RU2424033C1

RU2424033C1 - Rectification unit with arbitrary orientation

Info

Publication number: RU2424033C1
Application number: RU2010102867/05A
Authority: RU
Inventors: Юрий Михайлович Красильников (RU); Юрий Михайлович Красильников; Владимир Иосифович Крылов (RU); Владимир Иосифович Крылов; Игорь Иванович Вангелий (RU); Игорь Иванович Вангелий; Виктор Михайлович Красильников (RU); Виктор Михайлович Красильников
Original assignee: Юрий Михайлович Красильников; Владимир Иосифович Крылов; Игорь Иванович Вангелий; Виктор Михайлович Красильников
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2011-07-20

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to rectification of multicomponent mixes. Proposed unit comprises tanks and pumps for working fluid and cold distillate, heater, condensers, vortex steam generators and vortex chambers. Vortex steam generator and chamber included inlet and outlet chambers and steam chambers. Working fluid tank, pump, heater and vortex steam generators are connected hydraulically in series. Cold distillate tank and pump are connected in series with vortex chambers. Steam chamber of every previous vortex steam generator is hydraulically connected via steam lines with inlet chamber of next steam generator and vortex chamber inlet. Steam chamber of every vortex chamber is hydraulically communicated via steam pipelines with inlet chamber of previous vortex chambers and with condenser. Steam generator outlet chamber comprises inner-channel throttle arranged inside said chamber to form transition channel. Steam generator comprises second outlet chamber with second throttle. Steam generator steam chamber communicates with throttle inner channels and is confined by race covers while inlet and outlet chambers communicate with transition channels.

EFFECT: higher quality of finished products.

2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области разделения веществ на компонентный состав и может быть использована для ректификации многокомпонентных смесей в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой промышленностях, а также и в других областях техники, причем как в земных, так и в космических условиях невесомости.The present invention relates to the field of separation of substances into a component composition and can be used for the rectification of multicomponent mixtures in the oil refining, chemical, food industries, as well as in other fields of technology, both in terrestrial and in space zero gravity conditions.

В настоящее время процесс разделения многокомпонентных смесей осуществляют, как правило, в ректификационных колоннах вертикального типа за счет многократного контактирования газа (пара) с жидкостью (см., например, кн. Химия и технология нефти и газа, с.121-124, авторы: В.Н.Эрих и др., а также см. SU №1583128 и US №2682395). Постепенное разделение фракций происходит в результате контакта паров, поднимающихся через клапаны вверх, с жидкостью, стекающей с тарелок вниз.Currently, the process of separation of multicomponent mixtures is carried out, as a rule, in distillation columns of the vertical type due to the multiple contacting of gas (steam) with a liquid (see, for example, the book Chemistry and Technology of Oil and Gas, p.121-124, authors: V.N. Erich and others, as well as see SU No. 1583128 and US No. 2682395). Gradual separation of the fractions occurs as a result of contact of the vapor rising upward through the valves with the liquid flowing down from the plates.

При этом, для того чтобы уменьшить унос капель жидкости с паром, расстояние между тарелками необходимо иметь не менее определенной величины, что неизбежно приводит к увеличению высоты колонны, а следовательно, и ее габаритов.Moreover, in order to reduce the entrainment of liquid droplets with steam, the distance between the plates must be at least a certain size, which inevitably leads to an increase in the height of the column, and therefore its dimensions.

Кроме того, недостатком ректификационных установок такого типа является то, что они работают только в строго вертикальном положении и не могут работать при произвольной ориентации в пространстве, а также в условиях невесомости.In addition, a drawback of this type of distillation plants is that they work only in a strictly vertical position and cannot work with arbitrary orientation in space, as well as in zero gravity.

Известна также ректификационная колонна с произвольной ориентацией в пространстве по SU №475161, В01D, 3/32, 1975 г., состоящая из корпуса, внутри которого расположена насадка, смачиваемая рабочей жидкостью, испарителя и холодильника, размещенных по концам корпуса, при этом внутри насадки помещен стержень в виде капиллярного тела, не смачиваемого рабочей жидкостью, образующий с насадкой в пространстве испарителя полость для жидкости, внутри которого вмонтирован теплопровод, соединенный с испарителем.Also known distillation column with arbitrary orientation in space according to SU No. 475161, B01D, 3/32, 1975, consisting of a housing, inside which there is a nozzle wetted by a working fluid, an evaporator and a refrigerator located at the ends of the housing, while inside the nozzle a rod is placed in the form of a capillary body which is not wetted by the working fluid, forming a cavity for the fluid with a nozzle in the space of the evaporator, inside which a heat conduit connected to the evaporator is mounted.

