Интенсификация процесса ректификации при парциальной конденсации

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Работа направлена на интенсификацию процесса ректификации на примере исследования бинарной смеси этанол-вода и многокомпонентной среды (спиртовый конденсат). Представлены результаты экспериментальных исследований ректификации при конденсации паров на поверхности пластины, а также на горизонтально и вертикально установленных трубах. Показано, что эффективность укрепления и разделения паровой смеси зависит от соотношения потоков жидкости и паров, удельного теплового потока, температуры теплопередающей поверхности и от способа формирования пленки конденсата. Установлена величина разности температур между теплоносителем, подаваемым к поверхности теплообмена, и конденсирующими парами, а также удельного теплового потока, выделяемого конденсирующимися парами, при которых достигается наибольшее укрепление. Осуществлен процесс теплосъема при кипении стекающей пленки воды по теплопередающей поверхности, обеспечивший сравнительно низкую разность температур при ректификации, и рассчитаны коэффициенты теплопередачи. Представлены результаты разделения многокомпонентной среды при парциальной конденсации и установлены факторы, влияющие на эффективность разделения. По результатам исследований апробирован дефлегматор насадочной колонны, позволивший получить спирт–ректификат при потерях этанола менее 1 мас.%.

Об авторах

Н. А. Войнов

Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

Email: n.a.voynov@mail.ru
Красноярск, Россия

Д. А. Земцов

Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

Email: n.a.voynov@mail.ru
Красноярск, Россия

В. А. Чернов

Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

Email: n.a.voynov@mail.ru
Красноярск, Россия

О. П. Жукова

Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

Email: n.a.voynov@mail.ru
Красноярск, Россия

Д. Г. Слащинин

Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

Email: n.a.voynov@mail.ru
Красноярск, Россия

Т. А. Лунева

Сибирский государственный университет науки и технологии имени академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, Россия

