RU2343196C1 - Вертикальный кожухотрубный аппарат для конденсации пара и концентрирования примесей этилового спирта - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Аппарат содержит цилиндрический корпус с днищем и крышкой, разделенный двумя горизонтальными перегородками на нижнюю, среднюю и верхнюю секции. Нижняя и верхняя секции связаны между собой заполненными теплопроводящей насадкой трубами для пропускания содержащего головные и промежуточные примеси водно-спиртового пара из нижней секции в верхнюю, а также гидроселекционной воды и водно-спиртовой жидкости из верхней секции в нижнюю. Верхние торцы труб имеют пилообразные кромки и оснащены распределительными устройствами для равномерного орошения насадки поступающей из верхней секции в трубы жидкостью. Средняя секция, имеющая нижний патрубок для ввода в ее межтрубное пространство охлаждающей жидкости и верхний патрубок для вывода этой жидкости из межтрубного пространства, предназначена для конденсации в трубах водно-спиртового пара. Верхняя секция имеет патрубки для ввода гидроселекционной воды и водно-спиртовой жидкости и патрубок для выведения обогащенного примесями водно-спиртового пара, а нижняя секция снабжена патрубками для ввода водно-спиртового пара и отвода очищенной от примесей флегмы. Изобретение позволяет повысить качество ректификованного спирта, снизить расход охлаждающей жидкости и затраты на получение спирта. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к спиртовой промышленности, в частности к аппаратам для получения пищевого ректификованного спирта.

Известна эпюрационная колонна, на верхнюю тарелку которой подают гидроселекционную воду и осуществляют концентрирование примесей этилового спирта в ее концентрационной части за счет массообмена между жидкой и паровой фазами на контактных устройствах, а также в дефлегматоре, где проводят конденсацию пара и его массообмен с флегмой на внешней поверхности трубок, заполненных охлаждающей жидкостью (Перелыгин В.М., Паршина Т.А., Никитина С.Ю. Способ получения ректификованного спирта. Патент РФ №2243811 по заявке №2002131193/13 21.11.2002. В01D/14).

Однако данный аппарат не позволяет получать высокую концентрацию примесей в паре, отводимом из дефлегматора, что вызывает необходимость использования разгонной колонны для дополнительного концентрирования примесей и приводит к увеличению материальных и энергетических затрат на производство ректификованного спирта.

Наиболее близким к предлагаемому является вертикальный кожухотрубный дефлегматор, в котором процесс конденсации пара сочетается с концентрированием примесей в результате массообмена между поднимающимся вверх паром и стекающей вниз флегмой на внешней поверхности трубок с охлаждающей жидкостью (П.С.Цыганков. Брагоректификационные установки. Москва. Пищевая промышленность, 1970. с.247).

Однако эффект концентрирования примесей в этом аппарате недостаточен из-за непродолжительности контакта между жидкостью и паром, повышения концентрации спирта и уменьшения коэффициентов испарения примесей в процессе конденсации пара.

Задачами изобретения являются повышение концентрации примесей этилового спирта в водно-спиртовом паре в процессе его конденсации, уменьшение количества охлаждающей жидкости, повышение качества ректификованного спирта и снижение затрат на его производство.

Указанные задачи достигаются тем, что в вертикальном кожухотрубном аппарате для конденсации пара и концентрирования примесей этилового спирта имеется цилиндрический корпус с днищем и крышкой, разделенный двумя горизонтальными перегородками на нижнюю, среднюю и верхнюю секции, при этом нижняя и верхняя секции связаны между собой заполненными теплопроводящей насадкой трубами для пропускания содержащего головные и промежуточные примеси водно-спиртового пара из нижней секции в верхнюю, а также гидроселекционной воды и водно-спиртовой жидкости из верхней секции в нижнюю, верхние торцы труб оснащены пилообразными кромками и распределительными устройствами, обеспечивающими равномерное орошение насадки поступающей из верхней секции в трубы жидкостью, а нижние торцы труб оборудованы сетчатыми перегородками для поддержания насадки, средняя секция, имеющая нижний патрубок для ввода в ее межтрубное пространство охлаждающей жидкости и верхний патрубок для вывода этой жидкости из межтрубного пространства, предназначена для конденсации в трубах водно-спиртового пара с передачей выделяющегося при этом тепла охлаждающей жидкости через стенки труб и насадки и для концентрирования головных и промежуточных примесей этилового спирта в процессе массообмена между жидкостью и паром на поверхности элементов насадки и внутренней поверхности труб, верхняя секция имеет патрубки для ввода гидроселекционной воды и водно-спиртовой жидкости и патрубок для вывода обогащенного примесями водно-спиртового пара, а нижняя секция снабжена патрубками для ввода водно-спиртового пара и отвода очищенной от примесей флегмы.

