RU2810414C1 - Proportional extraction condenser for distillation and rectification of multicomponent liquids - Google Patents
Proportional extraction condenser for distillation and rectification of multicomponent liquids Download PDFInfo
- Publication number
- RU2810414C1 RU2810414C1 RU2023118178A RU2023118178A RU2810414C1 RU 2810414 C1 RU2810414 C1 RU 2810414C1 RU 2023118178 A RU2023118178 A RU 2023118178A RU 2023118178 A RU2023118178 A RU 2023118178A RU 2810414 C1 RU2810414 C1 RU 2810414C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refrigerators
- refrigerator
- reflux
- condensate
- ratio
- Prior art date
Links
- 238000004821 distillation Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title claims description 14
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims abstract description 154
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 63
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 63
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 14
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 206010062717 Increased upper airway secretion Diseases 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 208000026435 phlegm Diseases 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- 238000000998 batch distillation Methods 0.000 description 1
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000001760 fusel oil Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 102200129509 rs186996510 Human genes 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к пищевой и химической промышленности, в частности, к устройствам ректификации многокомпонентных жидкостей, и предназначено для дистилляции и ректификации многокомпонентных жидкостей. The invention relates to the food and chemical industries, in particular, to devices for the rectification of multicomponent liquids, and is intended for the distillation and rectification of multicomponent liquids.
ТерминыTerms
Ректификация - процесс разделения многокомпонентных смесей на практически чистые компоненты, различающиеся температурами кипения, путём многократного испарения жидкости и конденсации пара, за счёт противоточного массообмена между паром и жидкостью в ректификационной колонне. Rectification is the process of separating multicomponent mixtures into practically pure components that differ in boiling points, through repeated evaporation of liquid and condensation of steam, due to countercurrent mass transfer between steam and liquid in a distillation column.
Пар - испаряемая многокомпонентная жидкость, предназначенная для ректификации.Steam is an evaporated multicomponent liquid intended for rectification.
Конденсат - сконденсированный пар.Condensate is condensed steam.
Дефлегматор - устройство частичной или полной конденсации пара, в целях обеспечения флегмой противоточного массообмена в ректификационной колонне.A reflux condenser is a device for partial or complete condensation of steam in order to provide reflux with countercurrent mass transfer in a distillation column.
Флегма - конденсат, направляемый в колонну.Reflux is condensate sent to the column.
Дистиллятор - устройство полной конденсации пара в отбор.Distiller - a device for complete condensation of steam into the extraction.
Отбор - вывод конденсата из процесса ректификации.Selection - removal of condensate from the rectification process.
Продукт - конденсат, выводимый в отбор.The product is condensate discharged to the selection.
Узел отбора - устройство сбора и вывода продукта в отбор из дистиллятора.Selection unit - a device for collecting and removing the product from the distiller to the selection.
Флегмовое число - отношение количества флегмы к количеству продукта. В частности, флегмовое число это отношение массы возвращаемой в колонну флегмы к массе отбираемого продукта. Флегмовое число влияет на качество разделения водно-спиртовых компонентов. В большинстве устройств флегмовое число регулируется с помощью крана на узле отбора: если кран открыт полностью, то флегмовое число равно нулю и колонна работает в режиме обычного дистиллятора, если кран закрыт, то флегмовое число равно бесконечности и колонна работает «на себя». Рабочее значение флегмового числа при получении ректификата должно быть 6-9 (чем больше, тем чище будет продукт), при получении напитков с ароматикой оно должно быть в пределах 2-4.Reflux ratio is the ratio of the amount of reflux to the amount of product. In particular, the reflux ratio is the ratio of the mass of reflux returned to the column to the mass of the product withdrawn. The reflux ratio affects the quality of separation of water-alcohol components. In most devices, the reflux ratio is regulated using a tap on the extraction unit: if the tap is fully open, then the reflux ratio is zero and the column operates in the mode of a conventional distiller; if the tap is closed, then the reflux ratio is infinity and the column works “for itself.” The working value of the reflux ratio when receiving a rectified product should be 6-9 (the higher, the purer the product will be), when receiving drinks with aromatics it should be in the range of 2-4.
Уровень техникиState of the art
Известны следующие виды конденсаторов (дефлегматоров), применяемые при ректификации многокомпонентных жидкостей:The following types of capacitors (reflux condensers) are known, used in the rectification of multicomponent liquids:
- дефлегматор частичной конденсации пара многокомпонентной жидкости, в котором пар проходя через сквозной проход далее в дистиллятор, частично конденсируется для возврата в колонну. Количество образующейся при конденсации флегмы регулируется степенью охлаждения такого дефлегматора (парциальный отбор, например RU 187825 U1). - a reflux condenser for partial condensation of vapor of a multicomponent liquid, in which the vapor, passing through a through passage further into the distiller, is partially condensed to be returned to the column. The amount of reflux formed during condensation is regulated by the degree of cooling of such a reflux condenser (partial selection, for example RU 187825 U1).
- дефлегматор полной конденсации пара многокомпонентной жидкости, в котором пар полностью конденсируется для возврата в колонну с возможностью выведения его части из общего количества конденсата в качестве продукта узлом отбора с регулировкой (отбор по жидкости). Аналогичные по принципу действия установки, в составе которых имеется дефлегматор полной конденсации, называемые также кубовыми установками, описаны в литературе: П.С.Цыганков. Ректификационные установки спиртовой промышленности. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, стр.27; Климовский Д.Н., Смирнов В.А., Стабников В.Н. Технология спирта. -М.: Пищевая промышленность, 1967, стр. 345. установка для получения спирта RU 2195486 C2, ректификационная установка RU 2081661 C1, RU 192460 U1, RU 205005 U1, RU 2 751 329 C1).- a reflux condenser for the complete condensation of steam of a multicomponent liquid, in which the steam is completely condensed to be returned to the column with the possibility of removing part of it from the total amount of condensate as a product by a selection unit with regulation (liquid selection). Installations similar in principle of operation, which include a complete condensation dephlegmator, also called still units, are described in the literature: P.S. Tsygankov. Rectification plants for the alcohol industry. -M.: Light and food industry, 1984, p. 27; Klimovsky D.N., Smirnov V.A., Stabnikov V.N. Alcohol technology. -M.: Food Industry, 1967, p. 345. alcohol production unit RU 2195486 C2, rectification unit RU 2081661 C1, RU 192460 U1, RU 205005 U1, RU 2 751 329 C1).
Существующие дефлегматоры имеют недостатки, связанные с необходимостью определения параметров пара перед и во время ректификации, сложностью их определения, регулировки и поддержания необходимого установленного флегмового числа, изменения флегмового числа в процессе ректификации в связи с изменениями параметров пара и сложностью автоматизации процесса изменения флегмового числа.Existing reflux condensers have disadvantages associated with the need to determine steam parameters before and during rectification, the complexity of their determination, adjustment and maintenance of the required established reflux ratio, changes in the reflux ratio during the rectification process due to changes in steam parameters and the complexity of automating the process of changing the reflux ratio.
