SK286023B6

SK286023B6 - Method of steam condensation and execution of this method

Info

Publication number: SK286023B6
Application number: SK52-2003A
Authority: SK
Inventors: Heinz Rothneder; Ján Cvengroš
Original assignee: Fakulta Chemickej A Potravinárskej Technológie Stu
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2008-01-07
Also published as: SK522003A3

Abstract

Disclosed is a method of a steam condensation where distillate steams are directed to the product condenser, which is dipped in a boiling cooling medium, whereby the steams of cooling medium are condensing in the medium condenser which is cooled by air. Apparatus for the steam condensation consists of the condensing vessel (1) and the product condenser (2) placed in the condensing vessel (1). The condensing vessel (1) is connected with the medium condenser (3) by the inlet (4) for steams of medium and with the outlet (5) for the liquid medium.

Description

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Podľa doteraz známych postupov sa pary vznikajúce pri destilácii kvapalných zmesí vedú do vhodne dimenzovaných kondenzátorov, kde kondenzujú na kvapalinu, schladia sa a spravidla odtekajú do zásobníka destilátu. Kondenzátory sú chladené vhodným chladiacim médiom, obvykle vodou, ktoré je potrebné recyklovať najmä z dôvodov ochrany životného prostredia a šetrenia prírodných zdrojov. Ohriate médium je preto potrebné schladiť na požadovanú vstupnú teplotu do nového cyklu. Nevýhodou týchto riešení sú nákladné a rozmerné chladiace veže, čerpadlá, komplikovaná prevádzka a nevyhnutné straty média. V prípade, že na kondenzáciu sa požaduje konkrétna teplota média, napríklad preto, že destilát ako produkt destilácie má vyšší bod topenia a kvôli kontinuálnej prevádzke kondenzátora nemá byť teplota média spravidla nižšia, ako je táto teplota topenia destilátu, sú potrebné dodatočné zariadenia typu termostatov.According to the known processes, the vapors produced by the distillation of the liquid mixtures are fed to suitably sized condensers, where they condense to the liquid, cool and usually flow into the distillate reservoir. The capacitors are cooled with a suitable coolant, usually water, which needs to be recycled for environmental reasons and conservation of natural resources. The heated medium must therefore be cooled to the desired inlet temperature for the new cycle. The disadvantages of these solutions are costly and bulky cooling towers, pumps, complicated operation and inevitable media loss. If a particular medium temperature is required for condensation, for example because the distillate as a distillation product has a higher melting point and, due to the continuous operation of the condenser, the medium temperature should not generally be lower than this melting point of the distillate, additional thermostatic devices are required.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tieto nevýhody odstraňuje vynález, podstatou ktorého je, že pary produktu sa vedú do kondenzátora produktu, ktorý je ponorený vo vrúcom chladiacom médiu, pričom pary chladiaceho média kondenzujú v kondenzátore chladiaceho média, chladeného vzduchom.These drawbacks are overcome by the invention, wherein the product vapors are fed to a product condenser immersed in a boiling refrigerant, whereby the refrigerant vapor condenses in an air-cooled refrigerant condenser.

Postup na kondenzáciu pár podľa vynálezu má niekoľko výhod. V prvom rade umožňuje jednoduchú a účinnú reguláciu kondenzačnej teploty v pomerne skokom rozsahu teplôt, kedy teplota varu chladiaceho média, obvykle vody, sa ustáli na hodnote prislúchajúcej tlaku nad hladinou chladiaceho média v kondenzačnej nádobe. Tento tlak je spravidla nižší ako atmosférický tlak a vytvorí sa účelovo vzhľadom na požadovanú teplotu kondenzácie. Ďalšou výhodou je skutočnosť, že chladiace médium v zariadení na kondenzáciu pár podľa vynálezu cirkuluje v uzavretom systéme bez strát. Kým kondenzátor produktu spravidla býva vyrobený z nekorozívneho materiálu, ako je legovaná oceľ, kondenzátor pár chladiaceho média môže byť vyrobený z ľahko opracovateľných materiálov napríklad z medi s výbornou tepelnou vodivosťou.The vapor condensation process of the invention has several advantages. Firstly, it allows simple and effective control of the condensing temperature over a relatively high temperature range where the boiling point of the cooling medium, usually water, stabilizes at a value corresponding to the pressure above the level of the cooling medium in the condensation vessel. This pressure is generally lower than atmospheric pressure and is created purposefully with respect to the desired condensation temperature. A further advantage is that the refrigerant in the vapor condensation device according to the invention circulates in a closed system without losses. While the product condenser is typically made of a non-corrosive material such as alloy steel, the refrigerant vapor condenser can be made of easily machined materials, for example, copper with excellent thermal conductivity.