Применение предлагаемого аппарата позволит снизить остаточное содержание примесей во флегме, выходящей через патрубок из его нижней секции в результате дополнительного концентрирования примесей в водно-спиртовом паре труб аппарата путем подачи гидроселекционной воды через патрубок в верхнюю секцию, увеличения коэффициентов испарения примесей и протекания массообмена между жидкой и паровой фазами на поверхности элементов насадки в трубах средней секции, что повышает качество ректификованного спирта. Кроме того, подача в аппарат гидроселекционной воды снижает концентрацию этилового спирта в жидкости и паре, что обусловливает повышение температуры при движении снизу вверх по высоте труб в средней секции, снижение расхода охлаждающей жидкости и затрат на получение ректификованного спирта повышенного качества.

На чертеже схематично представлен вертикальный кожухотрубный аппарат для конденсации пара и концентрирования примесей этилового спирта.

Аппарат содержит вертикально установленный цилиндрический корпус 1 с днищем 4 и крышкой 5, который разделен горизонтальными перегородками 2, 3 на нижнюю 6, среднюю 7 и верхнюю 8 секции. В перегородки 2, 3 вмонтированы заполненные теплопроводящей насадкой трубы 9, соединяющие между собой нижнюю 6 и верхнюю 8 секции. Верхние торцы труб 9 оборудованы пилообразными кромками 10 и распределительными устройствами 11, обеспечивающими равномерное орошение насадки жидкостью из верхней секции 8 по горизонтальным сечениям труб 9. Нижние торцы труб 9 снабжены сетчатыми перегородками 12 для поддержания насадки. Нижняя секция 6 имеет патрубок 13 для ввода водно-спиртового пара и патрубок 14 для отвода флегмы, верхняя секция 8 содержит патрубки 15, 16 для подачи гидроселекционной воды и водно-спиртовой жидкости и патрубок 17 для вывода водно-спиртового пара, а средняя секция 7 оборудована патрубком 18 для ввода охлаждающей жидкости в межтрубное пространство 20 и патрубком 19 для отвода охлаждающей жидкости.

Аппарат работает следующим образом.

В межтрубное пространство 20 средней секции 7 подают через патрубок 18 охлаждающую жидкость и выводят ее из аппарата через патрубок 19, в нижнюю секцию 6 вводят через патрубок 13 водно-спиртовый пар, содержащий головные и промежуточные примеси этилового спирта. Из секции 6 пар поступает через сетчатые перегородки 12 в трубы 9, где осуществляют его конденсацию за счет передачи тепла охлаждающей жидкости через стенки труб 9. В передаче тепла от пара к внутренней поверхности труб 9 принимают участие элементы насадки, что повышает коэффициент теплопередачи и снижает количество труб 9, необходимое для обеспечения заданного флегмового числа аппарата.

В верхнюю секцию 8 подают через патрубки 15,16 гидроселекционную воду и водно-спиртовую жидкость, которые с помощью пилообразных кромок 10 и распределительных устройств 11 равномерно орошают насадку в трубах 9 по их горизонтальным сечениям. Подача гидроселекционной воды снижает концентрации этилового спирта в жидкой и паровой фазах труб 9 в средней секции 7, повышает их температуру, а также температуру отходящей через патрубок 19 охлаждающей жидкости, что снижает ее расход на конденсацию водно-спиртового пара.

Между поднимающимся снизу вверх по высоте труб 9 водно-спиртовым паром и стекающими сверху вниз гидроселекционной водой и флегмой протекает процесс массообмена на поверхности элементов насадки и внутренней поверхности труб 9.

Результатом этого процесса является увеличение концентрации примесей этилового спирта в паровой фазе и снижение их концентрации в жидкой фазе. Примеси выводят из аппарата с паром через патрубок 17, а очищенную от примесей жидкость отводят через патрубок 14.

