PL181012B1 - Sposób i układ do destylacji termodynamicznej - Google Patents

Abstract

1. Sposób destylacji termodynamicznej przez odparowywanie substancji oddestylowywanej w temperaturze innej od temperatury otoczenia i pod ciśnieniem innym niż ciśnienie otoczenia, w chłodnicy odbierającej ciepło panowania wydzielające się przy skraplaniu, znamienny tym, że odparowywanie destylatu (S) realizuje się bezpośrednio i w całości w środowisku rzeczywistym cieczy (D) poddawanej destylacji, przez to że używa się wtórnie ciepła parowania destylatu (S) do podgrzewania cieczy (D), mającej ciśnienie (p1) i temperaturę (T1) niższe od ciśnienia (p2) i temperatury (T2) destylatu (S), znajdującego się w hermetyzowanym wyodrębnionym zbiorniku destylatu. 2. Urządzenie do destylacji termodynamicznej, składające się ze zbiornika cieczy poddawanej destylacji, dołączonego do pompy cyrkulacyjnej mającej wyjście dołączone do chłodnicy - wymiennika ciepła sprzężonego ze zbiornikiem destylatu, znamienne tym, że chłodnica - grzejnik (1), mająca zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni,jest usytuowana ...

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ do destylacji termodynamicznej.

Wynalazek dotyczy techniki i technologii realizacji przemysłowej procesów destylacji termicznej cieczy.

Znane i powszechnie stosowane w przemyśle procesy destylacji lotnych frakcji cieczy, polegają na odparowywaniu substancji w różnych temperaturach i przy różnych ciśnieniach i uzyskiwaniu w ten sposób wymaganych frakcji pogonów destylatu. Wspólną cechą wszystkich procesów destylacyjnych realizowanych na skalę przemysłową, jest konieczność zastosowania systemów chłodzących, realizujących procedurę odbioru i wymiany ciepła parowania, wydzielającego się przy skraplaniu, przy różnych temperaturach różnych frakcji obrabianej termicznie cieczy. W ostatecznym rezultacie ciepło parowania destylatu jest w procesach przemysłowych tracone bezpowrotnie lub odzyskiwane w stopniu minimalnym w skomplikowanym systemie wymienników ciepła. W znanych procesach destylacyjnych stosowana jest aparatura, której podstawowymi częściami składowymi są zbiornik cieczy poddawanej destylacji, jedna lub więcej jak jedna pompa cyrkulacyjna współpracująca z chłodnicą - wymiennikiem ciepła, oraz zbiornik lub zbiorniki różnych frakcji destylatu.

W znanych i opisanych procesach destylacyjnych najwięcej procentowo energii cieplnej jest zużywane w procesach odparowywania. Energia ta jest w niektórych instalacjach wykorzystywana jako ciepło użyte do podgrzania substancji destylowanej. W opisanych instalacjach destylacyjnych zachodzi zawsze potrzeba zastosowania dodatkowych wymienników ciepła, odzyskujących ciepło i służących do podniesienia temperatury cieczy odparowywanej do wymaganej temperatury. Stosowane są tu zazwyczaj odrębne grzałki lub podgrzewacze - wymienniki ciepła o znacznych mocach energetycznych, wymagające wprowadzenia do obiegu znacznych ilości czynnika grzejnego, na przykład wody obiegowej chłodzącej. Wszystkie te elementy są dalszymi czynnikami w wydatny sposób obniżającymi współczynnik efektywnego wykorzystania energii w przeliczeniu na jednostkę otrzymywanego destylatu.

Wynalazek rozwiązuje zagadnienie opracowania nowego prostego sposobu destylacji termodynamicznej, wysoce energooszczędnego i urządzenia do destylacji termodynamicznej, nadającego się do wykonań kompaktowych z wykorzystaniem daleko idącej standaryzacji i panelizowania, zwłaszcza do zastosowań laboratoryjnych w przemyśle wielkiej syntezy przemysłowej.

Sposób destylacji termodynamicznej przez znane odparowywanie substancji oddestylowywanej w temperaturze innej od temperatury otoczenia i pod ciśnieniem innym niż ciśnienie otoczenia, w znanej chłodnicy odbierającej ciepło parowania wydzielające się przy skraplaniu charakterystycznym tym według wynalazku, że odparowywanie destylatu realizuje się bezpośrednio i w całości w środowisku rzeczywistym cieczy poddawanej destylacji, przez to że używa się wtórnie ciepła parowania destylatu do podgrzewania cieczy, mającej ciśnienie i temperaturę niższe od ciśnienia i temperatury destylatu, znajdującego się w hermetyzowanym wyodrębnionym zbiorniku destylatu.

