RU2664470C1 - Method of heating fractional liquid and device therefor (options) - Google Patents

Method of heating fractional liquid and device therefor (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2664470C1
RU2664470C1 RU2017137703A RU2017137703A RU2664470C1 RU 2664470 C1 RU2664470 C1 RU 2664470C1 RU 2017137703 A RU2017137703 A RU 2017137703A RU 2017137703 A RU2017137703 A RU 2017137703A RU 2664470 C1 RU2664470 C1 RU 2664470C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchanger
liquid
fractions
heat
circuit
Prior art date
Application number
RU2017137703A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Деркач
Original Assignee
Александр Александрович Деркач
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 Александр Александрович Деркач filed Critical Александр Александрович Деркач
Priority to RU2017137703A priority Critical patent/RU2664470C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2664470C1 publication Critical patent/RU2664470C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12F—RECOVERY OF BY-PRODUCTS OF FERMENTED SOLUTIONS; DENATURED ALCOHOL; PREPARATION THEREOF
    • C12F3/00—Recovery of by-products

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention relates to chemical industry. Device for fractioning liquid is made in the form of a heat exchanger, which contains, as a rule, a thermally insulated body with at least one inlet and/or outlet branch pipe and forming a second heat exchanger circuit, sensors, capacity of the finished product and a tank with a pump for fractional fluid, in which a first heat exchanger circuit is arranged inside the housing, configured as a heat pipe to be sealed, with installed external radiators located in the cavity of the second circuit of the heat exchanger, wherein a part of the cavity of the heat pipe is filled with a working fluid having the possibility of heating by means of a heating device disposed therein, and a stopcock is disposed in the upper part thereof.EFFECT: method for fractioning liquid using the above device.12 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано, например, для получения спирта из спиртосодержащего сырья.The invention relates to the chemical industry and can be used, for example, to obtain alcohol from alcohol-containing raw materials.

Одной из проблем современных технологий разделения жидкостей на фракции является повышение эффективности использования тепловой энергии, необходимой для этого процесса.One of the problems of modern technologies for separating liquids into fractions is to increase the efficiency of the use of thermal energy necessary for this process.

Известен способ получения углеподобного материала из биомассы, в котором реакционную смесь, содержащую биомассу, нагревают путем приведения в контакт с паром, причем пар движется в противотоке по отношению к реакционной смеси, с образованием реакционной смеси, содержащей активированную биомассу, с последующим осуществлением полимеризации активированной биомассы с образованием реакционной смеси, содержащей углеподобный материал (см. заявка RU 2011132925, МПК C10L 5/44, дата публикации заявки: 20.03.2013. Бюл. №8).A known method of producing carbon-like material from biomass, in which the reaction mixture containing biomass is heated by contacting with steam, the steam moving in countercurrent with respect to the reaction mixture, with the formation of the reaction mixture containing activated biomass, followed by the polymerization of the activated biomass with the formation of a reaction mixture containing carbon-like material (see application RU 2011132925, IPC C10L 5/44, date of publication of the application: 03/20/2013. Bull. No. 8).

Известна установка для непрерывной перегонки спиртосодержащего сырья, выполненная виде вертикальной колонны, снабженной поэтажно установленными внутри нее контактными элементами, каждый из которых состоит из патрубка и веерной пластинчатой решетки, установленной у его основания с образованием сливного зазора, причем каждый патрубок выполнен в виде усеченного конуса и снабжен отбойным кольцом, укрепленным у его верхнего основания, при этом контактные элементы расположены по всему сечению колонны и каждый из вышележащих патрубков введен нижним основанием на определенную глубину в отбойное: кольцо нижележащего, образуя, таким образом, ряд секций-колонн, сообщенных между собой отбойными кольцами, (см. заявка RU 2011132925, МПК C10L 5/44, дата публикации заявки: 20.03.2013. Бюл. №8).A known installation for the continuous distillation of alcohol-containing raw materials, made in the form of a vertical column, equipped with floor-mounted contact elements inside it, each of which consists of a pipe and a fan plate grate installed at its base with the formation of a drain gap, and each pipe is made in the form of a truncated cone and equipped with a baffle ring, mounted at its upper base, while the contact elements are located throughout the cross section of the column and each of the overlying branch pipes den the bottom base to a certain depth in the bump: the ring of the underlying, thus forming a series of column sections communicated between each other with bump rings (see application RU 2011132925, IPC C10L 5/44, publication date of application: 03/20/2013. . No. 8).

Известен способ нагрева разделяемой на фракции жидкости, основанный на повышении ее температуры за счет теплообмена в теплообменнике (см. а.с. СССР №1013461, публ. от 23.04.83 г., кл. C12F 1/00, - прототип).A known method of heating the liquid divided into fractions, based on an increase in its temperature due to heat transfer in the heat exchanger (see AS USSR No. 1013461, publ. From 04.23.83, class C12F 1/00, prototype).

Известно устройство для нагрева разделяемой на фракции жидкости, выполненное в виде теплообменника, содержащего, как правило, термоизолированный корпус, с, как минимум, одним входным и выходным патрубком (см. патент РФ №2119814 от 10.10.98 г., кл. В01D 53/18, - прототип).A device is known for heating a liquid divided into fractions, made in the form of a heat exchanger, which contains, as a rule, a thermally insulated body, with at least one inlet and outlet pipe (see RF patent No. 21119814 from 10.10.98, class B01D 53 / 18, - prototype).

Общим недостатком известных технических решений является низкая эффективность использования тепловой энергии, необходимой для процесса разделения жидкости на фракции.A common disadvantage of the known technical solutions is the low efficiency of the use of thermal energy necessary for the process of separation of the liquid into fractions.

