BG65916B1

BG65916B1 - Метод и устройство за ректификация при понижено налягане

Info

Publication number: BG65916B1
Application number: BG109471A
Authority: BG
Inventors: Петър ЛОЗАНОВ
Original assignee: Петър ЛОЗАНОВ
Priority date: 2005-07-11
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2010-05-31
Also published as: BG109471A

Abstract

Методът и устройството намират приложение за разделяне на смеси (разтвори) или за повишаване на концентрацията на изходна смес (разтвор). Постига се намаляване на енергопотреблението и разходите и опростяване на конструкцията на устройството. Методът включва подаване на изходна смес за нагряване, изпарение и ректифициране в ректификационна колона с изпарителна камера и отвеждане и охлаждане на крайния продукт от ректификацията при условия на понижено налягане (вакуум). Изходната смес след нагряване циркулира от резервоар при атмосферно налягане като възходящ течностен стълб към изпарителната камера на ректификационната колона. След изпарението под вакуум изходната смес се охлажда и неизпарената част от нея изтича като низходящ течностен стълб от изпарителната камера на ректификационната колона към резервоара. Крайният продукт изтича като течностен стълб в съд при атмосферно налягане. Пониженото налягане се създава с помощта на течностните стълбове на изходната смес и на крайния продукт и се поддържа постоянно чрез външен източник. Устройството включва ректификационна колона (15) с изпарителна камера (4) и дефлегматор (16). С изпарителната камера (4) е свързан резервоар (1) при атмосферно налягане за изходната смес чрез възходящ тръбопровод (2) и низходящ тръбопровод (3), потопен в резервоара (1). Към възходящия тръбопровод (2) е разположен топлообменник (5), а дефлагматорът (16) е свързан с кондензатор-охладител (8), свързан с поне един отве

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до метод и устройство за ректификация при понижено налягане и може да намери приложение в химическата, хранително-вкусовата промишленост и други отрасли на промишлеността за разделяне на смеси или разтвори или за повишаване на концентрацията на изходна смес (разтвор).

Предшестващо състояние на техниката

В SU 1725940 А1 е разкрит посредством описаната уредба метод за ректификация в условия на вакуум, който включва нагряване на изходна смес, изпарение и ректифициране в ректификационна колона и охлаждане на изходния продукт, протичащи в условия на вакуум. Подаването на изходната смес и отвеждането на крайния продукт се осъществява посредством съответни помпи.

Описаната в цитираната публикация ректификационна уредба, работеща в условията на вакуум, включва ректификационна колона с изпарителна камера и дефлегматор, свързана с топлообменник за нагряване на изходната смес и охладител (кондензатор) за продукта, изведен от ректификационната колона. Дефлегматорът е свързан посредством извеждаща газовете тръба с фазоразделител, свързан с вакуум-помпа. Към ректификатора са предвидени тръбопроводи с помпи, съответно за подаване на изходна смес и отвеждане на крайния продукт (дестилат). Фазоразделителят е свързан чрез тръбопровод с тръбопровода за подаване на изходната смес, а в отвеждащата газовете тръба от дефлегматора е предвиден разпръсквател на охладена смес или продукт, изведен от ректификационната колона.

В известната ректификационна уредба подаването на изходната смес и отвеждането на крайния продукт (дестилат) се осъществява посредством съответни помпи, което усложнява конструкцията на уредбата и повишава енергопотреблението.

Техническа същност на изобретението

Задачата на изобретението е да се създадат метод и устройство за ректификация при понижено налягане (вакуум), които позволяват да се намали енергопотреблението, съответно да се опрости конструкцията на устройството.

Задачата е решена, като е създаден метод за ректификация при понижено налягане, включващ подаване на изходната течност за нагряване, изпарение и ректифициране в ректификационна колона с изпарителна камера и извеждане и охлаждане на крайния продукт от ректификацията при условия на понижено налягане (вакуум). Съгласно изобретението, изходната смес (разтвор) след нагряване циркулира от резервоар при атмосферно налягане, като възходящ течностен стълб към изпарителната камера на ректификационната колона, след изпарението под вакуум се охлажда и неизпарената част от изходната смес изтича като низходящ течностен стълб от изпарителната камера на ректификационната колона към резервоара, а крайният продукт изтича като течностен стълб в съд под атмосферно налягане. Пониженото налягане се създава с помощта на течностните стълбове на изходната смес и на крайния продукт и се поддържа постоянно с помощта на външен източник.

