RU2342610C1 - Method of reducing heat consumption in rectification processes - Google Patents
Method of reducing heat consumption in rectification processes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2342610C1 RU2342610C1 RU2007110456/06A RU2007110456A RU2342610C1 RU 2342610 C1 RU2342610 C1 RU 2342610C1 RU 2007110456/06 A RU2007110456/06 A RU 2007110456/06A RU 2007110456 A RU2007110456 A RU 2007110456A RU 2342610 C1 RU2342610 C1 RU 2342610C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- liquid
- compressor
- heat
- evaporator
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 24
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 13
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 11
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 9
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N isobutanol Chemical compound CC(C)CO ZXEKIIBDNHEJCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к способам снижения расхода тепла в процессах ректификации за счет использования теплоты конденсации паров верха колонны для испарения кубовой жидкости. Процесс ректификации является процессом разделения смесей путем многократного частичного испарения и конденсации. Особенностью процесса является большие затраты тепла на испарение кубовой жидкости в ректификационной колонне [1].The invention relates to methods for reducing heat consumption in rectification processes by using the heat of condensation of the vapor of the top of the column to evaporate bottoms liquid. The rectification process is the process of separation of mixtures by repeated partial evaporation and condensation. A feature of the process is the large heat consumption for the evaporation of bottoms liquid in a distillation column [1].
Уровень техникиState of the art
Наиболее близкими аналогами изобретения являются способы снижения расхода тепла за счет рекомпрессии пара верха ректификационной колонны и применения теплового насоса [2, 3, 4].The closest analogues of the invention are methods of reducing heat consumption due to recompression of the vapor of the top of the distillation column and the use of a heat pump [2, 3, 4].
Схема снижения расхода тепла на ректификационной колонне с помощью теплового насоса приведена на фиг.1. Жидкость из куба колонны (К-1) дросселируется через дроссельный вентиль (Др) до давления, при котором температура кипения кубовой жидкости становится ниже температуры конденсации пара верха колонны (К-1). При дросселировании кубовой жидкости образуется парожидкостная смесь, которая поступает в сепарационную емкость (Е-1). Жидкость из емкости (Е-1) поступает в теплообменник (Х-1), где испаряется за счет теплоты конденсации пара верха колонны. Образующийся пар вместе с паром из сепарационной емкости (Е-1) перегревается в перегревателе (Т-1) и компримируется в компрессоре (Кр) до давления низа колонны. Полученный сжатый пар возвращается в куб ректификационной колонны (К-1) [2, 3, 4].The scheme for reducing heat consumption in a distillation column using a heat pump is shown in Fig.1. The liquid from the bottom of the column (K-1) is throttled through the throttle valve (Dr) to a pressure at which the boiling point of the bottom liquid falls below the condensation temperature of the vapor of the top of the column (K-1). When throttling bottoms liquid, a vapor-liquid mixture is formed, which enters the separation tank (E-1). The liquid from the tank (E-1) enters the heat exchanger (X-1), where it evaporates due to the heat of condensation of the vapor of the top of the column. The steam formed, together with the steam from the separation tank (E-1), overheats in the superheater (T-1) and is compressed in the compressor (Cr) to the bottom pressure of the column. The resulting compressed steam is returned to the cube distillation column (K-1) [2, 3, 4].
Наиболее близким прототипом для изобретения является способ снижения расхода тепла за счет рекомпрессии пара. Схема данного способа приведена на фиг.2. Пар с верха колонны (К-1) поступает в сепарационную емкость (Е-1). Из емкости пар через перегреватель (Т-1) поступает в компрессор (Кр). В большинстве случаев для сжатия пара используют поршневые и центробежные компрессоры [4].The closest prototype for the invention is a method of reducing heat consumption due to recompression of steam. The scheme of this method is shown in figure 2. Steam from the top of the column (K-1) enters the separation tank (E-1). Steam flows from the tank through the superheater (T-1) to the compressor (Cr). In most cases, piston and centrifugal compressors are used to compress steam [4].