Технический результат предлагаемых изобретений заключается в устранении отмеченного недостатка, а именно в повышении эффективности использования тепловой энергии в процессе разделения жидкости на фракции и тем самым повышении КПД всего процесса.The technical result of the proposed inventions is to eliminate the noted drawback, namely, to increase the efficiency of the use of thermal energy in the process of separation of the liquid into fractions and thereby increase the efficiency of the whole process.

Технический результат достигается тем, что в известном способе нагрева разделяемой на фракции жидкости, основанном на повышении ее температуры за счет теплообмена в теплообменнике, согласно изобретению полость первого контура теплообменника с нагревательным устройством частично заполняют рабочей жидкостью, нагревают ее до паровыделения, герметизируют эту полость, на верхние радиаторы второго контура теплообменника подают разделяемую на фракции жидкость под давлением, большим, чем давление паров в этом контуре, осуществляют ее нагрев за счет теплообмена при движении вниз по радиаторам, согласуют мощность нагрева с количеством подаваемой жидкости и испарением фракции получаемого продукта, количество разделенной на фракции жидкости на дне второго контура оптимизируют, а получаемый продукт выводят из теплообменника.The technical result is achieved by the fact that in the known method of heating the liquid divided into fractions, based on increasing its temperature due to heat exchange in the heat exchanger, according to the invention, the cavity of the first circuit of the heat exchanger with the heating device is partially filled with a working fluid, it is heated to steam, it is sealed to the upper radiators of the second circuit of the heat exchanger supply the liquid separated into fractions under pressure greater than the vapor pressure in this circuit, carry out its heating due to heat transfer when moving down the radiators, the heating power is coordinated with the amount of liquid supplied and the evaporation of the fraction of the obtained product, the amount of liquid divided into fractions at the bottom of the second circuit is optimized, and the resulting product is removed from the heat exchanger.

Разновидностью предлагаемого способа является то, что после прохода разделяемой на фракции жидкостью теплообменника и выпаривания из нее получаемого продукта жидкость выводят из теплообменника.A variation of the proposed method is that after passing the heat exchanger separated into fractions by the liquid and evaporating the resulting product from it, the liquid is removed from the heat exchanger.

Следующей разновидностью предлагаемого способа является то, что нагрев разделяемой на фракции жидкости осуществляют до максимальной температуры, установленной технологией разделения ее на фракции.The next variation of the proposed method is that the heating of the liquid divided into fractions is carried out to the maximum temperature established by the technology of its separation into fractions.

Следующей разновидностью предлагаемого способа является то, что после слива из теплообменника разделенной на фракции жидкости ей, уже без получаемого продукта, нагревают подаваемую на радиаторы теплообменника жидкость, разделяемую на фракции, например, путем подачи в отдельный теплообменник.The next variant of the proposed method is that after draining the liquid divided into fractions from the heat exchanger, it already without the product obtained is heated, the liquid supplied to the heat exchanger radiators, which is divided into fractions, for example, by feeding it to a separate heat exchanger.

Следующей разновидностью предлагаемого способа является то, что выводимым из теплообменника полученным продуктом нагревают разделяемую на фракции жидкость, например, путем подачи его в отдельный теплообменник.Another variation of the proposed method is that the product obtained from the heat exchanger heats the liquid separated into fractions, for example, by feeding it to a separate heat exchanger.

Следующей разновидностью предлагаемого способа является то, что процесс контролируют с помощью датчиков, а информацию, поступающую с них, обрабатывают на автоматизированном устройстве.The next variation of the proposed method is that the process is controlled using sensors, and the information coming from them is processed on an automated device.

Следующей разновидностью предлагаемого способа является то, что процесс нагрева дублируют, причем в этом случае, в качестве разделяемой по фракциям жидкости используют полученный продукт.The next variation of the proposed method is that the heating process is duplicated, and in this case, the resulting product is used as a liquid separated by fractions.

Для реализации указанного способа и его разновидностей предлагается устройство для нагрева разделяемой на фракции жидкости, выполненное в виде теплообменника, содержащего, как правило, термоизолированный корпус с как минимум одним входным и/или выходным патрубком и образующего второй контур теплообменника, в котором согласно изобретению внутри корпуса расположен первый контур теплообменника, выполненный в виде тепловой трубки с возможностью ее герметизации, с установленными наружными радиаторами, расположенными в полости второго контура теплообменника, причем часть полости тепловой трубки заполнена рабочей жидкостью, имеющей возможность нагрева с помощью расположенного в ней нагревательного устройства, а в верхней ее части расположен запорный кран.To implement this method and its variants, a device is proposed for heating a liquid divided into fractions, made in the form of a heat exchanger, containing, as a rule, a thermally insulated body with at least one inlet and / or outlet pipe and forming a second heat exchanger circuit, in which according to the invention inside the case the first circuit of the heat exchanger is located, made in the form of a heat pipe with the possibility of its sealing, with installed external radiators located in the cavity of the second ntura exchanger, wherein the heat pipe portion of the cavity is filled with a working fluid having a possibility of heating by arranging a heating device in it, and in its upper part is stopcock.

Следующей разновидностью предлагаемого устройства является то, что тепловая трубка с наружными радиаторами выполнена из теплопроводного материала, например, из меди.The next variant of the proposed device is that the heat pipe with external radiators is made of heat-conducting material, for example, copper.

Следующей разновидностью предлагаемого устройства является то, что выходной патрубок или патрубки соединены с входом дополнительного теплообменника, второй контур которого, соединен с полостью корпуса, в которой находится разделяемая по фракциям жидкость.The next variant of the proposed device is that the outlet pipe or pipes are connected to the inlet of an additional heat exchanger, the second circuit of which is connected to the cavity of the housing, in which there is a liquid divided by fractions.

Следующей разновидностью предлагаемого устройства является то, что соединение с полостью корпуса выполнено в виде общего патрубка, а именно входного для разделяемой на фракции жидкости, и выходного для получаемого продукта.The next variant of the proposed device is that the connection with the cavity of the housing is made in the form of a common pipe, namely, the input for the liquid divided into fractions, and the output for the resulting product.

