Научная статья на тему 'Разработка конструкции конденсатора для смесей растворителя с неконденсирующимся газом'

Разработка конструкции конденсатора для смесей растворителя с неконденсирующимся газом Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
150
51
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Новые технологии
ВАК
Ключевые слова
КОНДЕНСАТОРЫ / РЕКУПЕРАЦИЯ РАСТВОРИТЕЛЯ / ПРОЦЕСС КОНДЕНСАЦИИ / РАСТИТЕЛЬНЫЕ МАСЛА

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Схаляхов Анзаур Адамович, Кошевой Е. П., Косачев В. С., Гукасян А. В., Верещагин А. Г.

Экстракционная технология получения растительных масел основана на применении летучих растворителей, рекуперация которых обеспечивает сокращение затрат растворителя, защиту окружающей среды и пожарную безопасность производства.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Схаляхов Анзаур Адамович, Кошевой Е. П., Косачев В. С., Гукасян А. В., Верещагин А. Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Разработка конструкции конденсатора для смесей растворителя с неконденсирующимся газом»

Схаляхов A.A., МГТУ,

Кошевой Е.П., Косачев B.C., Гукасян A.B., Верещагин А.Г., КубГТУ

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ КОНДЕНСАТОРА ДЛЯ СМЕСЕЙ РАСТВОРИТЕЛЯ

С НЕКОНДЕНСИРУЮЩИМСЯ ГАЗОМ

Экстракционная технология получения растительных масел основана на применении летучих растворителей, рекуперация которых обеспечивает сокращение затрат растворителя. защиту окружающей среды и пожарную безопасность производства.

Система рекуперации растворителя предусматривает извлечение их из смесей с некон-денсирующимися газами [I]. В случае применения отгонки растворителя (ацетона) с подачей инертного га- за азота в экстракционной технологии получения БАД «Витол» [2] проблема

рекуперации растворителя из смеси усложняется. Применение процесса конденсации по сравнению с процессом абсорбции позволяет при разделении получать более чистый растворитель для последующего его возвращения на стадию экстракции, где необходимо обеспечить высокие требования к качеству получаемого продукта.

Процесс конденсации представляет эффективный метод и с точки зрения затрат энергии. Однако при конденсации смеси паров ацетона и азота возможно образование тумана. Аэрозольное состояние конденсируемой фазы растворителя затрудняет их движение к поверхности конденсации и чтобы избежать значительных потерь растворителя с отводимой из конденсатора газовой фазой, этот туман должен быть отделен. В этом случае требуется дополнительное оборудование с соответствующими затратами. Другим направлением в совершенствовании конденсации такой смеси должно стать предотвращение образования ту мана. Такое направление даст определенные экономические преимущества - меньше оборудования и затрат энергии потребуются. Чтобы решить задачу таким путем необходимо разобраться в особенностях процессов, ведущих к формированию тумана. Работы [3, 4, 5, 6] описывают более подробно формирование тумана в процессах конденсации в присутствии неконденсирующихся газов. На основе этих работ могут быть рассмотрены причины формирования тумана и разработано техническое решение для конденсации смеси паров ацетона с газом азотом.

В нашем случае попытки направлены на преодоление формирования тумана при конденсации парогазовых смесей из паров ацетона и газа азота. То, что туман может быть образован в большой части объема парогазовой смеси, главным образом зависит от двух факторов: степени супернасыщенности, вызванной соотношением перехода тепла и массы и типа образования центров конденсации.

Образование центров конденсации происходит, когда критическая супернасыщенность Scnt превышена, при которой частички - капельки могут формироваться и начать расти. Степень насыщенности S = pv'pve - это отношение эффективного давления пара pv и давления пара в состоянии насыщенности pVc/. Для технических применений, вовлекающих конденсацию, критическая супернасыщенность Scn« определена [6].

Есть два различных механизма образования ядра. Гетерогенное образование центров конденсации зависит от присутствия инородных частиц, тогда как гомогенное образование центров конденсации происходит в непосредственно в газовой фазе. Критическая супернасыщенность для гомогенного образования центров конденсации приблизительно SCm> 2-10 (в зависимости от свойств системы [5, 7]). Конденсация смесей газ - пар с формированием тумана в процессах и аппаратах химической и пищевой промышленности до настоящего времени редко подвергалось исследованию экспериментально. В работе [7J показано, что критическая супер-насыщенность для гетерог енного образования центров конденсации достаточно SCnt = 1.02.

В рассматриваемом случае можно также взять это значение (Scrit = 1.02), так как при интенсивном процессе дистилляции возможно иметь в парогазовой смеси инородные частицы, чтобы причинить гетерогенное образование ядра. Таким образом, принимается механизм формирования тумана с гетерогенным образованием центров конденсации и. следовательно, чтобы предотвратить формирование тумана надо предотвратить супернасыщенность в большой части парогазовой смеси.