В известном аппарате концентрированно примесей этилового спирта протекает в результате конденсации пара и массообмена между флегмой и паром на внешней поверхности трубок. При этом содержание этилового спирта в паре возрастает при его движении снизу вверх по высоте аппарата, что вызывает уменьшение коэффициентов испарения примесей и снижение эффекта их концентрирования.

В предлагаемом аппарате процесс концентрирования примесей протекает не только на внутренней поверхности труб 9, но и на поверхности элементов насадки. При этом при движении пара снизу вверх по высоте труб 9 происходит его постепенная конденсация, что обусловливает увеличение удельного расхода гидроселекционной воды, уменьшение концентраций этилового спирта, увеличение коэффициентов испарения и концентраций примесей в паре, выходящем из аппарата, и повышение качества ректификованного спирта по сравнению с известным аппаратом.

В известном аппарате процесс конденсации пара на внешней поверхности трубок, заполненных охлаждающей жидкостью, приводит к росту концентрации этилового спирта и снижению температуры в межтрубном пространстве, что вызывает понижение температуры отходящей жидкости и увеличение ее количества.

В предлагаемом аппарате температуру жидкости и пара в межтрубном пространстве повышают за счет подачи гидроселекционной воды в верхнюю секцию 8 и уменьшения концентраций этилового спирта, что обусловливает повышение температуры отходящей через патрубок 19 жидкости, снижение ее расхода и затрат на производство ректификованного спирта по сравнению с известным аппаратом.

Сравнительные показатели процессов конденсации пара и концентрирования примесей этилового спирта согласно прототипу и предлагаемому аппарату отражены в примерах 1, 2 и представлены в таблице.

Пример 1. Процессы конденсации пара и концентрирования примесей этилового спирта осуществляют согласно прототипу.

Пример 2. Процессы конденсации пара и концентрирования примесей этилового спирта проводят согласно предлагаемому аппарату.

Как следует из приведенных примеров, предлагаемый аппарат позволяет конденсировать пар с меньшим количеством охлаждающей воды, увеличивать концентрацию примесей этилового спирта в паре, выходящем из аппарата, повышать качество ректификованного спирта и снижать затраты на его производство по сравнению с известным аппаратом.

№	Показатели работы аппарата для конденсации пара и концентрирования примесей этилового спирта при флегмовом числе 30	Пример 1	Пример 2
1.	Расход охлаждающей воды с температурой 15°С, кг на 1 дал спирта	112	102
2.	Отношение молевой доли примеси в отходящем из аппарата паре к ее молевой доле в исходном паре:
	Этилацетат	50	1,5·105
	Ацетальдегид	60	1,8·102
	Изоамиловый спирт	0,2	4,2·105
	Изобутиловый спирт	0,3	3,8·105
	Н.пропиловый спирт	0,5	1,5·103
	Изопропиловый спирт	30	1,9·103

Claims (1)

1. Вертикальный кожухотрубный аппарат для конденсации пара и концентрирования примесей этилового спирта, характеризующийся тем, что содержит цилиндрический корпус с днищем и крышкой, разделенный двумя горизонтальными перегородками на нижнюю, среднюю и верхнюю секции, при этом нижняя и верхняя секции связаны между собой заполненными теплопроводящей насадкой трубами для пропускания содержащего головные и промежуточные примеси водно-спиртового пара из нижней секции в верхнюю, а также гидроселекционной воды и водно-спиртовой жидкости из верхней секции в нижнюю, верхние торцы труб оснащены пилообразными кромками и распределительными устройствами, обеспечивающими равномерное орошение насадки поступающей из верхней секции в трубы жидкостью, а нижние торцы труб оборудованы сетчатыми перегородками для поддержания насадки, средняя секция, имеющая нижний патрубок для ввода в ее межтрубное пространство охлаждающей жидкости и верхний патрубок для вывода этой жидкости из межтрубного пространства, предназначена для конденсации в трубах водно-спиртового пара с передачей выделяющегося при этом тепла охлаждающей жидкости через стенки труб и насадки и для концентрирования головных и промежуточных примесей этилового спирта в процессе массообмена между жидкостью и паром на поверхности элементов насадки и внутренней поверхности труб, верхняя секция имеет патрубки для ввода гидроселекционной воды и водно-спиртовой жидкости и патрубок для вывода обогащенного примесями водно-спиртового пара, а нижняя секция снабжена патрубками для ввода водно-спиртового пара и отвода очищенной от примесей флегмы.