Автор, ответственный за переписку.
Email: n.a.voynov@mail.ru
Красноярск, Россия

Список литературы

  1. Олевский В.М., Ручинский В.Р.,Кашников А.М., Чернышев В.И.Пленочная тепло- и массообменная аппаратура (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии).М.: Химия. 1988.
  2. Литвиненко Н.И.Совершенствование работы установки для ректификации таллового масла // Гидролизная и лесохимическая промышленность. 1976. № 7. С. 23.
  3. Владимирова Т.М.Моделирование процесса ректификации и парциальной конденсации при разделении таллового масла // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2006. № 3. С. 151.
  4. Селянина Л.И.Получение концентрата пальмитиновой кислоты на установке парциальной конденсации // Лесной журнал. 1999. № 5. С. 82.
  5. Blab E., Rumocki A.Zur maximalen Anreicherung bei der Teilkondensation von binären Dampfgemischen // Chemie Ingenieur Technik. 1980. V. 52. P. 900. doi: 10.1002/cite.3305211106.
  6. Freshwater D.C.Thermal Economy In Distillation // Institution of Chemical Engineers – Transactions. 1951. V. 29. № 1. P. 149.
  7. Blab E.Die Kondensation von binären Dampfgemischen //Chem. 1ng. Tech. 1973. V. 45. P. 865.
  8. Marangoni C.New Configuration of a Distillation Process with Reduced Dimensions // Chemical Engineering Transactions. 2011. V. 24. doi: 10.3303/CET1124134.
  9. Battisti R., Machado R.A.F., Marangoni C.A Background Review on Falling Film Distillation in Wetted-wall Columns: From Fundamentals Towards Intensified Technologies // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2020. P. 107873.
  10. Braga Pires A.P., Francisco da Silva Filho V., Francisco Alves J.L., Marangoni C., Bolzan A., Francisco Machado R.A.Application of a New Pilot-scale Distillation System for Monoethyleneglycol Recovery Using an Energy Saving Falling Film Distillation Column // Chemical Engineering Research and Design. 2020. V. 153. P. 263 https://doi.org/10.1016/j.cherd.2019.10.033.
  11. Городетский И.Я.Аппарат для вакуумной неадиабатической ректификации. Пат. 255907 СССР. 1969.
  12. Винтер А.А.Колонна. Пат. 251683 СССР. 1969.
  13. Петров В.А.Роторный ректификатор. Пат. 356998 СССР. 1972.
  14. Сайфутдинов А.Ф.Компактная ректификационная установка для разделения смешанных текучих сред и ректификационный способ разделения таких смешанных текучих сред. Пат. 006452 РФ. 2003.
  15. Сайфутдинов А.Ф.Ректификационная технология Линас. Путь к созданию высокорентабельных производств // Вестник химической промышленности. 2002. № 4 (24). С. 26.
  16. SaifutdinovА.F., Beketov O.E., Ladoushkin V.S., Nesterov G.A.Distillation technology for the 21st century // Hydrocoarbon Asia. 2002. P. 40.
  17. Markova A.Practicability of Using Partial Condensation in Distillation. // Russian Journal of Applied Chemistry. 2008. V. 81. P. 1543. 10.1134/S1070427208090139.
  18. Madyshev I.N., Dmitrieva O.S., Mayasova A.O., Nikolaev A.N.Determination of Heat Flows in Built-in Column Reflux Exchangers During Diabatic Rectification. Chemical and Petroleum Engineering. 2022. V. 58. P. 537. DOI:https://doi.org/10.1007/s10556-023-01126-3
  19. Гордон Л.В., Скворцов С.О., Лисов В.И.Технология и оборудование лесохимических производств. М.: Лесная промышленность. 1988.
  20. Выродов В.А. и др. Технология лесохимических производств / чМ.: Лесная промышленность, 1987.
  21. Rivero R.Exergy Simulation and Optimization of Adiabatic and Diabatic Binary Distillation // Energy. 2001. V. 26. P. 561. doi: 10.1016/S0360-05442(01)00020-2.
  22. Voinov N.A., Bogatkova A.V., Zemtsov D.A.Intensification of Heat and Mass Transfer in a Diabatic Column with Vortex Trays // ChemEngineering. 2022. V. 6. P. 29. https://doi.org/10.3390/chemengineering6020029.
  23. Voinov N.A., Zemtsov D.A., Zhukova O.P.Study of Thermal Rectification in a Column with Low Mass Transfer on the Steps // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. V. 51. P. 191. doi: 10.1134/S0040579517020130. [Войнов Н.А., Земцов Д.А., Жукова О.П.Исследование термической ректификации в колонне с низким массообменом на ступенях // Теорет. основы хим. технологии. 2017. Т. 51. № 2. С. 174.]
  24. Войнов Н.А., Богаткова А.В., Земцов Д.А., Жукова О.П., Чернов В.А.Насадочная тарелка перекрестного тока для диабатической укрепляющей колонны // Химия растительного сырья. 2024. № 4. С. 405. https://doi.org/10.14258/jcprm.20240414048
  25. Voinov N.A., Zemtsov D.A., Deryagina N.V., Bogatkova A.V., Zhukova O.P. A Study of Diabatic Distillation in a Column with a Low Pressure Drop // Chemical Engineering Research and Design. 2022. V. 185 P. 1. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cherd.2022.06.033
  26. Лабутин В.А.Способ разделения жидкостей ректификацией. Пат. 2174028 РФ. 2001.
  27. Перегонка / Под ред.А. Вайсбергер. М.: Изд-во иностр. лит., 1954.
  28. Blab E., Rumocki A.Zur maximalen Anreicherung bei der Teilkondensation von binären Dampfgemischen // Chem. 1ng. Tech. 1980. V. 52. № 11. P. 900.
  29. Войнов Н.А., Земцов Д.А., Дерягина Н.В.Исследование парциальной конденсации при неадиабатной ректификации // Хвойные бореальные зоны. 2018. Т. 36. № 2. С. 198.
  30. Tröster E.Berechnung der Trennwirkung von Teilkondensatoren. (Dephlegmatoren) // Chem. 1ng. Tech. 1960. V. 32 № 8. P. 525.
  31. Ito A., Asano K.Thermal Effects in Non-adiabatic Binary Distillation Effects of Partial Condensation of Mixed Vapors on the Rates of Heat and Mass Transfer and Prediction of H. T. U. // Chemical Engineering Science. 1982. V. 37. № 7.P. 1007.
  32. Малюсов В.А., Лотхов В.А., Бычков Е.В., Жаворонков Н.М. Тепло- и массообмен в процессе ректификации // Теоретические основы химической технологии. 1975. Т. 9. № 1. С. 3.
  33. Умрихин Е.Д., Константинов Е.Н.Исследование сопряженного тепломассообмена при ректификации многокомпонентных спиртовых смесей с учетом термических эффектов // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 1999. № 4. С. 58.
  34. Холпанов, Л.П., Кенинг Е.Я., Малюсов В.А., Жаворонков Н.М.Расчет массообмена при ректификации многокомпонентных смесей с учетом тепловых эффектов // Теоретические основы химической технологии. 1981. Т. 15. № 1. С. 3.
  35. Александров И.А., Гройсман С.А.Тепло- и массообмен при ректификации в барботажном слое // Теоретические основы химической технологии. 1975. Т. 9. № 1. С. 11.
  36. Умрихин Е.Д., Константинов Е.Н.Термические эффекты при ректификации пищевого этилового спирта // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 1999. № 1. С. 55.
  37. Kirschbaum E., Llpphardt G.Teilkondensation von Zweistoffgemischen // Chemie Ing. Techn. 1957. № 1. P. 393.
  38. Войнов Н.А., Жукова О.П., Войнов А.Н., Паньков В.А.Ректификация этилового спирта в колоннах со спирально-призматической насадкой // Техника и технология пищевых производств. 2012. Т. 27. № 4. С. 95.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).