Следующей разновидностью предлагаемого устройства является то, что дополнительный теплообменник или теплообменники расположены осесимметрично на внешней или внутренней стороне корпуса.The next variant of the proposed device is that the additional heat exchanger or heat exchangers are located axisymmetrically on the outer or inner side of the housing.

Кроме предложенного выше способа и его разновидностей предлагается вариант способа нагрева разделяемой на фракции жидкости, основанный на повышении ее температуры за счет теплообмена в теплообменнике, в котором согласно изобретению полость первого контура теплообменника для нагреваемой рабочей жидкости закольцовывают, преимущественно через насосное устройство, эту полость полностью заполняют рабочей жидкостью с температурой кипения выше температуры кипения разделяемой на фракции жидкости, рабочую жидкость нагревают, на верхние радиаторы во второй контур теплообменника подают разделяемую на фракции жидкость под давлением большим, чем давление паров в этом контуре, осуществляют нагрев за счет теплообмена при ее движении вниз по радиаторам, согласуют мощность нагрева с количеством подаваемой жидкости и испарением фракции получаемого продукта, количество разделенной на фракции жидкости на дне второго контура оптимизируют, а получаемый продукт выводят из теплообменника.In addition to the above method and its variants, a variant of a method for heating a liquid divided into fractions is proposed, based on increasing its temperature due to heat exchange in a heat exchanger, in which according to the invention the cavity of the first circuit of the heat exchanger for the heated working fluid is looped, mainly through a pumping device, this cavity is completely filled working fluid with a boiling point above the boiling point of the liquid divided into fractions, the working fluid is heated to the upper p the radiators in the second circuit of the heat exchanger supply the liquid separated into fractions under a pressure higher than the vapor pressure in this circuit, carry out heating by heat transfer when it moves down the radiators, coordinate the heating power with the amount of liquid supplied and the fraction of the obtained product is evaporated, the amount divided into fractions liquids at the bottom of the second circuit are optimized, and the resulting product is removed from the heat exchanger.

Следующей разновидностью предлагаемого второго варианта способа является то, что после прохода разделяемой на фракции жидкостью теплообменника и выпаривания из нее получаемого продукта, жидкость выводят из теплообменника.The next variant of the proposed second variant of the method is that after passing the heat exchanger separated into fractions by the liquid and evaporating the resulting product from it, the liquid is removed from the heat exchanger.

Следующей разновидностью предлагаемого второго варианта способа является то, что нагрев разделяемой на фракции жидкости осуществляют до максимальной температуры, установленной технологией разделения ее на фракции.The next variation of the proposed second variant of the method is that the heat divided into fractions of the liquid is carried out to a maximum temperature established by the technology of its separation into fractions.

Следующей разновидностью предлагаемого второго варианта способа является то, что после слива из теплообменника разделенной на фракции жидкости ей, уже без получаемого продукта, нагревают подаваемую на радиаторы теплообменника жидкость, разделяемую на фракции, например, путем подачи в отдельный теплообменник.The next variant of the proposed second variant of the method is that after the liquid separated into fractions is drained from the heat exchanger, it already without the product obtained is heated, the liquid supplied to the radiators of the heat exchanger is divided into fractions, for example, by feeding it to a separate heat exchanger.

Следующей разновидностью предлагаемого второго варианта способа является то, что выводимым из теплообменника полученным продуктом нагревают разделяемую на фракции жидкость, например, путем подачи его в отдельный теплообменник.The next variant of the proposed second variant of the method is that the product obtained from the heat exchanger heats the liquid separated into fractions, for example, by supplying it to a separate heat exchanger.

Следующей разновидностью предлагаемого второго варианта способа является то, что процесс контролируют с помощью датчиков, а информацию, поступающую с них, обрабатывают на автоматизированном устройстве.The next variation of the proposed second variant of the method is that the process is controlled using sensors, and the information coming from them is processed on an automated device.

Следующей разновидностью предлагаемого второго варианта способа является то, что процесс нагрева дублируют, причем в этом случае, в качестве разделяемой по фракциям жидкости используют полученный продукт.The next variation of the proposed second variant of the method is that the heating process is duplicated, and in this case, the resulting product is used as a liquid separated by fractions.

Для реализации второго варианта способа предлагается устройство для нагрева разделяемой на фракции жидкости, выполненное в виде теплообменника, содержащего, как правило, термоизолированный корпус с как минимум одним входным и/или выходным патрубком и образующий второй контур теплообменника, в котором согласно изобретения, внутри корпуса расположен первый контур теплообменника, выполненный в виде трубки с установленными наружными радиаторами, расположенными во втором контуре теплообменника, причем полость трубки закольцована трубопроводами через установленный насос и полностью заполнена рабочей жидкостью, кроме того, по крайней мере, у одного трубопровода имеется тепловой контакт с нагревателем, расположенным вне полости трубки.To implement the second variant of the method, there is provided a device for heating a liquid divided into fractions, made in the form of a heat exchanger, which usually contains a thermally insulated housing with at least one inlet and / or outlet pipe and forming a second heat exchanger circuit, in which according to the invention, inside the housing the first circuit of the heat exchanger, made in the form of a tube with installed external radiators located in the second circuit of the heat exchanger, and the cavity of the tube is looped tube wires through the installed pump and is completely filled with working fluid, in addition, at least one pipeline has thermal contact with a heater located outside the tube cavity.

Следующей разновидностью предлагаемого устройства является то, что трубка с наружными радиаторами выполнена из теплопроводного материала, например, из меди.Another variant of the proposed device is that the tube with external radiators is made of heat-conducting material, for example, copper.

