Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта
Описан принцип работы устройства для укрепления паров спирта путем перегонки с использованием водопоглащающей соли без образования флегмы и принцип регенерации соли. Предлагаемый способ дает возможность получить безводный спирт для использования в производстве биогорючего и по сравнению с традиционн...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2005 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2005
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61494 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта / Г. Бремерс, А. Шкеле, Г. Бирзиетис, В. Гулбис, А. Данилевич // Промышленная теплотехника. — 2005. — Т. 27, № 6. — С. 31-36. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860266434692644864 |
|---|---|
| author | Бремерс, Г. Шкеле, А. Бирзиетис, Г. Гулбис, В. Данилевич, А. |
| author_facet | Бремерс, Г. Шкеле, А. Бирзиетис, Г. Гулбис, В. Данилевич, А. |
| citation_txt | Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта / Г. Бремерс, А. Шкеле, Г. Бирзиетис, В. Гулбис, А. Данилевич // Промышленная теплотехника. — 2005. — Т. 27, № 6. — С. 31-36. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Описан принцип работы устройства для укрепления паров спирта путем перегонки с использованием водопоглащающей соли без образования флегмы и принцип регенерации соли. Предлагаемый способ дает возможность получить безводный спирт для использования в производстве биогорючего и по сравнению с традиционной перегонкой почти вдвое снизить расход энергии на процесс.
Описано принцип роботи обладнання для зміцнення пари спирту шляхом перегонки з використанням водопогли нальної солі без утворення флегми та принцип регенерації солі. Пропонований спосіб дає змогу одержувати безводний спирт для використання у виробництві біопального та у порівнянні з традиційною перегонкою майже вдвічі зменшити витрату енергії на процес.
The operation principle of equipment for alcohol dehydration using non-reflux saline distillation is described. The new method for saline regeneration is developed. The developed innovative non-reflux saline dehydration method of crude alcohol gives possibility to obtain absolute alcohol for biofuel production and reduce energy consumption in dehydration process almost on half.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:01:15Z |
| format | Article |
| fulltext |
из “полутруб”. Согласно (1) толщины стенок на;
ружного δнар и внутреннего δвн полуколец долж;
ны быть
,
и, учитывая (5) и что R0 ≈ d2, материалоемкость
превысит исходное значение в
Последние подсчеты еще раз подтверждают
оптимальность конструкции на основе двенадца;
титрубной схемы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Системы тепловых насосов. Инструкция по
проектированию. Vissmann – 2000. – 47с.
Получено 27.08.2005 г.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 31
ТЕПЛО+ И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
Описано принцип роботи обладнан+
ня для зміцнення пари спирту шляхом
перегонки з використанням водопогли+
нальної солі без утворення флегми та
принцип регенерації солі. Пропонова+
ний спосіб дає змогу одержувати без+
водний спирт для використання у ви+
робництві біопального та у порівнянні з
традиційною перегонкою майже вдвічі
зменшити витрату енергії на процес.
Описан принцип работы устройства
для укрепления паров спирта путем пе+
регонки с использованием водопогла+
щающей соли без образования флегмы
и принцип регенерации соли. Предлага+
емый способ дает возможность полу+
чить безводный спирт для использова+
ния в производстве биогорючего и по
сравнению с традиционной перегонкой
почти вдвое снизить расход энергии на
процесс.
The operation principle of equipment
for alcohol dehydration using non+reflux
saline distillation is described. The new
method for saline regeneration is devel+
oped. The developed innovative non+reflux
saline dehydration method of crude alco+
hol gives possibility to obtain absolute
alcohol for biofuel production and reduce
energy consumption in dehydration
process almost on half.
УДК 663.5:541.48:66.048
БРЕМЕРС Г.1, ШКЕЛЕ А.1, БИРЗИЕТИС Г.1, ГУЛБИС В.1, ДАНИЛЕВИЧ А.2
1 Институт силовых машин Латвийского сельскохозяйственного университета
2 Институт Микробиологии и биотехнологии Латвийского Университета
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ
ПИЛОТНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ БЕЗФЛЕГМОВОЙ
СОЛЕВОЙ ПЕРЕГОНКИ СПИРТА
Все исследователи солевой перегонки спирта
указывают на преимущества этого вида перегон;
ки. Такая перегонка дает возможность получить
продукт концентрацией выше азеотропной
вплоть до абсолютного спирта, и сэкономив
энергию перегонки [1–6]. Однако этот метод
имеет и недостатки, главная из них –регенерация
отработанной соли. Предлагают отработанный
раствор соли упаривать, соль кристаллизовать и
сушить. При Этом регенерированная соль воз;
вращается в колонну перегонки в виде раствора
во флегме. Таким методом пользовались и авторы
настоящей статьи. Получение спирта высокой
концентрации в результате перегонки с добавле;
нием хлорида кальция, связано с трудностями ре;
генерации соли. Главные из них проявлялись по;
сле кристаллизации, когда нужно было отнять от
соли кристаллизационную воду путем сушки.
