Способ установления равновесных концентраций в системе твердая фаза-жидкость-пар

 

Изобретение относится к способам определения равновесных концентраций в системе твердая фаза - жидкость - пар и может быть использовано в лабораторной практике. Цель изобретения - увеличение точности определения равновесных концентраций и уменьшение времени проведения единичного эксперимента. Способ характеризуется следуюп5ей совокупностью признаков. Перегрев смеси под избыточным давлением, предотвращающим ее кипение, проведение процесса дросселирования с образованием парового потока за счет процесса самоиспарения , введение жидкой кипящей смеси в зону самоиспарения таким образом, что на границах зоны формируют опускающуюся пленку жидкости, которая изолирует паровой поток от взаимодействия с внешней средой через стен ки зоны. 2 ил., о € (Л

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (511 4 В 01 D 3/00 3/32

ВСЕОБ? И Н

13,", .,13

-ВИБЛИ О ТЕ 1(А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3998915/31-26 (22) 01,01.86 (46) 07,12.87. Бюл. 1(45 (71) Краснодарский политехнический институт (72) П.П.Любченков, О.В,Толмачев, Н.П.Рябченко и Е.Н.Константинов (53) 66.015.23(088.8) (56) Хала Э. и др. Равновесие между жидкостью и паром. - M.: Иностранная литература, 1962, с. 438. (54) СПОСОБ УСТАНОВЛЕНИЯ РАВНОВЕСНЫХ

КОНЦЕНТРАЦИИ В СИСТЕМЕ ТВЕРДАЯ ФА

ЗА - ЖИДКОСТЬ - ПАР (57) Изобретение относится к способам определения равновесных концентраций в системе твердая фаза — жидкость — пар и может быть использовано в лабораторной практике, Цель изобретения — увеличение точности определения равновесных концентраций и уменьнение времени проведения единичного эксперимента. Способ характеризуется следующей совокупностью признаков. Перегрев смеси под избыточным давлением, предотвращающим ее кипение, проведение процесса дросселирования с образованием парового потока за счет процесса самоиспарения, введение жидкой кипящей смеси в зону самоиспарения таким образом, что на границах зоны формируют опускающуюся пленку жидкости, которая изолирует паровой поток от взаимо(0 действия с внепней средой через стен ки зоны. 2 ил.

13

Изобретение относится к способам установления равновесных. концентраций в системе твердая фаза - жидкость - пар и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях про &ппленности

Целью изобретения является увеличение точности при определении равновесных концентраций и уменьшение времени установления равновесия.

На фиг.1 изображена схема реализации способа; на фиг.2 — лабораторная установка, в которой реализуется способ, Схема включает зону 1 перегрева смеси, зону 2 равновесного самоиспарения, зону 3 конденсации парового потока, зону 4 смещения конденсата и жидкой фазы, дроссельное устройство 5 и пробоотборники 6 и 7.

Пример. Способ реализуется на лабораторной установке, состоящей. из испарительной камеры 8 с паровым патрубком 9, штуцером 10 и моностатом 11, циркуляционного насоса 12, на нагнетательной линии которого установлены перегреватель 13, дроссельное устройство 14 и манометр 15, холодильников 16 и 17, промежуточной емкости 18, термометров 19-21, пробоотборников 2? и 23, воздушного крана

24, тепловой изоляции.25 и конденсатора 26.

Способ реализуется следующим образом, Анализируемую смесь, например

10 мас„/ водного раствора этанола, содержащего 1 мас./ дрожжевых клеток, направляют в зону 1 перегрева.. Здесь смесь под избыточным давлением порядка 0,1 ати, предотвращающим кипение, нагревают до 93,5 С, превышая о, температуру кипения на 1-2 C. Затем проводят процесс дросселирования давления с помощью устройства 5, и смесь вводят в верхнюю часть зоны 2 самоиспарения. В результате равновесного испарения образуется паровой поток, оставшийся водноспиртовый раствор концентрацией 9,9 мас.7 отводят в зону 4 смещения. Водноспиртовые пары концентрацией 51,7 мас./ направляют в зону 3 конденсации, и образующийся конденсат смешивают в зоне 4 с оставшимся водноспиртовым раствором.

Ввод перегретой смеси осуществляют таким образом, что на границах зоны образуется стекающая пленка

57028

2 жидкой фазы, изолирующая образующийся паровой поток от взаимодействия с внешней средой через стенку эоны 2

5 испарения. Тем самым исключается возникновение дикой флегмы. Из зоны

4 смешения смесь подают в зону 1 перегрева и процессы ее перегрева и самоиспарения повторяются.

