Способ ректификации водно-этанольных смесей

 

Изобретение касается производства спиртов, в частности ректификации водно-этанольных смесей, может быть использовано в химической и пищевой отраслях промьпиленностио Процесс ведут в неоднородном электростатическом поле, силовые линии которого перпендикулярны поверхности раздела паровой и жидкой фаз, с подведением положительного потенциала к паровой фазе и заземлением жидкой фазы при напряженностях поля 0,4-2 :кВ/см. Новьй способ позволяет интенсифицировать массообмен в 1,5-8,3 раза и повысить степень разделения компонентов смеси на 1-7%, что дает возможность уменычнть высоту колонной аппаратуры. 2 ил.,4 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1456402 (51)4 С 07 С 29/80 31/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

8."(И83Я6

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

И д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4195815/31-04 (22) 17.02.87 (46) 07.02.89 Бюл. № 5 (71) Московский институт химического машиностроения (72) Г.А.Буланов, В.В.Бутков и В.Е.Старшов (53) 547.26.07 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 990248, кл . В 01 D 3/00,, 1981.

Малюсов В.А. и др. Массообмен в процессе пленочной ректификации.

Доклады АН СССР, 1955, т.105, № 5, с.1057-1059. (54) СПОСОБ РЕКТИФИКАЦИИ ВОДНО-ЭТАНОЛЬНЫХ СМЕСБЙ

Изобретение относится к способу ректификации спиртсодержащих: смесей, а именно водно-этанольных смесей, и может быть использовано в химической, пищевой и смежных с ними отраслях промьппленности.

Цель изобретения — интенсификация массообмена и повышение степени разделения компонентов смеси.

Цель достигается ректификацией смесей в пленочной колонне в неоднородном электростатическом поле, силовые линии которого перпендикулярны поверхности раздела паровой и жидкой .фаз, с подведением положительного потенциала к паровой и заземлением жидкой фазы при напряженности поля, равных 0,4-2,0 кВ/см.

Пример ы 1-13. Разделению ректификацией подвергают смесь этило(57) Изобретение касается производства спиртов, в частности ректификации водно-этанольных смесей, может быть использовано в химической и пищевой отраслях промышленности. Процесс ведут в неоднородном электростатическом поле, силовые линии которого перпендикулярны поверхности раздела паровой и жидкой фаз, с подведением положительного потенциала к паровой фазе и заземлением жидкой фазы при напряженностях поля 0,4-2 .кВ/см. Новый способ позволяет интенсифицировать массообмен в 1,5-8,3 раза и повысить степень разделения компонентов смеси на 1-7Х что дает возможность уменьшить высоту с

Я колонной аппаратуры. 2 ил., 4 табл.

2 вый спирт-вода с различным содержанием спирта в исходной смеси (от 2,91

Фю до 92,82 мас.Х) при наложении электро- статического поля различной поляр- СЛ ности, напряженность которого изменяется от 0 до 2 кВ/см. 4:ъ

Разделение смеси проводят в пленочной колонне, изготовленной из стекла.

На фиг. 1 изображена схема установки, в которой проводят разделение смеси; на фиг.2 — кривые зависимости отношения коэффициентов массопередачи с полем и без него (КЕ/К ) от напд Ъ ряженности потенциала к паровой фазе (п.ф.) и заземлении жщткой фазы (ж.ф.).

Исходную смесь в кубе колонны 1 нагревают до температуры кипения, установив на J1ATPe 2 напряжение

1456402

70-220 В в зависимости от разделяемой смеси, т.е. температуры кипения (давление атмосферное). Силу тока замеряют амперметром 3, а напряжение вольтметром 4.

Пар, поднимаясь по колонне 5, взаимодействует с жидкостью, стекающей в виде пленки. Электростатическое поле различной напряженности и полярности создается вертикальнйм электродом 6, расположенным по оси, и электродом 7, изготовленным в виде спирали по наружной поверхности колонны 5. Электроды изолированы стеклянной поверхностью, что предотвращает их непосредственный контакт с разделяемыми смесями и исключает возможность пробоя. Кроме того, установка имеет дефлегматор 8, холодильник 9 емкость готового продукта 10, киловольтметр 14, краны 15-18.

Разделение смеси осуществляют традиционным способом и после установления стационарного режима заме- 25 ряют скорость и концентрацию пара в двух точках: 11 (Сн) — после успокоительного участка и 12 (С„) — вверху колонны, 3aTe+ накладывают электростати- 3д ческое поле различной напряженности и полярности, создаваемое источни. ком 13 высокого напряжения и электродамн 6 и 7. По достижении стационарного режима осуществляют замеры.

На фиг.2 обозначены кривая 1 для исходной концентрации этилового спирта 31,78 мас., кривая 2 — .

2 91 мас.Х, кривая 3-57,26 мас.%; кривая 4-77,49 мас., кривая 5—

83,09 мас.X кривая 6-92,82 мас.X.

Независимо от концентрации этилового спирта в исходной смеси максимальное увеличение коэффициентов массопередачи наблюдается при напря45 женностях поля,. равных 1 5-1,7 кВ/см (фиг.2).