В компрессоре (Кр) пар компримируется до давления, при котором температура конденсации паров становится выше температуры кипения кубовой жидкости. Вследствие сжатия в компрессоре пар становится перегретым. Такой пар поступает в испарительную емкость (Е-2), где барботирует через конденсат. При барботаже перегретого пара образуется дополнительное количество насыщенного пара, который вместе с барботируемым паром направляется для обогрева куба колонны в испаритель (Р-1). Образующийся конденсат из испарителя поступает в емкость (Е-2). Жидкость из испарительной емкости (Е-2) дросселируется в дроссельном вентиле (Др). В результате дросселирования образуется парожидкостная смесь, которая поступает в сепарационную емкость (Е-1). Жидкость из емкости (Е-1) отбирается в виде флегмы и дистиллята, а пар вместе с паром верха колонны поступает в перегреватель (Т-1) и подается на сжатие в компрессор (Кр) [2, 4, 5].In the compressor (Cp), the vapor is compressed to a pressure at which the vapor condensation temperature becomes higher than the boiling point of the bottoms liquid. Due to compression in the compressor, the steam becomes overheated. Such steam enters the evaporation tank (E-2), where it sparges through condensate. When bubbling superheated steam, an additional amount of saturated steam is formed, which, together with the bubbled steam, is sent to heat the cube of the column to the evaporator (P-1). The resulting condensate from the evaporator enters the tank (E-2). Liquid from the evaporation tank (E-2) is throttled in the throttle valve (Dr). As a result of throttling, a vapor-liquid mixture is formed, which enters the separation tank (E-1). The liquid from the tank (E-1) is taken in the form of reflux and distillate, and the steam together with the vapor from the top of the column enters the superheater (T-1) and is supplied to the compressor (Cr) for compression [2, 4, 5].
Данные способы позволяют при небольших затратах энергии на сжатие использовать теплоту конденсации пара верха колонны для обогрева испарителя [4].These methods allow for low energy consumption for compression to use the heat of condensation of the vapor of the top of the column for heating the evaporator [4].
Недостатком данных способов является то, что в компрессорах допускается сжимать только сухой пар. Попадание капель жидкости с паром в компрессор может привести к повреждению разных частей компрессора и выходу его из строя. Для предотвращения нежелательной конденсации пар перед сжатием перегревают. Это обуславливает наличие перегревателя (Т-1) и дополнительные затраты на энергоносители. Кроме того, наличие перегрева отрицательно влияет на термодинамическую эффективность цикла [4].The disadvantage of these methods is that only dry steam is allowed to be compressed in compressors. If droplets of liquid with steam get into the compressor, damage to different parts of the compressor may result in damage to it. To prevent undesired condensation, the steam is superheated before compression. This leads to the presence of a superheater (T-1) and additional energy costs. In addition, the presence of overheating negatively affects the thermodynamic efficiency of the cycle [4].
Также недостатком данных способов является то, что пар во время сжатия не охлаждается. Это приводит к значительному перегреву пара на выходе из компрессора и повышению требуемой мощности на сжатие [4, 6]. Кроме того, высокая температура пара во многих случаях значительно усложняет эксплуатацию компрессора и повышает требования к смазывающим и уплотняющим материалам [4, 7].Another disadvantage of these methods is that the vapor is not cooled during compression. This leads to a significant overheating of steam at the outlet of the compressor and an increase in the required compression power [4, 6]. In addition, the high temperature of steam in many cases significantly complicates the operation of the compressor and increases the requirements for lubricating and sealing materials [4, 7].
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является снижение требуемой мощности на сжатие пара и устранение стадии перегрева пара перед подачей в компрессоре.The objective of the invention is to reduce the required power to compress the steam and eliminate the stage of overheating of steam before being fed to the compressor.