В качестве конденсаторов обычно применяются кожухотрубчатые аппараты [1J. В случае применения таких конденсаторов для разделения растворителей и неконденсирующихся газов возможно образование аэрозолей, состоящих из мелких частиц растворителя, образующиеся при переохлаждении парогазовой смеси. Этот недостаток ведет к потере растворителя за счет ею выброса в окружающую среду с неконденсируюшимся газом. Конструкция конденсатора должна устраняет вышеуказанные недостатки, обеспечивать предотвращение образования аэрозолей в процессе конденсации парогазовой смеси. Совершенствование конструкции конденсатора возможно на основе применения полимерных непористых половолоконпых пучков трубок. В этом случае обеспечивается большая удельная поверхность теплообмена, а сами пучки трубок позволяют интенсифицировать процесс коалесценции конденсирующихся капель аэрозоля.

Разработанный конденсатор (рис. 1) [8] состоит из цилиндрического корпуса /, с фланцами. для подвода исходной смеси 2, отвода газовой фазы 3, отвода конденсата паровой фазы 4, закрытого с обеих сторон крышками 5 и б, снабженными фланцами для подвода исходной смеси 7 и 8. Внутри цилиндрического корпуса расположен стержень 9, имеющий резьбу с обеих сторон для фиксации гайками 10 и 11 трубного пучка 12. Трубный пучок вставлен между про-

кладок в сквозных отверстиях распределительных камер 13 и 14. количество которых равняется количеству труб в пучке. Распределительные камеры имеют фланцы подвода и отвода хладагента 15 и 16 в полипропиленовый непористый половолоконный мембранный пучок /7, обмотанный по поверхности каждой грубы и закрепленный в распределительные камеры. На стержень поочередно насажаны поперечные перегородки 18, 19, 20 отделенные втулками фиксаторами 21.22,23,24 на равные промежутки.

Работает заявляемый конденсатор следующим образом: Исходная парогазовая смесь, проходя через фланец подвода исходной смеси 7, подается в трубный пучок /2, в котором пре-дохлаждется до линии насыщения, отдавая тепло хладагенту', проходящему в полипропиленовом половолоконном мембранном пучке 17. Предохлажденная парогазовая смесь, проходя через фланец подвода парогазовой смеси 2. подается в межтрубное пространство цилиндрического корпуса 1. где происходит конденсация паровой фазы растворителя на полипропиленовом непористом половолоконном мембранном пучке 77. Конденсат паров растворителя выводится из цилиндрического корпуса 1 через фланец отвода конденсата паровой фазы 4. Освобожденная от паровой фазы растворителя газовая фаза выводится из цилиндрического корпуса / через фланец отвода газовой фазы 3. Для увеличения эффективности процесса предусмотрен зигзагообразный проход смеси в межтрубном пространстве цилиндрического корпуса 1. обеспечиваемый поперечными перегородками 18. 19, 20.

Вывод

Предлагаемая конструкция конденсатора, с использованием полимерных непористых половолоконных пучков трубок позволит обеспечить разделение растворителя в аэрозольном состояние в среде инертного газа азота. Данный конденсатор может быть использован в технологической схеме экстракционной технологии получения БАД «Витол».

Литература:

1. Кошевой Е.I I. Технологическое оборудование предприятий производства растительных масел. Санкт-Петербург, ГИОРД, 2001 -365 с.

2. А.Г. Верещаг ин, Е.П. Кошевой, Е.П. Корнена, Е.А. Бутина, Е.О. Герасименко. Аппаратурное оформление получения фосфатидного концентрата в технологии производства БАД «Витол»// Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: Сборник статей и докладов девятой научно-практической конференции с международным участием (14-15 декабря 2006 года)/ под ред. Устиновой JI.B. Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова - Барнаул; 2006 г. - 328 с.

3. Kaufmann S., Loretz Y., Hilfiker K. Prevention of fog in a condenser by simultaneous heating and cooling. Heat and Mass Transfer 32 403-410, 1997.

4. Colburn, A.P., Edison, A.G. Prevention of fog in cooler-condensers. Ind. Eng. Chem. 33 (4) (1941)457-58.

5. Schaber, K. Aerosolbildung bei der Absorption und Partial-kondensation. Chem. Ing. Tech. 62 (10) (1990) 793-804.

6. Schaber. K. Aerosolbildung durch spontane Phasenubergange bei Absorptions-und Kondensationsprozessen. Chem. Ing. Tech. 67 (11) (1995) 1443-1452.

7. Hinds, W.C. Aerosol Technology, Wiley, 1982.

8. Конденсатор/ Решение о выдаче патента РФ на полезную модель по заявке №2006142026/22(045891) от 27.11.2006/ Кошевой Е.П., Косачев B.C., Верещагин А.Г., Гукасян A.B.. Схапяхов A.A.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.