RU2511839C1 - Desublimation fractionation of multicomponent system and plant to this end - Google Patents
Desublimation fractionation of multicomponent system and plant to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2511839C1 RU2511839C1 RU2012140912/06A RU2012140912A RU2511839C1 RU 2511839 C1 RU2511839 C1 RU 2511839C1 RU 2012140912/06 A RU2012140912/06 A RU 2012140912/06A RU 2012140912 A RU2012140912 A RU 2012140912A RU 2511839 C1 RU2511839 C1 RU 2511839C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- desublimation
- desublimator
- vapor mixture
- buffer liquid
- Prior art date
Links
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 title claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 18
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 13
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 3
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Способ десублимационного фракционирования многокомпонентной системы и установка для его осуществленияThe method of desublimation fractionation of a multicomponent system and installation for its implementation
Изобретение относится к пищевой, химической, фармацевтической промышленности и может быть использовано, в частности для разделения газопаровых смесей в сублимационных сушильных установках.The invention relates to food, chemical, pharmaceutical industries and can be used, in particular for the separation of gas-vapor mixtures in freeze-drying plants.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ вымораживания пара из газопаровой смеси в секционированном десублиматоре, заключающийся в подаче газопаровой смеси и хладагента и периодическом удалении десублимата, причем хладагент подают в секции последовательно, начиная с первой секции по ходу движения газопаровой смеси, и при переходе из одной секции в другую хладагент дросселируют [Патент РФ №2187056, «Способ вымораживания пара из газопаровой смеси», опубликованный 10.08.2002].The closest in technical essence and the achieved effect is a method of freezing steam from a gas-vapor mixture in a sectioned desublimator, which consists in supplying a gas-vapor mixture and refrigerant and periodically removing the desublimate, and the refrigerant is fed into the section sequentially, starting from the first section along the gas-vapor mixture, and the refrigerant is throttled from one section to another [RF Patent No. 2187056, “Method for freezing steam from a gas-vapor mixture”, published on 08/10/2002].
Недостатком этого способа является необходимость использования хладагента с высоким давлением паров и сложность системы регулирования давления паров и температуры по секциям десублиматора, высокая себестоимость готового продукта.The disadvantage of this method is the need to use a refrigerant with a high vapor pressure and the complexity of the system for regulating vapor pressure and temperature in sections of the desublimator, the high cost of the finished product.
Технической задачей изобретения является разработка способа десублимационного фракционирования многокомпонентной системы и установки для его осуществления, позволяющих осуществлять разделение многокомпонентной системы на отдельные фракции в каскаде десублиматоров и упростить процесс регулирования температуры в отдельных десублиматорах при вымораживании компонентов с использованием низкокипящего хладагента.An object of the invention is to develop a method of desublimation fractionation of a multicomponent system and an installation for its implementation, which allows for the separation of a multicomponent system into separate fractions in a cascade of desublimators and to simplify the process of temperature control in individual desublimators when components are frozen using low-boiling refrigerant.
Техническая задача изобретения достигается тем, что в способе десублимационного фракционирования многокомпонентной системы, включающем подачу газопаровой смеси и хладагента для охлаждения поверхности десублимации с последующим удалением десублимата, новым является то, что для охлаждения поверхности десублимации используют буферную жидкость, представляющую собой жидкость с низкой температурой замерзания, передающую теплоту от газопаровой смеси к хладагенту, в качестве которой используют, например, водный раствор этиленгликоля, причем концентрацию буферной жидкости в растворе подбирают таким образом, чтобы проходя через каскад десублиматоров температура ее замерзания в каждом десублиматоре была ниже, чем в предыдущем по ходу движения газопаровой смеси.The technical problem of the invention is achieved by the fact that in the method of desublimation fractionation of a multicomponent system, including the supply of a gas-vapor mixture and a refrigerant to cool the surface of the sublimation, followed by removal of the desublimate, it is new that a buffer liquid is used to cool the surface of the sublimation, which is a liquid with a low freezing point, heat transfer from the gas-vapor mixture to the refrigerant, which is used, for example, an aqueous solution of ethylene glycol, etc. than the concentration of a buffer liquid in a solution selected so as to pass through the cascade Desublimers its freezing point in each Desublimers was lower than the previous movements during the gas-vapor mixture.