Задачата се решава и посредством устройство за ректификация, осъществяващо метода, съгласно изобретението, което включва ректификационна колона с изпарителна камера и дефлегматор, която е свързана съответно с топлообменник за подаваната изходна смес, с кондензатор-охладител за крайния продукт и с вакуум помпа. Съгласно изобретението е предвиден резервоар при атмосферно налягане за изходната смес, който е свързан с изпарителната камера чрез възходящ тръбопровод и потопен в резервоара низходящ тръбопровод, като към възходящия тръбопровод е разположен топлообменника, а кондензатор-охладителят е свързан с поне един отвеждащ тръбопровод, потопен съответно в поне един съд при атмосферно налягане за крайния продукт, като кондензатор-охладителят е свързан също така през ресивер и възвратен клапан с вакуум помпата.

В един вариант на устройството за ректификация, съгласно изобретението, по височина на ректификационната колона е предви

65916 Bl ден допълнителен възходящ тръбопровод, потопен в допълнителен резервоар при атмосферно налягане за изходната смес, а към основния резервоар, е предвидена преливна тръба.

В друг вариант на устройството са предвидени два съда при атмосферно налягане за крайните продукти (компоненти), в които са потопени съответно два отвеждащи тръбопровода, свързани с кондензатор-охладителя и снабдени с устройства за превключване и отвеждане на отделените крайни продукти.

Целесъобразно е в изпарителната камера да бъде предвиден прекъсвач за ниво с поплавък.

Предимство на метода, съответно устройството, съгласно изобретението е намаляване на енергопотреблението, поради липса на помпи за подаване на изходната смес и отвеждане на крайния продукт. Освен това вакуум помпата е с по-малка мощност, тъй като само поддържа постоянно намаленото налягане. Също така се опростява конструкцията на устройството и се намаляват разходите.

Пояснение на приложените фигури

Примерно изпълнение на устройството за ректификация, съгласно изобретението, е показано на приложените фигури, от които:

Фигура 1 представлява схема на едно примерно изпълнение на устройство за периодична ректификация при понижено налягане на двукомпонентна смес, съгласно изобретението;

фигура 2 - схема на примерно изпълнение на устройство за непрекъсната ректификация при понижено налягане на двукомпонентна смес, съгласно изобретението и фигура 3 - схема на друго примерно изпълнение на устройство за периодична ректификация при понижено налягане на трикомпонентна смес, съгласно изобретението.

Примери за изпълнение на изобретението

Показаното на фиг. 1 устройство за периодична ректификация при понижено налягане на двукомпонентна смес, изпълняващо метода, съгласно изобретението, се състои от отворен резервоар 1 за изходна смес (разтвор), свързан чрез два вертикални тръбопровода - възходящ 2 и низходящ 3 с изпарителна камера 4 на ректификационна колона 15, снабдена с дефлегматор

16. Възходящият и низходящият тръбопровод, съответно 2 и 3 образуват циркулационен кръг през изпарителната камера 4 и резервоара 1. Възходящият тръбопровод 2 е разположен през топлообменник 5 за нагряване на изходната смес, който в този пример е от типа тръба в тръба, с входящ отвор 6 за подаване на топлоносител от външен източник (не показан на фигурата). Могат да бъдат използвани и други типове топлообменници, например кожухо-тръбен топлообменник, с цел постигане на по-голяма производителност. Дефлегматорът 16 е свързан чрез тръбопровод 7 с кондензатор-охладител 8, който е свързан с ресивер 11. Към ресивера 11 е свързана чрез възвратен клапан 12 вакуум помпа 13. Кондензатор-охладителят 8 е свързан с вертикален отвеждащ тръбопровод 9, потопен в отворен съд 10 за крайния продукт. В изпарителната камера 4 е предвиден прекъсвач 14 за ниво с поплавък. Резервоарът 1 и съдът 10 са при атмосферно налягане.

В един конкретен пример, показаното на фиг. 1 устройство е използвано за обработка на 10% алкохолен разтвор, като водните и алкохолните пари се разделят в ректификационната колона 15. Процесът протича при налягане 0,1 at и температура на алкохолните пари след дефлегматора 16 по-малко от 30°С.

На фиг. 2 е показано примерно устройство за осъществяване на непрекъсната ректификация на двукомпонентна смес, например алкохол-вода. Показаното на фиг. 2 устройство се различава от устройството, показано на фиг. 1 по това, че по височина на ректификационната колона 15 е предвиден допълнителен възходящ тръбопровод 18, потопен в допълнителен резервоар 17 при атмосферно налягане за изходната смес, а към резервоара 1 е предвидена преливна тръба 19 за извевдане на по-трудно летливия компонент - чиста вода.

