RU2080146C1 - Method of adiabatic distillation of solutions - Google Patents

Method of adiabatic distillation of solutions Download PDF

Info

Publication number
RU2080146C1
RU2080146C1 SU5040618/25A SU5040618A RU2080146C1 RU 2080146 C1 RU2080146 C1 RU 2080146C1 SU 5040618/25 A SU5040618/25 A SU 5040618/25A SU 5040618 A SU5040618 A SU 5040618A RU 2080146 C1 RU2080146 C1 RU 2080146C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vapor
liquid
heat
alcohol
distillation
Prior art date
Application number
SU5040618/25A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Альман
Original Assignee
Владимир Владимирович Альман
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Владимирович Альман filed Critical Владимир Владимирович Альман
Priority to SU5040618/25A priority Critical patent/RU2080146C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2080146C1 publication Critical patent/RU2080146C1/en

Links

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: solution is heated to boiling temperature and sprayed with injector assistance into medium of its saturated vapor. Mixture of vapor with dispersed liquid is then introduced into separator, for example, cyclone, where liquid is separated and vapor phase is transferred into condenser where saturated vapor is condensed. EFFECT: simplified separation into pure phases. 1 dwg

Description

Изобретение относится к перегонке растворов и может быть использовано для разделения на чистые фазы, растворов всех типов:
жидкостей смешивающихся в любых отношениях, т. е. так называемых "истинных" растворов;
жидкостей, частично смешивающихся;
данный способ применим для разделения на чистые фазы положительных азеотропов (имеющих минимальную температуру кипения);
отрицательные азеотропы (имеющие максимальную температуру кипения) способом адиабатной дистилляции разделить на чистые компоненты невозможно, но если раствор образует отрицательный азеотроп, то его можно разделить на азеотроп и чистый компонент A или B, тот который в избытке в начальном растворе.
The invention relates to the distillation of solutions and can be used for separation into pure phases, solutions of all types:
liquids miscible in all respects, that is, the so-called "true"solutions;
partially miscible liquids;
this method is applicable for the separation into pure phases of positive azeotropes (having a minimum boiling point);
It is impossible to separate negative azeotropes (having a maximum boiling point) by adiabatic distillation into pure components, but if the solution forms a negative azeotrope, then it can be divided into an azeotrope and pure component A or B, which is in excess in the initial solution.

Сущность способа состоит в распылении жидкости (раствора) в объем ее насыщающего пара, что определяет собой процесс в адиабатически изолированной системе. Самопроизвольный процесс превращения капель раствора в капли чистой жидкости происходит без притока тепла извне и без изменения объема системы, что показывает превращения капли, как фазовый переход II рода. Явно видно, что известные способы разделения растворов простая перегонка и ректификация, основанные на фазовом переходе I рода испарении, не являются аналогами способа адиабатической дистилляции. The essence of the method consists in spraying a liquid (solution) into the volume of its saturating vapor, which determines the process in an adiabatically isolated system. The spontaneous process of transformation of solution droplets into pure liquid droplets occurs without heat influx from the outside and without changing the volume of the system, which shows the droplet transformations as a second-order phase transition. It is clearly seen that the known methods for the separation of solutions simple distillation and rectification, based on a phase transition of the first kind of evaporation, are not analogues of the adiabatic distillation method.