Следующей разновидностью предлагаемого устройства является то, что выходной патрубок или патрубки соединены с входом дополнительного теплообменника, второй контур которого, соединен с полостью корпуса, в которой находится разделяемая по фракциям жидкость.The next variant of the proposed device is that the outlet pipe or pipes are connected to the inlet of an additional heat exchanger, the second circuit of which is connected to the cavity of the housing, in which there is a liquid divided by fractions.

Следующей разновидностью предлагаемого устройства является то, что соединение с полостью корпуса выполнено в виде общего патрубка, а именно входного для разделяемой на фракции жидкости, и выходного для получаемого продукта.The next variant of the proposed device is that the connection with the cavity of the housing is made in the form of a common pipe, namely, the input for the liquid divided into fractions, and the output for the resulting product.

Следующей разновидностью предлагаемого устройства является то, что дополнительный теплообменник или теплообменники расположены осесимметрично на внешней или внутренней стороне корпуса.The next variant of the proposed device is that the additional heat exchanger or heat exchangers are located axisymmetrically on the outer or inner side of the housing.

Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что их использование повышает эффективность использования тепловой энергии, затрачиваемой для процесса разделения жидкости на фракции и. тем самым повышение КПД всего процесса.The specified set of features exhibits new properties, namely, that their use increases the efficiency of the use of thermal energy spent for the process of separation of the liquid into fractions and. thereby increasing the efficiency of the whole process.

В качестве примера реализации предлагаемого решения технической задачи представлены устройства на Фиг. 1-4, где:As an example of the implementation of the proposed solution to the technical problem, the devices in FIG. 1-4, where:

Фиг. 1 - устройство для реализации способа по п. 1 (с разновидностями),FIG. 1 - a device for implementing the method according to p. 1 (with varieties),

Фиг. 2 - устройство для реализации способа по п. 13 (с разновидностями),FIG. 2 - a device for implementing the method according to p. 13 (with varieties),

Фиг. 3 - разновидность устройства по п. 11 и п. 23,FIG. 3 - a variant of the device according to p. 11 and p. 23,

Фиг. 4 - разновидность устройства по п. 12 и п. 24.FIG. 4 - a variant of the device according to p. 12 and p. 24.

На данных чертежах введены следующие обозначения:The following notation is introduced in these drawings:

1 - корпус1 - case

2 - входной патрубок2 - inlet pipe

3 - выходной патрубок3 - outlet pipe

4 - выходной патрубок4 - outlet pipe

5 - тепловая трубка5 - heat pipe

6 - перфорированные радиаторы6 - perforated radiators

7 - рабочая жидкость7 - working fluid

8 - нагревательное устройство8 - heating device

9 - запорный кран9 - stopcock

10 - дополнительный теплообменник10 - additional heat exchanger

11 - трубопровод11 - pipeline

12 - разделяемая по фракциям жидкость12 - fractional liquid

13 - запорный кран13 - shut-off valve

14 - теплоизолирующий слой14 - heat insulating layer

15 - датчик температуры15 - temperature sensor

16 - нижний поплавок датчика уровня жидкости16 - lower float of the liquid level sensor

17 - верхний поплавок датчика уровня жидкости17 - the upper float of the liquid level sensor

18 - емкость для готового продукта18 - capacity for the finished product

19 - емкость для разделяемой по фракциям жидкости19 - capacity for fractionated liquid

20 - насос20 - pump

21 - трубопровод21 - pipeline

22 - насос для рабочей жидкости22 - pump for the working fluid

23 - емкость для рабочей жидкости23 - capacity for working fluid

Устройство для нагрева разделяемой на фракции жидкости (см. Фиг. 1) выполнено в виде теплообменника, содержащего термоизолированный корпус 1 с одним входным 2 и двумя выходными патрубками 3, 4 и образующего второй контур данного теплообменника. Внутри корпуса 1 расположен первый контур теплообменника, выполненный в виде тепловой трубки 5 с возможностью ее герметизации, с установленными наружными перфорированными радиаторами 6, расположенными в полости второго контура теплообменника, причем, часть полости тепловой трубки 5, заполнена рабочей жидкостью 7, имеющей возможность нагрева с помощью расположенного в ней нагревательного устройства 8, а в верхней ее части расположен запорный кран 9. Тепловая трубка с наружными радиаторами выполнена из теплопроводного материала, например из меди. Кроме того, патрубок вывода готового продукта 3 соединены с входом дополнительного теплообменника 10, второй контур которого соединен трубопроводом 11 с полостью корпуса 1, в которой находится разделяемая по фракциям жидкость 12, патрубок 4 для ее вывода расположен в нижней части корпуса 1 (на нем расположен запорный кран 13). На корпус 1 нанесен теплоизолирующий слой 14. В нижней части корпуса расположены датчики 15, 16, 17. Кроме того, устройство снабжено емкостью для готового продукта 18 и емкостью 19 с насосом 20 для разделяемой по фракциям жидкости.A device for heating the liquid divided into fractions (see Fig. 1) is made in the form of a heat exchanger containing a thermally insulated housing 1 with one inlet 2 and two outlet pipes 3, 4 and forming a second circuit of this heat exchanger. Inside the housing 1 there is a first heat exchanger circuit made in the form of a heat pipe 5 with the possibility of sealing it, with installed external perforated radiators 6 located in the cavity of the second heat exchanger circuit, moreover, part of the cavity of the heat pipe 5 is filled with working fluid 7, which can be heated with using the heating device 8 located in it, and in its upper part there is a shut-off valve 9. The heat pipe with external radiators is made of heat-conducting material, for example, s of copper. In addition, the outlet pipe of the finished product 3 is connected to the inlet of the additional heat exchanger 10, the second circuit of which is connected by a pipe 11 to the cavity of the housing 1, in which the liquid 12 separated by fractions is located, the pipe 4 for its output is located in the lower part of the housing 1 (located on it stopcock 13). A heat-insulating layer 14 is applied to the housing 1. Sensors 15, 16, 17 are located in the lower part of the housing. In addition, the device is equipped with a container for the finished product 18 and a tank 19 with a pump 20 for liquid separated by fractions.