На фиг. 3 е показано друго примерно изпълнение на устройство за периодична ректификация при понижено налягане на трикомпонентна смес, съгласно изобретението. В този пример към кондензатор-охладителя 8 са свързани два вертикални отвеждащи тръбопровода 9,20, потопени съответно в два отворени съда 10, 21, намиращи се при атмосферно налягане, за съот

65916 Bl ветните крайни продукти (компоненти). Към отвеждащите тръбопроводи 9, 20 са предвидени съответни устройства 22 и 23 за превключване и отвеждане на отделените крайни продукти (компоненти).

Използване на изобретението

При включване на вакуум-помпата 13 течностните стълбове във възходящия 2, низходящия 3 и отвеждащия 9 тръбопровод се запълват до зададено налягане. Когато нивото на подадената смес (разтвор) в изпарителната камера 4 достигне до прекъсвача 14 за ниво, процесът на изпарение започва след подаване на топлоносител от входящия отвор 6 в междутръбното пространство на топлообменника 5. Изходната смес (разтвор) преминава през възходящия тръбопровод 2 към изпарителната камера 4, където се изпарява и вследствие на това се охлажда, като неизпарената част се връща през низходящия тръбопровод 3 в резервоара 1. Изпарената част преминава през ректификационната колона 15, където парите на фракциите се разделят. В кондензатор-охладителя 8 парите се втечняват и полученият кондензат изтича през отвеждащия тръбопровод 9 в съда 10.

Прекъсвачът 14 за ниво управлява вакуум-помпата 13, като поддържа чрез нея постоянни налягане и ниво на изходната смес (разтвор) в изпарителната камера 4.

Процесът при непрекъсната ректификация протича, като изходната смес се подава по височина на ректификационната колона 15.

Claims

Патентни претенции

1. Метод за ректификация при понижено налягане, включващ подаване на изходна смес (разтвор) за нагряване, изпарение и ректифициране в ректификационна колона (15) с изпарителна камера (4) и отвеждане и охлаждане на крайния продукт от ректификацията при условия на понижено налягане (вакуум), характеризиращ се с това, че изходната смес (разтвор) след нагряване циркулира от резервоар (1) при атмосферно налягане, като възходящ течностен стълб към изпарителната камера (4) на ректификационната колона (15), след изпарението под вакуум се охлажда и неизпарената част от изхо дящата смес изтича като низходящ течностен стълб от изпарителната камера на ректификационната колона (15) към резервоара (1), а крайният продукт изтича като течностен стълб в съд (10) при атмосферно налягане, при което пониженото налягане се създава с помощта на течностите стълбове на изходната смес и на крайния продукт и се подд ържа постоянно с помощта на външен източник.
2. Устройство за ректификация, осъществяващо метода, съгласно претенция 1, което включва ректификационна колона (15) с изпарителна камера (4) и дефлегматор (16), която е свързана съответно с топлообменник (5) за подаваната изходна смес, с кондензатор-охладител (8) за крайния продукт и с вакуум помпа (13), характеризиращо се с това, че е предвиден резервоар (1) при атмосферно налягане за изходната смес, който е свързан с изпарителната камера (4) чрез възходящ тръбопровод (2) и низходящ тръбопровод (3), потопен в резервоара (1), като към възходящия тръбопровод (2) е разположен топлообменника (5), а кондензатор-охладителят (8) е свързан с поне един отвеждащ тръбопровод (9), потопен съответно в поне един съд (10) под атмосферно налягане за крайния продукт, като кондензатор-охладителят (8) е свързан също така през ресивер (11) и възвратен клапан (12) с вакуум помпата (13).
3. Устройство съгласно претенция 2, характеризиращо се с това, че по височина на ректификационната колона (15) е предвиден допълнителен възходящ тръбопровод (18), потопен в допълнителен резервоар (17) под атмосферно налягане за изходната смес, а към основния резервоар (1) е предвидена преливна тръба (19).
4. Устройство съгласно претенция 2, характеризиращо се с това, че са предвидени два съда (10, 21) под атмосферно налягане за крайните продукти (компоненти), в които са потопени съответно два отвеждащи тръбопровода (9, 20), свързани с кондензатор-охладителя (8) и снабдени с устройства (22, 23) за превключване и отвеждане на отделените крайни продукти.
5. Устройство съгласно една от претенциите от 2 до 4, характеризиращо се с това, че в изпарителната камера (4) е предвиден прекъсвач за ниво (14) с поплавък.