При адиабатической дистилляции происходят молекулярные обмены между каплями диспергированной жидкости и насыщающим паром жидкости. Объем насыщающего пара жидкости, в котором распылены капли раствора, выражает собой адиабатически изолированную систему, которая не обменивается теплом с окружением (Q=const, P=const, T=const). Это исключает возможность односторонних процессов испарения диспергированной жидкости, или конденсации парообразной фазы. Объем системы сохраняется неизменным (V=const). Следовательно сохраняются неизменными как количество моль диспергированной жидкости, так и количество моль парообразной фазы. Переменной величиной, в результате молекулярных обменов, оказываются только составы жидкой и парообразной фазы. В каплях жидкости нижекипящий компонент присутствует в виде растворенного газа. Растворимость газа при температуре кипения жидкости становится равной нулю, что определяет полное выделение молекул газа из капли, когда ее температура повысится до температуры ее насыщающего пара. В начальный момент распыления температура капли ниже, и может быть даже значительно ниже температуры ее насыщающего пара. Нагревание капли происходит в результате конденсации молекул ее пара на поверхности капли. Когда температура капли становится равной температуре ее пара, то капля полностью самоочищается (десорбируется) от молекул газа. Капля становится чистой. Таким образом, способ адиабатной дистилляции определяет возможность полного разделения раствора на чистые фазы. In adiabatic distillation, molecular exchanges occur between the droplets of the dispersed liquid and the vapor saturating liquid. The volume of liquid vapor saturating in which droplets of solution are sprayed expresses an adiabatically isolated system that does not exchange heat with the environment (Q = const, P = const, T = const). This eliminates the possibility of one-sided processes of evaporation of the dispersed liquid, or condensation of the vapor phase. The volume of the system remains unchanged (V = const). Therefore, both the number of moles of the dispersed liquid and the number of moles of the vapor phase remain unchanged. As a result of molecular exchanges, only the compositions of the liquid and vapor phases turn out to be variable. In droplets of liquid, the lower boiling component is present as dissolved gas. The solubility of the gas at the boiling point of the liquid becomes zero, which determines the complete release of gas molecules from the droplet when its temperature rises to the temperature of its saturating vapor. At the initial moment of spraying, the temperature of the droplet is lower, and can even be significantly lower than the temperature of its saturating vapor. The droplet is heated as a result of condensation of its vapor molecules on the droplet surface. When the temperature of the droplet becomes equal to the temperature of its vapor, the droplet is completely self-cleaning (desorbed) from gas molecules. A drop becomes clean. Thus, the adiabatic distillation method determines the possibility of complete separation of the solution into pure phases.

Способ адиабатной дистилляции растворов осуществляется в перегонном аппарате, показанном на чертеже. The method of adiabatic distillation of solutions is carried out in a distillation apparatus shown in the drawing.

Перегонный аппарат работает следующим образом. Насосом 1 раствор подается в теплообменник 2, где подогревается теплом жидкости A, далее раствор x поступает в конденсатор 3, где дополнительно подвергается теплотой конденсации паров жидкости A. Из конденсатора горячий раствор x стекает в сборник 4. Из сборника раствор поступает на паровой инжектор 5, где распыляется, и в виде парожидкостной смеси попадает в сепаратор, (например), циклон 6. В циклоне капли жидкости, в среде ее насыщающего пара, в результате молекулярных обменов, полностью очищаются (десорбируются) от газа низкокипящего компонента B, становятся чистыми. В циклоне, капли жидкости центробежной силой отбрасывается на стенки, и стекают вниз. Чистая жидкость A из циклона стекает в теплообменник 2, где отдает часть тепла раствору x, и выходит из теплообменника как готовый продукт перегонки чистой жидкостью A (x 0). Из циклона парогазовая смесь попадает в конденсатор 3, где пары компонента A конденсируются, а газ компонента B проходит через конденсатор почти без задержки. Поскольку температура конденсата несколько ниже, чем температура кипения жидкости A, то небольшая часть газа B будет растворяться в конденсате A, и образовывать раствор низкой концентрации x, который стекает в сборник 4 для повторной перегонки. Из конденсатора 3 вместе с газом B, конечно, будет и проскок небольшого количества пара жидкости A. Поэтому установлен дополнительно конденсатор 7 для глубокого осушения газа B от паров жидкости A. Конденсатор работает в жестком режиме глубокого переохлаждения жидкости. Получающийся при этом раствор имеет высокую концентрацию и может использоваться как самостоятельный продукт перегонки. Выходящий из конденсатора 7 почти осушенный газ B поступает в конденсатор-холодильник 8, где конденсируется, охлаждается и выходит готовым продуктом перегонки почти чистой жидкостью B (x 1 B(x = 1 - Δx).
Пример 1. Для перегонки брали водно-спиртовый раствор концентрацией 8 мас. Такую концентрацию обычно имеют бражки спиртового производства. Удельный вес спирта 0,8, значит в 100 кг бражки, концентрацией 8 мас. дел. содержится один декалитр спирта.
Distillation apparatus operates as follows. Pump 1 sends the solution to heat exchanger 2, where it is heated by the heat of liquid A, then solution x enters the condenser 3, where it is additionally exposed to the heat of condensation of the vapor of liquid A. From the condenser, the hot solution x flows into the collector 4. From the collector, the solution enters the steam injector 5, where it is sprayed, and in the form of a vapor-liquid mixture it enters the separator, (for example), cyclone 6. In a cyclone, liquid droplets, in the medium of its saturating vapor, are completely purified (desorbed) from the low-boiling component gas as a result of molecular exchanges and B, are clean. In a cyclone, droplets of liquid are centrifugally thrown onto the walls and flow down. Pure liquid A from the cyclone flows into heat exchanger 2, where it gives off part of the heat to solution x, and leaves the heat exchanger as a finished product of distillation with pure liquid A (x 0). From the cyclone, the vapor-gas mixture enters the condenser 3, where the vapors of component A condense, and the gas of component B passes through the condenser with almost no delay. Since the condensate temperature is slightly lower than the boiling point of liquid A, a small portion of gas B will dissolve in condensate A and form a solution of low concentration x, which flows into collector 4 for re-distillation. Of course, there will also be a breakthrough of a small amount of liquid vapor A from the condenser 3 along with gas B. Therefore, an additional condenser 7 is installed to deeply drain the gas B from the liquid vapor A. The condenser operates in the hard mode of deep liquid supercooling. The resulting solution has a high concentration and can be used as an independent distillation product. The almost dried gas B exiting from the condenser 7 enters the condenser-cooler 8, where it condenses, cools and leaves the finished product of distillation with an almost pure liquid B (x 1 B (x = 1 - Δx).
Example 1. For distillation took a water-alcohol solution with a concentration of 8 wt. This concentration is usually found in alcohol mash. The specific gravity of alcohol is 0.8, which means 100 kg of mash, a concentration of 8 wt. affairs. contains one deciliter of alcohol.