Для этого нужна высокая температура. Моногид;
рат хлорида кальция при такой температуре суш;
ки расплавляется, образуя комки и слои частиц,
прочно сцепленных с поверхностью аппаратуры.
Это затрудняет подвод теплоты, перемешивание
и транспортировку соли.
Для устранения этих трудностей целесообразно
регенерацию соли проводить не в воздушной сре;
де, а в химически инертной вязкой жидкости.
Важным условием при этом является то, что жид;
кость без существенных изменений должна вы;
держивать весьма высокую температуру регенера;
ции соли, которая должна быть равна или выше
температуры, при которой кристаллогидрат теря;
ет химически связанную воду. Все этапы регенера;
ции соли – упаривание, кристаллизация и сушка
происходят в одном агрегате – регенераторе при
температуре регенерации соли, которая для хло;
ристого кальция составляет около 200 оС. В таких
условиях образуется суспензия мелких безводных
кристаллов в жидкости. Жидкость препятствует
столкновениям кристаллов друг с другом, что пре;
дотвращает образование конгломератов соли и
осаждение их на внутренних поверхностях обору;
дования с образованием слоя похожего на накипь.
Направление полученной суспензии в перегон;
ный аппарат вместо сухой соли повлекло измене;
ние самой технологии перегонки. Существующая
технология предусматривает растворение соли во
флегме. Но для образования флегмы тратится энер;
гия, которую можно сэкономить, если вместо флег;
мы в верхнюю часть колонны насосом вводить кон;
тактную массу, в виде суспензии безводных крис;
таллов соли в разделяющей их жидкой среде.
Контактная масса, стекая по тарелкам вниз, встре;
чается и контактирует с парами этанола, поднима;
ющимися вверх. При этом соль связывает воду па;
ров спирта, сначала образуя кристаллогидраты,
потом насыщенный раствор, который затем разбав;
ляется. Положительный эффект обезвоживания
обусловливается двумя факторами: отнятием воды
от спирто;водной смеси при образовании кристал;
логидратов и изменением соотношения парциаль;
ных давлений паров спирта и воды на каждой та;
релке колонны в желательном направлении.
В своих исследованиях, имитируя ступенчатые
изменения концентрации спирта на тарелках колон;
ны, мы создали диаграмму для определения числа
теоретических тарелок в верхней части колонны без;
флегмовой перегонки (Рис.1). Линия А показывает
изменение концентрации спирта на тарелках в зави;
симости от концентрации перегоняемого спирта в
присутствии безводных кристаллов соли. Линия В
показывает изменение концентрации спирта на та;
32 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
ТЕПЛО+ И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
Рис. 1. Определение теоретического числа тарелок в абсорбирующей
воду части концентрационной колонны.
12 – номер тарелки; 10,5 – прирост концентрации на тарелке;
А – линия изменения концентрации этанола в присутствии безводных кристаллов CaCl2;
В – линия изменения концентрации этанола в присутствии насыщенного водного раствора CaCl2;
С – линия изменения концентрации этанола при переходе безводного CaCl2 в насыщенный водяной
раствор – рабочая линия.
релках в зависимости от концентрации перегоняе;
мого спирта в присутствии насыщенного раствора
соли. Переход от сухого, безводного состояния кри;
сталлов к состоянию насыщенного раствора в верх;
ней части колонны происходит постепенно и отра;
жается рабочей линией С. Длина вертикали,
проведенной из любой точки абсциссы, на которой
отложены концентрации спирта на различных та;
релках колонны до рабочей линии, показывает уве;
личение концентрации этанола в ближайшей следу;
ющей по ходу подъема паров этанола зоне (тарелке)
колонны. Нумерация тарелок предлагается сверху
вниз.
Метод концентрирования спирта, который
можно назвать безфлегмовой солевой перегон;
кой, мы исследовали как на лабораторной, так и
на специально изготовленной малогабаритной
установке. Эта установка состоит из колонны
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 33
ТЕПЛО+ И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
Рис. 2. Схема экспериментальной установки для обезвоживания этанола.
1 – колонна с тарелками; 2 – куб; 3 – термоизоляционный кожух.
для обезвоживания спирта и из узла регенерации
соли. Устройство колонны обезвоживания пока;
зано на рис. 2.
Принцип действия этой колонны следующий.
В находящуюся в кубе колонны отработанную
контактную массу (разделяющую среду, водопо;
глощающую соль, отобранную от спирта воду, не;
которое количество этанола) вводят подлежащие
обезвоживанию пары спирта. Они барботируют
через жидкость и поднимаются вверх по колонне.