Pary chladiaceho média vstupujú do dostatočne dimenzovaného kondenzátora média zhora, kde kondenzujú, schladia sa a stekajú späť do nádoby kondenzátora. Chladenie kondenzátora média je vzdušné, výhodne je možné na lepší odvod tepla využiť zvýšený pohyb vzduchu okolo kondenzátora pomocou ventilátora. Hodnota tlaku v nádobe kondenzátora, respektíve ním určená hodnota bodu varu média v kondenzačnej nádobe, musí byť taká, aby tu existoval dostatočný teplotný rozdiel na kondenzáciu odpareného média v kondenzátore média so vzdušným chladením. V prípade vody ako chladiaceho média by táto teplota nemala byť nižšia ako 45 °C. Príliš nízke tlaky v priestore nad hladinou média v kondenzačnej nádobe vedú tiež k nízkej hustote pár chladiaceho média a k zníženej tepelnej účinnosti kondenzátora. Zariadenie podľa vynálezu môže v princípe pracovať aj pri tlaku vyššom ako je atmosférický. Ak sa ako chladiace médium použije voda, zariadenie podľa vynálezu môže pracovať v rozsahu teplôt od 45 do 105 °C, čo zodpovedá tlakom v kondenzačnej nádobe 10 kPa až 120 kPa. Účinný prestup tepla v kondenzátore produktu je zabezpečený jednak kondenzáciou pár na strane destilátu, jednak varom chladiaceho média na strane média. Chladiacim médiom je výhodne voda, vo zvláštnych prípadoch je však možné využiť aj inú nekorozívnu nízko viskóznu kvapalinu podľa potreby s nižším alebo vyšším normálnym bodom varu v porovnaní s vodou. Spôsob a zariadenie podľa vynálezu sú zvlášť výhodné pri vákuovej destilácii najmä v prípade, kedy destilát má zvýšený bod tuhnutia. Vtedy umožňuje jednoduchý a účinný proces kondenzácie pár produktu jeho kontinuálny odvod z kondenzátora a pripojenie celého destilačného aparátu na zdroj vákua. Typickým príkladom je kondenzácia pár vyšších mastných kyselín s bodom topenia okolo 40 °C. Kondenzátor s tlakom riadeným teplotným režimom podľa vynálezu je istým typom zariadení označovaných ako heat pipes.The refrigerant vapor enters a sufficiently sized medium condenser from above, where it condenses, cools and flows back into the condenser container. Cooling of the condenser of the medium is airy, it is advantageous to use increased air movement around the condenser by means of a fan for better heat dissipation. The pressure value in the condenser vessel or the boiling point of the medium in the condensation vessel, respectively, must be such that there is sufficient temperature difference to condense the evaporated medium in the air-cooled condenser. In the case of water as the cooling medium, this temperature should not be lower than 45 ° C. Too low pressures in the space above the medium level in the condensation vessel also result in a low vapor density of the coolant and a reduced thermal efficiency of the condenser. The device according to the invention can in principle also operate at a pressure higher than atmospheric. If water is used as the cooling medium, the device according to the invention can operate in the temperature range from 45 to 105 ° C, which corresponds to pressures in the condensation vessel of 10 kPa to 120 kPa. Effective heat transfer in the product condenser is ensured both by the condensation of the vapor on the distillate side and by the boiling of the cooling medium on the medium side. The cooling medium is preferably water, but in special cases it is also possible to use another non-corrosive low viscous liquid as desired with a lower or higher normal boiling point compared to water. The process and apparatus according to the invention are particularly advantageous in vacuum distillation, especially when the distillate has an elevated pour point. In this case, a simple and efficient condensation process of the product vapor permits its continuous discharge from the condenser and the connection of the entire distillation apparatus to a vacuum source. A typical example is the condensation of higher fatty acid vapors with a melting point of about 40 ° C. The temperature-controlled pressure condenser of the invention is a type of device known as heat pipes.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na pripojenom obrázku je schematicky znázornené zariadenie na vykonávanie spôsobu kondenzácie pár podľa vynálezu.The attached figure schematically shows an apparatus for carrying out the vapor condensation method according to the invention.