Исходные данные: количество бражки 100 кг; концентрация бражки 8 мас. температура бражки 28oC; теплоемкость бражки 1,0 Ккал/кг; теплоемкость барды 1,0 Ккал/кг; теплота испарения воды 537 Ккал/кг; теплота испарения спирта при 100oC 199 Ккал/кг; концентрация парообразной фазы y0,45 мол.д. или 67 мас. доли.Initial data: the amount of mash 100 kg; concentration of mash 8 wt. mash temperature 28 o C; heat capacity of brew 1.0 Kcal / kg; bard heat capacity 1.0 Kcal / kg; heat of evaporation of water 537 Kcal / kg; heat of evaporation of alcohol at 100 o C 199 Kcal / kg; vapor phase concentration y0.45 mol.d. or 67 wt. share.

Расход тепла при перегонке раствора состоит: в подогреве бражки от начальной температуры 28oC, до конечной температуры 100oC, и расходе насыщенного водяного пара в адиабатическом процессе очистки капель жидкости от молекул спирта.The heat consumption during distillation of the solution consists of: heating the mash from the initial temperature of 28 o C to a final temperature of 100 o C, and the flow of saturated water vapor in the adiabatic process of cleaning liquid drops from alcohol molecules.

Пример 2. Подогрев бражки от начальной температуры 28oC до температуры 50oC, производится теплом барды. Количество получаемой барды, с учетом веса конденсата, не менее 100 кг, теплоемкость бражки и барды полагаем равными. Это позволяет в простейшем теплообменнике подогреть бражку до средней температуры равной 64oC. Ограничимся подогревом теплом барды до температуры 50oC.Example 2. Heated mash from an initial temperature of 28 o C to a temperature of 50 o C, produced by the heat of bards. The amount of bard obtained, taking into account the weight of the condensate, is at least 100 kg, the heat capacity of the mash and bard are assumed equal. This allows you to warm the mash in the simplest heat exchanger to an average temperature of 64 o C. We restrict ourselves to heating the stillage heat to a temperature of 50 o C.

Пример 3. Дальнейший подогрев бражки производили теплотой конденсации водяного пара в конденсаторе 3. Парообразная фаза, поступающая в конденсатор 3 имеет концентрацию 67 мас. Значит, в объеме 8 кг спиртового газа содержится масса водяного пара в количестве
(8•0,33)/0,67 4,95 кг.
Example 3. Further heating of the mash was carried out by the heat of condensation of water vapor in the condenser 3. The vaporous phase entering the condenser 3 has a concentration of 67 wt. So, in the amount of 8 kg of alcohol gas contains the mass of water vapor in the amount
(8 • 0.33) / 0.67 4.95 kg.

Теплота конденсации 4,95 кг водяного пара равна 4,95•537 4150 Ккал, что достаточно для подогрева 100 кг бражки, с учетом теплопотерь, на 40oC, т.е. от температуры 50oC до температуры 90oC.The condensation heat of 4.95 kg of water vapor is 4.95 • 537 4150 Kcal, which is sufficient to heat 100 kg of mash, taking into account heat loss, by 40 o C, i.e. from a temperature of 50 o C to a temperature of 90 o C.