Например, известно техническое решение по патенту RU 187825 U1, B01D 3/02 (2006.01) B01D 3/04 (2006.01) B01D 3/28, B01D 3/32 (2006.01), C12H 6/02 (2019.01), C12P 7/06 (2006.01), C02F 1/04 (2006.01), опубл. 19.03.2019 г., по которому ДИСТИЛЛЯТОР КОЛОННОГО ТИПА С ДЕФЛЕГМАТОРОМ содержит перегонный куб со сливным вентилем, съемную крышку, оснащенную температурным датчиком и клапаном сброса давления, царгу, дефлегматор, поворотный патрубок без термометра, поворотный патрубок с термометром и холодильник, причем в межтрубном пространстве дефлегматора установлены неполные поперечные перегородки, увеличивающие путь прохождения хладагента. Дефлегматор, установленный в верхней части ректификационной колонны, частично или полностью конденсирует пар, проходящий через него. Производительность дефлегматора регулируется интенсивностью его охлаждения. При интенсивном охлаждении пар полностью конденсируется в дефлегматоре, и флегма в полном объёме направляется в колонну. При уменьшении охлаждения дефлегматора происходит уменьшение производительности. Пар конденсируются частично, а несконденсированный пар, проходя через дефлегматор, попадает в дистиллятор, где полностью конденсируется и направляется в отбор. При отключенном охлаждении весь пар проходит через дефлегматор в дистиллятор. Таким образом, интенсивностью охлаждения дефлегматора устанавливается отбор и необходимое флегмовое число. В известной конструкции дефлегматор частичной конденсации пара многокомпонентной жидкости осуществляет парциальный отбор. For example, a technical solution is known under patent RU 187825 U1, B01D 3/02 (2006.01) B01D 3/04 (2006.01) B01D 3/28, B01D 3/32 (2006.01), C12H 6/02 (2019.01), C12P 7/06 (2006.01), C02F 1/04 (2006.01), publ. 03/19/2019, according to which COLUMN-TYPE DISTILLER WITH DEFLEGMATOR contains a distillation cube with a drain valve, a removable lid equipped with a temperature sensor and a pressure relief valve, a drawer, a reflux condenser, a rotary pipe without a thermometer, a rotary pipe with a thermometer and a refrigerator, and incomplete transverse partitions are installed in the inter-tube space of the reflux condenser, increasing the path of passage of the refrigerant. A reflux condenser installed at the top of the distillation column partially or completely condenses the steam passing through it. The performance of the reflux condenser is regulated by the intensity of its cooling. During intensive cooling, the steam is completely condensed in the reflux condenser, and the reflux in its entirety is directed into the column. As the cooling of the reflux condenser decreases, the performance decreases. The steam is partially condensed, and the uncondensed steam, passing through the reflux condenser, enters the distiller, where it is completely condensed and sent to the selection. When refrigeration is turned off, all steam passes through the reflux condenser into the distiller. Thus, the cooling intensity of the reflux condenser determines the selection and the required reflux ratio. In a known design, a dephlegmator for partial condensation of vapor of a multicomponent liquid carries out partial selection.
Недостатки известной конструкции:Disadvantages of the known design:
- Необходимость расчёта степени охлаждения дефлегматора для определённого флегмового числа при различных параметрах пара и мощности нагрева многокомпонентной жидкости, предназначенной для ректификации.- The need to calculate the degree of cooling of the reflux condenser for a certain reflux ratio at various steam parameters and heating power of a multicomponent liquid intended for rectification.
- Сложность в определении текущего флегмового числа. - Difficulty in determining the current reflux ratio.
- Невозможность точной установки необходимого флегмового числа.- Inability to accurately set the required reflux ratio.
- Сложная, дорогая автоматизация регулировок флегмового числа.- Complex, expensive automation of reflux ratio adjustments.
- Самопроизвольное изменение производительности дефлегматора и установлен-ного флегмового числа при изменения напора воды в системе водоснабжения.- Spontaneous changes in the performance of the reflux condenser and the set reflux ratio when the water pressure in the water supply system changes.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому конденсатору пропорционального отбора, является дефлегматор полной конденсации пара многокомпонентной жидкости, в котором пар полностью конденсируется для возврата в колонну с возможностью выведения его части из общего количества конденсата в качестве продукта узлом отбора с регулировкой (отбор по жидкости). The closest in technical essence to the proposed proportional selection condenser is a reflux condenser for the complete condensation of steam of a multicomponent liquid, in which the steam is completely condensed to be returned to the column with the possibility of removing part of it from the total amount of condensate as a product by a selection unit with regulation (liquid selection).
Например, известно техническое решение по патенту RU 2195486 C2 C12G 3/12 (2000.01), B01D 3/32 (2000.01), опубл.27.12.2002 г., по которому УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПИРТА, включающая испарительный куб, ректификационную колонну, дефлегматор, холодильник и регулятор флегмового числа, отличающаяся тем, что в конструкцию дополнительно введено взвешивающее дистиллят устройство, функционально связанное с регулятором флегмового числа. При этом дефлегматор, установленный в верхней части ректификационной колонны, производит полную конденсацию всего пара, поднимающегося из колонны, и весь полученный конденсат в узле отбора в определённой пропорции разделяется регулируемым запорным устройством на продукт и флегму. Флегма направляется в колонну, а продукт в отбор. Изменение флегмового числа с помощью известной конструкции достигается уменьшением или увеличением отбора продукта изменением сечения проходного отверстия регулируемого запорного устройства.For example, the technical solution is known according to the patent RU 2195486 C2 C12G 3/12 (2000.01), B01D 3/32 (2000.01), publ. December 27, 2002, according to which an INSTALLATION FOR PRODUCING ALCOHOL, including an evaporation cube, a distillation column, a reflux condenser, a refrigerator and a reflux ratio regulator, characterized in that the design additionally includes a distillate weighing device, functionally connected to a reflux ratio regulator. In this case, a reflux condenser installed in the upper part of the distillation column produces complete condensation of all the steam rising from the column, and all the resulting condensate in the selection unit is divided in a certain proportion by an adjustable shut-off device into product and reflux. The reflux is sent to the column, and the product to the selection. Changing the reflux ratio using a known design is achieved by reducing or increasing the product withdrawal by changing the cross-section of the flow hole of the adjustable shut-off device.
Недостатки известного устройства: Disadvantages of the known device:
- Необходимость расчёта скорости отбора продукта для определённого флегмового числа при различных параметрах пара и мощности нагрева многокомпонентной жидкости, предназначенной для ректификации.- The need to calculate the rate of product withdrawal for a certain reflux ratio at various steam parameters and heating power of a multicomponent liquid intended for rectification.
- Сложность в определении текущего флегмового числа.- Difficulty in determining the current reflux ratio.
- Невозможность точной установки необходимого флегмового числа.- Inability to accurately set the required reflux ratio.
- Невозможность поддержания заданного флегмового числа в связи с тем, что в процессе проведения ректификации при изменении параметров пара уменьшается общее количество конденсата, что при постоянном уровне отбора приведет к изменению пропорции разделения конденсата и, как следствие, флегмового числа.- The impossibility of maintaining a given reflux ratio due to the fact that during the rectification process, when steam parameters change, the total amount of condensate decreases, which, at a constant level of extraction, will lead to a change in the proportion of condensate separation and, as a consequence, the reflux ratio.