Для начала работы необходимо открыть кран 9, включить нагревательное устройство 8, подождать, пока рабочая жидкость 7 начнет в виде пара в большом количестве вырываться из крана 9, перекрыть его, запустить остальные узлы системы в работу.To start work, it is necessary to open the valve 9, turn on the heating device 8, wait until the working fluid 7 begins to escape in large quantities from the valve 9 in the form of steam, shut it off, and put the rest of the system into operation.

Разделяемая по фракциям жидкость из бака 19 при помощи насоса 20 поступает в дополнительный теплообменник 10 в качестве охлаждающей жидкости, принимая тепло от пара, поступающего из выходного патрубка 3. Насос 20 включается, когда поплавок датчика 17 находится в нижнем положении (опустился). Нагретая разделяемая по фракциям жидкость по трубке поступает во второй контур теплообменника и попадает на перфорированные радиаторы 6, нагревается и частично испаряется, теряя легкокипящие фракции. После испарения, на дно попадает отработанная жидкость. Она задерживается с помощью запорного крана 13, который открывается, если поплавок 16 датчика находится в верхнем положении (всплыл) и датчик температуры 15 показывает температуру выше заданной. Если он показывает температуру ниже заданной, то кран 13 закрыт и отработанная жидкость продолжает прогреваться, испаряя необходимые легкокипящие фракции. Если верхний поплавок 17 датчика уровня жидкости перейдет в верхнее положение (жидкость не прогрелась и кран 13 еще не открыт), насос 20 перестает работать и жидкость перестанет поступать в систему. Пар, поступающий в дополнительный теплообменник, отдает тепло разделяемой по фракциям жидкости и попадает в виде конечного продукта в приемную емкость 19. Запорный кран 13 открывается, только если поплавок 16 находится в верхнем положении (всплыл) и датчик температуры 15 показывает температуру выше заданной. Если датчик температуры 15 показывает температуру ниже заданной, то запорный кран 13 закрыт и жидкость продолжает прогреваться, испаряя необходимые фракции. Если поплавок 16 опущен, то запорный кран 13 также закрыт, тем самым создавая гидрозатвор в нижней части корпуса 1. Это предотвращает выход испаренных фракций через запорный кран 13, предназначенный для вывода отработанной жидкости.The liquid separated in fractions from the tank 19 through the pump 20 enters the additional heat exchanger 10 as a coolant, receiving heat from the steam coming from the outlet pipe 3. The pump 20 is turned on when the float of the sensor 17 is in the lower position (lowered). The heated liquid separated by fractions through the tube enters the second circuit of the heat exchanger and enters the perforated radiators 6, heats up and partially evaporates, losing the low boiling fractions. After evaporation, the spent liquid enters the bottom. It is delayed by a shut-off valve 13, which opens if the sensor float 16 is in the upper position (floated) and the temperature sensor 15 indicates a temperature higher than the set value. If it shows a temperature lower than the set value, then the valve 13 is closed and the spent liquid continues to warm up, evaporating the necessary low-boiling fractions. If the upper float 17 of the liquid level sensor moves to the upper position (the liquid has not warmed up and the valve 13 has not yet been opened), the pump 20 stops working and the liquid stops flowing into the system. The steam entering the additional heat exchanger gives off heat separated by fractions of the liquid and enters the receiving tank 19 as a final product. The shut-off valve 13 opens only if the float 16 is in the upper position (floated) and the temperature sensor 15 indicates a temperature higher than the set value. If the temperature sensor 15 shows a temperature lower than the set value, the shut-off valve 13 is closed and the liquid continues to warm up, evaporating the necessary fractions. If the float 16 is lowered, the shut-off valve 13 is also closed, thereby creating a water seal in the lower part of the housing 1. This prevents the evaporation of the fractions through the shut-off valve 13, designed to discharge the spent liquid.

Особенности работы системыFeatures of the system

Внутри тепловой трубки 5 в процессе работы возникают значительные перепады давления. По мере остывания рабочей жидкости 6 и конденсации ее пара образуется пониженное давление, позволяющее ей кипеть при пониженных температурах. А при повышении давления температура становится более 100 градусов Цельсия. Тем самым рабочая жидкость кипит в штатном режиме практически постоянно, отдавая свою температуру корпусу 5 и радиаторам 6. Поскольку корпус тепловой трубки 5, изготовленный из меди, имеющей очень высокую теплопроводность, то тепло распространяется быстро и равномерно.Inside the heat pipe 5 during operation, significant pressure drops occur. As the working fluid 6 cools and its vapor condenses, a reduced pressure is formed, allowing it to boil at low temperatures. And with increasing pressure, the temperature becomes more than 100 degrees Celsius. Thus, the working fluid boils in a normal mode almost constantly, giving its temperature to the casing 5 and the radiators 6. Since the casing of the heat pipe 5 is made of copper having very high thermal conductivity, the heat spreads quickly and evenly.