Схема предлагаемого способа изображена на фиг.3. Пар с верха колонны сжимается в компрессоре (Кр) до давления, при котором температура конденсации пара становится выше температуры кипения кубовой жидкости. После этого пар направляется на обогрев испарителя (Р-1) ректификационной колонны (К-1). Образующийся конденсат поступает в сборную емкость (Е-2). Из емкости жидкость дросселируется до давления верха колонны в дроссельном вентиле (Др). При этом образуется парожидкостная смесь, которая поступает в сепарационную емкость (Е-1). Из емкости жидкость направляется на орошение верха колонны и отбирается в качестве дистиллята, а пар, совместно с паром верха колонны, поступает на сжатие в компрессор (Кр).The scheme of the proposed method is shown in figure 3. Steam from the top of the column is compressed in the compressor (Cp) to a pressure at which the vapor condensation temperature rises above the boiling point of the bottoms liquid. After that, the steam is sent to heat the evaporator (R-1) of the distillation column (K-1). The resulting condensate enters the collection tank (E-2). From the tank, the liquid is throttled to the pressure of the top of the column in the throttle valve (Dr). In this case, a vapor-liquid mixture is formed, which enters the separation tank (E-1). From the tank, the liquid is sent to irrigate the top of the column and is taken as a distillate, and the steam, together with the steam of the top of the column, is sent to the compressor for compression (Cr).
Предлагаемый способ отличается от прототипа тем, что сжатие пара осуществляется в жидкостно-кольцевом компрессоре. Жидкостно-кольцевой компрессор относится к объемным однороторным компрессорам, который имеет колесо лопастного типа. Вращающееся колесо расположено эксцентрично к оси цилиндрического корпуса. Зазор между корпусом и вращающимися лопастями ротора заполнен отбрасываемой в ходе вращения уплотняющей жидкостью. Сжатие в данном компрессоре происходит за счет изменения объема между лопастями и жидким кольцом по ходу вращения [7].The proposed method differs from the prototype in that the vapor compression is carried out in a liquid-ring compressor. The liquid-ring compressor refers to volumetric single-rotor compressors, which has a blade type wheel. The rotating wheel is eccentric to the axis of the cylindrical body. The gap between the casing and the rotating blades of the rotor is filled with a sealing fluid discarded during rotation. Compression in this compressor occurs due to a change in volume between the blades and the liquid ring in the direction of rotation [7].
В качестве уплотняющей жидкости предлагается использовать конденсат из сборной емкости (Е-2). В результате этого насыщенный пар при сжатии находится в контакте с жидкостью. Это позволяет избежать перегрева пара. Отсутствие перегрева положительно влияет на термодинамическую эффективность цикла и ведет к снижению затрачиваемой мощности на сжатие пара [4].It is proposed to use condensate from a collection tank (E-2) as a sealing liquid. As a result, saturated vapor is in contact with the liquid during compression. This avoids overheating of the steam. The absence of overheating positively affects the thermodynamic efficiency of the cycle and leads to a decrease in the consumed power for vapor compression [4].
Жидкостно-кольцевые компрессоры допускают наличие жидкости в сжимаемом паре. Это позволяет исключить из схемы перегреватель (Т-1), что ведет к снижению капитальных и эксплуатационных затрат.Liquid ring compressors allow fluid to exist in a compressible pair. This allows you to exclude from the circuit superheater (T-1), which leads to lower capital and operating costs.
При осуществлении изобретения могут быть получены следующие технические результаты:When carrying out the invention, the following technical results can be obtained:
1. Снижение требуемой мощности на сжатие пара.1. Decrease in required power for compression of steam.
2. Устранение стадии перегрева пара перед подачей его в компрессор.2. Elimination of the stage of steam overheating before feeding it to the compressor.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На чертежах представлены схемы использования теплоты конденсации пара верха колонны. На фиг.1 изображена схема использования теплоты конденсации с помощью теплового насоса. На фиг.2 изображена схема использования теплоты конденсации за счет рекомпрессии пара верха колонны. На фиг.3 изображена схема использования теплоты конденсации за счет рекомпрессии пара верха колонны в жидкостно-кольцевом компрессоре. На фиг.4 изображены идеальный обратный цикл Ренкина и идеальный цикл работы жидкостно-кольцевого компрессора на примере рекомпрессии паров изобутанола от 1,5 ата до 4,5 ата.The drawings show schemes for using the condensation heat of vapor from the top of the column. Figure 1 shows a diagram of the use of condensation heat using a heat pump. Figure 2 shows a diagram of the use of heat of condensation due to recompression of the vapor of the top of the column. Figure 3 shows a diagram of the use of heat of condensation due to recompression of the vapor of the top of the column in a liquid-ring compressor. Figure 4 shows the ideal reverse Rankine cycle and the ideal cycle of the liquid ring compressor using the example of the recompression of isobutanol vapor from 1.5 at. To 4.5 at.