Колонна работает следующим образом. В испарителе рабочая жидкость за счет тепла от нагревателя испаряется, пар заполняет капиллярный стержень и конденсируется в холодильнике, а конденсат возвращается по капиллярной насадке в испаритель. В результате противотока паровой и жидкой фаз по длине колонны устанавливается различная концентрация компонентов вещества. Отбор пара и подпитка колонны осуществляются по своим трубам.The column works as follows. In the evaporator, the working fluid evaporates due to the heat from the heater, the steam fills the capillary rod and condenses in the refrigerator, and the condensate returns through the capillary nozzle to the evaporator. As a result of the counterflow of vapor and liquid phases, a different concentration of the components of the substance is established along the length of the column. The selection of steam and feed the columns are carried out through their pipes.

Недостатком данного устройства является низкая производительность из-за большого сопротивления при движении пара по капиллярам.The disadvantage of this device is the low productivity due to the high resistance when moving steam through the capillaries.

Наиболее близкой по решаемой задаче и достигаемому результату является ректификационная установка с произвольной ориентацией по патенту RU №2195990 С2, B01D 3/00, B01D 3/30, 2003 г., содержащая емкость с рабочей жидкостью и насосом подачи рабочей жидкости, нагреватель, конденсаторы, емкость с холодным дистиллятом и насосом для подачи холодного дистиллята, по крайней мере, не менее двух вихревых парогенератора и, не менее чем две вихревые камеры, причем каждый вихревой парогенератор и каждая вихревая камера имеют входные камеры с тангенциальным подводом рабочей жидкости, выходные камеры для отвода рабочей жидкости и паровые полости, при этом емкость с рабочей жидкостью и насосом, нагреватель и вихревые парогенераторы соединены между собой гидравлически последовательно, а емкость с холодным дистиллятом и насос для подачи холодного дистиллята соединены гидравлически последовательно с вихревыми камерами, паровая полость каждого предыдущего вихревого парогенератора гидравлически соединена через соответствующие магистрали транспортировки пара с входной камерой последующего вихревого парогенератора, а также через магистраль транспортировки пара - с входной камерой соответствующей вихревой камеры, а паровая полость каждой вихревой камеры через магистрали транспортировки пара гидравлически соединена с входной камерой предыдущей вихревой камеры и с соответствующими конденсаторами.The closest to the solved problem and the achieved result is a distillation unit with arbitrary orientation according to patent RU No. 2195990 C2, B01D 3/00, B01D 3/30, 2003, containing a container with a working fluid and a pump for supplying a working fluid, a heater, condensers, a container with a cold distillate and a pump for supplying a cold distillate of at least at least two vortex steam generators and at least two vortex chambers, each vortex steam generator and each vortex chamber have input chambers with a tangential supply working fluid, output chambers for draining the working fluid and vapor cavities, the container with the working fluid and the pump, the heater and the vortex steam generators are connected hydraulically in series, and the container with the cold distillate and the pump for supplying the cold distillate are hydraulically connected in series with the vortex chambers, the vapor cavity of each previous vortex steam generator is hydraulically connected through the corresponding steam transportation lines to the input chamber of the subsequent vortex about the steam generator, as well as through the steam transport line, with the input chamber of the corresponding vortex chamber, and the vapor cavity of each vortex chamber through the steam transport lines is hydraulically connected to the input chamber of the previous vortex chamber and to the corresponding condensers.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по повышению эффективности работы установки.The present invention is directed to solving a technical problem to improve the efficiency of the installation.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении качества вырабатываемой продукции.The technical result achieved in this case is to improve the quality of the products produced.

