Способ установления равновесных концентраций в системе твердая фаза-жидкость-пар Советский патент 1987 года по МПК B01D3/00 B01D3/32 

15

20

жидкой фазы, изолирующая образующийся паровой поток от взаимодействия с внешней средой через стенку зоны 2 испарения. Тем самым исключается возникновение дикой флегмы. Из зоны 4 смешения смесь подают в зону 1 перегрева и процессы ее перегрева и самоиспарения повторяются. 1Q Отбор проб для анализа осуществ- ляют через пробоотборники 6 и 7 через 0,5-180 ч после начала эксперимента и по полученным концентрациям проб судят о равновесии в системе.

Организация процесса самоиспарения позволяет создать оптимальные условия для наступления равновесия и интенсифицировать массообмен в системе твердое тело - жидкость - пар. Пример 1, В испарительную камеру загружают 10 мас,% водного раствора этанола, содержащего в качестве твердой фазы дрожжевые клетки в количестве 5-10 мас.%. Эту смесь 25 шестеренчатым насосом через перегреватель и дроссельное устройство 6 подают в испарительную камеру. В перегревателе при давлении 1,1 ати смесь доводят до 92,5-93,5 С, что на 30 вьш1е температуры кипения в камере 1, Дросселирование смеси в устройстве проводят в непосредственной близости от камеры, после чего ее направляют в испарительную камеру, тс где давление поддерживается равным 1,0 ати.

За счет теплоты перегрева образуются пары и температура системы жидкость - пар - твердое тело снижается 40 до 9155 с„ При этом смесь вводят в камеру тангенциально через патрубок и она стекает по стенкам камеры в виде жидкой пленки, изолирующей паровой поток от взаимодействия с внеш- проводят процесс дросселирования дав- 45 средой через стенку зоны испареИзобретение относится к способам установления равновесных, концентраций в системе твердая фаза - жид- кость - пар и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промьшшенности.

Целью изобретения является увеличение точности при определении равновесных концентраций и уменьп1ение времени установления равновесия.

На фиг el изображена схема реализации способа; на фиг82 - лабораторная установкад в которой реализуется способ.

Схема- включает зону i перегрева смеси, зону 2 равновесного самоиспарения j зону 3 конденсации парового потока, зону 4 смещения конденсата и жидкой фазы, дроссельное устройство 5 и пробоотборники 6 и 7,

П р и м е РО Способ реализуется на лабораторной установкеэ состоящей, из испарительной камеры 8 с паровым патрубком 9о, штуцером 10 и моноста- том 11, циркуляционного насоса 12, на нагнетательной линии которого установлены перегреватель 13, дроссельное устройство 14 и манометр 15} холодильников 16 и 178 промежуточной емкости 18,, термометров 19-215 пробоотборников 22 и 23, воздушного крана 24, тепловой изоляции,25 и конденсатора 26 „

Способ реализуется следующим образом „

Анализируемую смесь, например 10 маСв% водного раствора этанола, содержащего 1 мас,7„ дрожжевых клеток, направляют в зону 1 перегрева.. Здесь смесь под избыточным давлением порядка О,, ати, предотврав(ающим кипение.) нагревают до 93,

,5°С.

, J превышая температуру кипения на 1-2 С„ Затем

ления с помощью устройства 5, и смесь вводят в верхнюю часть зоны 2 само- испарения. В результате равновесного испарения образуется паровой поток, оставшийся водноспиртовый раствор концентрацией 9;9 мас„% отводят в зону 4 смещения„ Водноспиртовые пары концентрацией 51,7 мас„% направляют в зону 3 конденсации, и образующийся конденсат смешивают в зоне 4 с оставшимся водноспиртовым раствором Ввод перегретой смеси осуществляют таким образом, что на границах зоны образуется стекаю1цая пленка

15

25 30 тс

20

25 30 тс

НИН. Исключено возникновение дикой флегмы и искажение за счет этого равновесных концентраций.

Процесс самоиспарения обеспечива-

50 ет идеальные условия для установления равновесия в тройной системе, так как частицы твердой фазы являются центрами парообразования, что интенсифицирует переход целевого компо55 нента из твердой фазы в жидкость и затем, в пар.

Уменьшается время единичного цикла измерения. При самоиспарении пар контактирует только с кипящей жидкое-

тью, что исключает укрепление пара за счет его частичной конденсации на границе камеры или же неравновесное выкипание капелек раствора.

Жидкую смесь с концентрацией этанола 9,9 мас.% в насос, а образовавшиеся пары с концентрацией 51 ,7 мас. проходят через паровой патрубок в конденсатор, конденсируются и конденсат стекает в промежуточную емкость и затем в насос. Далее цикл повторяется .