Фиг.1 - колонна (К-1), испаритель для запуска и управления колонной (Р-2), теплообменник для конденсации паров верха колонны (Х-1), перегреватель (Т-1), компрессор (Кр), дроссельный вентиль (Др), сепарационная емкость (Е-1).Figure 1 - column (K-1), an evaporator for starting and controlling the column (P-2), a heat exchanger for condensing the vapor of the top of the column (X-1), superheater (T-1), compressor (Kr), throttle valve ( Dr), separation tank (E-1).
Фиг.2 - колонна (К-1), испаритель для запуска и управления колонной (Р-2), испаритель, обогреваемый паром верха колонны (Р-1), конденсатор для управления колонной (Х-1), перегреватель (Т-1), компрессор (Кр), дроссельный вентиль (Др), сепарационная емкость (Е-1), испарительная емкость (Е-2).Figure 2 - column (K-1), an evaporator for starting and controlling the column (P-2), an evaporator heated by steam at the top of the column (P-1), a condenser for controlling the column (X-1), superheater (T-1 ), compressor (Cr), throttle valve (Dr), separation tank (E-1), evaporation tank (E-2).
Фиг.3 - колонна (К-1), испаритель для запуска и управления колонной (Р-2), испаритель, обогреваемый паром верха колонны (Р-1), конденсатор для управления колонной (Х-1), жидкостно-кольцевой компрессор (Кр), дроссельный вентиль (Др), вентиль (В-1), сепарационная емкость (Е-1), сборная емкость (Е-2).Figure 3 - column (K-1), an evaporator for starting and controlling the column (P-2), an evaporator heated by steam at the top of the column (P-1), a condenser for controlling the column (X-1), a liquid-ring compressor ( Kr), throttle valve (Др), valve (В-1), separation tank (Е-1), collecting tank (Е-2).
Фиг.4 - насыщенный сухой пар низкого давления (1), перегретый пар на выходе из компрессора при конечном давлении (2), условное состояние пара при сжатии его в жидкостно-кольцевом компрессоре (2'), насыщенный сухой пар высокого давления (3), жидкость при температуре кипения (4), парожидкостная смесь после дросселирования до первоначального давления (5).Figure 4 - saturated dry steam of low pressure (1), superheated steam at the outlet of the compressor at the final pressure (2), conditional state of the steam when it is compressed in a liquid ring compressor (2 '), saturated dry steam of high pressure (3) , liquid at boiling point (4), vapor-liquid mixture after throttling to the initial pressure (5).
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Схема предлагаемого способа изображена на фиг.3. Данный способ осуществляется следующим образом. Испаритель (Р-2) и конденсатор (Х-1) используют для выведения ректификационной колонны (К-1) на требуемый режим. Образующийся конденсат из конденсатора (Х-1) заполняет сепарационную емкость (Е-1) и сборную емкость (Е-2). После заполнения сборной емкости (Е-2) до требуемого уровня закрывают вентиль (В-1), связывающий сборную емкость (Е-2) с сепарационной емкостью (Е-1). Конденсат из сборной емкости (Е-2) подают в жидкостно-кольцевой компрессор (Кр) в качестве уплотняющей жидкости. Жидкостно-кольцевой компрессор представляет собой объемный однороторный компрессор с лопастным вращающимся колесом. Колесо расположено эксцентрично относительно оси цилиндрического корпуса. В результате вращения лопастей уплотняющая жидкость отбрасывается от центра и полностью заполняет зазор между лопастями и корпусом [7].The scheme of the proposed method is shown in figure 3. This method is as follows. The evaporator (P-2) and condenser (X-1) are used to bring the distillation column (K-1) to the desired mode. The condensate formed from the condenser (X-1) fills the separation tank (E-1) and the collection tank (E-2). After filling the collection tank (E-2) to the required level, close the valve (B-1) connecting the collection tank (E-2) with the separation tank (E-1). Condensate from the collection tank (E-2) is supplied to the liquid ring compressor (Cp) as a sealing liquid. The liquid ring compressor is a volumetric single-rotor compressor with a rotary vane wheel. The wheel is eccentric relative to the axis of the cylindrical body. As a result of the rotation of the blades, the sealing liquid is discarded from the center and completely fills the gap between the blades and the body [7].