Urządzenie do destylacji termodynamicznej, składające się ze znanego zbiornika cieczy poddawanej destylacji, dołączonego do pompy cyrkulacyjnej mającej wyjście dołączone do chłodnicy - wymiennika ciepła sprzężonego ze znanym zbiornikiem destylatu charakterystyczne tym według wynalazku, że chłodnica - grzejnik, mająca zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni, jest usytuowana wewnątrz hermetyzowanego i termicznie izolowanego zbiornika cieczy destylowanej, którego przestrzeń stanowiąca poduszkę gazową znajdującą się nad lustrem cieczy jest przyłączona do wejścia ssawnego sprężarki. Jest ona dołączona do wejścia chłodnicy - grzejnika, mającej wyjście usytuowane się w najniższym punkcie zbiornika cieczy destylowanej i doprowadzone do znajdującego się na zewnątrz odrębnego zbiornika destylatu. Jego przestrzeń w gómej części jest połączona przewodem rurowym w kilku miejscach z dnem zbiornika cieczy.

W innej charakterystycznej odmianie wykonania urządzenia do destylacji termodynamicznej istotnym jest że, chłodnica - grzejnik, mająca zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni, jest usytuowana wewnątrz hermetyzowanego i termicznie

181 012 izolowanego zbiornika, którego przestrzeń stanowiąca poduszkę gazową znajdującą się nad lustrem cieczy jest przyłączona do wejścia ssawnego sprężarki, dołączonej do wejścia chłodnicy - grzejnika. Ma ona wyjście usytuowane się w najniższym punkcie zbiornika cieczy destylowanej i doprowadzone do znajdującego się na zewnątrz zbiornika destylatu, którego przestrzeń w górnej części jest połączona przewodem rurowym w kilku miejscach z dnem wymienionego zbiornika cieczy. Sam zbiornik destylatu jest umieszczony na zewnątrz lecz w obrębie zbiornika cieczy pod jego izolacją termiczną, pod którą jest również w taki sposób usytuowana sprężarka, że całość stanowi integralnie zestawiony ustrój konstrukcyjny kompaktowy.

W jeszcze innej charakterystycznej odmianie wykonania urządzenia do destylacji termodynamicznej istotnym jest, że chłodnica - grzejnik, mająca zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni, jest usytuowana wewnątrz hermetyzowanego i termicznie izolowanego zbiornika cieczy destylowanej, którego przestrzeń stanowiąca poduszkę gazową znajdującą się nad lustrem cieczy jest przyłączona do wejścia ssawnego sprężarki, dołączonej do wejścia wymienionej chłodnicy - grzejnika. Ma ona kilka wyjść różnych frakcji poziomów destylacji, doprowadzonych do znajdujących się na wewnątrz kilku odrębnych zbiorników destylatu, których przestrzeń w górnej części jest połączona odrębnymi przewodami rurowymi w kilku miejscach z dnem zbiornika cieczy destylowanej, pod którego izolacją termiczną jest również w taki sposób usytuowana sprężarka, że całość stanowi integralnie zestawiony ustrój konstrukcyjny kompaktowy.

Dzięki zastosowaniu w sposobie i urządzeniu według wynalazku operacji odparowywania destylatu realizowanej bezpośrednio i w całości w środowisku rzeczywistym cieczy poddawanej destylacji, przez to że używa się wtórnie ciepła parowania destylatu do podgrzewania cieczy, mającej ciśnienie i temperaturę niższe od ciśnienia i temperatury destylatu, znajdującego się w hermetyzowanym wyodrębnionym zbiorniku destylatu, okazało się możliwe znaczne ograniczenie stratności energetycznej procesu i uproszczenie konstrukcji, objawiające się przede wszystkim zminimalizowaniem liczby zaworów i wyeliminowaniem zewnętrznych pomp obiegowych i wymienników ciepła.

Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładzie jego wykonania i zobrazowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat konstrukcyjny wersji podstawowej urządzenia, fig. 2 schemat konstrukcyjny urządzenia w wykonaniu kompaktowym do uzyskiwania wielu pogonów destylatu i fig. 3 schemat urządzenia w wersji kompaktowej panelowej zblokowanej, do otrzymywania wielu pogonów destylatu.