Навстречу им по полкам (тарелкам) стекает горя;
чая регенерированная контактная масса (разделя;
ющая среда и водопоглощающая соль). Оба пото;
ка контактируют друг с другом. В результате
тепломассообмена между этими потоками водо;
поглощающая соль отнимает от пара воду, образуя
кристаллогидраты все возрастающей по мере
приближения к кубу степенью оводнения. С пер;
вой (сверху) полки (тарелки) из колонны уходит
обезвоженный пар спирта, в куб поступает прак;
тически истощившая свою способность водопог;
лащения контактная масса, так как за время ее
контакта с водно;спиртовым паром соль образо;
вала насыщенный раствор и больше поглощать
воду не может. Эта масса выводится из аппарата и
направляется на регенерацию.
Узел регенерации соли работает следующим
образом. Цилиндрическая емкость установки
(рис. 3) заливается контактной массой несколь;
ко выше уровня входа ее в теплообменник 3. В
результате змеевик теплообменника заполняется
контактной массой. В змеевике масса нагревает;
ся и возникает ее естественная циркуляция. На;
гретая масса течет по змеевику вверх и поступа;
ет в цилиндр, где смешивается с вновь
поступающей на регенерацию контактной мас;
сой, повышая ее температуру. Так, постепенно
нагреваясь до соответствующей температуры
кристаллогидраты соли теряют гидратную воду
вплоть до полного обезвоживания и восстанов;
ления своей водопоглотительной способности.
Выпаренная вода удаляется из аппарата в виде
пара, а регенерированная масса выводится через
патрубок в нижней части установки. В качестве
34 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
ТЕПЛО+ И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
Рис. 3. Схема установки для регенерации соли.
1 – цилиндрический приемник; 2 – декантатор; 3 – теплообменник;
4 – электронагреватель; 5 – теплоизоляционный кожух.
разделяющей среды в опытах использовались
минеральное масло, рапсовое масло, парафин.
Последний оказался более приемлемым, т.к. бо;
лее устойчив к длительному воздействию высо;
ких температур, почти не пенится, не дымит и не
образует летучих фракций. В качестве водопо;
глощающей соли использовали хлористый каль;
ций. Для регенерации контактной массы пара;
фин – хлористый кальций контактную массу
нагревали до 180…210 oС с помощью электрона;
гревателей.
Данные, полученные в этих исследованиях,
дают возможность произвести энергетический
расчет. В расчете сравнивается получение абсо;
лютного спирта в стандартном комплекте: браж;
ная колонна, ректификационная колонна, моле;
кулярное сито и в безфлегмовой солевой
установке, состоящей из бражной колонны, без;
флегмовой солевой колонны и узла регенерации
соли. Расчет произведен по методике [7] с ис;
пользованием численных значений расходных
величин, указанных в этом же источнике. Срав;
нительные цифры показаны в таблице.
Данные таблицы показывают, что при исполь;
зовании безфлегмово – солевой перегонки, вме;
сто стандартной для производства абсолютного
спирта, можно сэкономить почти половину рас;
ходуемой энергии.
В настоящее время изготовлена пилотная ус;
тановка, при помощи которой расход энергии
можно будет установить экспериментально.
Выводы
1. Рекомендованная различными авторами
спирто – солевая перегонка имеет несколько су;
щественных преимуществ, но ее реализация за;
трудняется необходимостью регенерации отра;
ботанной соли. Для этого нужно упаривание,
кристаллизация и сушка. Регенерированная соль
растворяется во флегме и повторно используется
в процессе перегонки.
2. Предлагается регенерацию отработанной со;
ли проводить в подогретом до необходимой тем;
пературы слое химически инертной жидкости. В
результате получается суспензия кристаллов сухой
соли, которую насосом можно перекачать, на;
правляя в верхнюю часть перегонной колонны.
При этом отпадает необходимость создавать флег;
му, что дает возможность сэкономить энергию.
3. Расход энергии при производстве абсолют;
ного спирта по сравнению с методом молекуляр;
ного сита уменьшается почти наполовину.
4. Предлагаемый способ обезвоживания спир;
та может быть использован при получении био;
этанола непосредственно из спирта;сырца без
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6 35
ТЕПЛО+ И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
Та б л и ц а . Сравнение расхода энергии при производстве абсолютного спирта, в %
предварительного снижения его водосодержания
ректификацией.
ЛИТЕРАТУРА
1. Barba, D., Brandani, V., Giacomo, G.D.
Hyperazeotropic ethanol salted;out by extractive distilla;
tion. Theoretical evaluation and experimental check (1985).
In: Chemical Engineering Science, 40(12), pp. 2287.
2. Furter, W.F. Production of Fuel;Grade
Ethanol by Extractive Distillation Exploying the Salt
Effect (1993), Can, Separation and Purification
Mrthods, 22 (1), pp. 1;21.