После запуска привода компрессора (Кр) уменьшают подачу холодного и горячего теплоносителей в конденсатор (Х-1) и испаритель (Р-2) соответственно и используют их только для управления режимом колонны (К-1).After starting the compressor drive (Cp), the supply of cold and hot coolants to the condenser (X-1) and the evaporator (P-2) are reduced, respectively, and they are used only to control the column mode (K-1).
Пар с верха колонны через сепарационную емкость (Е-1) поступает в окно всасывания жидкостно-кольцевого компрессора (Кр). Вследствие того, что ось вращающегося колеса компрессора (Кр) расположена эксцентрично относительно оси корпуса, происходит изменение объема пространства между лопастями по ходу вращения. Благодаря изменяющемуся объему происходит сжатие пара.Steam from the top of the column through the separation tank (E-1) enters the suction window of the liquid-ring compressor (Cp). Due to the fact that the axis of the rotating compressor wheel (Kp) is eccentric relative to the axis of the housing, there is a change in the volume of space between the blades in the direction of rotation. Due to the changing volume, steam is compressed.
Вследствие простой конструкции, отсутствия клапанов, движущихся цилиндров и небольших скоростей вращения ротора жидкостно-кольцевые компрессоры допускают подачу и сжатие влажного пара. В этом случае отпадает необходимость в предварительном перегреве пара, что позволяет уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты относительно прототипа [4, 7].Due to the simple design, the absence of valves, moving cylinders and low rotor speeds, liquid-ring compressors allow the supply and compression of wet steam. In this case, there is no need for preliminary steam overheating, which allows to reduce capital and operating costs relative to the prototype [4, 7].
Повышение температуры пара во время сжатия создает разность температур между ним и уплотняющей жидкостью, находящейся при температуре кипения. Это приводит к теплообмену между паром и жидкостью. В результате этого пар охлаждается до состояния насыщения, а тепло, выделяемое при охлаждении пара, идет на испарение части жидкости. Так как отвод тепла происходит за счет конденсации контактирующего с жидкостью пара, то эффективность процесса теплопередачи высока [1]. Вследствие высокой эффективности отвода тепла образующаяся разность температур между контактируемыми жидкостью и паром незначительна. В этом случае по ходу сжатия в жидкостно-кольцевом компрессоре пар остается насыщенным, а процесс теплопередачи близок к равновесному.The increase in steam temperature during compression creates a temperature difference between it and the sealing liquid at the boiling point. This leads to heat exchange between the vapor and the liquid. As a result of this, the steam is cooled to a saturation state, and the heat released during cooling of the steam goes to the evaporation of part of the liquid. Since heat removal occurs due to condensation of the vapor in contact with the liquid, the efficiency of the heat transfer process is high [1]. Due to the high efficiency of heat removal, the resulting temperature difference between the contacted liquid and steam is negligible. In this case, during the compression in the liquid ring compressor, the steam remains saturated, and the heat transfer process is close to equilibrium.
Проведение процесса сжатия вблизи с линией насыщения позволяет устранить перегрев пара, снизить затрачиваемую работу по сравнению со сжатием в обычном компрессоре и, как следствие, уменьшить требуемую мощность на сжатие пара [4, 6].Carrying out the compression process near the saturation line eliminates steam overheating, reduces the work required in comparison with compression in a conventional compressor and, as a result, reduces the required power for steam compression [4, 6].