Для реализации варианта способа по п. 13 формулы предлагается устройство для нагрева разделяемой на фракции жидкости (см. Фиг. 2), выполненное в виде теплообменника, содержащего, термоизолированный корпус 1, с одним входным 2 и двумя выходными патрубками 3, 4 и образующего второй контур данного теплообменника. Внутри корпуса расположен первый контур теплообменника, выполненный в виде трубки 5 с установленными наружными перфорированными радиаторами 6, расположенными в полости второго контура теплообменника, причем полость трубки 5, заполнена рабочей жидкостью 7, имеющей возможность нагрева с помощью расположенного на периферии нагревательного устройства 8, а к верхней ее части подстыкован трубопровод 21, закольцовывающий ее через насос 22 и емкость для рабочей жидкости 23 с нижней ее частью. Трубка 5 с наружными радиаторами 6 выполнена из теплопроводного материала, например, из меди. Кроме того, патрубок вывода готового продукта 3 соединены с входом дополнительного теплообменника 10, второй контур которого, соединен трубопроводом 11 с полостью корпуса 1, в которой находится разделяемая по фракциям жидкость 12, патрубок 4 для ее вывода расположен в нижней части корпуса 1 (на нем расположен запорный кран 13). На корпус 1 нанесен теплоизолирующий слой 14. В нижней части корпуса расположены датчики 15, 16, 17. Кроме того, устройство снабжено емкостью для готового продукта 18 и емкостью 19 с насосом 20 для разделяемой по фракциям жидкости. В емкости 23 расположено нагревательное устройство 8.To implement a variant of the method according to claim 13, a device is proposed for heating a liquid divided into fractions (see Fig. 2), made in the form of a heat exchanger containing a thermally insulated housing 1, with one inlet 2 and two outlet pipes 3, 4 and forming a second circuit of this heat exchanger. Inside the housing there is a first heat exchanger circuit, made in the form of a tube 5 with external perforated radiators 6 installed in the cavity of the second heat exchanger circuit, and the cavity of the tube 5 is filled with a working fluid 7, which can be heated using a peripheral heating device 8, and the upper part is docked pipe 21, looping it through the pump 22 and the capacity for the working fluid 23 with its lower part. The tube 5 with external radiators 6 is made of a heat-conducting material, for example, copper. In addition, the outlet pipe of the finished product 3 is connected to the inlet of the additional heat exchanger 10, the second circuit of which is connected by a pipe 11 to the cavity of the housing 1, in which the liquid 12 separated by fractions is located, the pipe 4 for its output is located in the lower part of the housing 1 (on it a stopcock 13 is located. A heat-insulating layer 14 is applied to the housing 1. Sensors 15, 16, 17 are located in the lower part of the housing. In addition, the device is equipped with a container for the finished product 18 and a tank 19 with a pump 20 for liquid separated by fractions. In the tank 23 is a heating device 8.

Работа предлагаемого устройства во многом аналогична работе предыдущего. Для начала работы необходимо включить нагревательное устройство 8 и циркуляционный насос 22, подождать, пока рабочая жидкость нагреется, и нагревательное устройство 8 по достижении нужной температуры временно отключится. Запустить остальные узлы системы в работу.The work of the proposed device is largely similar to the work of the previous one. To start work, it is necessary to turn on the heating device 8 and the circulation pump 22, wait until the working fluid is heated, and the heating device 8 is temporarily turned off when the desired temperature is reached. Run the rest of the system nodes in work.

Разделяемая по фракциям жидкость из бака 19 при помощи насоса 20 поступает в дополнительный теплообменник 10 в качестве охлаждающей жидкости, принимая тепло от пара, поступающего из выходного патрубка 3. Насос 20 включается, когда поплавок датчика 17 находится в нижнем положении (опустился). Нагретая разделяемая по фракциям жидкость по трубке поступает во второй контур теплообменника и попадает на перфорированные радиаторы 6, нагревается и частично испаряется, теряя легкокипящие фракции. После испарения, на дно попадает отработанная жидкость. Она задерживается с помощью запорного крана 13, который открывается, если поплавок датчика 16 находится в верхнем положении (всплыл) и датчик температуры 15 показывает температуру выше заданной. Если он показывает температуру ниже заданной,то кран 13 закрыт и отработанная жидкость продолжает прогреваться, испаряя необходимые легкокипящие фракции. Если верхний поплавок 17 датчика уровня жидкости перейдет в верхнее положение (жидкость не прогрелась и кран 13 еще не открыт), насос 20 перестает работать и жидкость перестанет поступать в систему. Пар, поступающий в дополнительный теплообменник, отдает тепло разделяемой по фракциям жидкости и попадает в виде конечного продукта в приемную емкость 19. Запорный кран 13 открывается, только если поплавок 16 находится в верхнем положении (всплыл) и датчик температуры 12 показывает температуру выше заданной. Если датчик температуры 12 показывает температуру ниже заданной, то запорный кран 13 закрыт и жидкость продолжает прогреваться, испаряя необходимые фракции. Если поплавок 16 опущен, то запорный кран 13 также закрыт, тем самым создавая гидрозатвор в нижней части корпуса 1. Это предотвращает выход испаренных фракций через запорный кран 13, предназначенный для вывода отработанной жидкости. Рабочая жидкость постоянно циркулирует при помощи циркуляционного насоса 22.The liquid separated in fractions from the tank 19 through the pump 20 enters the additional heat exchanger 10 as a coolant, receiving heat from the steam coming from the outlet pipe 3. The pump 20 is turned on when the float of the sensor 17 is in the lower position (lowered). The heated liquid separated by fractions through the tube enters the second circuit of the heat exchanger and enters the perforated radiators 6, heats up and partially evaporates, losing the low boiling fractions. After evaporation, the spent liquid enters the bottom. It is delayed by a shut-off valve 13, which opens if the float of the sensor 16 is in the upper position (floated) and the temperature sensor 15 indicates a temperature higher than the set value. If it shows a temperature lower than the set value, then the valve 13 is closed and the spent liquid continues to warm up, evaporating the necessary low-boiling fractions. If the upper float 17 of the liquid level sensor moves to the upper position (the liquid has not warmed up and the valve 13 has not yet been opened), the pump 20 stops working and the liquid ceases to flow into the system. The steam entering the additional heat exchanger gives off the heat separated by fractions of the liquid and enters the receiving tank 19 as a final product. The shut-off valve 13 opens only if the float 16 is in the upper position (floated) and the temperature sensor 12 indicates a temperature higher than the set value. If the temperature sensor 12 shows a temperature lower than the set value, the shut-off valve 13 is closed and the liquid continues to warm up, evaporating the necessary fractions. If the float 16 is lowered, the shut-off valve 13 is also closed, thereby creating a water seal in the lower part of the housing 1. This prevents the evaporation of the fractions through the shut-off valve 13, designed to discharge the spent liquid. The working fluid is constantly circulated using a circulation pump 22.