Sk 286023 B6SKK 286023 B6

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

Pary vyšších mastných kyselín, vznikajúce v destilačnom zariadení s pracovnou teplotou 220 °C pri tlaku 120 Pa, kondenzujú v kondenzátore produktu zvonku chladeného vrúcou vodou s teplotou 60 °C pri tlaku 20 kPa. Kondenzát produktu sa odvádza z kondenzátora produktu kontinuálne zubovým čerpadlom. Pary vody kondenzujú vo vzduchom chladenom kondenzátore média, kondenzát sa schladí a vracia sa späť do kondenzačnej nádoby.Higher fatty acid vapors formed in a distillation apparatus at a working temperature of 220 ° C at a pressure of 120 Pa are condensed in a product condenser externally cooled with boiling water at 60 ° C at a pressure of 20 kPa. The product condensate is discharged from the product condenser continuously by a gear pump. The water vapor condenses in the air-cooled condenser of the medium, the condensate is cooled and returned to the condensation vessel.

Príklad 2Example 2

V kondenzačnej nádobe 1 je umiestnený kondenzátor produktu 2, ktorý je ponorený do chladiaceho média. Kondenzátor média 3 je spojený s kondenzačnou nádobou 1 rúrkou na prívod pár média 4 a rúrkou na odvod kvapalného média 5. Kondenzátor produktu je v hornej časti vybavený hrdlom na pary produktu 6, v dolnej časti vákuovým hrdlom 7 a hrdlom na kondenzát produktu 8. Všetky tieto tri hrdlá tesne prestupujú kondenzačnou nádobou 1. Kondenzačná nádoba 1 je na svojom vrchole vybavená evakuačným hrdlom 9, ktoré je ukončené ventilom 10.A condenser of product 2 is placed in the condensation vessel 1 and is immersed in the cooling medium. The medium condenser 3 is connected to the condensation vessel 1 by a medium vapor supply tube 4 and a liquid medium discharge tube 5. The product condenser is equipped with a vapor port 6 of the product at the top, a vacuum port 7 and a condensation port of the product 8 at the bottom. these three throats tightly penetrate the condensation vessel 1. The condensation vessel 1 is at its top equipped with an evacuation throat 9 which is terminated by a valve 10.

Kondenzačná nádoba 1, zaplnená chladiacim médiom tak, aby kondenzátor produktu 2 bol v médiu plne ponorený, sa vyevakuuje cez evakuačné hrdlo 9 na požadovaný tlak a pomocou ventilu 10 sa uzavrie. Vo zvláštnych prípadoch je možné naopak cez evakuačné hrdlo 9 vytvoriť v kondenzačnej nádobe 1 tlak vyšší, ako je atmosférický a rovnako pomocou ventilu 10 ju uzavrieť. Zariadenie na kondenzáciu pár sa potom pomocou príslušných hrdiel pripojí na destilačné zariadenie, na zdroj vákua a na zariadenie na kontinuálne alebo diskontinuálne odčerpávanie kvapalného produktu. V prípade atmosférickej destilácie sa vákuové hrdlo 7 nevyužije a hrdlom na kondenzát produktu 8 odteká destilát voľne do zásobníka.The condensation vessel 1, filled with coolant so that the product condenser 2 is fully immersed in the medium, is evacuated through the evacuation throat 9 to the desired pressure and closed by means of the valve 10. In special cases, on the other hand, a pressure higher than atmospheric pressure can be generated in the condensation vessel 1 via the evacuation throat 9 and can also be closed by means of the valve 10. The vapor condensation device is then connected to the distillation apparatus, to the vacuum source and to the continuous or discontinuous evacuation of the liquid product by means of the respective ports. In the case of atmospheric distillation, the vacuum port 7 is not used and the distillate flows freely into the container through the product condensate port 8.

Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability

Spôsob a zariadenie na kondenzáciu pár podľa vynálezu možno využiť pri kondenzácii pár destilátu pri atmosférickej alebo vákuovej destilácii všade tam, kde existuje dostatočný teplotný rozdiel medzi destilačnou teplotou a pracovnou teplotou v kondenzátore produktu podľa vynálezu.The process and apparatus for condensing vapor according to the invention can be used for condensation of distillate vapor in atmospheric or vacuum distillation wherever there is a sufficient temperature difference between the distillation temperature and the working temperature in the condenser of the product according to the invention.

Claims

PATENT CLAIMS

A method for condensing vapors with product vapor condensation in a product condenser, developing refrigerant vapors and condensing them in an air-cooled refrigerant condenser, characterized in that the product vapor condenses at the boiling point of the coolant and this boiling point is determined by room pressure cooling medium.

Vapor condensation method according to claim 1, characterized in that the cooling medium is water.

A vapor condensation device according to claim 1, comprising a condensation vessel with a product condenser and a medium condenser interconnected by a fluid vapor supply and liquid discharge conduit, characterized in that an evacuation throat (9) is located at the top of the condensation vessel (1). ), wherein the product condenser (2) is provided at the top with a product vapor orifice (6) and at the bottom with a vacuum port (7) and a product condensate orifice (8).