В компрессоре пар сжимается до давления, при котором температура его конденсации становится выше температуры кипения кубовой жидкости с учетом требуемой разности температур в испарителе (Р-1). Из компрессора (Кр) насыщенный пар поступает в испаритель (Р-1). При конденсации его выделяется тепло, которое идет на испарение кубовой жидкости в колонне (К-1). Образующийся конденсат стекает в сборную емкость (Е-2). Часть конденсата используется в качестве уплотняющей жидкости в компрессоре (Кр). Остальная часть, проходя через дроссельный вентиль (Др), дросселируется до давления верха ректификационной колонны. Так как конденсат находится на линии насыщения, то при дросселировании образуется парожидкостная смесь, которая поступает в сепарацион-ную емкость (Е-1). Часть жидкость из емкости (Е-1) подается на орошение верха колонны (К-1). Остальная часть отводится в виде дистиллята. Образующийся в ходе дросселирования пар, вместе с паром верха колонны, поступает на сжатие в жидкостно-кольцевой компрессор (Кр).In the compressor, the vapor is compressed to a pressure at which its condensation temperature becomes higher than the boiling point of the bottoms liquid, taking into account the required temperature difference in the evaporator (P-1). From the compressor (Cr), saturated steam enters the evaporator (P-1). During its condensation, heat is released, which goes to the evaporation of the still liquid in the column (K-1). The resulting condensate flows into a collection tank (E-2). Part of the condensate is used as sealing liquid in the compressor (Cr). The rest, passing through the throttle valve (Dr), is throttled to the pressure of the top of the distillation column. Since the condensate is on the saturation line, during throttling a vapor-liquid mixture is formed, which enters the separation tank (E-1). Part of the liquid from the tank (E-1) is fed to the irrigation of the top of the column (K-1). The rest is discharged as distillate. The steam generated during throttling, together with the vapor at the top of the column, is compressed into a liquid ring compressor (Cr).
На фиг.4 изображены идеальные циклы работы прототипа и предлагаемого способа на примере рекомпрессии паров изобутанола от давления 1,5 ата до 4,5 ата. Прототип изобретения работает по обратному циклу Ренкина. Насыщенный сухой пар из состояния (1) сжимается изоэнтропийно в компрессоре до состояния (2). В этом состоянии пар является перегретым. При барботаже перегретого пара в испарительной емкости он изобарно охлаждается до состояния (3) и образует дополнительное количество насыщенного пара. Далее насыщенный сухой пар (3) полностью конденсируется в испарителе ректификационной колонны до состояния жидкости при температуре кипения (4). Образующийся конденсат изоэнтальпийно дросселируется до первоначального давления (5) в дроссельном вентиле.Figure 4 shows the ideal cycles of the prototype and the proposed method on the example of the recompression of isobutanol vapor from a pressure of 1.5 atm to 4.5 atm. The prototype of the invention works on the reverse Rankine cycle. Saturated dry steam from state (1) is compressed isentropically in the compressor to state (2). In this state, the steam is superheated. When bubbling superheated steam in the evaporation tank, it isobarically cooled to state (3) and forms an additional amount of saturated steam. Then, saturated dry steam (3) completely condenses in the evaporator of the distillation column to a liquid state at the boiling point (4). The condensate that forms isentally throttled to the initial pressure (5) in the throttle valve.
Затраты мощности на сжатие пара (W) в идеальном цикле определяются разностью энтальпий состояний (2) и (1). Реальные затраты мощности выше вследствие предварительного перегрева пара и отклонения реального процесса от идеального [4, 5].The power consumption for vapor compression (W) in an ideal cycle is determined by the difference in the enthalpies of states (2) and (1). Actual power consumption is higher due to preliminary steam overheating and deviation of the real process from the ideal one [4, 5].