Указанный технический результат достигается тем, что ректификационная установка с произвольной ориентацией, содержащая емкость с рабочей жидкостью и насосом подачи рабочей жидкости, нагреватель, конденсаторы, емкость с холодным дистиллятом и насосом для подачи холодного дистиллята, по крайней мере, не менее двух вихревых парогенератора и, не менее чем две вихревые камеры, причем каждый вихревой парогенератор и каждая вихревая камера имеют входные камеры с тангенциальным подводом рабочей жидкости, выходные камеры для отвода рабочей жидкости и паровые полости, при этом емкость с рабочей жидкостью и насосом, нагреватель и вихревые парогенераторы соединены между собой гидравлически последовательно, а емкость с холодным дистиллятом и насос для подачи холодного дистиллята соединены гидравлически последовательно с вихревыми камерами, паровая полость каждого предыдущего вихревого парогенератора гидравлически соединена через магистрали транспортировки пара с входной камерой последующего вихревого парогенератора и с входной камерой соответствующей вихревой камеры, а паровая полость каждой вихревой камеры через магистрали транспортировки пара гидравлически соединена с входной камерой предыдущих вихревых камер и с соответствующими конденсаторами, согласно изобретению она дополнительно содержит обратные клапаны, установленные в магистралях транспортировки пара, а каждый вихревой парогенератор, содержащий входную камеру с тангенциально подводом рабочей жидкости, выходную камеру и паровую полость содержит дроссель, установленный внутри выходной камеры с образованием переходного канала, соединяющего входную и выходную камеры, и имеющей внутренний канал для отвода пара, переходящий в паровую полость парогенератора, вторую выходную камеру, установленную под входной камерой и соосно с ней, второй дроссель, установленный внутри второй выходной камеры с образованием переходного канала, соединяющего вторую выходную и входную камеры парогенератора, и имеющий внутренний канал для отвода пара, соединяющийся, с одной стороны, с паровой полостью парогенератора, а с другой стороны, с торцевой крышкой второй выходной камеры.The specified technical result is achieved in that a distillation unit with an arbitrary orientation, containing a container with a working fluid and a pump for supplying a working fluid, a heater, condensers, a tank with a cold distillate and a pump for supplying a cold distillate, at least at least two vortex steam generators and, at least two vortex chambers, each vortex steam generator and each vortex chamber have input chambers with a tangential supply of working fluid, output chambers for diverting the working fluid bones and steam cavities, while the container with the working fluid and the pump, the heater and the vortex steam generators are connected hydraulically in series, and the cold distillate tank and the pump for supplying cold distillate are hydraulically connected in series with the vortex chambers, the vapor cavity of each previous vortex steam generator is hydraulically connected through the steam transport lines with the input chamber of the subsequent vortex steam generator and with the input chamber of the corresponding vortex chamber, and p the aro cavity of each vortex chamber through the steam transport lines is hydraulically connected to the inlet chamber of the previous vortex chambers and to the corresponding condensers, according to the invention it further comprises check valves installed in the steam transport lines, and each vortex steam generator containing an inlet chamber with a tangential supply of working fluid, the output chamber and the steam cavity contains a throttle mounted inside the output chamber with the formation of the transition channel, connecting the input and output chambers, and having an internal channel for discharging steam, passing into the steam cavity of the steam generator, a second output chamber installed under the input chamber and coaxially with it, a second inductor installed inside the second output chamber with the formation of the transition channel connecting the second output and the input chamber of the steam generator, and having an internal channel for removing steam, connecting, on the one hand, with the steam cavity of the steam generator, and on the other hand, with the end cover of the second output chamber.

Ректификационная установка с произвольной ориентацией иллюстрируется следующими чертежами:A distillation unit with arbitrary orientation is illustrated by the following drawings:

на Фиг.1 схематично представлена ректификационная установка с произвольной ориентацией;figure 1 schematically shows a distillation unit with arbitrary orientation;

на Фиг.2 схематично, в разрезе, представлен один из вихревых парогенераторов ректификационной установки, поз.«П», Фиг.1.figure 2 schematically, in the context, presents one of the vortex steam generators of the distillation unit, item "P", Figure 1.

Ректификационная установка с произвольной ориентацией (Фиг.1) содержит емкость 1 с рабочей жидкостью и насосом 2 подачи рабочей жидкости, нагреватель 3, конденсаторы 4, емкость 5 с холодным дистиллятом и насосом 6 для подачи холодного дистиллята, по крайней мере, не менее чем два вихревых парогенератора 7 и, не менее чем две вихревые камеры 8, причем каждый вихревой парогенератор и каждая вихревая камера имеют входные камеры 9 и 10 соответственно с тангенциальным подводом рабочей жидкости, выходные камеры 11 и 12 соответственно для отвода рабочей жидкости и паровые полости 13 и 14 соответственно, при этом емкость с рабочей жидкостью и насосом, нагреватель и вихревые парогенераторы соединены между собой гидравлически последовательно, а емкость с холодным дистиллятом и насос для подачи холодного дистиллята соединены гидравлически последовательно с вихревыми камерами, паровая полость каждого предыдущего вихревого парогенератора гидравлически соединена через соответствующие магистрали 15, 16, 17 и 18 транспортировки пара - с входной камерой последующего вихревого парогенератора, а также через магистраль транспортировки пара с входной камерой соответствующей вихревой камеры, а паровая полость каждой вихревой камеры через магистрали транспортировки пара гидравлически соединена с входной камерой предыдущей вихревой камеры и с соответствующими конденсаторами.A distillation unit with arbitrary orientation (Figure 1) contains a tank 1 with a working fluid and a pump 2 for supplying a working fluid, a heater 3, condensers 4, a tank 5 with a cold distillate and a pump 6 for supplying a cold distillate, at least at least two vortex steam generator 7 and at least two vortex chambers 8, each vortex steam generator and each vortex chamber have inlet chambers 9 and 10, respectively, with a tangential supply of working fluid, output chambers 11 and 12, respectively, for diverting the working fluid liquids and vapor cavities 13 and 14, respectively, while the container with the working fluid and pump, the heater and the vortex steam generators are connected hydraulically in series, and the tank with cold distillate and the pump for supplying cold distillate are hydraulically connected in series with the vortex chambers, the vapor cavity of each previous the vortex steam generator is hydraulically connected through the corresponding lines 15, 16, 17 and 18 of the steam transport with the input chamber of the subsequent vortex steam generator, as well as e through the steam transport line with the input chamber of the corresponding vortex chamber, and the vapor cavity of each vortex chamber through the steam transport lines is hydraulically connected to the input chamber of the previous vortex chamber and to the corresponding condensers.