Установка для десублимационного фракционирования многокомпонентной системы содержит каскад десублиматоров, состоящий из 2-х и более десублиматоров, соединенных последовательно по направлению движения потока газопаровой смеси, снабженных запорными вентилями для отключения любого десублиматора из каскада, причем каждый десублиматор представляет собой цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода газопаровой смеси, патрубком для слива конденсата, снабженного водяной рубашкой, внутри которого установлен криоэлемент, состоящий из внешней емкости для буферной жидкости, в которой установлена емкость для хладагента, закрепленная посредством фланцевого соединения таким образом, чтобы она не касалась дна емкости для буферной жидкости, причем криоэлемент в корпусе закреплен фланцевым соединением таким образом, чтобы газопаровая смесь обтекала емкость с буферной жидкостью со всех сторон.The apparatus for desublimation fractionation of a multicomponent system contains a cascade of desublimators, consisting of 2 or more desublimators, connected in series in the direction of flow of the gas-vapor mixture, equipped with shut-off valves to shut off any desublimator from the cascade, each desublimator is a cylindrical body with nozzles for supplying and gas-vapor mixture outlet, a condensate drain pipe equipped with a water jacket, inside which a cryoelement is installed, consisting from an external buffer liquid container in which a refrigerant container is mounted, secured by means of a flange connection so that it does not touch the bottom of the buffer liquid container, and the cryoelement in the housing is secured by a flange connection so that the gas-vapor mixture flows around the container with the buffer liquid from all sides.
Технический результат изобретения заключается в достаточно полном разделении многокомпонентной системы на фракции, упрощении процесса регулирования температуры в десублиматорах и получении фракций с последовательно повышающимся содержанием низкокипящих компонентов.The technical result of the invention is a fairly complete separation of the multicomponent system into fractions, simplifying the process of controlling the temperature in desublimators and obtaining fractions with a successively increasing content of low boiling components.
На фиг.1 представлена установка для десублимационного фракционирования многокомпонентной системы, фиг.2 - общий вид десублиматора, на фиг.3 представлен график зависимости концентрации выделенной фракции от средней температуры поверхности десублимации,Figure 1 shows the installation for desublimation fractionation of a multicomponent system, figure 2 is a General view of the desublimator, figure 3 shows a graph of the concentration of the selected fraction from the average surface temperature of the desublimation,
Установка для десублимационного фракционирования многокомпонентной системы (фиг.1) представляет собой каскад десублиматоров 1, подключенных друг к другу последовательно по направлению движения потока газопаровой смеси. На патрубках для перехода газопаровой смеси из одного десублиматора в другой установлен запорный вентиль 15, который служит для отключения десублиматора из каскада и регенерации десублимата на охлаждаемой поверхности. Число десублиматоров зависит от числа компонентов в разделяемой смеси и может составлять от 2-х и более. Десублиматор состоит из цилиндрического корпуса1 с патрубком 2 для подачи газопаровой смеси и патрубком 3 для отвода пара, фланца 4 для крепления криоэлемента 5, каждый криоэлемент состоит из внешней емкости 6 и внутренней емкости 7, соединенных между собой фланцами 8,9. Внутренняя емкость 7 снабжена патрубком 10 для подачи хладагента. Цилиндрический корпус 1 десублиматора снабжен рубашкой 11 с патрубками 12, 13 для подачи и отвода теплоносителя соответственно и патрубком 14 для отвода десублимата из аппарата.Installation for desublimation fractionation of a multicomponent system (figure 1) is a cascade of desublimators 1 connected to each other in series in the direction of flow of the gas-vapor mixture. On the nozzles for the transition of the gas-vapor mixture from one desublimator to another, a shut-off valve 15 is installed, which serves to disconnect the desublimator from the cascade and regenerate the desublimat on the cooled surface. The number of desublimators depends on the number of components in the shared mixture and can be from 2 or more. The desublimator consists of a cylindrical body 1 with a nozzle 2 for supplying a gas-vapor mixture and a nozzle 3 for venting steam, a flange 4 for attaching a