Особенности системыSystem features

Внешний нагрев рабочей жидкости позволяет использовать различные способы ее нагрева (электричество, газ, дрова) как поодиночке, так и в совокупности.External heating of the working fluid allows the use of various methods of heating it (electricity, gas, firewood) both individually and collectively.

На Фиг. 3 показана разновидность устройства, отличающегося тем, что соединение с полостью корпуса 1 с входом дополнительного теплообменника 10 выполнено в виде общего патрубка, а именно входного для разделяемой на фракции жидкости и выходного для получаемого продукта. А в остальном его работа аналогична функционированию описанных устройств.In FIG. Figure 3 shows a variant of the device, characterized in that the connection with the cavity of the housing 1 with the inlet of the additional heat exchanger 10 is made in the form of a common pipe, namely, the input for the liquid to be divided into fractions and the output for the resulting product. And the rest of his work is similar to the operation of the described devices.

На Фиг. 4 показана разновидность устройства, отличающегося тем, что дополнительный теплообменник или теплообменники расположены осесимметрично на внешней или внутренней стороне корпуса 1. Его работа аналогична функционированию описанных устройств.In FIG. 4 shows a variant of the device, characterized in that the additional heat exchanger or heat exchangers are located axisymmetrically on the outer or inner side of the housing 1. Its operation is similar to the operation of the described devices.

Таким образом, указанная совокупность признаков, их использование повышает эффективность использования тепловой энергии, затрачиваемой для процесса разделения жидкости на фракции, повышая тем самым коэффициент полезного действия как технологии, так и установки в целом.Thus, the specified set of features, their use increases the efficiency of the use of thermal energy spent for the process of separation of the liquid into fractions, thereby increasing the efficiency of both the technology and the installation as a whole.

Claims (12)

1. Устройство для разделения жидкости на фракции, выполненное в виде теплообменника, содержащего, как правило, термоизолированный корпус с как минимум одним входным и/или выходным патрубком и образующего второй контур теплообменника, датчики, емкость готового продукта, емкость с насосом для разделяемой по фракциям жидкости, отличающееся тем, что внутри корпуса расположен первый контур теплообменника, выполненный в виде тепловой трубки с возможностью ее герметизации, с установленными наружными радиаторами, расположенными в полости второго контура теплообменника, причем часть полости тепловой трубки заполнена рабочей жидкостью, имеющей возможность нагрева с помощью расположенного в ней нагревательного устройства, а в верхней ее части расположен запорный кран.1. A device for separating liquid into fractions, made in the form of a heat exchanger, containing, as a rule, a thermally insulated body with at least one inlet and / or outlet pipe and forming a second heat exchanger circuit, sensors, tank of the finished product, a tank with a pump for fractionated liquid, characterized in that the inside of the housing is the first circuit of the heat exchanger, made in the form of a heat pipe with the possibility of its sealing, with installed external radiators located in the cavity of the second of the heat exchanger, wherein the heat pipe portion of the cavity is filled with a working fluid having a possibility of heating by arranging a heating device in it, and in its upper part is stopcock. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что тепловая трубка с наружными радиаторами выполнена из теплопроводного материала, например из меди.2. The device according to claim 1, characterized in that the heat pipe with external radiators is made of heat-conducting material, for example, copper. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходной патрубок или патрубки соединены с входом дополнительного теплообменника, второй контур которого соединен с полостью корпуса, в которой находится разделяемая по фракциям жидкость.3. The device according to claim 1, characterized in that the outlet pipe or pipes are connected to the inlet of the additional heat exchanger, the second circuit of which is connected to the cavity of the housing, in which there is a liquid divided by fractions. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что соединение с полостью корпуса выполнено в виде общего патрубка, а именно входного для разделяемой на фракции жидкости и выходного для получаемого продукта.4. The device according to p. 3, characterized in that the connection with the cavity of the housing is made in the form of a common pipe, namely the input for the liquid divided into fractions and the output for the resulting product. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительный теплообменник или теплообменники расположены осесимметрично на внешней или внутренней стороне корпуса.5. The device according to p. 3, characterized in that the additional heat exchanger or heat exchangers are located axisymmetrically on the outer or inner side of the housing. 6. Способ для разделения жидкости на фракции с использованием устройства по п.1, основанный на повышении ее температуры за счет теплообмена в теплообменнике, отличающийся тем, что полость первого контура теплообменника с нагревательным устройством частично заполняют рабочей жидкостью, нагревают ее до паровыделения, герметизируют эту полость, на верхние радиаторы второго контура теплообменника подают разделяемую на фракции жидкость под давлением, большим, чем давление паров в этом контуре, осуществляют ее нагрев за счет теплообмена при движении вниз по радиаторам, согласуют мощность нагрева с количеством подаваемой жидкости и испарением фракции получаемого продукта, количество разделенной на фракции жидкости на дне второго контура оптимизируют, а получаемый продукт выводят из теплообменника.6. The method for separating liquid into fractions using the device according to claim 1, based on the increase in its temperature due to heat transfer in the heat exchanger, characterized in that the cavity of the first circuit of the heat exchanger with the heating device is partially filled with a working fluid, heated to steam, and this is sealed cavity, to the upper radiators of the second circuit of the heat exchanger, the liquid divided into fractions is supplied under a pressure greater than the vapor pressure in this circuit, it is heated by heat exchange at Movement, down the radiators, agree with the amount of heating power fed liquid fraction and evaporation of the resulting product, divided by the amount of liquid fraction in the bottom of the second circuit is optimized, and the resulting product is withdrawn from the heat exchanger. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что после прохода разделяемой на фракции жидкостью теплообменника и выпаривания из нее получаемого продукта жидкость выводят из теплообменника.7. The method according to p. 6, characterized in that after passing the heat exchanger separated into fractions by the liquid and evaporating the resulting product from it, the liquid is removed from the heat exchanger. 8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что нагрев разделяемой на фракции жидкости осуществляют до максимальной температуры, установленной технологией разделения ее на фракции.8. The method according to p. 6, characterized in that the heating of the liquid divided into fractions is carried out to the maximum temperature established by the technology of its separation into fractions. 9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что после слива из теплообменника разделенной на фракции жидкости ей, уже без получаемого продукта, нагревают подаваемую на радиаторы теплообменника жидкость, разделяемую на фракции, например, путем подачи в отдельный теплообменник.9. The method according to p. 6, characterized in that after draining the liquid divided into fractions from the heat exchanger to it, already without the product obtained, heat the liquid supplied to the heat exchanger radiators, which is divided into fractions, for example, by feeding it to a separate heat exchanger. 10. Способ по п. 6, отличающийся тем, что выводимым из теплообменника полученным продуктом нагревают разделяемую на фракции жидкость, например, путем подачи его в отдельный теплообменник.10. The method according to p. 6, characterized in that the product obtained from the heat exchanger is heated to separate the fractions of the liquid, for example, by feeding it to a separate heat exchanger. 11. Способ по п. 6, отличающийся тем, что процесс контролируют с помощью датчиков, а информацию, поступающую с них, обрабатывают на автоматизированном устройстве.11. The method according to p. 6, characterized in that the process is controlled using sensors, and the information coming from them is processed on an automated device. 12. Способ по п. 6, отличающийся тем, что процесс нагрева дублируют, причем в этом случае в качестве разделяемой по фракциям жидкости используют полученный продукт.12. The method according to p. 6, characterized in that the heating process is duplicated, and in this case, the resulting product is used as a liquid separated by fractions.
RU2017137703A 2017-10-27 2017-10-27 Method of heating fractional liquid and device therefor (options) RU2664470C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137703A RU2664470C1 (en) 2017-10-27 2017-10-27 Method of heating fractional liquid and device therefor (options)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137703A RU2664470C1 (en) 2017-10-27 2017-10-27 Method of heating fractional liquid and device therefor (options)

