RECTIFICATION PROCESS INTENSIFICATION AT PARTIAL CONDENSATION

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The work is aimed at intensification of the rectification process on the example of the study of binary mixture ethanol-water and multicomponent medium (alcohol condensate). The results of experimental studies of rectification at condensation of vapors on the plate surface, as well as on horizontally and vertically installed pipes are presented. It is shown that the efficiency of consolidation and separation of vapor mixture depends on the ratio of liquid and vapor streams, specific heat flux, temperature of the heat transfer surface and on the way of condensate film formation. The value of the temperature difference between the heat transfer medium supplied to the heat exchange surface and the condensing vapors, as well as the specific heat flux released by the condensing vapors, at which the greatest strengthening is achieved, has been established. The process of heat removal during boiling of flowing water film over the heat transfer surface, which provided a relatively low temperature difference during rectification, was realized, and heat transfer coefficients were calculated. The results of separation of multicomponent medium by partial condensation are presented, and the factors influencing the separation efficiency are established. According to the results of researches the deflegmator of the nozzle column has been approved, which allowed to obtain rectified alcohol with ethanol losses less than 1% wt.%.

About the authors

N. A. Voinov

Siberian State University of Science and Technology named after Academician M.F. Reshetnyov, Krasnoyarsk, Russia

Email: n.a.voynov@mail.ru
Krasnoyarsk, Russia

D. A. Zemtsov

Siberian State University of Science and Technology named after Academician M.F. Reshetnyov, Krasnoyarsk, Russia

Email: n.a.voynov@mail.ru
Krasnoyarsk, Russia

V. A. Chernov

Siberian State University of Science and Technology named after Academician M.F. Reshetnyov, Krasnoyarsk, Russia

Email: n.a.voynov@mail.ru
Krasnoyarsk, Russia

O. P. Zhukova

Siberian State University of Science and Technology named after Academician M.F. Reshetnyov, Krasnoyarsk, Russia

Email: n.a.voynov@mail.ru
Krasnoyarsk, Russia

D. G. Slashchinin

Siberian State University of Science and Technology named after Academician M.F. Reshetnyov, Krasnoyarsk, Russia

Email: n.a.voynov@mail.ru
Krasnoyarsk, Russia

T. A. Luneva

Siberian State University of Science and Technology named after Academician M.F. Reshetnyov, Krasnoyarsk, Russia