Раскрытие сущностиEssence Revealing
В процессе проведения ректификации многокомпонентной жидкости, возникают две задачи связанные с определением параметров отбора с целью установки и поддержания требуемого флегмового числа ректификационной колонны.In the process of rectification of a multicomponent liquid, two tasks arise related to determining the selection parameters in order to establish and maintain the required reflux ratio of the distillation column.
Во-первых, первоначально необходимо определить параметры парообразования многокомпонентной жидкости на момент закипания, общее количество получаемого конденсата и уставить параметры отбора продукта в определенной пропорции к количеству получаемой флегмы, с целью получения необходимого флегмового числа. В ректификационных установках периодического действия параметры пара изменяются в связи с тем, что компоненты перегоняемой жидкости испаряются с различной интенсивностью (коэффициентом испарения и ректификации), что с течением времени приводит к уменьшению количества пара и как следствие уменьшению общего количества конденсата, что в свою очередь требует изменения параметров отбора для поддержания заданного флегмового числа. Известна ректификационная установка для ректификации двойных смесей (А. Н. Плановский, В.М.Рамм, С.З. Каган. Процессы и аппараты химической технологии. - М.: Госхимиздат, 1962, стр. 683), состоящая из испарительного куба, ректификационной колонны, охлаждаемого проточной водой дефлегматора, соединительных трубопроводов, распределителя дистиллята, являющегося регулятором флегмового числа и холодильника. В такой установке выходящие из куба пары все более обогащаются высококипящим компонентом, и для выделения его из паров количество флегмы должно быть увеличено. Если же количество флегмы оставить постоянным, то будет возрастать содержание высококипящего компонента в дистилляте, т.е. применительно к процессу производства спирта это будет означать ухудшение его качестваFirstly, it is initially necessary to determine the vaporization parameters of a multicomponent liquid at the moment of boiling, the total amount of condensate produced, and set the product selection parameters in a certain proportion to the amount of reflux produced in order to obtain the required reflux ratio. In batch distillation units, steam parameters change due to the fact that the components of the distilled liquid evaporate with different intensities (evaporation and rectification coefficient), which over time leads to a decrease in the amount of steam and, as a consequence, a decrease in the total amount of condensate, which in turn requires changing selection parameters to maintain a given reflux ratio. A known rectification installation for the rectification of double mixtures (A.N. Planovsky, V.M. Ramm, S.Z. Kagan. Processes and apparatus of chemical technology. - M.: Goskhimizdat, 1962, p. 683), consisting of an evaporation cube, a distillation column, a reflux condenser cooled by running water, connecting pipelines, a distillate distributor, which is a reflux ratio regulator, and a refrigerator. In such an installation, the vapors leaving the cube are increasingly enriched with a high-boiling component, and to separate it from the vapors, the amount of reflux must be increased. If the amount of reflux is left constant, then the content of the high-boiling component in the distillate will increase, i.e. in relation to the alcohol production process, this will mean a deterioration in its quality
Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) технического решения является устройство, схема и описание которого приведены в источнике: Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М. : Химия, 1973, стр 485. Установка состоит из испарительного куба, ректификационной колонны, дефлегматора, регулятора флегмового числа на линии отбора дистиллята, холодильника и емкостей для отбора дистиллята по фракциям. Регулирование подачи флегмы на орошение ректификационной колонны осуществляется с помощью указанного регулятора флегмового числа, который является основным органом для управления процессом. С целью обеспечения постоянного состава дистиллята, производится ручное регулирование подачи флегмы и флегмового числа в соответствие с мощностью нагрева и спиртуозностью перегоняемой многокомпонентной жидкости. Таким образом, управление режимом работы такой ректификационной установки является сложным ручным процессом, что требует высокой квалификации оператора и сказывается на качестве получаемого продукта. Перечисленные особенности эксплуатации прототипа являются его недостатками.The closest analogue (prototype) of a technical solution in terms of the totality of essential features is a device, the diagram and description of which are given in the source: Kasatkin A.G. Basic processes and apparatuses of chemical technology. - M.: Chemistry, 1973, p. 485. The installation consists of an evaporation cube, a distillation column, a reflux condenser, a reflux ratio regulator on the distillate selection line, a refrigerator and containers for selecting the distillate by fraction. Regulation of the supply of reflux to the reflux column is carried out using the specified reflux ratio regulator, which is the main element for controlling the process. In order to ensure a constant composition of the distillate, the reflux supply and reflux ratio are manually adjusted in accordance with the heating power and alcohol content of the multicomponent liquid being distilled. Thus, controlling the operating mode of such a distillation unit is a complex manual process, which requires highly qualified operator and affects the quality of the resulting product. The listed features of the prototype operation are its disadvantages.
Технической задачей заявляемого изобретения является конструкция устройства, обеспечивающая отсутствие необходимости в расчёте параметров пара парообразования многокомпонентной жидкости для получения точного и стабильного флегмового числа при ректификации, независимо от начальных параметров испаряемого пара многокомпонентной жидкости и изменения этих параметров в процессе ректификации, а также возможность точной установки и изменения флегмового числа.The technical objective of the claimed invention is the design of a device that ensures that there is no need to calculate the parameters of vaporization of a multicomponent liquid in order to obtain an accurate and stable reflux ratio during rectification, regardless of the initial parameters of the evaporated vapor of a multicomponent liquid and changes in these parameters during the rectification process, as well as the possibility of precise installation and changes in reflux ratio.
Техническое решение данной задачи представляет собой устанавливаемый на ректификационную колонну конденсатор пропорционального отбора с двумя встроенными холодильниками, совмещающее функции дефлегматора и дистиллятора в едином корпусе, с устанавливаемым соотношением их производительностей в соответствии с площадью конденсации. Задача конденсатора пропорционального отбора разделить весь конденсат на продукт и флегму в определённой пропорции при конденсации пара на поверхности встроенных в его корпус холодильников. Часть конденсата, называемого флегмой, направляется обратно в колонну для контакта с поднимающимся спиртовым паром. На поверхности насадки или в процессе барботажа тарельчатой колонны, происходит процесс тепломассообмена стекающей флегмы и поднимающегося из куба пара, сопровождающийся повторным переиспарением флегмы. В результате этого спиртовой пар обогащается низкокипящим компонентом, поднимается вверх и снова попадает в конденсатор пропорционального отбора с более высокой концентрацией спирта, а высококипящее сивушное масло с остатками флегмы возвращается в куб. Процесс тепломассообмена существенно улучшает качество и увеличивает крепость дистиллята на выходе до 96%. Для обеспечения эффективного тепломассообмена необходимо устанавливать определённое соотношение количества отбираемого дистиллята к количеству флегмы возвращаемой в колонну. Это соотношение называется флегмовым числом.The technical solution to this problem is a proportional extraction condenser installed on a distillation column with two built-in refrigerators, combining the functions of a reflux condenser and a distiller in a single housing, with a set ratio of their capacities in accordance with the condensation area. The task of a proportional extraction condenser is to divide all condensate into product and reflux in a certain proportion when steam condenses on the surface of refrigerators built into its body. A portion of the condensate, called reflux, is sent back into the column to contact the rising alcohol vapor. On the surface of the packing or in the process of bubbling a plate column, a process of heat and mass transfer occurs between the flowing reflux and the steam rising from the cube, accompanied by repeated re-evaporation of the reflux. As a result, the alcohol vapor is enriched with a low-boiling component, rises up and again enters the proportional selection condenser with a higher alcohol concentration, and the high-boiling fusel oil with reflux residues is returned to the still. The heat and mass transfer process significantly improves the quality and increases the distillate strength at the outlet to 96%. To ensure effective heat and mass transfer, it is necessary to establish a certain ratio of the amount of distillate taken to the amount of reflux returned to the column. This ratio is called reflux ratio.