В предлагаемом способе процессы сжатия и отвода тепла протекают одновременно. Вследствие эффективного теплообмена между жидкостью и паром отвод тепла в компрессоре идет близко к равновесному. Одновременно протекающие процессы сжатия и равновесного отвода тепла условно можно представить на диаграмме в виде двух последовательных идеальных процессов: изоэнтропийного сжатия и изотермического теплообмена (фиг.4). В этом случае пар изоэнтропийно сжимается до условного состояния (2'), при котором температура его равна температуре насыщенного пара при 4,5 ата (3). Отвод тепла от перегретого пара (2') производится по изотерме до состояния (3). В процессе теплопередачи часть уплотняющей жидкости испаряется, и образуется дополнительное количество насыщенного пара. Затраты мощности привода компрессора на сжатие пара (W') в данном случае будут определяться разностью энтальпий условного состояния (2') и состояния (3). Вследствие того, что отвод тепла протекает по изотерме, затраты мощности в предлагаемом способе (W') значительно ниже затрат мощности на сжатие пара в прототипе (W).In the proposed method, the processes of compression and heat removal occur simultaneously. Due to the efficient heat exchange between the liquid and the vapor, heat removal in the compressor is close to equilibrium. Simultaneously, the ongoing processes of compression and equilibrium heat removal can conditionally be presented on the diagram in the form of two successive ideal processes: isentropic compression and isothermal heat transfer (Fig. 4). In this case, the vapor is isentropically compressed to the conditional state (2 '), at which its temperature is equal to the temperature of the saturated vapor at 4.5 ata (3). Heat is removed from superheated steam (2 ') through the isotherm to state (3). During the heat transfer process, part of the sealing fluid evaporates and an additional amount of saturated steam is formed. The compressor drive power consumption for vapor compression (W ') in this case will be determined by the difference between the enthalpies of the conditional state (2') and state (3). Due to the fact that heat removal flows through the isotherm, the power consumption in the proposed method (W ') is significantly lower than the cost of power for compressing the steam in the prototype (W).
Список литературыBibliography
1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971, 784 с.1. Kasatkin A.G. Basic processes and apparatuses of chemical technology. - M.: Chemistry, 1971, 784 p.
2. Захаров М.К. Энергосберегающие схемы процессов ректификации. // Science & technology of hydrocarbons, 2002, № 6, c.3-8.2. Zakharov M.K. Energy-saving schemes of rectification processes. // Science & technology of hydrocarbons, 2002, No. 6, p. 3-8.
3. Зельвенский Я.Д. Пути энергосбережения при разделении смесей ректификацией. // Химическая промышленность, 2001, № 5, с.21-27.3. Zelvensky Y.D. Ways of energy conservation in the separation of mixtures by distillation. // Chemical industry, 2001, No. 5, p.21-27.
4. Рей Д., Макмайкл Д. Тепловые насосы: Пер. с англ. - М.: Энергоиздат, 1982. - 224 с., ил.4. Ray D., McMichael D. Heat pumps: TRANS. from English - M .: Energoizdat, 1982.- 224 p., Ill.
5. Айнштейн В.Г., Захаров М.К., Носов Г.А. Оптимизация полного теплового насоса в процессах химической технологии. // Химическая промышленность, 2001, № 1, с.18-27.5. Einstein V.G., Zakharov M.K., Nosov G.A. Optimization of a full heat pump in chemical technology processes. // Chemical industry, 2001, No. 1, p. 18-27.
6. Лариков Н.Н. Теплотехника: Учеб. для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1985. - 432 с., ил.6. Larikov N.N. Heat engineering: Textbook. for universities. - 3rd ed., Revised. and add. - M .: Stroyizdat, 1985 .-- 432 p., Ill.