Способ десублимационного фракционирования многокомпонентной системы в предлагаемой установке осуществляют следующим образом. Перед разделением многокомпонентной системы каждый десублиматор готовят к работе, для чего пространство между внешней и внутренней емкостями криоэлемента каждого десублиматора заполняют буферной жидкостью, в качестве которой используют, например, водный раствор этиленгликоля, причем концентрацию этиленгликоля в растворе подбирают таким образом, чтобы температура его замерзания снижалась от десублиматора к десублиматору по ходу движения газопаровой смеси и была приближена к температуре замерзания одного из компонентов. Затем емкость для хладагента криоэлемента заполняют жидким азотом. Исходную газопаровую смесь подают в первый десублиматор, а неконденсирующиеся компоненты смеси отводят из последнего. По мере продвижения газопаровой смеси из одного десублиматора в другой один из компонентов с более высокой температурой замерзания образует слой десублимата в виде льда на внешней поверхности емкости с буферной жидкостью, при этом концентрация этого компонента в смеси уменьшается. Охлаждение поверхности десублимации осуществляется через буферную жидкость, находящуюся в каждом десублиматоре. Соответственно, в первом десублиматоре поддерживается наиболее высокая температура замерзания, а в последнем - наиболее низкая. В результате происходит разделение смеси на фракции и обеспечивается распределение слоя компонента по поверхностям десублимации. Для удаления десублимата с поверхности используют водяной пар, поддаваемый в рубашку аппарата. Собравшийся десублимат удаляется из десублиматора через патрубок, расположенный в нижней его части.The method of desublimation fractionation of a multicomponent system in the proposed installation is as follows. Before the separation of the multicomponent system, each desublimator is prepared for operation, for which the space between the external and internal capacities of the cryoelement of each desublimator is filled with a buffer liquid, for example, an aqueous solution of ethylene glycol is used, and the concentration of ethylene glycol in the solution is selected so that its freezing temperature decreases from the desublimator to the desublimator along the gas-vapor mixture and was close to the freezing temperature of one of the components. Then, the cryoelectric refrigerant tank is filled with liquid nitrogen. The initial gas-vapor mixture is fed into the first desublimator, and non-condensable components of the mixture are withdrawn from the latter. As the gas-vapor mixture moves from one desublimator to another, one of the components with a higher freezing temperature forms a layer of desublimate in the form of ice on the outer surface of the tank with the buffer liquid, while the concentration of this component in the mixture decreases. The desublimation surface is cooled through a buffer fluid located in each desublimator. Accordingly, in the first desublimator the highest freezing temperature is maintained, and in the last - the lowest. As a result, the mixture is divided into fractions and the component layer is distributed over the surfaces of desublimation. To remove desublimate from the surface, water vapor is used that can be fed into the jacket of the apparatus. The assembled desublimate is removed from the desublimator through a pipe located in its lower part.
Способ десублимационного фракционирования многокомпонентной системы поясняется примером.The method of desublimation fractionation of a multicomponent system is illustrated by an example.
Пример 1. Для разделения используют двухкомпонентную газопаровую систему (50% водный раствор этилового спирта). Смесь подают в первый десублиматор, а отводят из третьего, где происходит осаждение паров на охлаждаемых поверхностях криоэлементов в каждом десублиматоре с постепенным повышением содержания высоколетучих компонентов в десублимате.Example 1. For separation using a two-component gas-vapor system (50% aqueous solution of ethyl alcohol). The mixture is fed into the first desublimator, and diverted from the third, where vapor is deposited on the cooled surfaces of the cryoelements in each desublimator with a gradual increase in the content of highly volatile components in the desublimat.
Анализ результатов экспериментальных исследований показывает, что температура охлаждаемой поверхности в первом десублиматоре составила +14°С при концентрации этиленгликоля в водном растворе буферной жидкости 10%, во втором десублиматоре -36°С при концентрации этиленгликоля в водном растворе буферной жидкости 25%, в третьем десублиматоре -115°С при концентрации этиленгликоля в водном растворе буферной жидкости 45%. При этом в первом десублиматоре был получен десублимат с содержанием этанола 52%; концентрация этанола в десублимате второго аппарата составила 76%; в третьем десублиматоре был получен этанол с концентрацией 93%.An analysis of the results of experimental studies shows that the temperature of the cooled surface in the first desublimator was + 14 ° C at an ethylene glycol concentration in the aqueous solution of the buffer liquid of 10%, in the second desublimator -36 ° C at the concentration of ethylene glycol in the aqueous solution of the buffer liquid 25%, in the third desublimator -115 ° C at a concentration of ethylene glycol in an aqueous solution of a buffer liquid of 45%. Moreover, in the first desublimator was obtained desublimate with an ethanol content of 52%; the ethanol concentration in the desublimate of the second apparatus was 76%; in the third desublimator, ethanol with a concentration of 93% was obtained.