Установка также содержит обратные клапаны 19, установленные в магистралях транспортировки пара 15, 16, 17 и 18, а каждый вихревой парогенератор 7 (Фиг.2), содержащий входную камеру 9 с тангенциально подводом рабочей жидкости, выходную камеру 11 и паровую полость 13, содержит дроссель 20, установленный внутри выходной камеры 11 с образованием переходного канала 21, соединяющего входную и выходную камеры 9 и 11, и имеющей внутренний канал 22 для отвода пара, переходящий в паровую полость 13 парогенератора 7, вторую выходную камеру 23, установленную под входной камерой 9 и соосно с ней, второй дроссель 24, установленный внутри второй выходной камеры 23 с образованием переходного канала 25, соединяющего вторую выходную и входную камеры 23 и 9 парогенератора 7, и имеющий внутренний канал 26 для отвода пара, соединяющийся, с одной стороны, с паровой полостью 13 парогенератора, а с другой стороны, с торцевой крышкой 27 второй выходной камеры 23.The installation also contains check valves 19 installed in the steam transportation lines 15, 16, 17 and 18, and each vortex steam generator 7 (Figure 2), containing an inlet chamber 9 with a tangential supply of working fluid, an outlet chamber 11 and a steam cavity 13, contains a throttle 20 mounted inside the output chamber 11 with the formation of the transition channel 21 connecting the input and output chambers 9 and 11, and having an internal channel 22 for removing steam, passing into the steam cavity 13 of the steam generator 7, the second output chamber 23, mounted under the input chamber 9 and coaxially with it, a second inductor 24 mounted inside the second output chamber 23 with the formation of the transition channel 25 connecting the second output and input chambers 23 and 9 of the steam generator 7, and having an internal channel 26 for venting steam, connecting, on the one hand, with a steam cavity 13 of the steam generator, and on the other hand, with the end cap 27 of the second output chamber 23.

Емкость 1, насос 2 и нагреватель 3 соединены магистралями транспортировки жидкости с вихревыми парогенераторами 7, установленными последовательно, при этом выходные камеры 11 и 23 каждого предыдущего вихревого парогенератора 7 через соединительную магистраль транспортировки жидкости соединены с входной камерой 9, имеющей тангенциальный подвод рабочей жидкости следующего по ходу движения рабочей жидкости вихревого парогенератора.Capacity 1, pump 2, and heater 3 are connected in series by liquid transport lines to vortex steam generators 7, and outlet chambers 11 and 23 of each previous vortex steam generator 7 are connected through a liquid transfer line to an inlet chamber 9 having a tangential supply of working fluid of the following the movement of the working fluid of the vortex steam generator.

Емкость 5 и насос 6 холодного дистиллята через магистраль транспортировки дистиллята соединены с входной камерой 10 первой вихревой камерой 8 по ходу движения дистиллята. При этом все вихревые камеры 8 установлены, как и вихревые парогенераторы 7, последовательно.The tank 5 and the pump 6 of the cold distillate are connected via the distillate transportation line to the inlet chamber 10 of the first vortex chamber 8 along the distillate. Moreover, all the vortex chambers 8 are installed, as well as the vortex steam generators 7, in series.

Выходная камера 12 каждой предыдущей вихревой камеры 8 через магистраль транспортировки дистиллята соединена с входной камерой 10 следующей вихревой камеры 8.The output chamber 12 of each previous vortex chamber 8 is connected through the transportation line of the distillate to the input chamber 10 of the next vortex chamber 8.