Author for correspondence.
Email: n.a.voynov@mail.ru
Krasnoyarsk, Russia

References

  1. Олевский В.М., Ручинский В.Р.,Кашников А.М., Чернышев В.И.Пленочная тепло- и массообменная аппаратура (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии).М.: Химия. 1988.
  2. Литвиненко Н.И.Совершенствование работы установки для ректификации таллового масла // Гидролизная и лесохимическая промышленность. 1976. № 7. С. 23.
  3. Владимирова Т.М.Моделирование процесса ректификации и парциальной конденсации при разделении таллового масла // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2006. № 3. С. 151.
  4. Селянина Л.И.Получение концентрата пальмитиновой кислоты на установке парциальной конденсации // Лесной журнал. 1999. № 5. С. 82.
  5. Blab E., Rumocki A.Zur maximalen Anreicherung bei der Teilkondensation von binären Dampfgemischen // Chemie Ingenieur Technik. 1980. V. 52. P. 900. doi: 10.1002/cite.3305211106.
  6. Freshwater D.C.Thermal Economy In Distillation // Institution of Chemical Engineers – Transactions. 1951. V. 29. № 1. P. 149.
  7. Blab E.Die Kondensation von binären Dampfgemischen //Chem. 1ng. Tech. 1973. V. 45. P. 865.
  8. Marangoni C.New Configuration of a Distillation Process with Reduced Dimensions // Chemical Engineering Transactions. 2011. V. 24. doi: 10.3303/CET1124134.
  9. Battisti R., Machado R.A.F., Marangoni C.A Background Review on Falling Film Distillation in Wetted-wall Columns: From Fundamentals Towards Intensified Technologies // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2020. P. 107873.
  10. Braga Pires A.P., Francisco da Silva Filho V., Francisco Alves J.L., Marangoni C., Bolzan A., Francisco Machado R.A.Application of a New Pilot-scale Distillation System for Monoethyleneglycol Recovery Using an Energy Saving Falling Film Distillation Column // Chemical Engineering Research and Design. 2020. V. 153. P. 263 https://doi.org/10.1016/j.cherd.2019.10.033.
  11. Городетский И.Я.Аппарат для вакуумной неадиабатической ректификации. Пат. 255907 СССР. 1969.
  12. Винтер А.А.Колонна. Пат. 251683 СССР. 1969.
  13. Петров В.А.Роторный ректификатор. Пат. 356998 СССР. 1972.
  14. Сайфутдинов А.Ф.Компактная ректификационная установка для разделения смешанных текучих сред и ректификационный способ разделения таких смешанных текучих сред. Пат. 006452 РФ. 2003.
  15. Сайфутдинов А.Ф.Ректификационная технология Линас. Путь к созданию высокорентабельных производств // Вестник химической промышленности. 2002. № 4 (24). С. 26.
  16. SaifutdinovА.F., Beketov O.E., Ladoushkin V.S., Nesterov G.A.Distillation technology for the 21st century // Hydrocoarbon Asia. 2002. P. 40.
  17. Markova A.Practicability of Using Partial Condensation in Distillation. // Russian Journal of Applied Chemistry. 2008. V. 81. P. 1543. 10.1134/S1070427208090139.
  18. Madyshev I.N., Dmitrieva O.S., Mayasova A.O., Nikolaev A.N.Determination of Heat Flows in Built-in Column Reflux Exchangers During Diabatic Rectification. Chemical and Petroleum Engineering. 2022. V. 58. P. 537. DOI:https://doi.org/10.1007/s10556-023-01126-3
  19. Гордон Л.В., Скворцов С.О., Лисов В.И.Технология и оборудование лесохимических производств. М.: Лесная промышленность. 1988.
  20. Выродов В.А. и др. Технология лесохимических производств / чМ.: Лесная промышленность, 1987.
  21. Rivero R.Exergy Simulation and Optimization of Adiabatic and Diabatic Binary Distillation // Energy. 2001. V. 26. P. 561. doi: 10.1016/S0360-05442(01)00020-2.
  22. Voinov N.A., Bogatkova A.V., Zemtsov D.A.Intensification of Heat and Mass Transfer in a Diabatic Column with Vortex Trays // ChemEngineering. 2022. V. 6. P. 29. https://doi.org/10.3390/chemengineering6020029.
  23. Voinov N.A., Zemtsov D.A., Zhukova O.P.Study of Thermal Rectification in a Column with Low Mass Transfer on the Steps // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. V. 51. P. 191. doi: 10.1134/S0040579517020130. [Войнов Н.А., Земцов Д.А., Жукова О.П.Исследование термической ректификации в колонне с низким массообменом на ступенях // Теорет. основы хим. технологии. 2017. Т. 51. № 2. С. 174.]
  24. Войнов Н.А., Богаткова А.В., Земцов Д.А., Жукова О.П., Чернов В.А.Насадочная тарелка перекрестного тока для диабатической укрепляющей колонны // Химия растительного сырья. 2024. № 4. С. 405. https://doi.org/10.14258/jcprm.20240414048
  25. Voinov N.A., Zemtsov D.A., Deryagina N.V., Bogatkova A.V., Zhukova O.P. A Study of Diabatic Distillation in a Column with a Low Pressure Drop // Chemical Engineering Research and Design. 2022. V. 185 P. 1. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cherd.2022.06.033
  26. Лабутин В.А.Способ разделения жидкостей ректификацией. Пат. 2174028 РФ. 2001.
  27. Перегонка / Под ред.А. Вайсбергер. М.: Изд-во иностр. лит., 1954.
  28. Blab E., Rumocki A.Zur maximalen Anreicherung bei der Teilkondensation von binären Dampfgemischen // Chem. 1ng. Tech. 1980. V. 52. № 11. P. 900.
  29. Войнов Н.А., Земцов Д.А., Дерягина Н.В.Исследование парциальной конденсации при неадиабатной ректификации // Хвойные бореальные зоны. 2018. Т. 36. № 2. С. 198.
  30. Tröster E.Berechnung der Trennwirkung von Teilkondensatoren. (Dephlegmatoren) // Chem. 1ng. Tech. 1960. V. 32 № 8. P. 525.
  31. Ito A., Asano K.Thermal Effects in Non-adiabatic Binary Distillation Effects of Partial Condensation of Mixed Vapors on the Rates of Heat and Mass Transfer and Prediction of H. T. U. // Chemical Engineering Science. 1982. V. 37. № 7.P. 1007.
  32. Малюсов В.А., Лотхов В.А., Бычков Е.В., Жаворонков Н.М. Тепло- и массообмен в процессе ректификации // Теоретические основы химической технологии. 1975. Т. 9. № 1. С. 3.
  33. Умрихин Е.Д., Константинов Е.Н.Исследование сопряженного тепломассообмена при ректификации многокомпонентных спиртовых смесей с учетом термических эффектов // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 1999. № 4. С. 58.
  34. Холпанов, Л.П., Кенинг Е.Я., Малюсов В.А., Жаворонков Н.М.Расчет массообмена при ректификации многокомпонентных смесей с учетом тепловых эффектов // Теоретические основы химической технологии. 1981. Т. 15. № 1. С. 3.
  35. Александров И.А., Гройсман С.А.Тепло- и массообмен при ректификации в барботажном слое // Теоретические основы химической технологии. 1975. Т. 9. № 1. С. 11.
  36. Умрихин Е.Д., Константинов Е.Н.Термические эффекты при ректификации пищевого этилового спирта // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 1999. № 1. С. 55.
  37. Kirschbaum E., Llpphardt G.Teilkondensation von Zweistoffgemischen // Chemie Ing. Techn. 1957. № 1. P. 393.
  38. Войнов Н.А., Жукова О.П., Войнов А.Н., Паньков В.А.Ректификация этилового спирта в колоннах со спирально-призматической насадкой // Техника и технология пищевых производств. 2012. Т. 27. № 4. С. 95.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).