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018127235A Division RU2688317C1 (en) 2018-07-24 2018-07-24 Method of liquid separation into fractions and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2664470C1 true RU2664470C1 (en) 2018-08-17

Family

ID=63177441

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017137703A RU2664470C1 (en) 2017-10-27 2017-10-27 Method of heating fractional liquid and device therefor (options)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664470C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075020C1 (en) * 1995-05-30 1997-03-10 Дмитрий Львович Астановский Apparatus for heat exchange and diffusion processes
RU2102104C1 (en) * 1995-08-21 1998-01-20 Альберт Фаритович Сайфутдинов Method of separating multicomponent mixtures of closely boiling and mutually soluble liquids
RU2119814C1 (en) * 1997-11-19 1998-10-10 "Дочернее акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Liquid-gas contact apparatus
RU2422368C2 (en) * 2008-12-15 2011-06-27 Борис Алексеевич Зимин Method for distillation of multi-component liquids
EA026632B1 (en) * 2014-01-27 2017-04-28 Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ Method for separating multi-component mixtures into fractions

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2075020C1 (en) * 1995-05-30 1997-03-10 Дмитрий Львович Астановский Apparatus for heat exchange and diffusion processes
RU2102104C1 (en) * 1995-08-21 1998-01-20 Альберт Фаритович Сайфутдинов Method of separating multicomponent mixtures of closely boiling and mutually soluble liquids
RU2119814C1 (en) * 1997-11-19 1998-10-10 "Дочернее акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Liquid-gas contact apparatus
RU2422368C2 (en) * 2008-12-15 2011-06-27 Борис Алексеевич Зимин Method for distillation of multi-component liquids
EA026632B1 (en) * 2014-01-27 2017-04-28 Сергей Евгеньевич УГЛОВСКИЙ Method for separating multi-component mixtures into fractions

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2169683A (en) Generating mixed fluid heating medium
RU2017119767A (en) System and method for water purification
CN105688775B (en) A kind of reactor with temperature regulating device
CN206055958U (en) A kind of head tank cooling system
RU2664470C1 (en) Method of heating fractional liquid and device therefor (options)
RU2688317C1 (en) Method of liquid separation into fractions and device for its implementation
US20160376168A1 (en) Low energy fluid purification system
JP2015051414A (en) Three-layer hybrid distillator and system
US1931838A (en) Hot water and distilled water generator
RU2684602C1 (en) Method of reflux level control, refrigerator and selection unit for its implementation
RU2647731C1 (en) Mobile equipment for liquid distillation
US1180786A (en) Apparatus for removing gases from and purifying liquids.
RU2342322C2 (en) Method of leaching for bauxite pulp, facility (versions) and heat-exchanger for its inmplementation
CN203429138U (en) Heavy and light component fractionating system
RU159885U1 (en) HIGH TEMPERATURE PASTERIZER
CN204084816U (en) The pre-heated electric heater of recycle-water steam waste heat
US1581591A (en) Water-heating system
RU2303191C2 (en) Inductive steam generator
RU212390U1 (en) Convection bath tub
RU1790967C (en) Distiller
RU60932U1 (en) DISTILLATION UNIT
US20230249990A1 (en) Vacuum assisted liquid separation system
CN202366491U (en) Water circulation device for reboiler
RU72120U1 (en) INSTALLATION FOR PASTERIZATION OF LIQUID FOOD PRODUCTS
SU391834A1 (en) LABORATORY APPARATUS FOR FLASHING A FLUID