически показана на фиг.1, а теперь будет описана более подробно. В целом, объем над каждой тарелкой, например тарелкой 10, включающий жидкость 12 тарелки, зону вспенивания 13 и зону распыления 14, здесь называется "смачиваемая область" (в совокупности 12, 13, 14 на фиг.1), так как по меньшей мере часть каждой из этих зон включает жидкофазную текучую среду. Далее, со ссылкой на фиг.1 следует отметить, что общая протяженность W смачиваемой области (12, 13, 14) по вертикали - это расстояние от верхней поверхности тарелки 10 до верхней границы зоны распыления 14. Кроме того, смачиваемая область занимает объем по горизонтали во всех направлениях над тарелкой 10, фактически по всему диаметру колонны 9.

Обычно, при нормальном рабочем режиме ректификации, когда тарелки 10, 11 представляют собой ситчатые тарелки со сливными стаканами (не показаны на фиг.1, но подробно рассмотрены ниже при описании фиг.7), общая вертикальная протяженность W смачиваемой области над каждой конкретной тарелкой (например, тарелкой 10) не превышает примерно 80% расстояния между тарелками Т, измеренного по вертикали от верхней поверхности тарелки 10. Например, в ректификационной колонне 9, показанной на фиг.1, в которой расстояние Т между последовательно расположенными тарелками 10, 11 составляет 60 дюймов (152,40 см), смачиваемая область по вертикали W занимает объем от верхней поверхности тарелки 10 до точки, находящейся на расстоянии примерно 48 дюймов (121,92 см) над верхней поверхностью тарелки 10. При желании можно проверить точную верхнюю вертикальную отметку смачиваемой области путем визуального наблюдения гидродинамики на тарелках при нормальном рабочем режиме, например, наблюдая за тарелкой через смотровое стекло или при помощи установленной внутри камеры.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что если тарелки 10, 11 представляют собой двухпоточные тарелки (т.е. ситчатые тарелки без сливных стаканов - они не показаны), то при нормальном режиме работы ректификационной колонны 9 не происходит образование паровой фазы 18, а вместо этого зона распыления 14 охватывает все большую площадь в колонне 9 и распространяется вверх, фактически до нижней стороны верхней тарелки 11. В этом варианте смачиваемая область все еще включает жидкость 12 тарелки, зону вспенивания 13 и зону распыления 14, но эта область фактически охватывает все расстояние между тарелками Т по вертикали. Другими словами, если тарелки ректификационной колонны 10, 11 представляют собой ситчатые тарелки без сливных стаканов, то протяженность смачиваемой области по вертикали W приблизительно такая же, как расстояние между тарелками Т. Поскольку зона распыления 14 над нижней тарелкой 10 простирается фактически до нижней стороны верхней тарелки 11, жидкофазная текучая среда в зоне распыления 14 по меньшей мере периодически контактирует с нижней стороной верхней тарелки 11 и по меньшей мере периодически смывает с нее полимер и конденсат. Кроме того, наблюдения показали, что жидкость 12а тарелки на верхней тарелке 11 обычно стекает через отверстия верхней тарелки 11, но быстро не увлекается в зону смешанной фазы или паровой фазы, в результате чего жидкость 12а тарелки по меньшей мере периодически будет контактировать с нижней стороной верхней тарелки 11 и, следовательно, по меньшей мере периодически смывать с нее полимер и конденсат.

Далее, в варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, ректификационная колонна 9 включает монтажный соединительный патрубок 15 для установки защитного устройства, например узла 17 устройства сброса давления, который будет рассмотрен ниже. Монтажный соединительный патрубок 15 герметично и надежно, например, с помощью сварки или других стандартных средств прикреплен к вертикальной стенке 16 ректификационной колонны 9 на участке, вблизи смачиваемой области над тарелкой, например смачиваемой области (12, 13, 14) над тарелкой 10. В частности, монтажный соединительный патрубок 15 прикреплен в фактически вертикальном положении на монтажной вертикальной отметке С над верхней поверхностью тарелки 10, так что центр по вертикали VC монтажного соединительного патрубка 15 находится вблизи монтажной вертикальной отметки С, которая определяет местоположение монтажного соединительного патрубка 15 вблизи смачиваемой области над тарелкой 10 и в пределах ее протяженности по вертикали W (см. фиг.1). Используемое здесь понятие "по существу вертикальное положение" означает положение под углом примерно от 45 градусов до 90 градусов относительно горизонтали. Для сравнения, понятие "по существу горизонтальный" означает положение под углом от 0 градусов до приблизительно 44 градусов относительно горизонтали.

В зависимости от конкретного процесса и используемого оборудования монтажная высотная отметка С и центр по вертикали VC монтажного соединительного патрубка 15 могут находиться на расстоянии С по вертикали от верхней поверхности тарелки 10, что составляет от 15% до 75% расстояния между тарелками Т, что легко могут определить обычные специалисты. Например, без ограничений, монтажная высотная отметка С и центр по вертикали VC монтажного соединительного патрубка 15 могут находиться на некотором расстоянии по вертикали от верхней поверхности тарелки 10, причем это расстояние эквивалентно примерно 25% или примерно 50%, или даже примерно 60% расстояния между тарелками Т.

Например, в этом первом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.1, монтажная высотная отметка С находится на расстоянии по вертикали, равном примерно 30 дюймам (76,2 сантиметра) от верхней поверхности тарелки 10, что составляет приблизительно 50% расстояния между тарелками Т. Монтажный соединительный патрубок 15 установлен и прикреплен к вертикальной стенке на участке 16 так, что центр по вертикали VC монтажного соединительного патрубка 15 находится вблизи монтажной вертикальной отметки С и, следовательно, тоже расположен на расстоянии по вертикали, равном примерно 30 дюймам (76,2 сантиметра) от верхней поверхности тарелки 10, что составляет приблизительно 50% расстояния между тарелками. Таким образом, монтажный соединительный патрубок 15 установлен вблизи смачиваемой области над тарелкой 10 и в пределах протяженности смачиваемой области по вертикали W.

В некоторых случаях монтажный соединительный патрубок 15 может иметь фактически круглое поперечное сечение, а также стандартный внутренний диаметр D. В таких вариантах осуществления изобретения монтажная высотная отметка С может находиться над верхней поверхностью тарелки 10 на расстоянии по вертикали, которое равно приблизительно 1-4 внутренним диаметрам D монтажного соединительного патрубка 15. Например, в одном варианте осуществления изобретения, в котором монтажный сое