7. Михайлов А.К., Ворошилов В.П. Компрессорные машины. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 288 с., ил.7. Mikhailov A.K., Voroshilov V.P. Compressor machines. - M .: Energoatomizdat, 1989 .-- 288 p., Ill.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110456/06A RU2342610C1 (en) | 2007-03-21 | 2007-03-21 | Method of reducing heat consumption in rectification processes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110456/06A RU2342610C1 (en) | 2007-03-21 | 2007-03-21 | Method of reducing heat consumption in rectification processes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007110456A RU2007110456A (en) | 2008-09-27 |
| RU2342610C1 true RU2342610C1 (en) | 2008-12-27 |
Family
ID=39928671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007110456/06A RU2342610C1 (en) | 2007-03-21 | 2007-03-21 | Method of reducing heat consumption in rectification processes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2342610C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528341C1 (en) * | 2012-02-24 | 2014-09-10 | Валмет Пауэр Ой | Method and device for production of pyrolysis liquid |
| RU2575036C1 (en) * | 2014-11-17 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Rectification device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU972199A1 (en) * | 1978-01-18 | 1982-11-07 | Научно-Исследовательский Институт Технологии Криогенного Машиностроения | Method for separating air |
| RU2006764C1 (en) * | 1991-03-21 | 1994-01-30 | Санкт-Петербургский технологический институт холодильной промышленности | Method of production of ultra-pure liquid oxygen |
| US5315832A (en) * | 1993-02-12 | 1994-05-31 | Process System International, Inc. | Process for the recovery of a light hydrocarbon fraction from marine loading operations |
| RU2052938C1 (en) * | 1993-11-25 | 1996-01-27 | Андрей Михайлович Трубицин | Vacuum-evaporating apparatus |
| US6430961B1 (en) * | 1999-10-20 | 2002-08-13 | Linde Aktiengesellschaft | Process and device for the low-temperature fractionation of air |
-
2007
- 2007-03-21 RU RU2007110456/06A patent/RU2342610C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU972199A1 (en) * | 1978-01-18 | 1982-11-07 | Научно-Исследовательский Институт Технологии Криогенного Машиностроения | Method for separating air |
| RU2006764C1 (en) * | 1991-03-21 | 1994-01-30 | Санкт-Петербургский технологический институт холодильной промышленности | Method of production of ultra-pure liquid oxygen |
| US5315832A (en) * | 1993-02-12 | 1994-05-31 | Process System International, Inc. | Process for the recovery of a light hydrocarbon fraction from marine loading operations |
| RU2052938C1 (en) * | 1993-11-25 | 1996-01-27 | Андрей Михайлович Трубицин | Vacuum-evaporating apparatus |
| US6430961B1 (en) * | 1999-10-20 | 2002-08-13 | Linde Aktiengesellschaft | Process and device for the low-temperature fractionation of air |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РЕЙ Д. и др. Тепловые насосы. - М.: Энергоиздат, 1982, с.185-187. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2528341C1 (en) * | 2012-02-24 | 2014-09-10 | Валмет Пауэр Ой | Method and device for production of pyrolysis liquid |
| RU2575036C1 (en) * | 2014-11-17 | 2016-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Rectification device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007110456A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6564519B2 (en) | Distillation system using waste heat | |
| JP4859225B2 (en) | Liquid evaporative cooling system | |
| JP2004116846A (en) | Drying system | |
| RU2342610C1 (en) | Method of reducing heat consumption in rectification processes | |
| US3332253A (en) | Centrifugal-vortex refrigeration system | |
| CN214075081U (en) | Low-temperature evaporation device utilizing Carnot cycle principle | |
| JP6690822B2 (en) | Thermodynamic engine | |
| CN104592544A (en) | Process for refining solvent in synthetic rubber production process | |
| JP2016531263A (en) | Heat recovery and improvement method and compressor for use in the method | |
| CN204880839U (en) | Refrigerating system of vacuum freezing desiccator | |
| CA1323991C (en) | Heat engine, refrigeration and heat pump cycles approximating the carnot cycle and apparatus therefor | |
| CN215841643U (en) | Low-temperature vacuum evaporation equipment | |
| CN106927526A (en) | Improved structure of steam heating type sewage treatment equipment | |
| SU591667A1 (en) | Method of cooling working body | |
| WO2012064208A1 (en) | Method for converting low temperature thermal energy into high temperature thermal energy and mechanical energy and a heat pump device for such conversion | |
| CN206232420U (en) | Improved structure of steam heating type sewage treatment equipment | |
| CN201706769U (en) | Lithium bromide central air conditioner for fully recycling vaporization heat | |
| CN205699528U (en) | Steam turbine compressor associating heat pump rectification system | |
| WO2024048724A1 (en) | Distillation device and distillation method | |
| RU2614133C1 (en) | Throttle-free heat pump unit | |
| RU2021113989A (en) | HEAT PUMP OPERATING METHOD | |
| SU848910A1 (en) | Refrigerating unit | |
| JP2024035448A (en) | Distillation method | |
| RU121044U1 (en) | HEAT PUMP | |
| CN121081939A (en) | An energy-saving method for organosilicon high-boiling-point distillation columns based on twin-screw compressors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090322 |