Паровая полость 13 вихревого парогенератора 7 каждого предыдущего вихревого парогенератора 7 соединена с входной камерой 9 следующего вихревого парогенератора 7 через внутренний канал 22 (Фиг.2) дросселя 20, находящегося в выходной камере 11 и через магистраль транспортировки пара 15 и обратный клапан 19. Каждый вихревой парогенератор 7, именно его внутренний канал 26 дросселя 24, находящегося в выходной камере 23 парогенератора, соединен с входной камерой 10 соответствующей вихревой камеры 8 через магистраль транспортировки пара 16 и обратный клапан 19.The vapor cavity 13 of the vortex steam generator 7 of each previous vortex steam generator 7 is connected to the input chamber 9 of the next vortex steam generator 7 through the internal channel 22 (FIG. 2) of the inductor 20 located in the outlet chamber 11 and through the steam transport line 15 and the check valve 19. Each vortex the steam generator 7, namely its internal channel 26 of the inductor 24 located in the output chamber 23 of the steam generator, is connected to the input chamber 10 of the corresponding vortex chamber 8 through the steam transport line 16 and the check valve 19.

Паровая полость 14 каждой вихревой камеры 8 через магистраль транспортировки пара 17 и обратный клапан 19 соединена с входной камерой 10 предыдущей вихревой камеры 8, а через магистраль транспортировки пара 18 и обратный клапан 19 - с соответствующим конденсатором 4.The vapor cavity 14 of each vortex chamber 8 through the steam transport pipe 17 and the non-return valve 19 is connected to the input chamber 10 of the previous vortex chamber 8, and through the steam transport pipe 18 and the non-return valve 19 to the corresponding condenser 4.

В каждом вихревом парогенераторе 7 входная камера 9 и выходные камеры 11 и 23 конструктивно соединены между собой переходными каналами 21 и 25, образованными при установке в них дросселей 20 и 24.In each vortex steam generator 7, the input chamber 9 and the output chambers 11 and 23 are structurally interconnected by transition channels 21 and 25, formed when chokes 20 and 24 are installed in them.

Выходные камеры 11 и 23 вихревого парогенератора 7 ограничены по торцам крышками. 27.The output chambers 11 and 23 of the vortex steam generator 7 are limited at the ends by covers. 27.

Ректификационная установка с произвольной ориентацией работает следующим образом.A distillation unit with arbitrary orientation works as follows.

Рабочую жидкость из емкости 1 насосом 2 подают в нагреватель 3 и далее по соединительным магистралям прокачивают через последовательно установленные вихревые парогенераторы 7. Одновременно холодный дистиллят из емкости 5 насосом 6 по соединительным магистралям прокачивают через последовательно установленные вихревые камеры 8.The working fluid from the tank 1 is pumped to the heater 3 by a pump 2 and then pumped through the connecting lines through sequentially installed vortex steam generators 7. At the same time, cold distillate from the tank 5 by the pump 6 is pumped through the connecting lines through sequentially installed vortex chambers 8.

В нагревателе 3 рабочую жидкость нагревают до температуры ниже температуры насыщения при заданном давлении (не доводя ее до кипения), а затем подают во входную камеру 9 с тангенциальным подводом жидкости первого по ходу вихревого парогенератора 7. При движении рабочей жидкости к центру входной камеры 9 за счет сохранения момента количества движения скорость ее возрастает, а давление в соответствии с законом Бернулли падает и на определенном радиусе закрутки становится меньше давления насыщения для заданной температуры, в результате чего жидкость вскипает (происходит частичное испарение жидкости), отбирая тепло от рабочей жидкости.In the heater 3, the working fluid is heated to a temperature below the saturation temperature at a given pressure (without bringing it to a boil), and then fed into the inlet chamber 9 with a tangential fluid supply of the first swirl generator 7. The fluid moves to the center of the inlet chamber 9 due to the conservation of angular momentum, its speed increases, and the pressure in accordance with the Bernoulli law decreases and at a certain radius of twist becomes less than the saturation pressure for a given temperature, as a result of which Fluid effervescence (a partial evaporation of liquid), taking away the heat from the working fluid.

Пар собирается в центре паровой полости 13 первого вихревого парогенератора 7. Одна часть пара из паровой полости 13 и далее через внутренний канал 22 дросселя 20, находящегося в выходной камере 11 по магистрали транспортировки пара, поступает во входную камеру 9 следующего вихревого парогенератора 7. Другая же часть пара из паровой полости 13 и далее через внутренний канал 26 дросселя 24, находящегося в выходной камере 23, по магистрали транспортировки пара поступает во входную камеру 10 последней по ходу движения дистиллята вихревой камеры 8. При этом давление пара поддерживают достаточным для преодоления противодавления, поступающего с тангенциальным подводом дистиллята.Steam is collected in the center of the steam cavity 13 of the first vortex steam generator 7. One part of the steam from the steam cavity 13 and then through the internal channel 22 of the inductor 20 located in the outlet chamber 11 along the steam transport line enters the inlet chamber 9 of the next vortex steam generator 7. The other part of the steam from the vapor cavity 13 and then through the internal channel 26 of the throttle 24 located in the outlet chamber 23, through the steam transport line enters the inlet chamber 10 of the last vortex chamber 8 along the distillate. Ohm, the vapor pressure is maintained sufficient to overcome the back pressure supplied with the tangential supply of the distillate.