Конструкция конденсатора пропорционального отбора позволяет внутри корпуса конденсатора разделять конденсат на продукт и флегму в определённой и неизменяемой (постоянной) пропорции на этапе конденсации пара, независимо от начальных параметров многокомпонентной жидкости, мощности её нагрева и изменения этих параметров в процессе проведения ректификации.The design of the proportional extraction condenser allows the condensate to be divided inside the condenser body into product and reflux in a certain and unchangeable (constant) proportion at the stage of steam condensation, regardless of the initial parameters of the multicomponent liquid, its heating power and changes in these parameters during the rectification process.
Конденсатор пропорционального отбора представляет собой корпус с двумя холодильниками внутри, один из которых является холодильником дистиллятора, а другой холодильником дефлегматора, имеющими разную площадь конденсации. Образующийся на поверхности холодильника дистиллятора конденсат собирается отдельно в узел отбора продукта и далее выводится в отбор. Конденсат из холодильника дефлегматора направляется в ректификационную колонну для обеспечения процессов тепломассообмена. Необходимое соотношение количества конденсата холодильников дистиллятора и дефлегматора достигается тем, что количество образующегося конденсата зависит от площади конденсации и при прочих равных условиях в холодильнике с большей площадью конденсации будет образовываться большее количество конденсата. Так, как образование конденсата происходит равномерно на каждую единицу площади конденсации, то общее количество конденсата каждого из холодильников будет зависеть от его площади и соотношение количества конденсата холодильников будет прямо пропорционально соотношению площадей конденсации этих холодильников.The proportional extraction condenser is a housing with two refrigerators inside, one of which is a distiller refrigerator, and the other a reflux condenser refrigerator, having different condensation areas. The condensate formed on the surface of the distiller's refrigerator is collected separately in the product selection unit and then removed to the selection. Condensate from the reflux condenser is sent to a distillation column to ensure heat and mass transfer processes. The required ratio of the amount of condensate in the distiller and reflux condenser refrigerators is achieved by the fact that the amount of condensate formed depends on the condensation area and, other things being equal, in a refrigerator with a larger condensation area, a larger amount of condensate will form. Since the formation of condensate occurs evenly per unit of condensation area, the total amount of condensate of each refrigerator will depend on its area and the ratio of the amount of condensate of refrigerators will be directly proportional to the ratio of the condensation areas of these refrigerators.
Тип встроенных холодильников может быть кожухотрубным или спиральным, либо роль холодильника могут взять на себя холодные стенки корпуса конденсатора.The type of built-in refrigerators can be shell-and-tube or spiral, or the cold walls of the condenser housing can take on the role of a refrigerator.
Площадь конденсации холодильников дистиллятора и дефлегматора, в соответствии с конструкцией конденсатора пропорционального отбора, может быть как постоянной, так и изменяемой.The condensation area of the distiller and reflux condenser, in accordance with the design of the proportional extraction condenser, can be either constant or variable.
При постоянной площади конденсации к установленным внутри корпуса холодильникам нет доступа с целью отключения части холодильника, а также нет возможности изменения площади сбора стекающего с холодильника конденсата, либо сбора конденсата с части поверхности холодильника узлом отбора и соответственно нет возможности изменить соотношение пропорционального разделения конденсата на флегму и продукт. Такой конденсатор пропорционального отбора всегда разделяет конденсат на флегму и продукт только в одной установленной конструкцией пропорции и имеет одно установленное флегмовое число. Нерегулируемый конденсатор пропорционального отбора будет обеспечивать одну и ту же пропорцию разделения конденсата на флегму и продукт, независимо от начальных параметров многокомпонентной жидкости, мощности её нагрева и изменения этих параметров в процессе проведения ректификации. Изменение флегмового числа такого конденсатора пропорционального отбора возможно ручной регулировкой отбора в узле отбора продукта и возврата части или всего полученного конденсата обратно в колонну (как в прототипе устройства).With a constant condensation area, there is no access to the refrigerators installed inside the housing in order to turn off part of the refrigerator, and there is also no possibility of changing the collection area of condensate flowing from the refrigerator, or collecting condensate from part of the surface of the refrigerator with a selection unit, and accordingly there is no possibility of changing the ratio of the proportional division of condensate into reflux and product. Such a proportional extraction condenser always separates the condensate into reflux and product only in one proportion established by the design and has one established reflux number. An unregulated proportional selection condenser will provide the same proportion of condensate separation into reflux and product, regardless of the initial parameters of the multicomponent liquid, its heating power and changes in these parameters during the rectification process. Changing the reflux ratio of such a proportional withdrawal condenser is possible by manually adjusting the selection in the product selection unit and returning part or all of the resulting condensate back to the column (as in the prototype of the device).
В конденсаторе пропорционального отбора с изменяемой площадью конденсации, к установленным внутри корпуса холодильникам есть доступ с целью отключения части холодильника или существует возможность изменения площади сбора стекающего из холодильника конденсата, либо сбора конденсата с части холодильника узлом отбора, что даёт возможность устанавливать различное соотношение пропорционального разделения конденсата на флегму и продукт. У конденсатора пропорционального отбора, в конструкции которого холодильники дистиллятора и дефлегматора являются кожухотрубными, и состоят из определённого количества одинаковых трубок (трубок одного диаметра), площадь конденсации будет равна суммарной площади конденсации всех трубок холодильника. Соотношение площадей конденсации холодильников и соответственно соотношение количества образующегося в них конденсата, будет равным соотношению количества трубок кожухотрубных холодильников дистиллятора и дефлегматора. Изменение соотношения площадей конденсации в таких холодильниках достигается путём перекрытия доступа пара в отдельные трубки холодильника запорным устройством. Исключение из работы некоторых трубок любого из холодильников, например, с помощью запорного устройства, приведет к изменению соотношения площадей конденсации и соответственно к изменению пропорции разделения конденсата на флегму и продукт. Также можно изменить пропорцию разделения конденсата на флегму и продукт, собирая стекающий конденсат из части трубок холодильника дистиллятора, при этом остальные трубки дистиллятора фактически работают как дефлегматор на обеспечение флегмой ректификационной колонны. Таким образом, изменение соотношения количества трубок холодильников дистиллятора и дефлегматора, приводит к изменению площади конденсации и соответственно флегмового числа.In a proportional selection condenser with a variable condensation area, there is access to the refrigerators installed inside the housing in order to turn off part of the refrigerator or there is the possibility of changing the collection area of the condensate flowing from the refrigerator, or collecting condensate from part of the refrigerator with a selection unit, which makes it possible to set different ratios of the proportional division of the condensate for phlegm and product. For a proportional extraction condenser, in the design of which the distiller and reflux condenser refrigerators are shell-and-tube, and consist of a certain number of identical tubes (tubes of the same diameter), the condensation area will be equal to the total condensation area of all the tubes of the refrigerator. The ratio of the condensation areas of refrigerators and, accordingly, the ratio of the amount of condensate formed in them, will be equal to the ratio of the number of tubes of shell-and-tube refrigerators of the distiller and reflux condenser. Changing the ratio of condensation areas in such refrigerators is achieved by blocking the access of steam to individual tubes of the refrigerator with a shut-off device. Excluding some tubes of any of the refrigerators from operation, for example, using a shut-off device, will lead to a change in the ratio of condensation areas and, accordingly, to a change in the proportion of condensate separation into reflux and product. It is also possible to change the proportion of condensate separation into reflux and product by collecting the draining condensate from part of the distillation condenser tubes, while the remaining distillation tubes actually work as a reflux condenser to provide reflux to the distillation column. Thus, a change in the ratio of the number of tubes of the distiller and reflux condenser refrigerators leads to a change in the condensation area and, accordingly, the reflux ratio.