В табл.1 представлены результаты разделения смеси этанол-вода при нап50 ряженности поля Е=1,6 кВ/см и подведении различных потенциалов (поло11 И жительного + или отрицательного

"-") либо к паровой фазе (п.ф.),либо к жидкой фазе (ж.ф.), либо заземлением ("s") одной из них.

Иэ табл.1 видно, что максимальная интенсификация массообмена эа счет. увеличения коэффициентов массопередачи соответствует разделению смеси этанол-вода в электростатическом поле с подведением положительного потенциала к паровой и заземлением жидкой фаз.

П р и и е р 14. Осуществляют ректификацию на пленочной колонне (фиг.1) водно-этанольной смеси с содержанием этанола в кубе колонны 2,91 мас.X.

В табл.2 представлены результаты ректификации этой смеси без наложения поля и при изменении его напряженности E от 0,4 до 2,0 кВ/см (С концентрация спирта в точке 11, С „концентрация спирта в. точке 12). Положительный потенциал подведен к центральному электроду, а наружный заземлен. К вЂ” коэффициент массопередачи в газовой фазе, К.„ — коэффициент массопередачи в жидкой фазе.

Пример 15. Осуществляют ана логично примеру 14, но для исходной смеси с содержанием этанола 28,06 мас. X.

Результаты опытов даны в табл.3.

Пример 16. Осуществляют аналогично примеру 14, но для исходной смеси с содержанием этанола

92,82 мас. ..

Результаты опытов приведены в табл.4.

Предлагаемый способ ректификации позволяет интенсифицировать массообмен (значения коэффициентов массопередачи увеличиваются в 1,5-8,3 раза) и увеличить степень разделения компонентов в смеси на 1-7 мас., что поз) воляет уменьшить высоту колонны аппаратуры.

Формула изобретения.

Способ ректификации водно-этанольных смесей в пленочной колонне, .отличающийся тем, что, с целью интенсификации массообмена и повышения степени разделения компонентов смеси, процесс осуществляют. в неоднородном электростатическом поле, силовые линии которого перпендикулярны поверхности раздела паровой и жидких фаз, с подведением положительного потенциала к паровой фазе и заземлением жидкой фазы при напряженностях поля, равных,0,4—

2,0 кВ/см,.!

456402

Т а б л и ц а 1

К /К при различной полярности электростатического поля и напряженности Е=1,6 кВ/см Пример Концентрация CIH$0H в исходной смеси,мас.7 п фе з ф 11 It п.ф. "+ " и. ф. 1з 11 ф 11+ 11 ф 1t+ t t ф 11+11 ж.ф."з".1 II tt

° Ц3 о л. It О

° Ч1 °

1,83

2,91

1,94

1,8

1,91

f,77

1,75

7,84

1,85

1,84

1,75

1,75

1,72

1,69

1,74

1,72

1,64

1,61

1,59

1,56

1,71

1,69

1,53

1,53

i,52

1,64

1,63

1,48

1,5

1,45

1,45

1,56

1,49

1,43

1,42

1,53

1,47

1,4

1,44

1,51

1,4

1,38

1,73

1,83

1,86

1,9

1,78

1,97

2,29

2,23

2,2

1,96

64,39

2,6

2,68

2,5

2,28

2,24

77,59

3,24

3,07

3,04

3,03

3,01

3,01

3,24

77,49

92,82

3,07

3,94

3,74

3,03

3,71

7,45

8,38

7,34

7,32

7,3

7,07

Таблица 2

2 кг/м .ч

Опыт Е, кВ/см

К„, кг/м ч с„ мол.д . мас.

Ск мол.д . мас. Е

0,0

0,4

0,8

1,2

4,998

3, 156

1,6

О, 050

0,050

2,0

13, 68

16,76

21, 74

28, Q6

31, 78

44, 15

57,26

0,050

0,050

0,050

0,050

11, 786 0,561 76, 579 3, 373

11,814 0,590 78,64 3 587

11,753 0,612 3,814 3,814

11,857 . 0,621 80,739 4,226

11, 791 О, 671 83, 904 4, 882

11,763 0,60 79,329 3,696

2, 595

2,986

3,360

3,823

1456402

Таблица 3

Опыт

ЪЕ

К

4 г/и ч кг/м ч

° .мас.Х

0,0

0,4

0,8

2, 960

2 ° 134 3 ° 392

2 ° 416 3,934

1 2

40,502

40,405

0,637 81, 765

1,6

0,654 82,874

210

Таблица4

0 ° О

0,840

2,718

0 839 93 011 О 874 94 674 10 901 11,197

0,4

0,840 93,076 0,877 94,809 10,901

0,8

11,197

1,2

0,840

О, 849

0,840

1,6

2,0

12,080

0,210

0,209

0,210

0,210

О, 210

0,209

40,399 0,616 80,397. 1,705 2,608

40,265 0,619 80,614 1,787 . 2,744

40, 427 0,628 81, 188 1,892

40,286 0,624 80,937 1,844 2,858

93,045 0,853 93,675 2,437

93, 054 0,878 94,853 17,201 17 ° 510

93,021 0,880 94,936 22,432 22 ° 783

93 ° 062 0,875 94,721 11,807

1456402

O8 rZ

Юыг.Z

Составитель Н.Капитанова

Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова,Редактор Н.Гунько

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

Заказ 7478/19 Тираж 352 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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