В вихревом парогенераторе 7 одна часть неиспарившейся рабочей жидкости через переходной канал 21 поступает в выходную камеру 11, а другая часть жидкости через переходной канал 25 поступает в выходную камеру 23. Потоки рабочей жидкости на выходе из выходных камер 11 и 23 первого вихревого парогенератора 7 и каждого последующего парогенератора поступают в соединительную магистраль транспортировки рабочей жидкости и далее - во входную камеру 9 с тангенциальным подводом рабочей жидкости следующего вихревого парогенератора 7.In the vortex steam generator 7, one part of the non-evaporated working fluid through the transition channel 21 enters the outlet chamber 11, and the other part of the liquid through the transition channel 25 enters the outlet chamber 23. The fluid flows at the outlet of the outlet chambers 11 and 23 of the first vortex steam generator 7 and each the subsequent steam generator enters the connecting line for transporting the working fluid and then into the inlet chamber 9 with a tangential supply of the working fluid of the next vortex steam generator 7.

Оптимальные зазоры переходных каналов 21 и 25 в выходных камерах 11 и 23 соответственно устанавливают за счет осевого перемещения дросселей 20 и 24 соответственно.The optimal gaps of the transition channels 21 and 25 in the output chambers 11 and 23, respectively, are established due to the axial movement of the chokes 20 and 24, respectively.

В результате тепломассообмена между паром, имеющим более высокую температуру, и дистиллятом с более низкой температурой более тяжелые фракции сконденсируются в дистилляте, а легкие фракции поступают в паровую полость 14 последней по ходу движения дистиллята вихревой камеры 8. Одна часть пара из паровой полости 14 последней по ходу движения дистиллята вихревой камеры 8 по магистрали транспортировки пара 18 поступает в соответствующий конденсатор 4, а другая часть пара из паровой полости 14 последней вихревой камеры 8 по магистрали транспортировки пара 17 поступает во входную камеру 10 предпоследней вихревой камеры 7 с давлением пара, достаточным для преодоления противодавления закрученного дистиллята.As a result of heat and mass transfer between the steam having a higher temperature and the distillate with a lower temperature, the heavier fractions condense in the distillate, and the light fractions enter the vapor cavity 14 of the last vortex chamber 8. The one part of the vapor from the vapor cavity 14 of the last during the movement of the distillate of the vortex chamber 8 along the steam transport line 18, it enters the corresponding condenser 4, and the other part of the steam from the vapor cavity 14 of the last vortex chamber 8 along the transport main ovki steam 17 enters an inlet chamber 10 in the penultimate swirl chamber 7 with a vapor pressure sufficient to overcome the backpressure swirling distillate.

Поскольку часть тепла в первом вихревом парогенераторе 7 была израсходована на образование пара, то оставшаяся рабочая жидкость при поступлении во второй вихревой парогенератор 7 будет иметь более низкую температуру и поэтому выработанный из нее пар будет иметь показатель относительного содержания тяжелых фракций меньше по сравнению с показателем пара, выработанным в первом вихревом парогенераторе 7, а показатель относительного содержания легких фракций больше. Образовавшийся пар из второго вихревого парогенератора 7 направляют в закрученный дистиллят во входной камере предпоследней по ходу движения дистиллята вихревой камеры 8 с давлением пара, достаточным для преодоления противодавления закрученного дистиллята, где более тяжелые фракции сконденсируются в дистилляте, а несконденсированная одна часть пара по магистрали 18 транспортировки пара поступает в конденсатор 4, а другая часть по магистрали 17 и обратный вентиль 19 поступает в закрученный дистиллят во входной камере 10 предшествующей вихревой камеры 8 с давлением пара, достаточным для преодоления противодавления.Since part of the heat in the first vortex steam generator 7 was consumed for the formation of steam, the remaining working fluid when it enters the second vortex steam generator 7 will have a lower temperature and therefore the steam generated from it will have an indicator of the relative content of heavy fractions less than the indicator of steam, developed in the first vortex steam generator 7, and the relative content of light fractions is greater. The resulting vapor from the second vortex steam generator 7 is sent to a swirling distillate in the inlet chamber of the penultimate along the distillate of the vortex chamber 8 with a vapor pressure sufficient to overcome the counter-pressure of the swirling distillate, where the heavier fractions are condensed in the distillate and one non-condensed one part of the steam is transported along the transportation line 18 the steam enters the condenser 4, and the other part along the line 17 and the check valve 19 enters the swirling distillate in the input chamber 10 of the previous vikh roar chamber 8 with a vapor pressure sufficient to overcome the back pressure.