Технический результат - повышение точности установки и изменения флегмового числа.The technical result is increasing the accuracy of installation and changing the reflux ratio.
Технический результат достигается конструкцией конденсатора пропорционального отбора для дистилляции и ректификации многокомпонентных жидкостей, содержащей корпус с двумя холодильниками внутри, один из которых является холодильником дистиллятора, а другой холодильником дефлегматора, имеющими площадь конденсации с возможностью образования на поверхности холодильника дистиллятора конденсата и сбора его отдельно в узел отбора продукта и вывода в отбор, а конденсата из холодильника дефлегматора с возможностью направления в ректификационную колонну, при этом соотношение количества конденсата холодильников прямо пропорционально соотношению площадей конденсации этих холодильников.The technical result is achieved by the design of a proportional selection condenser for the distillation and rectification of multicomponent liquids, containing a housing with two refrigerators inside, one of which is a distiller refrigerator, and the other a reflux condenser refrigerator, having a condensation area with the possibility of forming condensate on the surface of the distiller refrigerator and collecting it separately in a unit product selection and output to the selection, and condensate from the reflux condenser refrigerator with the possibility of being directed to a distillation column, while the ratio of the amount of condensate from refrigerators is directly proportional to the ratio of the condensation areas of these refrigerators.
Как частный случай, тип встроенных холодильников является кожухотрубным. Другой частный случай, что тип встроенных холодильников является спиральным. Либо роль холодильника могут взять на себя холодные стенки корпуса конденсатора.As a special case, the type of built-in refrigerators is shell-and-tube. Another special case is that the type of built-in refrigerators is spiral. Or the cold walls of the condenser housing can take on the role of a refrigerator.
Ещё частный случай, что площадь конденсации холодильников дистиллятора и дефлегматора является изменяемой за счет того, что к установленным внутри корпуса холодильникам есть доступ с возможностью отключения части холодильника. Another special case is that the condensation area of the distiller and reflux condenser refrigerators is variable due to the fact that the refrigerators installed inside the housing have access with the ability to turn off part of the refrigerator.
В случае, когда тип встроенных холодильников является кожухотрубным, для изменения соотношения площадей конденсации в холодильниках установлены запорные устройства с возможностью перекрытия доступа пара в трубки холодильника. Для этого на узел отбора продукта с переливным устройством конденсата в ректификационную колонну установлено регулируемое запорное устройство с возможностью перекрытия доступа пара в трубки холодильника. Кроме того, на узел полного отбора установлено регулируемое запорное устройство с возможностью перекрытия доступа пара в трубки холодильника. Кроме того, на трубку холодильника дефлегматора установлено запорное устройство. In the case when the type of built-in refrigerators is shell-and-tube, to change the ratio of condensation areas, shut-off devices are installed in the refrigerators with the ability to block the access of steam to the refrigerator tubes. For this purpose, an adjustable shut-off device is installed on the product selection unit with a condensate overflow device into the distillation column with the ability to block the access of steam to the refrigerator tubes. In addition, an adjustable shut-off device is installed on the complete selection unit with the ability to block the access of steam to the refrigerator tubes. In addition, a shut-off device is installed on the reflux condenser tube.
Таким образом, поставленная техническая задача решается за счет того, что конденсатор пропорционального отбора для дистилляции и ректификации многокомпонентных жидкостей содержит корпус с двумя холодильниками внутри, один из которых является холодильником дистиллятора, а другой холодильником дефлегматора, имеющими разную площадь конденсации, с возможностью образования на поверхности холодильника дистиллятора конденсата и сбора его отдельно в узел отбора продукта и вывода в отбор, а конденсата из холодильника дефлегматора с возможностью направления в ректификационную колонну, при этом поскольку количество конденсата каждого из холодильников зависит от его площади и соотношение количества конденсата холодильников прямо пропорционально соотношению площадей конденсации этих холодильников.Thus, the posed technical problem is solved due to the fact that the proportional selection condenser for the distillation and rectification of multicomponent liquids contains a housing with two refrigerators inside, one of which is a distiller refrigerator, and the other a reflux condenser refrigerator, having different condensation areas, with the possibility of formation on the surface distiller's condensate refrigerator and collecting it separately into the product selection and output unit, and condensate from the reflux condenser refrigerator with the possibility of being directed to a distillation column, since the amount of condensate of each of the refrigerators depends on its area and the ratio of the amount of condensate of refrigerators is directly proportional to the ratio of condensation areas these refrigerators.
Как частный случай, тип встроенных холодильников является кожухотрубным, другой частный случай тип встроенных холодильников является спиральным. Либо как вариант встроенным холодильником являются внутренние холодные стенки корпуса конденсатора.As a special case, the type of built-in refrigerators is shell-and-tube; another special case, the type of built-in refrigerators is spiral. Or, as an option, the internal cold walls of the condenser housing are a built-in refrigerator.
Площадь конденсации холодильников дистиллятора и дефлегматора в соответствии с вариантами исполнения конструкции конденсатора пропорционального отбора, может быть как постоянной, так и изменяемой. Площадь конденсации холодильников дистиллятора и дефлегматора является изменяемой за счет того, что к установленным внутри корпуса холодильникам есть доступ с целью отключения части холодильника. Холодильники кожухотрубного типа дистиллятора и дефлегматора, состоящие из трубок одного диаметра, имеют площадь конденсации равной суммарной площади конденсации всех трубок холодильника. При этом для изменения соотношения площадей конденсации в холодильниках путём перекрытия доступа пара в отдельные трубки холодильника предусмотрены запорные устройства. The condensation area of the distiller and reflux condenser refrigerators, in accordance with the design options of the proportional extraction condenser, can be either constant or variable. The condensation area of the distiller and reflux condenser refrigerators is variable due to the fact that there is access to the refrigerators installed inside the housing in order to turn off part of the refrigerator. Shell-and-tube refrigerators of the distiller and reflux condenser, consisting of tubes of the same diameter, have a condensation area equal to the total condensation area of all the refrigerator tubes. At the same time, to change the ratio of condensation areas in refrigerators by blocking the access of steam to individual tubes of the refrigerator, shut-off devices are provided.