Через 0,5 ч после начала эксперимента через пробоотборники отбирают пробы и по их концентрациям судят о равновесии в системе.

За счет увеличения кратности циркуляции жидкой смеси обеспечивается минимальный перегрев ее, что создает в равновесной испарительной камере, условия, близкие к изотермическим, т.е. жидкость в процессе самоиспаре- ния не подкипает и не охлаждается извне. При наступлении равновесия показания термометров идентичны.

Таким образом, согласно предлагаемому способу образование паровой фазы происходит за счет процесса самоиспарения. Подвод тепла к жидкой фазе осуществляется в условиях, исключающих пузырьковое кипение на теп- лопередающей поверхности Пар и ленд- кая фаза находятся при этом в состоя

Способ установления равновесных концентраций в системе твердая фаза - жидкость - пар, включаюсщй нагрев и испарение смеси, вывод обра- зуюпшхся паров на конденсацию и возврат конденсата в зону испарения .смеси, отличаю п;ийся тем, что, с целью увеличения точности при определении равновесных концентраций и уменьшения времени установления

НИИ равновесия. При известном способе за счет перегрева жидкости на теп- 35 равновесия, смесь из нижней части лопередающей поверхности и ее пузырь- зоны испарения принудительно при из- кового кипения равновесие не устанав- быточном давлении, исключающем ее ливается, что приводит к систематикипение, подают в перегреватель, где к ней подводят тепло, после чего проводят процесс дросселирования давления и полученную парожидкостную смесь содержащую твердую фазу, вводят в верхнюю часть зоны испарения с образованием на границах, этой зоны сте-

ческой ошибке в опытах.

Кроме того, согласно предлагаемому способу в испарительной камере движение кипящей жидкости (само.испа- ряющейся) организовано таким образом, что контакт пара со стенками камеры

40

кипение, подают в перегрева к ней подводят тепло, после водят процесс дросселирован ния и полученную парожидкос содержащую твердую фазу, вв верхнюю часть зоны испарени зованием на границах, этой з

полностью исключается. Не возникает 45 кающей пленки жидкой фазы.

5

0

5

0

конденсации пара и искажения его концентрации, В известном способе не исключена возможность образования дикой флегмы и за счет этого искажения равновесных концентраций.

В процессе самоиспарения частицы твердой фазы являются центрами парообразования. Это интенсифицирует процесс массопереноса из твердой фазы в жидкость и пар и значительного сокращения времени установления общего равновесия в системе. При известном способе преобразование протекает на теплопередающей поверхности. Интенсивность массопереноса в системе твер дое тело - жидкость ниже, чем в системе жидкость - пар, что приводит к значительному увеличению времени установления состояния, близкого к ра-. равновесному в системе твердое тело - жидкость - пар.

Формула изобретения

Способ установления равновесных концентраций в системе твердая фаза - жидкость - пар, включаюсщй нагрев и испарение смеси, вывод обра- зуюпшхся паров на конденсацию и возврат конденсата в зону испарения .смеси, отличаю п;ийся тем, что, с целью увеличения точности при определении равновесных концентраций и уменьшения времени установления

5 равновесия, смесь из нижней части зоны испарения принудительно при из- быточном давлении, исключающем ее

равновесия, смесь из нижней части зоны испарения принудительно при из- быточном давлении, исключающем ее

кипение, подают в перегреватель, где к ней подводят тепло, после чего проводят процесс дросселирования давления и полученную парожидкостную смесь, содержащую твердую фазу, вводят в верхнюю часть зоны испарения с образованием на границах, этой зоны сте-

гг

гз

Редактор А,В1андор

Составитель С.Баранова

Техред М.ДИДЫК Корректор С.Черни

Заказ 5917/3Тираж 657Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, М-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород., ул. Проектная, 4

(PU2.2

Изобретение относится к способам определения равновесных концентраций в системе твердая фаза - жидкость - пар и может быть использовано в лабораторной практике. Цель изобретения - увеличение точности определения равновесных концентраций и уменьшение времени проведения единичного эксперимента. Способ характеризуется следуюп5ей совокупностью признаков. Перегрев смеси под избыточным давлением, предотвращающим ее кипение, проведение процесса дросселирования с образованием парового потока за счет процесса самоиспарения, введение жидкой кипящей смеси в зону самоиспарения таким образом, что на границах зоны формируют опускающуюся пленку жидкости, которая изолирует паровой поток от взаимодействия с внешней средой через стен ки зоны. 2 ил., о € (Л