Отбор проб для анализа осуществ.ляют через пробоотборники 6 и 7 через 0 5-1,0 ч после начала эксперимента и по полученным концентрациям проб судят о равновесии в системе.

Организация процесса самоиспарения позволяет создать оптимальные условия для наступления равновесия и интенсифицировать массообмен в системе твердое тело - жидкость - пар.

20 Пример 1 В испарительную камеру загружают 10 мас./ водного раствора этанола, содержащего в качестве твердой фазы дрожжевые клетки н количестве 5-10 мас./. Эту смесь

2В шестеренчатым насосом через перегреватель и дроссельное устройство 6 подают в испарительную камеру. В перегревателе при давлении 1,1 ати смесь доводят до 92,5-93,5 С, что на

30 1-? С вьш е температуры кипения в камере 1. Дросселирование смеси в устройстве проводят в непосредственной близости от камеры, после чего ее направляют в испарительную камеру, где давление поддерживается равным

1,0 ати„

За счет теплоты перегрева образуются пары и температура системы жидкость - пар - твердое тело снижается . О ,10 до 91,5 С. При этом смесь вводят в камеру тангенциально через патрубок и она стекает по стенкам камеры в виде жидкой пленки, изолирующей паровой поток от взаимодействия с внеш46 ней средой через стенку зоны испарения. Исключено возникновение дикой флегмы и искажение эа счет этого равновесных концентраций, Процесс самоиспарения обеспечиваВ0 ет идеальные условия для установления равновесия в тройной системе, так как частицы твердой фазы являют ся центрами парообразования, что интенсифицирует переход целевого компонента из твердой фазы в жидкость и затем, в пар.

Уменьшается время единичного цикла измерения. При самоиспарении пар контактирует только с кипящей жидкос1357028 тью, что исключает укрепление пара за счет его частичной конденсации на границе камеры или же неравновесное выкипание капелек раствора.

Жидкую смесь с концентрацией этанола 9,9 мас./ в насос, а образовавшиеся пары с концентрацией 51,7 мас.Ж проходят через паровой патрубок в конденсатор, конденсируются и конденсат стекает в промежуточную емкость f0 и затем в насос. Далее цикл повторяется.

Через 0,5 ч после начала эксперимента через пробоотборники отбирают пробы и по их концентрациям судят о 15 равновесии в системе.

За счет увеличения кратности циркуляции жидкой смеси обеспечивается минимальный перегрев ее, что создает и равновесной испарительной камере, 20 условия, близкие к изотермическим, т.е, жидкость в процессе самоиспарения не подкипает и не охлаждается извне. При наступлении равновесия показания термометров идентичны. 25

Таким образом, согласно предлагаемому способу образование паровой фазы происходит эа счет процесса самоиспарения. Подвод тепла к жидкой фазе осуществляется в условиях, исключающих пузырьковое кипение на теплопередающей поверхности. Пар и жидкая фаза находятся при этом в состоянии равновесия. При известном способе за счет перегрева жидкости на теп- 35 лопередающей поверхности и ее пузырькового кипения равновесие не устанавливается, что приводит к систематической ошибке в опытах„

Кроме того, согласно предлагаемому способу в испарительной камере движение кипящей жидкости (самоиспаряющейся) организовано таким образом, что контакт пара со стенками камеры полностью исключается. Не возникает 45 конденсации пара и искажения его концентрации, В известном способе не исключена возможность образования дикой флегмы и за счет этого искажения равновесных концентраций, В процессе самоиспарения частицы твердой фазы являются центрами парообразования. Это интенсифицирует процесс массопереноса из твердой фазы в жидкость и пар и значительного сокращения времени установления общего равновесия в системе. При известном способе преобразование протекает на теплопередающей поверхности, Интенсивность массопереноса в системе твердое тело — жидкость ниже, чем в системе жидкость — пар, что приводит к значительному увеличению времени установления состояния, близкого к ра-. равновесному в системе твердое теложидкость — пар.

Формул а и з о б р е т ения

Способ установления равновесных концентраций в системе твердая фаза — жидкость — пар, включающий нагрев и испарение смеси, вывод образующихся паров на конденсацию и возврат конденсата в зону испарения,смеси, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности при определении равновесных концентраций и уменьшения времени установления равновесия, смесь из нижней части зоны испарения принудительно при избыточном давлении, исключающем ее кипение, подают в перегреватель, где к ней подводят тепло, после чего проводят процесс дросселирования давления и полученную парожидкостную смесь, содержащую твердую фазу, вводят в верхнюю часть зоны испарения с образованием на границах этой зоны стекающей пленки жидкой фазы, i357nra

Составитель С.Баранова

Техред М.Дидык Корректор С.Черни

Редактор А.Шандор

Заказ 5917/3 Тираж 657 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4