3. Pinto, R.T.P., Wolf6Maciel, M.R., Lintomen, L.
Saline extractive distillation process for ethanol
purification (2000). In: Computers and chemical
Engineering, 24, pp. 1698;1694.
4. Бремерс Г., Галобурда Р., Айзсилс Г. Расши;
рение возможностей использования солевой
дистилляции. Промышленная теплотехника. –
1999. – 21, № 2;3, – с. 56;58.
5. Ципарис И.Н., Добросердов Л.Л., Коган, В.Б.
Солевая ректификация. – М.: Химия, 1969. – 198 с.
6. Bremers G., Galoburda R., Gulbis V., Birzietis
G. Ethanol dehydration applying modified method of
saline distillation – non;reflux distillation (2002).
International Conference “Energy – saving tech;
nologies for drying and hygrothermal processing”.
Proceedings. Moscow, MSAU, V.3, pp.63;69.
7. Грязнов В.П. Практическое руководство по
ректификации спирта. – М.: Пищевая промыш;
ленность., 1987. – 155 с.
Получено 27.08.2005 г.
36 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2005, т. 27, № 6
ТЕПЛО+ И МАССООБМЕННЫЕ АППАРАТЫ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61494 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:01:15Z |
| publishDate | 2005 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Бремерс, Г. Шкеле, А. Бирзиетис, Г. Гулбис, В. Данилевич, А. 2014-05-06T15:22:49Z 2014-05-06T15:22:49Z 2005 Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта / Г. Бремерс, А. Шкеле, Г. Бирзиетис, В. Гулбис, А. Данилевич // Промышленная теплотехника. — 2005. — Т. 27, № 6. — С. 31-36. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61494 663.5:541.48:66.048 Описан принцип работы устройства для укрепления паров спирта путем перегонки с использованием водопоглащающей соли без образования флегмы и принцип регенерации соли. Предлагаемый способ дает возможность получить безводный спирт для использования в производстве биогорючего и по сравнению с традиционной перегонкой почти вдвое снизить расход энергии на процесс. Описано принцип роботи обладнання для зміцнення пари спирту шляхом перегонки з використанням водопогли нальної солі без утворення флегми та принцип регенерації солі. Пропонований спосіб дає змогу одержувати безводний спирт для використання у виробництві біопального та у порівнянні з традиційною перегонкою майже вдвічі зменшити витрату енергії на процес. The operation principle of equipment for alcohol dehydration using non-reflux saline distillation is described. The new method for saline regeneration is developed. The developed innovative non-reflux saline dehydration method of crude alcohol gives possibility to obtain absolute alcohol for biofuel production and reduce energy consumption in dehydration process almost on half. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Тепло- и массообменные аппараты Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта Investigations into the principles of the structure and operation of the pilot equipment for nonreflux saline evaporisation of alcohol Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта Бремерс, Г. Шкеле, А. Бирзиетис, Г. Гулбис, В. Данилевич, А. Тепло- и массообменные аппараты |
| title | Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта |
| title_alt | Investigations into the principles of the structure and operation of the pilot equipment for nonreflux saline evaporisation of alcohol |
| title_full | Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта |
| title_fullStr | Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта |
| title_full_unstemmed | Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта |
| title_short | Исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта |
| title_sort | исследование принципов устройства и работы пилотной установки для безфлегмовой солевой перегонки спирта |
| topic | Тепло- и массообменные аппараты |
| topic_facet | Тепло- и массообменные аппараты |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61494 |
| work_keys_str_mv | AT bremersg issledovanieprincipovustroistvairabotypilotnoiustanovkidlâbezflegmovoisolevoiperegonkispirta AT škelea issledovanieprincipovustroistvairabotypilotnoiustanovkidlâbezflegmovoisolevoiperegonkispirta AT birzietisg issledovanieprincipovustroistvairabotypilotnoiustanovkidlâbezflegmovoisolevoiperegonkispirta AT gulbisv issledovanieprincipovustroistvairabotypilotnoiustanovkidlâbezflegmovoisolevoiperegonkispirta AT danileviča issledovanieprincipovustroistvairabotypilotnoiustanovkidlâbezflegmovoisolevoiperegonkispirta AT bremersg investigationsintotheprinciplesofthestructureandoperationofthepilotequipmentfornonrefluxsalineevaporisationofalcohol AT škelea investigationsintotheprinciplesofthestructureandoperationofthepilotequipmentfornonrefluxsalineevaporisationofalcohol AT birzietisg investigationsintotheprinciplesofthestructureandoperationofthepilotequipmentfornonrefluxsalineevaporisationofalcohol AT gulbisv investigationsintotheprinciplesofthestructureandoperationofthepilotequipmentfornonrefluxsalineevaporisationofalcohol AT danileviča investigationsintotheprinciplesofthestructureandoperationofthepilotequipmentfornonrefluxsalineevaporisationofalcohol |