В конденсаторе пропорционального отбора с изменяемой площадью конденсации, к установленным внутри корпуса холодильникам есть доступ с целью отключения части холодильника или существует возможность изменения площади сбора стекающего из холодильника конденсата, либо сбора конденсата с части холодильника узлом отбора, что даёт возможность устанавливать различное соотношение пропорционального разделения конденсата на флегму и продукт. Конденсатор пропорционального отбора в конструкции которого холодильники дистиллятора и дефлегматора являются кожухотрубными, и состоят из определённого количества одинаковых трубок, площадь конденсации будет равна суммарной площади конденсации всех трубок холодильника. Соотношение площадей конденсации холодильников и соответственно соотношение количества образующегося в них конденсата, будет равным соотношению количества трубок кожухотрубных холодильников дистиллятора и дефлегматора. Изменение соотношения площадей конденсации в таких холодильниках достигается путём перекрытия доступа пара в отдельные трубки холодильника запорным устройством. Исключение из работы некоторых трубок любого из холодильников, приводит к изменению соотношения площадей конденсации и соответственно к изменению пропорции разделения конденсата на флегму и продукт. Также можно изменить пропорцию разделения конденсата на флегму и продукт собирая стекающий конденсат из части трубок холодильника дистиллятора, при этом остальные трубки дистиллятора фактически работают как дефлегматор на обеспечение флегмой ректификационной колонны. Таким образом, при изменении соотношения количества трубок холодильников дистиллятора и дефлегматора, изменяются площади конденсации и соответственно флегмовое число.In a proportional selection condenser with a variable condensation area, there is access to the refrigerators installed inside the housing in order to turn off part of the refrigerator or there is the possibility of changing the collection area of the condensate flowing from the refrigerator, or collecting condensate from part of the refrigerator with a selection unit, which makes it possible to set different ratios of the proportional division of the condensate for phlegm and product. A proportional extraction condenser in the design of which the distiller and reflux condenser refrigerators are shell-and-tube, and consist of a certain number of identical tubes, the condensation area will be equal to the total condensation area of all the tubes of the refrigerator. The ratio of the condensation areas of refrigerators and, accordingly, the ratio of the amount of condensate formed in them, will be equal to the ratio of the number of tubes of shell-and-tube refrigerators of the distiller and reflux condenser. Changing the ratio of condensation areas in such refrigerators is achieved by blocking the access of steam to individual tubes of the refrigerator with a shut-off device. The exclusion of some tubes of any of the refrigerators from the operation leads to a change in the ratio of condensation areas and, accordingly, to a change in the proportion of condensate separation into reflux and product. It is also possible to change the proportion of condensate separation into reflux and product by collecting the draining condensate from part of the tubes of the distillation refrigerator, while the remaining tubes of the distiller actually work as a reflux condenser to provide reflux to the distillation column. Thus, when the ratio of the number of tubes of the distiller and reflux condenser refrigerators changes, the condensation areas and, accordingly, the reflux ratio change.
Сущность технического решения поясняет фигура, на которой изображена схема конструкции и работы устройства. The essence of the technical solution is illustrated by the figure, which shows a diagram of the design and operation of the device.
Где 1 - корпус конденсатора пропорционального отбора;Where 1 is the housing of the proportional selection capacitor;
2 - холодильник дистиллятора;2 - distiller refrigerator;
3 - холодильник дефлегматора;3 - reflux condenser refrigerator;
4 - узел отбора продукта с переливным устройством конденсата в ректификационную колонну;4 - product selection unit with condensate overflow device into the distillation column;
5 - кламповое соединение с ректификационной колонной;5 - clamp connection with a distillation column;
6 - штуцер подвода охлаждающей воды;6 - cooling water supply fitting;
7 - штуцер отвода охлаждающей воды;7 - cooling water drain fitting;
8 - трубка связи с атмосферой;8 - communication tube with the atmosphere;
9 - узел полного отбора;9 - complete selection unit;
10 - переливное устройство сбора конденсата;10 - overflow condensate collection device;
11 - зонтик;11 - umbrella;
12 - ректификационная колонна (с насадкой);12 - distillation column (with packing);
13 - регулируемое запорное устройство;13 - adjustable locking device;
14 - запорное устройство.14 - locking device.
Пример осуществления.Example implementation.
Конденсатор пропорционального отбора для дистилляции и ректификации многокомпонентных жидкостей содержит корпус 1 с двумя холодильниками внутри, один из которых является холодильником дистиллятора 2, а другой холодильником дефлегматора 3, имеющими площадь конденсации с возможностью образования на поверхности холодильника дистиллятора конденсата и сбора его отдельно в узел отбора продукта 4 и вывода в отбор, а конденсата из холодильника дефлегматора 3 с возможностью направления в ректификационную колонну 12, при этом соотношение количества конденсата холодильников прямо пропорционально соотношению площадей конденсации этих холодильников. Как вариант, тип встроенных холодильников является кожухотрубным. Другой вариант, тип встроенных холодильников является спиральным. A proportional selection condenser for the distillation and rectification of multicomponent liquids contains a housing 1 with two refrigerators inside, one of which is a distiller refrigerator 2, and the other a reflux condenser refrigerator 3, having a condensation area with the possibility of forming condensate on the surface of the distiller refrigerator and collecting it separately in the product selection unit 4 and output to the selection, and the condensate from the reflux condenser refrigerator 3 with the possibility of being directed to the distillation column 12, while the ratio of the amount of condensate from the refrigerators is directly proportional to the ratio of the condensation areas of these refrigerators. Alternatively, the type of built-in refrigerators is shell-and-tube. Another option, the type of built-in refrigerators is spiral.
Площадь конденсации холодильников дистиллятора и дефлегматора является изменяемой за счёт того, что к установленным внутри корпуса холодильникам есть доступ с возможностью отключения части холодильника. При этом для изменения соотношения площадей конденсации в холодильниках установлены запорные устройства с возможностью перекрытия доступа пара в трубки холодильника. В случае, когда тип встроенных холодильников является кожухотрубным, на узел отбора продукта 4 с переливным устройством конденсата в ректификационную колонну 12 установлено регулируемое запорное устройство 13 с возможностью перекрытия доступа пара в трубки холодильника. При этом на узел полного отбора 9 также установлено регулируемое запорное устройство 13 с возможностью перекрытия доступа пара в трубки холодильника. Кроме того, на трубку холодильника дефлегматора 3 установлено запорное устройство 14. The condensation area of the distiller and reflux condenser refrigerators is variable due to the fact that there is access to the refrigerators installed inside the housing with the ability to turn off part of the refrigerator. At the same time, to change the ratio of condensation areas, shut-off devices are installed in refrigerators with the ability to block the access of steam to the refrigerator tubes. In the case when the type of built-in refrigerators is shell-and-tube, an adjustable shut-off device 13 is installed on the product selection unit 4 with a condensate overflow device into the distillation column 12 with the ability to block the access of steam to the refrigerator tubes. At the same time, an adjustable shut-off device 13 is also installed on the full selection unit 9 with the ability to block the access of steam to the refrigerator tubes. In addition, a locking device 14 is installed on the refrigerator tube of the reflux condenser 3.