Процесс с преобразованием пара в следующих по ходу движения рабочей жидкости вихревых парогенераторах 7 и подачей пара в более холодный дистиллят вихревых камер 8 будет проходить аналогично описанному выше, только с той разницей, что относительное содержание тяжелых фракций в паре из каждого последующего вихревого парогенератора будет уменьшаться, а относительное содержание легких фракций будет увеличиваться.The process of converting steam in the vortex steam generators 7 following along the working fluid and supplying steam to the cooler distillate of the vortex chambers 8 will proceed as described above, only with the difference that the relative content of heavy fractions in the vapor from each subsequent vortex steam generator will decrease, and the relative content of light fractions will increase.

Пар, выработанный в последнем по ходу движения рабочей жидкости вихревом парогенераторе 7, из паровой полости 13 вихревого парогенератора 7 по магистрали 16 транспортировки пара направляют в закрученный дистиллят во входной камере 10 первой по ходу движения дистиллята вихревой камеры 8 с давлением пара, достаточным для преодоления противодавления закрученного дистиллята, где за счет тепломассообмена часть пара, содержащая тяжелые фракции, сконденсируется в холодном дистилляте, а другая часть пара более легкими фракциями соберется в паровой полости 14 первой по ходу движения дистиллята вихревой камеры 8 и по магистрали 18 транспортировки пара поступит в конденсатор 4.The steam generated in the last in the direction of movement of the working fluid vortex steam generator 7, from the vapor cavity 13 of the vortex steam generator 7 along the steam transport line 16 is directed into a swirling distillate in the inlet chamber 10 of the first upstream distillate of the vortex chamber 8 with a vapor pressure sufficient to overcome backpressure swirling distillate, where due to heat and mass transfer, part of the vapor containing heavy fractions is condensed in the cold distillate, and the other part of the vapor will be collected in lighter fractions into vapors second cavity 14 of the first downstream distillate motion of the vortex chamber 8 and through line 18 conveying vapor goes to a condenser 4.

Остаток неиспарившейся рабочей жидкости из входной камеры 9 последнего парогенератора 7 поступает в выходные камеры 11 и 23 и по соединительной магистрали транспортировки слива отводится из ректификационной установки наружу.The remainder of the non-evaporated working fluid from the inlet chamber 9 of the last steam generator 7 enters the outlet chambers 11 and 23 and is discharged out of the distillation unit via the connecting transport line.

Подогретый за счет тепла от сконденсированного пара дистиллят из входной камеры 10 вихревой камеры 8 поступает в выходную камеру 12, а из нее по соединительной магистрали поступает во входную камеру 10 следующей вихревой камеры 8.Heated by the heat from the condensed steam, the distillate from the inlet chamber 10 of the vortex chamber 8 enters the outlet chamber 12, and from it through the connecting line enters the inlet chamber 10 of the next vortex chamber 8.

Процесс конденсации более тяжелых фракций и подогрев дистиллята в каждой последующей вихревой камере 8 будет аналогичен, как и в первой вихревой камере, с той разницей, что температура дистиллята по ходу его движения будет постепенно повышаться, а сам дистиллят обогащаться более тяжелыми фракциями. Из выходной камеры 12 вихревой камеры 8 дистиллят, обогащенный тяжелыми фракциями, по магистрали отвода выводят из установки по назначению.The process of condensation of heavier fractions and heating of the distillate in each subsequent vortex chamber 8 will be similar to that in the first vortex chamber, with the difference that the temperature of the distillate will gradually increase in the course of its movement, and the distillate will be enriched with heavier fractions. From the output chamber 12 of the vortex chamber 8, the distillate, enriched in heavy fractions, is withdrawn from the installation as intended by the discharge line.

Установка обратных клапанов 19 в магистралях транспортировки пара 15, 16, 17 и 18 обеспечивает движение пара только в одном заданном направлении независимо от того, на каком режиме протекает технологический процесс ректификации, что в свою очередь способствует получению вырабатываемой продукции высокого качества.The installation of check valves 19 in the steam transportation lines 15, 16, 17 and 18 provides steam movement in only one predetermined direction, regardless of the mode of the rectification process, which in turn contributes to the production of high-quality products.