Jak pokazano na rysunku (fig. 1) urządzenie do destylacji termodynamicznej w podstawowej wersji konstrukcyjnej, składa się zasadniczo ze znanego zbiornika cieczy poddawanej destylacji, dołączonego do pompy cyrkulacyjnej mającej wyjście dołączone do znanej chłodnicy - wymiennika ciepła sprzężonego ze zbiornikiem destylatu. Chłodnica - grzejnik 1, mająca zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni, jest usytuowana wewnątrz hermetyzowanego i termicznie izolowanego zbiornika 2 cieczy destylowanej D, którego przestrzeń stanowiąca poduszkę gazową P znajdującą się nad lustrem cieczy D jest przyłączona do wejścia ssawnego sprężarki 3, dołączonej do wejścia chłodnicy - grzejnika 1. Ma ona wyjście usytuowane się w najniższym punkcie zbiornika 2 i doprowadzone do znajdującego się na zewnątrz zbiornika 4 destylatu S, którego przestrzeń w górnej części jest połączona przewodem rurowym 7 w kilku miejscach z dnem zbiornika 2 cieczy destylowanej D. Ciśnienie p2 i temperatura T2 panujące w zbiorniku 4 destylatu S, są wyższe od ciśnienia pl i temperatury Tl panujących w zbiorniku 2 cieczy destylowanej.

Urządzenie do destylacji termodynamicznej w wersji kompaktowej (fig. 2) zawiera chłodnicę - grzejnik 1, mającą zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni, usytuowaną wewnątrz hermetyzowanego i termicznie izolowanego zbiornika 2 cieczy destylowanej D. Jego przestrzeń stanowiąca poduszkę gazową P znajdującą się nad lustrem cieczy D, jest przyłączona do wejścia ssawnego sprężarki 3, dołączonej do wejścia chłodnicy - grzejnika 1. Ma ona wyjście usytuowane się w najniższym punkcie zbiornika 2 i doprowadzone do znajdującego się na zewnątrz zbiornika 4 destylatu S, którego przestrzeń w górnej części jest połączona przewodem rurowym 7 w kilku miejscach z dnem zbiornika 2 cieczy destylowanej D. Sam zbiornik 4 jest umieszczony na zewnątrz lecz w obrębie

181 012 zbiornika 2 pod jego izolacja termiczną pod którą jest również w taki sposób usytuowana sprężarka 3, że całość stanowi integralnie zestawiony ustrój konstrukcyjny kompaktowy. Ciśnienie p2 i temperatura T2 panujące w zbiorniku 4 destylatu S, są wyższe od ciśnienia pl i temperatury Tl panujących w zbiorniku 2 cieczy destylowanej.

Urządzenie do destylacji termodynamicznej w wersji kompaktowej panelowej zblokowanej przeznaczonej do otrzymywania wielu pogonów destylatu (fig. 3), składające się z chłodnicy - grzejnika 1, mającej zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni. Jest ona usytuowana wewnątrz hermetyzowanego i termicznie izolowanego zbiornika 2 cieczy destylowanej D, którego przestrzeń stanowiąca poduszkę gazową P znajdującą się nad lustrem cieczy D, jest przyłączona do wejścia ssawnego sprężarki 3, dołączonej do wejścia chłodnicy - grzejnika 1. Ma ona kilka wyjść różnych frakcji poziomów destylacji, doprowadzone do znajdujących się na wewnątrz kilku odrębnych zbiorników 4 destylatu S, których przestrzeń w górnej części jest połączona odrębnymi przewodami rurowymi 7 w kilku miejscach z dnem zbiornika 2 cieczy destylowanej D. Pod jego izolacją termiczną jest również w taki sposób usytuowana sprężarka 3, że całość stanowi integralnie zestawiony ustrój konstrukcyjny kompaktowy, w którym ciśnienie p2 i temperatura T2 panujące w zbiorniku 4 destylatu S, są wyższe od ciśnienia pl i temperatury Tl panujących w zbiorniku 2 cieczy destylowanej.

W opisanych przykładowych wykonaniach urządzenia do destylacji termodynamicznej, odparowywanie destylatu S realizuje się bezpośrednio i w całości w środowisku rzeczywistym cieczy D poddawanej destylacji, przez to że używa się wtórnie ciepła parowania destylatu S do podgrzewania cieczy D, mającej ciśnienie pl i temperaturę Tl niższe od ciśnienia p2 i temperatury T2 destylatu S, znajdującego się w hermetyzowanym wyodrębnionym zbiorniku destylatu.