Пар многокомпонентной жидкости, предназначенной для ректификации, из ректификационной колонны 12 поступает в корпус 1 вертикально расположенного над ректификационной колонной 12 единого комбинированного устройства, в котором находятся холодильники дистиллятора 2 и дефлегматора 3, имеющими одинаковую температуру, но разную площадь конденсации, обусловленную, в данном примере, различным количеством одинаковых трубок кожухотрубного холодильника дистиллятора 2 (одна трубка) и кожухотрубного холодильника дефлегматора 3 (три трубки). Холодильники 2 и 3 омываются одной охлаждающей водой, что обеспечивает одинаковые условия и производительность всех однотипных трубок холодильников 2 и 3. Подача и отвод охлаждающей воды осуществляется с помощью штуцеров подвода воды 6 и отвода воды 7.The vapor of a multicomponent liquid intended for rectification from the distillation column 12 enters the housing 1 of a single combined device vertically located above the distillation column 12, in which there are refrigerators of the distiller 2 and reflux condenser 3, which have the same temperature, but a different condensation area, determined, in this example , a different number of identical tubes of the shell-and-tube refrigerator of the distiller 2 (one tube) and the shell-and-tube refrigerator of the reflux condenser 3 (three tubes). Refrigerators 2 and 3 are washed by the same cooling water, which ensures the same conditions and performance of all the same type of tubes of refrigerators 2 and 3. Cooling water is supplied and drained using water inlet 6 and water outlet 7.
Пар конденсируется на внутренней поверхности трубок холодильников с одинаковой интенсивностью, но количество конденсата холодильников будет различным в соответствие с отношением площадей конденсации этих холодильников. Различная площадь конденсации обусловлена различным количеством трубок однотипных кожухотрубных холодильников дистиллятора и дефлегматора, находящихся в корпусе (или длиной спирали, в случае, если применяются спиральные холодильники). В данном примере соотношение трубок холодильников будет один к трём, что обеспечивает в три раза большую площадь конденсации холодильника дефлегматора, по сравнению с площадью конденсации холодильника дистиллятора. В такой же пропорции будет образовываться количество конденсата в этих холодильниках. Всего в конденсаторе будет производиться четыре части конденсата, из которых одна часть из холодильника 2 в качестве продукта выводится в отбор узлом отбора продукта 4, а три части конденсата из холодильника 3 направляется в колонну 12 в качестве флегмы для обеспечения процессов тепломассообмена. Пропорция разделения конденсата на продукт и флегму в данном примере будет равна один к трём и соответственно установленное флегмовое число будет также равно трём, не зависимо от общего количества конденсата и изменения этого количества в процессе проведения ректификации. Такому же флегмовому числу три будет соответствовать количество трубок однотипных кожухотрубных холодильников дистиллятора и дефлегматора равное соответственно два и шесть, три и девять и т.д.Steam condenses on the inner surface of the refrigerator tubes with the same intensity, but the amount of condensate in the refrigerators will be different in accordance with the ratio of the condensation areas of these refrigerators. The different condensation area is due to the different number of tubes of the same type of shell-and-tube refrigerators of the distiller and reflux condenser located in the housing (or the length of the spiral, if spiral refrigerators are used). In this example, the ratio of the refrigerator tubes will be one to three, which provides three times the condensation area of the reflux condenser compared to the condensation area of the distiller refrigerator. The amount of condensation in these refrigerators will form in the same proportion. In total, four parts of condensate will be produced in the condenser, of which one part from refrigerator 2 as a product is removed to the selection by the product selection unit 4, and three parts of condensate from refrigerator 3 are sent to column 12 as reflux to ensure heat and mass transfer processes. The proportion of the division of condensate into product and reflux in this example will be equal to one to three and, accordingly, the established reflux number will also be equal to three, regardless of the total amount of condensate and the change in this amount during the rectification process. The same reflux number of three will correspond to the number of tubes of the same type of shell-and-tube refrigerators of the distiller and reflux condenser equal to two and six, three and nine, respectively, etc.
При изменении соотношения количества холодильников, а значит и площадей конденсации холодильников дефлегматора и дистиллятора, например, выводом некоторого их числа из работы с помощью перекрытия запорным устройством 14, выполненным в виде стержня или трубки с глухим торцем с диаметром соответствующим внутреннему диаметру трубки холодильника, изменяется объем поступления в них пара, изменяется и соотношение общей производительности дефлегматора и дистиллятора, а соответственно и флегмовое число. Если в данном примере перекрыть одну трубку холодильника 3 запорным устройством 14, выполненным в виде стержня с диаметром соответствующим внутреннему диаметру трубки холодильника, то пропорция по количеству трубок холодильников 2 и 3 будет один к двум и флегмовое число будет равно двум. Одна часть конденсата из холодильника 2 в качестве продукта будет выводиться в отбор узлом отбора продукта 4, а две части конденсата из холодильника 3 будут направляться в ректификационную колонну 12 в качестве флегмы для обеспечения процессов тепломассообмена. Большее количество трубок холодильников дистиллятора и дефлегматора увеличивает количество вариантов флегмового числа, при перекрытии части их трубок.When the ratio of the number of refrigerators, and therefore the condensation areas of the refrigerators of the reflux condenser and distiller, changes, for example, by taking a certain number of them out of operation by closing it with a shut-off device 14, made in the form of a rod or tube with a blind end with a diameter corresponding to the internal diameter of the refrigerator tube, the volume changes steam enters them, the ratio of the total productivity of the reflux condenser and distiller, and, accordingly, the reflux ratio also changes. If in this example we close one tube of the refrigerator 3 with a shut-off device 14, made in the form of a rod with a diameter corresponding to the internal diameter of the refrigerator tube, then the proportion in the number of tubes of refrigerators 2 and 3 will be one to two and the reflux ratio will be equal to two. One part of the condensate from refrigerator 2 as a product will be removed to the selection by the product selection unit 4, and two parts of the condensate from refrigerator 3 will be sent to the distillation column 12 as reflux to ensure heat and mass transfer processes. A larger number of tubes for distiller and reflux condenser refrigerators increases the number of reflux ratio options when some of their tubes overlap.