Пример 4. Окончательный нагрев 100 кг бражки от температуры 90 до 100oC производится паром в инжекторе адиабатического дистиллятора. Необходимо тепла для подогрева бражки: 0 100,1 (100 90) 1000 Ккал, что определяет расход пара равным
1000/537 1,85 кг
Пример 5. Дистилляция капельной жидкости происходит в результате конденсации молекул водяного пара на поверхности капель жидкости, что приводит к испарению молекул спирта, в равном тепловом отношении. Теплота испарения (конденсации) воды при 100oC, равна 537 Ккал/кг, теплота испарения спирта при 100oC равна 199 Ккал/кг. Следовательно конденсация 1 кг водяного пара приводит к испарению
537/199 2,7 кг
этилового спирта.
Example 4. The final heating of 100 kg of mash from a temperature of 90 to 100 o C produced by steam in the injector adiabatic distiller. Heat is needed to heat the mash: 0 100.1 (100 90) 1000 Kcal, which determines the steam consumption equal
1000/537 1.85 kg
Example 5. The distillation of a droplet liquid occurs as a result of condensation of water vapor molecules on the surface of liquid droplets, which leads to the evaporation of alcohol molecules in an equal thermal ratio. The heat of evaporation (condensation) of water at 100 o C is equal to 537 Kcal / kg, the heat of evaporation of alcohol at 100 o C is 199 Kcal / kg. Consequently, condensation of 1 kg of water vapor leads to evaporation
537/199 2.7 kg
ethyl alcohol.

В 100 кг бражки содержится 8 кг спирта, что определяет расход пара равным
8/2,7 3 кг.
100 kg of brew contains 8 kg of alcohol, which determines the steam consumption equal
8 / 2.7 3 kg.

Суммарный расход пара на перегонку 100 кг бражки и получение одного декалитра чистого безводного этилового спирта составляет 4,85 кг/дал. The total steam consumption for distillation of 100 kg of mash and obtaining one decaliter of pure anhydrous ethyl alcohol is 4.85 kg / dal.

Сравним с расходом пара при получении одного декалитра "абсолютного" спирта например способом брагоректификации. Compare with the flow rate of steam upon receipt of one decaliter of "absolute" alcohol, for example by the method of rectification.

Получение "абсолютного", безводного спирта способом ректификации производится на комбинированном брагоректификационном аппарате, состоящим из трехколонного брагоректификационного аппарата, дополненного дегидратационным аппаратом. Данная установка считается наиболее эффективной по технико-экономическим показателям. Средний расход пара на данном аппарате для получения одного декалитра безводного спирта составляет 59 кг/дал. Obtaining an "absolute", anhydrous alcohol by rectification is carried out on a combined rectification apparatus consisting of a three-column distillation apparatus supplemented with a dehydration apparatus. This installation is considered the most effective in terms of technical and economic indicators. The average steam consumption on this unit to obtain one decaliter of anhydrous alcohol is 59 kg / dal.

Способом адиабатной дистилляции потребность в расходе пара для получения одного декалитра безводного спирта составляет только 5 кг/дал. т.е. на порядок ниже. By adiabatic distillation, the need for steam to produce one decaliter of anhydrous alcohol is only 5 kg / dal. those. an order of magnitude lower.

При адиабатной дистилляции на порядок ниже и расход охлаждающей воды, которая используется только для конденсации спиртового пара и охлаждения спирта до конечной температуры 20oC, что осуществляется в комбинированном конденсаторе холодильнике (чертеж).When adiabatic distillation is an order of magnitude lower, the flow rate of cooling water, which is used only for condensation of alcohol vapor and cooling alcohol to a final temperature of 20 o C, is carried out in a combined refrigerator condenser (drawing).

Исходные данные: количество спиртового пара 8 кг; теплота испарения (конденсации) спирта 214,4 Ккал/кг; теплоемкость спирта 0,58 Ккал/кг; теплоемкость воды 1,0 Ккал/кг; температура охлаждающей воды 15oC; конечная температура воды 60oC; температура конденсации спирта - 78,3oC.Initial data: amount of alcohol vapor 8 kg; the heat of vaporization (condensation) of alcohol 214.4 Kcal / kg; heat capacity of alcohol 0.58 Kcal / kg; the heat capacity of water is 1.0 Kcal / kg; cooling water temperature 15 o C; final water temperature 60 o C; the condensation temperature of alcohol is 78.3 o C.

Количество теплоты конденсации паров спирта равно 8•214,4 1730 Ккал. The amount of heat of condensation of alcohol vapor is 8 • 214.4 1730 Kcal.