181 012

181 012

Ρ 3 1 7 ó 4 7

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób destylacji termodynamicznej przez odparowywanie substancji oddestylowywanej w temperaturze innej od temperatury otoczenia i pod ciśnieniem innym niż ciśnienie otoczenia, w chłodnicy odbierającej ciepło parowania wydzielające się przy skraplaniu, znamienny tym, że odparowywanie destylatu (S) realizuje się bezpośrednio i w całości w środowisku rzeczywistym cieczy (D) poddawanej destylacji, przez to że używa się wtórnie ciepła parowania destylatu (S) do podgrzewania cieczy (D), mającej ciśnienie (pl) i temperaturę (Tl) niższe od ciśnienia (p2) i temperatury (T2) destylatu (S), znajdującego się w hermetyzowanym wyodrębnionym zbiorniku destylatu.
2. 2. Urządzenie do destylacji termodynamicznej, składające się ze zbiornika cieczy poddawanej destylacji, dołączonego do pompy cyrkulacyjnej mającej wyjście dołączone do chłodnicy - wymiennika ciepła sprzężonego ze zbiornikiem destylatu, znamienne tym, że chłodnica - grzejnik (1), mająca zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni, jest usytuowana wewnątrz hermetyzowanego i termicznie izolowanego zbiornika (2), którego przestrzeń stanowiąca poduszkę gazową znajdująca się nad lustrem cieczy jest przyłączona do wejścia ssawnego sprężarki (3), dołączonej do wejścia chłodnicy - grzejnika (1), mającej wyjście usytuowane się w najniższym punkcie zbiornika (2) i doprowadzone do znajdującego się na zewnątrz zbiornika (4), którego przestrzeń w górnej części jest połączona przewodem rurowym (7) w kilku miejscach z dnem zbiornika (2).
3. 3. Urządzenie do destylacji termodynamicznej, składające się ze zbiornika cieczy poddawanej destylacji, dołączonego do pompy cyrkulacyjnej mającej wyjście dołączone do chłodnicy - wymiennika ciepła sprzężonego ze zbiornikiem destylatu, znamienne tym, że chłodnica - grzejnik (1), mająca zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni, jest usytuowana wewnątrz hermetyzowanego i termicznie izolowanego zbiornika (2), którego przestrzeń stanowiąca poduszkę gazową znajdującą się nad lustrem cieczy jest przyłączona do wejścia ssawnego sprężarki (3), dołączonej do wejścia chłodnicy - grzejnika (1), mającej wyjście usytuowane się w najniższym punkcie zbiornika (2) i doprowadzone do znajdującego się na zewnątrz zbiornika (4), którego przestrzeń w górnej części jest połączona przewodem rurowym (7) w kilku miejscach z dnem zbiornika (2), a sam zbiornik (4) jest umieszczony na zewnątrz lecz w obrębie zbiornika (2) pod jego izolacją termiczną, pod którą jest również w taki sposób usytuowana sprężarka (3), że całość stanowi integralnie zestawiony ustrój konstrukcyjny kompaktowy.
4. 4. Urządzenie do destylacji termodynamicznej, składające się ze zbiornika cieczy poddawanej destylacji, dołączonego do pompy cyrkulacyjnej mającej wyjście dołączone do chłodnicy - wymiennika ciepła sprzężonego ze zbiornikiem destylatu, znamienne tym, że chłodnica - grzejnik (1), mająca zwłaszcza postać wielozwojnej spirali o dalece rozwiniętej powierzchni, jest usytuowana wewnątrz hermetyzowanego i termicznie izolowanego zbiornika (2), którego przestrzeń stanowiąca poduszkę gazową znajdującą się nad lustrem cieczy jest przyłączona do wejścia ssawnego sprężarki (3), dołączonej do wejścia chłodnicy - grzejnika (1), mającej kilka wyjść różnych frakcji poziomów destylacji, doprowadzonych do znajdujących się na wewnątrz kilku odrębnych zbiorników (4), których przestrzeń w górnej części jest połączona odrębnymi przewodami rurowymi (7) w kilku miejscach z dnem zbiornika (2), pod którego izolacją termiczną jest również w taki sposób usytuowana sprężarka (3), że całość stanowi integralnie zestawiony ustrój konstrukcyjny kompaktowy.