Предложенный способ десублимационного фракционирования многокомпонентной системы и установка для его осуществления позволяет:The proposed method of desublimation fractionation of a multicomponent system and installation for its implementation allows you to:
- разделять многокомпонентные смеси на фракции;- to separate multicomponent mixtures into fractions;
- упростить процесс разделения многокомпонентных систем за счет использования каскада десублиматоров;- to simplify the process of separation of multicomponent systems through the use of a cascade of desublimators;
- упростить процесс регулирования температуры в десублиматорах.- simplify the process of temperature control in desublimators.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012140912/06A RU2511839C1 (en) | 2012-09-25 | 2012-09-25 | Desublimation fractionation of multicomponent system and plant to this end |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012140912/06A RU2511839C1 (en) | 2012-09-25 | 2012-09-25 | Desublimation fractionation of multicomponent system and plant to this end |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012140912A RU2012140912A (en) | 2014-03-27 |
| RU2511839C1 true RU2511839C1 (en) | 2014-04-10 |
Family
ID=50342910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012140912/06A RU2511839C1 (en) | 2012-09-25 | 2012-09-25 | Desublimation fractionation of multicomponent system and plant to this end |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2511839C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110314402A (en) * | 2019-06-10 | 2019-10-11 | 上海大学 | A kind of recyclable device and recovery method of the interim curable type material of historical relic |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1305938A1 (en) * | 1984-03-30 | 1990-05-30 | Предприятие П/Я М-5881 | Desublimation unit |
| RU2187056C1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-08-10 | Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия | Method of freezing out steam from gas-steam mixture |
| RU2271849C1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-03-20 | Закрытое акционерное общество "Холдинговая катализаторная компания" | Desublimator |
| RU2368414C1 (en) * | 2008-07-14 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Device for solid matter desublimation |
-
2012
- 2012-09-25 RU RU2012140912/06A patent/RU2511839C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1305938A1 (en) * | 1984-03-30 | 1990-05-30 | Предприятие П/Я М-5881 | Desublimation unit |
| RU2187056C1 (en) * | 2001-06-15 | 2002-08-10 | Государственное образовательное учреждение Воронежская государственная технологическая академия | Method of freezing out steam from gas-steam mixture |
| RU2271849C1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-03-20 | Закрытое акционерное общество "Холдинговая катализаторная компания" | Desublimator |
| RU2368414C1 (en) * | 2008-07-14 | 2009-09-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) | Device for solid matter desublimation |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110314402A (en) * | 2019-06-10 | 2019-10-11 | 上海大学 | A kind of recyclable device and recovery method of the interim curable type material of historical relic |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012140912A (en) | 2014-03-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EA201492147A1 (en) | RECTIFICATION COLUMN WITH INNER HEAT AND MASS TRANSFER AND METHOD OF SEPARATION OF MULTICOMPONENT MIXTURES IN FRACTION WITH USE OF RECTIFICATION COLUMN WITH INTERNAL HEAT AND MASS PRODUCTION | |
| CN105567363B (en) | A kind of de- hydrocarbon device and method of natural gas dewaxing dehydration | |
| UA116658C2 (en) | A process and apparatus for quenching coke | |
| JP2017503994A (en) | Method, separator and olefin plant for separating hydrocarbon mixtures containing hydrogen | |
| RU2511839C1 (en) | Desublimation fractionation of multicomponent system and plant to this end | |
| WO2012049553A3 (en) | Mass transfer column | |
| RU2415813C1 (en) | Device to clean water of impurities | |
| RU2377074C1 (en) | Device to separate fluid particles from gas flow | |
| RU2016144536A (en) | INJECTION DEVICE, IN PARTICULAR, FOR INJECTION OF HYDROCARBON RAW MATERIALS IN A PETROCHEMICAL INSTALLATION | |
| EA201690105A1 (en) | SYSTEM AND METHOD FOR QUICK COOLING OF HIGH-TEMPERATURE FLOW | |
| CN204093065U (en) | A kind of single-action scraper concentrator | |
| RU2493898C1 (en) | Method of field processing of gas condensate deposit products using unstable gas condensate as coolant and plant to this end | |
| CN105392547B (en) | System and method for multi-unit gas processing | |
| CN206463528U (en) | Online washing fractionation tower top follows system | |
| RU2496559C1 (en) | Plant for trapping vapors of oil and oil products | |
| RU2472564C1 (en) | Plant to extract carbon dioxide from light hydrocarbon ethane-bearing long distillate | |
| US10722812B2 (en) | System with a direct contact desublimating heat exchanger and temperature regulation | |
| RU2550719C1 (en) | Device of fuel gas preparation for utilisation in cogeneration plants | |
| US9908791B2 (en) | Steam condensation and water distillation system | |
| CN106693430A (en) | Online water washing fractioning tower top cycle system | |
| US20170165588A1 (en) | Apparatus for desubliming or condensing a condensable fluid in a closed space | |
| CN204996152U (en) | Alcohol distillation recovery tower | |
| RU147537U1 (en) | PLANT FOR SEPARATING A LIQUID MIXTURE | |
| CN203540099U (en) | Energy-efficient solvent oil fractionation device | |
| CN105623706B (en) | Crude oil continuous distillation dehydration method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150926 |