Наличие в вихревом парогенераторе 7 входной камеры 9 с тангенциальным подводом жидкости, двух выходных камер 11 и 23 с дросселями 20 и 24 соответственно, имеющими внутренние каналы 22 и 26, соединяющиеся с паровой полостью 13 вихревого парогенератора 7, а также наличие в выходных камерах 11 и 23 переходных каналов 21 и 25 соответственно, соединяющие выходные камеры 11 и 23 с входной 9, позволяют увеличить объем подаваемой рабочей жидкости и обеспечить его регулирование в процессе ректификации.The presence in the vortex steam generator 7 of the input chamber 9 with a tangential fluid supply, two output chambers 11 and 23 with chokes 20 and 24, respectively, having internal channels 22 and 26, connected to the vapor cavity 13 of the vortex steam generator 7, as well as the presence in the output chambers 11 and 23 transition channels 21 and 25, respectively, connecting the output chambers 11 and 23 with the inlet 9, allow to increase the volume of the supplied working fluid and ensure its regulation in the process of rectification.

Заявленная конструкция вихревого парогенератора 7 позволяет использовать его не только в ректификационной установке с произвольной ориентацией, но и в любых системах выпарной техники. Именно такой диапазон использования обусловлен тем, что по своему конструктивному решению и достигаемой производительности вихревой парогенератор можно отнести к разряду устройств мгновенного вскипания, которые, имея высокие технические характеристики, могут быть использованы автономно в самых разных отраслях техники.The claimed design of the vortex steam generator 7 allows you to use it not only in a distillation unit with an arbitrary orientation, but also in any systems of evaporation technology. It is this range of use that is due to the fact that by its design solution and achieved productivity, the vortex steam generator can be classified as instant boiling devices, which, having high technical characteristics, can be used autonomously in various branches of technology.

Данная ректификационная установка способна работать при любой ориентации относительно пространства, в том числе и в условиях невесомости, а поскольку скорость всплытия паровых пузырей в закрученной жидкости за счет градиента давления по радиусу закрученной жидкости высокая, то и производительность ее будет значительно выше, чем при работе в статических условиях. Установки такого типа легко поддаются автоматическому регулированию и управлению, просты в изготовлении, не создают особых проблем при пуске и остановке технологического процесса.This distillation unit is able to work in any orientation relative to space, including in zero gravity conditions, and since the rate of rise of steam bubbles in a swirling liquid due to the pressure gradient along the radius of the swirling liquid is high, its performance will be much higher than when working in static conditions. Installations of this type are easily amenable to automatic regulation and control, easy to manufacture, and do not create special problems when starting and stopping the process.

Предлагаемая ректификационная установка может найти применение при ректификации многокомпонентных смесей в различных областях народного хозяйства, в том числе нефтеперерабатывающей, химической, пищевой промышленностях и других областях техники.The proposed distillation unit can be used in the rectification of multicomponent mixtures in various fields of the national economy, including the oil refining, chemical, food industries and other technical fields.

Claims

A distillation unit with arbitrary orientation, containing a container with a working fluid and a pump for supplying a working fluid, a heater for a working fluid, condensers, a tank with a cold distillate and a pump for supplying a cold distillate, at least two vortex steam generators and at least two vortex chambers, each vortex steam generator and each vortex chamber has inlet chambers with a tangential supply of working fluid, output chambers for discharging the working fluid and steam cavities, while the tank with a pump for water, the heater and the vortex steam generators are interconnected hydraulically in series, and the cold distillate tank and the cold distillate feed pump are hydraulically connected in series with the vortex chambers, the vapor cavity of each previous vortex steam generator is hydraulically connected through the steam transport lines to the input chamber of the subsequent vortex steam generator and with the input chamber of the corresponding vortex chamber, and the vapor cavity of each vortex chamber through the line steam transport is hydraulically connected to the inlet chamber of the previous vortex chambers and to the corresponding condensers, characterized in that it further comprises check valves installed in the steam transport lines, and each vortex steam generator containing an inlet chamber with a tangential supply of working fluid, an outlet chamber and a steam cavity contains a throttle mounted inside the output chamber with the formation of a transition channel connecting the input and output chambers, and having an internal circuit cash for the removal of steam, passing into the steam chamber of the steam generator, a second output chamber installed under the input chamber and coaxially with it, a second throttle installed inside the second output chamber with the formation of a transition channel connecting the second output and input chambers of the steam generator, and having an internal channel for steam outlet, connected on the one hand with the steam cavity of the steam generator, and on the other hand, with the end cover of the second output chamber.