Узел отбора продукта 4, находящийся в корпусе устройства под холодильниками дистиллятора 2, позволяет принимать конденсат только из холодильников дистиллятора 2, при этом холодильники дефлегматора 3 беспрепятственно обеспечивают ректификационную колонну 12 флегмой, необходимой для процессов тепломассообмена. При необходимости продукт из узла отбора продукта 4 может направляться в ректификационную колонну 12 путём частичного или полного перекрытия отбора регулируемым запорным устройством 13, установленным на трубки узла отбора 4, что приводит к увеличению флегмового числа до бесконечности и позволяет автоматизировать процесс ректификации. Достигается это тем, что при перекрытии отбора запорным устройством 13, выполненному, например, в виде зажима, в приёмной ёмкости узла отбора продукта 4, находящейся внутри корпуса 1, поднимается уровень конденсата и происходит его перелив в ректификационную колонну 12. Узел полного отбора 9 позволяет отбирать частично или весь конденсат, что приводит к уменьшению флегмового числа до 0. При его открытии весь конденсат выводится наружу и не попадает в ректификационную колонну 12, позволяя производить дистилляцию пара спиртосодержащей жидкости. Для недопущения попадания пара в узел отбора продукта применяется штуцер отбора продукта в виде одного витка спирали, с целью создания гидрозатвора.The product selection unit 4, located in the device body under the distiller 2 refrigerators, allows you to receive condensate only from the distiller 2 refrigerators, while the reflux condenser refrigerators 3 freely provide the distillation column 12 with the reflux necessary for heat and mass transfer processes. If necessary, the product from the product selection unit 4 can be sent to the distillation column 12 by partially or completely blocking the selection with an adjustable shut-off device 13 installed on the tubes of the selection unit 4, which leads to an increase in the reflux ratio to infinity and allows you to automate the rectification process. This is achieved by the fact that when the selection is blocked by a shut-off device 13, made, for example, in the form of a clamp, in the receiving tank of the product selection unit 4, located inside the housing 1, the condensate level rises and it overflows into the distillation column 12. The full selection unit 9 allows select partly or all of the condensate, which leads to a decrease in the reflux ratio to 0. When it is opened, all the condensate is discharged outside and does not enter the distillation column 12, allowing distillation of the vapor of the alcohol-containing liquid. To prevent steam from entering the product selection unit, a product selection fitting in the form of one spiral turn is used to create a water seal.
Конденсатор пропорционального отбора с двумя узлами отбора, для дистилляции и ректификации многокомпонентных жидкостей позволяет получить следующие преимущества по сравнению с известными устройствами:A proportional sampling condenser with two sampling units for distillation and rectification of multicomponent liquids allows one to obtain the following advantages compared to known devices:
- отсутствие необходимости расчёта параметров пара;- no need to calculate steam parameters;
- упрощение и повышение точности установки флегмового числа, независимо от параметров перегоняемой жидкости и параметров пара;- simplifying and increasing the accuracy of setting the reflux ratio, regardless of the parameters of the distilled liquid and steam parameters;
- поддержание заданного флегмового числа: уменьшение общего количества пара в процессе проведения ректификации не влияет на пропорцию разделения конденсата дефлегматора и дистиллятора и на соотношение количества образующихся флегмы и продукта, а значит и флегмовое число остаётся неизменным;- maintaining a given reflux ratio: reducing the total amount of steam during the rectification process does not affect the proportion of separation of the condensate of the reflux condenser and distiller and the ratio of the amount of reflux and product formed, and therefore the reflux ratio remains unchanged;
- отсутствие влияния некритичных изменений охлаждения дефлегматора на флегмовое число;- no influence of non-critical changes in the cooling of the reflux condenser on the reflux ratio;
- простота регулировок и автоматизации отбора;- ease of adjustments and automation of selection;
- компактное комбинированное устройство из дефлегматора и дистиллятора в одном корпусе.- a compact combined device consisting of a reflux condenser and a distiller in one housing.
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2810414C1 true RU2810414C1 (en) | 2023-12-27 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB195117A (en) * | 1921-11-11 | 1923-03-29 | Us Ind Alcohol Co | Improvements in process of producing high grade esters |
| SU1386217A1 (en) * | 1986-07-11 | 1988-04-07 | Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова | Unit for rectification of multicomponent mixtures |
| RU2013749C1 (en) * | 1991-04-02 | 1994-05-30 | Омское научно-производственное объединение "Сибкриотехника" | Condenser-evaporator |
| RU2090512C1 (en) * | 1995-12-21 | 1997-09-20 | Борис Алексеевич Зимин | Installation for distilling liquids and evaporating solutions |
| RU41640U1 (en) * | 2004-07-14 | 2004-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Модус" | INSTALLATION FOR VACUUM LIQUID RECTIFICATION |
| RU41639U1 (en) * | 2004-07-06 | 2004-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Модус" | INSTALLATION FOR VACUUM RECTIFICATION OF LIQUID MIXTURES |
| RU2667286C1 (en) * | 2018-03-23 | 2018-09-18 | Никита Вячеславович Малыхин | Distillation column and method for purification of alcohol therewith |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB195117A (en) * | 1921-11-11 | 1923-03-29 | Us Ind Alcohol Co | Improvements in process of producing high grade esters |
| SU1386217A1 (en) * | 1986-07-11 | 1988-04-07 | Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова | Unit for rectification of multicomponent mixtures |
| RU2013749C1 (en) * | 1991-04-02 | 1994-05-30 | Омское научно-производственное объединение "Сибкриотехника" | Condenser-evaporator |
| RU2090512C1 (en) * | 1995-12-21 | 1997-09-20 | Борис Алексеевич Зимин | Installation for distilling liquids and evaporating solutions |
| RU41639U1 (en) * | 2004-07-06 | 2004-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Модус" | INSTALLATION FOR VACUUM RECTIFICATION OF LIQUID MIXTURES |
| RU41640U1 (en) * | 2004-07-14 | 2004-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Модус" | INSTALLATION FOR VACUUM LIQUID RECTIFICATION |
| RU2667286C1 (en) * | 2018-03-23 | 2018-09-18 | Никита Вячеславович Малыхин | Distillation column and method for purification of alcohol therewith |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4230533A (en) | Fractionation method and apparatus | |
| US2764536A (en) | Differential analyzer and control system | |
| CN102125770A (en) | Continuous rectification device and method for treating heat-sensitive material by using wiped film evaporator | |
| RU2810414C1 (en) | Proportional extraction condenser for distillation and rectification of multicomponent liquids | |
| US2749281A (en) | Controlling rich oil with constant kettle temperature by varying the water content of the kettle section | |
| RU192460U1 (en) | RECTIFICATION UNIT WITH STEAM PRODUCT TAKE-OFF | |
| RU191033U1 (en) | FILM CONTROL NODE | |
| US3322650A (en) | Control of ratio of rate of heat flow to rate of feed in distillation responsive to bottoms analysis | |
| RU2422368C2 (en) | Method for distillation of multi-component liquids | |
| RU2800690C2 (en) | Double distillation apparatus for producing top quality ethyl alcohol distillate | |
| CN109975046B (en) | Method for testing preheating and evaporation heat transfer performance of falling film evaporator | |
| RU2684602C1 (en) | Method of reflux level control, refrigerator and selection unit for its implementation | |
| RU2667286C1 (en) | Distillation column and method for purification of alcohol therewith | |
| CN209934111U (en) | Intermittent recovery equipment of dichloroethane | |
| RU206853U1 (en) | FLOW DISTILLATOR | |
| UA144426U (en) | DEVICE FOR PRODUCING COLUMN-TYPE ALCOHOL | |
| RU2081660C1 (en) | Device for continuous separation of liquid flow in rectification process | |
| CN115541647A (en) | Vapor phase single circulation balance kettle | |
| RU2178324C2 (en) | Film-type evaporator | |
| RU1808344C (en) | Heat-exchange-condensation process study unit | |
| US10781414B2 (en) | System and method for redistilling alcohol | |
| RU2723707C1 (en) | Alcohol production method | |
| JPH104947A (en) | Production of distilled liquor and production unit therefor | |
| SU1364353A1 (en) | Method of controlling the process of primary refining of oil | |
| RU54313U1 (en) | DEVICE FOR RECTIFICATION SEPARATION OF MIXTURES |