Количество теплоты охлаждения спирта равно 8•0,58•(78-20) 270 Ккал. The amount of heat of cooling of alcohol is 8 • 0.58 • (78-20) 270 Kcal.

Всего требуется отвести тепла 1730 + 270 2000 Ккал. Потребное количество охлаждающей воды
2000/(60 15) 44 кг.
In total, it is required to remove heat 1730 + 270 2000 Kcal. Amount of cooling water
2000 / (60 15) 44 kg.

При ректификации расход охлаждающей воды составляет 600 кг. During rectification, the cooling water consumption is 600 kg.

Claims (1)

Способ адиабатной дистилляции растворов, отличающийся тем, что жидкость (раствор) подогревается до температуры кипения, затем с помощью инжектора или другого устройства распыляется в среду насыщающего пара жидкости, после чего смесь пара с диспергированной жидкостью попадает в сепаратор, где отделяется жидкость, выходящая из сепаратора парообразная фаза поступает в конденсатор, где конденсируется насыщающий пар жидкости. A method of adiabatic distillation of solutions, characterized in that the liquid (solution) is heated to a boiling point, then sprayed with an injector or other device into a medium that saturates the liquid vapor, after which the mixture of vapor with dispersed liquid enters the separator, where the liquid exiting the separator is separated the vapor phase enters the condenser, where the saturating vapor of the liquid condenses.
SU5040618/25A 1992-04-30 1992-04-30 Method of adiabatic distillation of solutions RU2080146C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5040618/25A RU2080146C1 (en) 1992-04-30 1992-04-30 Method of adiabatic distillation of solutions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5040618/25A RU2080146C1 (en) 1992-04-30 1992-04-30 Method of adiabatic distillation of solutions

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2080146C1 true RU2080146C1 (en) 1997-05-27

Family

ID=21603443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5040618/25A RU2080146C1 (en) 1992-04-30 1992-04-30 Method of adiabatic distillation of solutions

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2080146C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA015066B1 (en) * 2010-04-05 2011-04-29 Владимир Борисович ДУДИН Plant for water treatment
WO2021243427A1 (en) * 2020-06-03 2021-12-09 Planetcare Soluções Ambientais Ltda - Me Concentration method and related equipment for vinasse and wine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N 97664, кл. С 12F 1/08, B 01D 3/16, 1954. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA015066B1 (en) * 2010-04-05 2011-04-29 Владимир Борисович ДУДИН Plant for water treatment
WO2021243427A1 (en) * 2020-06-03 2021-12-09 Planetcare Soluções Ambientais Ltda - Me Concentration method and related equipment for vinasse and wine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4311019A (en) Process for producing cold and/or heat with use of an absorption cycle
RU2220387C1 (en) Method of extraction of propane at high yield and device for realization of this method
US4350571A (en) Absorption heat pump augmented thermal separation process
US4182659A (en) Method of concentrating a water-containing glycol
JP2002219301A (en) Apparatus for condensing gas on surface and method for using the same
CN108601987B (en) Method for separating materials by means of extractive distillation
TWI834895B (en) Process for distilling a crude composition in a rectification plant including an indirect heat pump and a rectification plant
PL96922B1 (en) METHOD OF REMOVING AND EXTRACTING AROMATIC HYDROCARBONS AND WATER FROM A GAS STREAM
KR830010364A (en) Method and apparatus for condensing vapor components in gas mixtures
US8052847B2 (en) System and method for removing moisture from liquid desiccant
RU2080146C1 (en) Method of adiabatic distillation of solutions
JP2003093827A (en) Azeotropic mixture separation method, azotropic mixture separator and distillation column
JPS6132587B2 (en)
CS268808B2 (en) Method of used laundry agent reclaiming process
US5846299A (en) Recovering water soluble, volatile, organic compounds from bakery and other plant emissions
KR860000241B1 (en) Process for vaporizing a liquid and condensing the vapors thereof
US3833479A (en) Methods and means for distillation of liquids
JP7468587B2 (en) Method and apparatus for separating mixtures
US2575051A (en) Process for purifying oil by distillation
WO2020086672A1 (en) Separation system and method thereof
US2769309A (en) Process and apparatus for separating fluid mixtures
US236940A (en) Jules l
US4294080A (en) Desorption step in absorption heat pumps and refrigerators
SU366323A1 (en) ALL-UNION
JP2002537086A (en) Method and apparatus for purifying wastewater

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner