Тонкоплівковий випарник
Номер патенту: 87825
Опубліковано: 25.08.2009
Автори: Гласл Вольфганг, Конкар Міхаель, Зібенхофер Маттеус
Формула / Реферат
1. Тонкоплівковий випарник, який містить вертикальний барабан 1, лінію подачі 4, що розташована у верхній частині барабана 1 і використовується для подачі випарного середовища, нагрівальну оболонку 3, яка розташована на периферії барабана і яка утворює пари, випускну лінію 20 для випуску залишку, що залишився в нижній частині барабана, і конденсатор 11, в який подається холодоагент, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 14, 24, 27, 34, який оточує конденсатор 11 і здійснює вплив на дію тонкоплівкового випарника як зони переносу речовини, каталізатора та/або теплообмінної поверхні, передбачений на шляху парів з нагрівальної оболонки 3 у конденсатор 11, який знаходиться всередині барабана 1 або зовні у посудині 22, внутрішній пристрій 14, 24, 27, 34 передбачений між конденсатором 11 і протиральним пристроєм 5, 6, виконаним з можливістю переміщатися на внутрішній стороні по оболонці барабана, для випарного середовища, яке вводиться в барабан 1 згори.
2. Тонкоплівковий випарник за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 14, 24, 27, 34 виконаний із круглим поперечним перерізом.
3. Тонкоплівковий випарник за п. 2, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 14, 24, 27, 34 розташований так, щоб знаходитися на рівній відстані від конденсатора 11, або безпосередньо опирається на його зовнішню поверхню.
4. Тонкоплівковий випарник за п. 1, 2 або 3, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 24, 27, 34 виконаний як зона переносу речовини.
5. Тонкоплівковий випарник за п. 1, 2, 3 або 4, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 14 виконаний як каталізатор.
6. Тонкоплівковий випарник за п. 5, який відрізняється тим, що каталізатор є гетерогенним каталізатором.
7. Тонкоплівковий випарник за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 14 виконаний як теплообмінна поверхня.
8. Тонкоплівковий випарник за п. 7, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 14 з'єднаний з лінією подачі 16 для випарного середовища для попереднього нагрівання випарного середовища.
9. Тонкоплівковий випарник за одним з пп. 1-7, який відрізняється тим, що він виконаний як випарник з низхідним потоком, який має щонайменше два барабани 1.
10. Тонкоплівковий випарник за одним з пп. 1-9, який відрізняється тим, що конденсатор 11 розташований у центральній зоні барабана 1 або барабанів 1, відповідно.
11. Тонкоплівковий випарник за одним з пп. 1-9, який відрізняється тим, що конденсатор 11 розташований зовні барабана 1 у посудині 22.
12. Тонкоплівковий випарник за п. 11, який відрізняється тим, що в посудині 22 передбачена додаткова теплообмінна поверхня 14 для попереднього нагрівання випарного середовища.
13. Тонкоплівковий випарник за одним з пп. 1-10, який відрізняється тим, що у внутрішній пристрій 14, 27, 34 проведена лінія подачі 26, 33 для речовини, яка впливає на дію тонкоплівкового випарника.
14. Тонкоплівковий випарник за п. 13, який відрізняється тим, що речовиною є рідина.
15. Тонкоплівковий випарник за п. 14, який відрізняється тим, що рідиною є щонайменше одна з реакційної рідини, промивної рідини, залишку або дистиляту.
16. Тонкоплівковий випарник за одним з пп. 1-15, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 24, 34 виконаний у вигляді подвійного дротового циліндра.
17. Тонкоплівковий випарник за п. 16, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 24, 34 заповнений щонайменше одним з матеріалів-наповнювачів або каталізаторів.
18. Тонкоплівковий випарник за одним з пп. 1-15, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 27 виконаний у вигляді плетеної дротяної сітки.
19. Тонкоплівковий випарник за одним з пп. 1-18, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 24 виконаний з можливістю переміщення в просторі між нагрівальною оболонкою 3 і конденсатором 11.
20. Тонкоплівковий випарник за п. 19, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 24 виконаний з можливістю приведення в обертання.
21. Тонкоплівковий випарник за п. 20, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 24 виконаний з можливістю переміщатися разом з протиральним пристроєм 5, 6.
22. Тонкоплівковий випарник за п. 21, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 24 з'єднаний з протиральним пристроєм 5, 6.
Текст
1. Тонкоплівковий випарник, який містить вертикальний барабан 1, лінію подачі 4, що розташована у верхній частині барабана 1 і використовується для подачі випарного середовища, нагрівальну оболонку 3, яка розташована на периферії барабана і яка утворює пари, випускну лінію 20 для випуску залишку, що залишився в нижній частині барабана, і конденсатор 11, в який подається холодоагент, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 14, 24, 27, 34, який оточує конденсатор 11 і здійснює вплив на дію тонкоплівкового випарника як зони переносу речовини, каталізатора та/або теплообмінної поверхні, передбачений на шляху парів з нагрівальної оболонки 3 у конденсатор 11, який знаходиться всередині барабана 1 або зовні у посудині 22, внутрішній пристрій 14, 24, 27, 34 передбачений між конденсатором 11 і протиральним пристроєм 5, 6, виконаним з можливістю переміщатися на внутрішній стороні по оболонці барабана, для випарного середовища, яке вводиться в барабан 1 згори. 2. Тонкоплівковий випарник за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 14, 24, 27, 34 виконаний із круглим поперечним перерізом. 3. Тонкоплівковий випарник за п. 2, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 14, 24, 27, 34 розташований так, щоб знаходитися на рівній відстані від конденсатора 11, або безпосередньо опирається на його зовнішню поверхню. 2 (19) 1 3 87825 4 17. Тонкоплівковий випарник за п. 16, який відріз20. Тонкоплівковий випарник за п. 19, який відрізняється тим, що внутрішній пристрій 24, 34 заповняється тим, що внутрішній пристрій 24 виконаний нений щонайменше одним з матеріалівз можливістю приведення в обертання. наповнювачів або каталізаторів. 21. Тонкоплівковий випарник за п. 20, який відріз18. Тонкоплівковий випарник за одним з пп. 1-15, няється тим, що внутрішній пристрій 24 виконаний який відрізняється тим, що внутрішній пристрій з можливістю переміщатися разом з протиральним 27 виконаний у вигляді плетеної дротяної сітки. пристроєм 5, 6. 19. Тонкоплівковий випарник за одним з пп. 1-18, 22. Тонкоплівковий випарник за п. 21, який відрізякий відрізняється тим, що внутрішній пристрій няється тим, що внутрішній пристрій 24 з'єднаний 24 виконаний з можливістю переміщення в просз протиральним пристроєм 5, 6. торі між нагрівальною оболонкою 3 і конденсатором 11. Винахід відноситься до тонкоплівкового випарника, який містить вертикальний барабан, лінію подачі, що розташована у верхній зоні барабана і призначена для подачі випарного середовища, нагрівальну оболонку, яка розташована на периферії барабана і яка утворює пари, та випускну лінію, призначену для випуску залишку, що залишився в нижній частині барабана, і конденсатор, в який подається холодоагент. Чуттєві до температури речовини, наприклад, фармацевтичні розчини або харчові концентрати, можна нагрівати до температури кипіння тільки короткочасно. Для виконання цієї вимоги служать так звані тонкоплівкові випарники, в яких випарне середовище або розчин, концентрований випаром, подається на поверхню випарника тільки у виді тонкої плівки. Результатом цього є короткий час контакту з нагрівальною поверхнею, і таким чином можна використовувати також термічно нестійкі рідини і речовини, відповідно, і піддавати їх впливу тільки низької температури випаровування, зокрема, також у вакуумі або під дуже низьким тиском. Крім того, тонкоплівкові випарники використовуються з метою розділення, якщо продукт, який накопичується як залишок, має погані реологічні властивості та/або схильний до аглютинації. Процеси тонкоплівкового випаровування засновані на принципі простої перегонки, відповідно до якого розділова здатність зазначеного типу випарника обмежена. Тонкоплівкові випарники випускаються різних конструкцій, наприклад, випарники з низхідним потоком або роторні випарники (відомі з книги Chemie Technik by Dr. Eckhard Ignatowitz, 5th edition, Europafachbuchreihe, сторінка 306). Метою даного винаходу є вдосконалення тонкоплівкового випарника в плані підвищення розділової здатності. При цьому додатковою перевагою буде економія енергії, переважно, як енергії на охолодження, так і енергії на нагрівання. Також, хоча і необов'язково, передбачається, що буде досягнуте прискорення хімічних реакцій під час процесу випаровування та/або деякі хімічні реакції, що раніше були неможливими, стануть можливими. У випадку з тонкоплівковим випарником ця мета досягається, відповідно до даного винаходу, за рахунок того, що на шляху парів з нагрівальної оболонки в конденсатор передбачений внутрішній пристрій, який впливає на дію тонкоплівкового ви парника, причому цей внутрішній пристрій переважно виконаний із круглим поперечним перерізом і переважно розташований так, щоб бути на рівній відстані від конденсатора або безпосередньо спиратися на його зовнішню поверхню. Таким чином, цей внутрішній пристрій призначений служити зоною переносу речовини. Відповідно до одного переважного варіанта здійснення, внутрішній пристрій виконаний як каталізатор, зокрема, як гетерогенний каталізатор. Ефективної економії енергії можна досягти завдяки тому, що внутрішній пристрій виконаний як теплообмінна поверхня і, переважно, з'єднаний з лінією подачі для випарного середовища, щоб попередньо нагрівати випарне середовище. Відповідно до даного винаходу, пропонується роторний тонкоплівковий випарник, який відрізняється тим, що для випарного середовища, яке вводиться в барабан згори, передбачений внутрішній пристрій між конденсатором і протиральним пристроєм, який може переміщатися по оболонці барабана. Даний винахід можна використовувати і для випарника з низхідним потоком, причому такий випарник містить щонайменше два барабани. В залежності від конструкції тонкоплівкового випарника, конденсатор розташований у центральній зоні барабана або зовні барабана. Якщо конденсатор розташований зовні барабана, він може мати додаткову теплообмінну поверхню для попереднього нагрівання випарного середовища. Відповідно до одного переважного варіанта здійснення, у внутрішній пристрій проведена лінія подачі для речовини, зокрема для рідини, яка впливає на дію тонкоплівкового випарника, наприклад, для реакційної рідини, промивної рідини або залишку, або дистиляту. Внутрішній пристрій може бути виконаним у виді подвійного дротового циліндру і, переважно, заповнюватися матеріалами-наповнювачами або каталізаторами, або він також може бути виконаним у виді плетеної дротяної сітки або циліндричного ущільнювального кільця. Один із переважних варіантів здійснення відрізняється тим, що внутрішній пристрій може переміщатися в просторі між нагрівальної оболонкою і конденсатором і, зокрема, може приводитися в обертання, і при цьому, переважно, внутрішній 5 87825 6 пристрій може переміщатися разом із протиральде вводиться по лінії подачі 4 і за допомогою роним пристроєм, і, зокрема, бути з'єднаним з ним. тора 5 розподіляється радіально назовні на внутНижче винахід докладніше ілюструється на рішню стінку 10 барабана 1. декількох ілюстративних варіантах здійснення з Залишок, тобто, частина випарного середопосиланнями на креслення, на яких тонкоплівкові вища, яка не випарилася, стікає по внутрішній стівипарники показані в схематичних розрізах, принці 10 барабана 1 у нижню частину, де збирається чому на Фіг. 1-7 і 12 в кожному випадку показані в кільцевій камері 19 і випускається з барабана 1 роторні випарники. На Фіг. 8-11 показана зборка по випускній лінії 20. Вакуумний насос позначено роторного випарника відповідно до Фіг. 7, на Фіг. позицією 21. 13-16 показана зборка роторного випарника відпоВідповідно до варіанта здійснення, показаного відно до Фіг. 12. На Фіг. 17 показаний випарник з на Фіг. 2, конденсатори 11, 14, які на Фіг. 1 показані низхідним потоком, а Фіг. 18 являє собою розріз розташованими в барабані 1, передбачені зовні випарника з Фіг. 17 по лінії АА поперечно подовжбарабана 1 в окремій циліндричній посудині 22. ньої осі зазначеного випарника. На Фіг. 19 і 20 Гарячі пари відбираються з верхнього кінця барапредставлені подальші варіанти. бана 1 і направляються в конденсатори 11 і 14 по Роторний випарник, показаний на Фіг. 1, має трубі 23, яка з'єднує барабан 1 із посудиною 22, у вертикальний циліндричний барабан 1, закритий якій знаходяться конденсатори 11 і 14. У цьому згори і знизу, циліндрична частина 2 якого оточена випадку, вакуумний насос 21 підключений до понагрівальною оболонкою 3. У верхній зоні барабасудини 22. У цьому варіанті здійснення кільцева на 1 передбачена лінія подачі 4 для випарного камера 19 для збирання залишку не потрібна; засередовища. В барабані 1 розташований ротор 5, лишок відбирається на нижньому кінці барабана 1. який містить протиральний пристрій 6, що привоНа Фіг. 3 представлений роторний випарник, диться електродвигуном 7, який знаходиться зовні конструкція якого подібна конструкції, показаної на барабана 1. Лінія подачі 8 для нагрівального сереФіг. 1, у якого, однак, попереднє нагрівання випардовища знаходиться на нижньому кінці нагрівального середовища всередині барабана 1 не передної оболонки 3, а випускна лінія 9 для нагрівальнобачене. У цьому випадку між центрально розтаго середовища знаходиться на її верхньому кінці. шованим конденсатором 11, через який проходить Якщо у якості нагрівального середовища викохолодоагент, і протиральним пристроєм 6 передристовується водяна пара, лінія подачі знаходитьбачений внутрішній пристрій 24, наприклад, пося на верхньому кінці нагрівальної оболонки, а двійний дротовий циліндр, який утворює циліндривипускна лінія конденсатора знаходиться на нижчну кільцеву камеру, висота якої дорівнює ньому кінці. приблизно висоті циліндричної частини 2 барабаРотор 5 підвішений на шарнірі з опорою тільки на 1. Для збільшення зони переносу речовини, на верхній кінець барабана 1 і виконаний у виді утвореної внутрішнім пристроєм 24, у зазначеній циліндричного кошика, відкритого знизу. циліндричній кільцевій камері можна передбачити Випарне середовище подається згори на внукаталізатори або матеріали наповнювача, відповітрішню стінку 10 циліндричної частини 2 барабана дно. По ще одній лінії подачі 16 на верхньому кінці 1 і стікає вниз по внутрішній стінці 10 у виді плівки барабана 1 у зазначений внутрішній пристрій 24 рідини, і при цьому середовище нагрівається до між конденсатором 11 і протиральним пристроєм 6 температури кипіння. В міру того як плівка рідини можна подавати реакційну рідину, промивну рідистікає вниз, рідина багаторазово розмазується на ну або ще і дистилят. внутрішній стінці 10 барабана 1 лопатками протиВаріант здійснення на Фіг. 4 знов-таки відрізрального пристрою 6 ротора 5, завдяки чому проняється від представленого на Фіг. 3 тим, що концес випаровування прискорюється. денсатор 11 розташований в окремій посудині 22, В центрі барабана 1 знаходиться конденсатор яка за аналогією з пристроєм, представленим на 11, через який протікає холодне середовище. На Фіг. 2 сполучена з барабаном 1 по трубопроводу нижньому кінці барабана 1 знаходяться лінія по23. дачі 12 для холодоагенту і випускна лінія 13 для Фіг. 5 ілюструє подачу дистиляту у внутрішній холодоагенту. пристрій 24 тонкоплівкового випарника, виконаний Відповідно до винаходу, конденсатор 11 отоза аналогією з пристроєм, представленим на Фіг. чений ще одним конденсатором 14, який, таким 3, причому внутрішній пристрій розташований між чином, знаходиться між центрально розташованим конденсатором 11 і протиральним пристроєм 6. конденсатором 11, ротором 5 і його протиральним На Фіг. 6, у свою чергу, представлений варіант пристроєм 6. Гарячі пари, які утворюються із випаздійснення, який містить зовнішній конденсатор рного середовища конденсуються на двох конден11. саторах 11 і 14 і стікають по них у нижній кінець На Фіг. 7 представлений модифікований ротобарабана 1, де знаходиться злив 15 для дистилярний випарник, що має змієвиковий конденсатор ту. 11, на який поміщена плетена дротяна сітка 27, на Відповідно до винаходу випарне середовище верхній стороні закрита. Нижня частина плетеної подається по лінії подачі 16 у конденсатор 14, роздротяної сітки 27 утворена циліндричною трубою ташований між центрально розташованим конден28, яка виконана таким чином, що вона опирається сатором 11 і протиральним пристроєм 6, і поперена випускний патрубок 29 для дистиляту і відхіднодньо нагрівається в ній в міру конденсації гарячих го газу відповідно, у такий спосіб утворюючи розпарів. Зазначене попередньо нагріте випарне седілення між простором 30 конденсатора і просторедовище потім по випускній лінії 17 конденсатора ром 31 випарника. Через частковий контакт із 14 і каналу 18 досягає верхнього кінця барабана 1, конденсатором 11 плетена дротяна сітка 27 забез 7 87825 8 печує те, що частина дистиляту потрапляє в плевала 165°С. Вихід (відношення дистиляту до викотену дротяну сітку 27 і, таким чином, бере участь у ристаної кількості) дистиляту склав 97,8%. Проба переносі речовини. дистиляту була досліджена методом сканувальної На нижній стороні ротора 5 передбачене опоелектронної мікроскопії. Були виявлені слідові кірне кільце 32, яке виконує функцію збирання зайлькості кристалів солей (розміром прибл. 1 мкм). вої рідини, що стікає краплями з плетеної дротяної Той же вихідний продукт був перегнаний у тосітки 27, яка утворює внутрішній пристрій, і спряму ж апараті за тих самих умов, але поверх внутмовування її на поверхню випарника, тобто, на рішнього охолоджувального змійовика була помівнутрішню стінку 10 барабана 1 під дією відцентщена плетена дротяна сітка 27, закрита на верхній рової сили, що створюється рухом обертання. На стороні. верхньому кінці барабана 1 прикріплена подаваРезультат: льна труба 33, призначена для подачі завантажуПроба дистиляту була знову досліджена мевального матеріалу. тодом сканувальної електронної мікроскопії. Ні У випадку роторного випарника, представлеслідових кількостей кристалічних речовин, ні інших ного на Фіг. 12, поверх конденсатора 11 передбадомішок не виявлено. Особлива перевага плетечений подвійний дротовий циліндр 34, який слуної дротяної сітки полягає в тому, що бризки випажить для прийому каталізатора. Нижня частина рного середовища не досягають конденсатора 11 подвійного дротового циліндра 34 утворює кільце і, відповідно, не потрапляють у залишок. 35, яке опирається на випускний патрубок 29 для Приклад 2 дистиляту, у такий спосіб забезпечуючи розділенТонкоплівковий випарник згідно Фіг. 1, але без ня між простором 30 конденсатора і простором 31 конденсатора 14, який має площу випарника 9 м2, випарника. Верхня частина подвійного дротового безперервно завантажувався потоком матеріалу з циліндра 34 має відкриту конструкцію, так, що рівитратою 1,820 кг/ч. Температура завантажувальдина, яка подається через живильний диск 36, ного матеріалу дорівнювала 40°С. Випарник нагрідосягає через отвори 37 також і каталізатора, який вався паром під високим тиском 20 бар (абс), признаходиться в подвійному дротовому циліндрі 34. чому температура нагрівання регулювалася На нижній стороні ротора 5 також передбачене клапанами тиску. Тиск перегонки дорівнював 0,8 опорне кільце 38, яке служить для збирання зайвої мбара. У виді дистиляту відводилося 1,690 кг/ч. рідини, яка краплями стікає з внутрішнього приЗалишок складав 112 кг/ч. Це відповідає віднострою 34 і спрямовування її на поверхню випарнишенню залишку (залишок/дистилят) 6,6%. Витрати ка, тобто, на внутрішню стінку 10 барабана 1 під водяного пару при цьому регулюванні дорівнювадією відцентрової сили, що створюється рухом ли 598 кг/ч. обертання. На верхньому кінці барабана 1 передПісля цього потік завантажувального матеріабачена лінія подачі для завантажувального мателу подавався при постійних умовах через трубчасріалу і подавальна труба 33, призначена для потий змійовик, який діяв як підігрівник і конденсатор дачі рідини. 14 і був намотаний на центральний конденсатор На Фіг. 17 представлений випарник з низхід11. ним потоком, який містить кілька барабанів 11, які Результат: в кожному випадку промиваються нагрівальним Температуру завантажувального матеріалу середовищем, і всі разом встановлені в посудині. перед входом у випарник можна було підвищити Конденсатор 11 встановлений по центру кожного до 129°С. Витрати пару на перегонку знизилися до барабана 1, а між зазначеним конденсатором і 406 кг/ч. внутрішньою стінкою 10 барабана 1 встановлений Це еквівалентно економії енергії на 32%. внутрішній пристрій 24, 27 або 34 відповідно до Приклад 3 варіантів здійснення, описаних вище. В двох експериментах 800 г гліцеринової фази Відповідно до ще одного варіанта, внутрішній переганяли в кожному випадку під тиском 1,3 мбапристрій може також обертатися. Як результат, ра в тонкоплівковому випарнику згідно Фіг. 7, але рідка фаза, яка подана або осіла на внутрішньому без плетеної дротяної сітки в першому експеримепристрої або скондесувалася, відповідно, цілком нті. Склад гліцеринової фази і дистиляту, отримаабо частково повертається на поверхню випарниного в експерименті 1 (656 г) показаний у Таблиці ка під дією відцентрової сили, що створюється 1. обертанням. На Фіг. 19 і 20 представлені два варіДля експерименту 2 у випарник були внесені анти з обертовим внутрішнім пристроєм 24. Ці ванаступні зміни. Поверх внутрішнього конденсатора ріанти здійснення відповідають варіантам здійс11 була поміщена плетена дротяна сітка 27 (рознення, представленим на Фіг. 5 і 6. В кожному мір комірок 1 мм, діаметр дроту прибл. 0,2 мм, випадку внутрішній пристрій 24 з'єднаний з обернамотана в кілька шарів, загальна товщина прибл. товим протиральним пристроєм 6 і, таким чином, 4 мм), закрита на верхній стороні. Нижня частина приводиться електродвигуном 7. була утворена циліндричною трубою 28, яка викоЗастосування пропонованих тонкоплівкових нана таким чином, що її можна було установити на випарників ілюструється на прикладах, що навевипускний патрубок 29 для дистиляту і відхідного дені нижче . газу, відповідно, тим самим забезпечуючи роздіПриклад 1 лення між простором 30 конденсатора і простором 780 г метилового ефіру жирної кислоти були 31 випарника. Частковий контакт плетеної дротяперегнані під тиском 0,2 мбара в тонкоплівковому ної сітки 27 з конденсатором 11 створював, таким випарнику згідно Фіг. 7, але без плетеної дротяної чином, передумову для того, щоб частина дистисітки 27. Температура масла-теплоносія дорівню 9 87825 10 ляту потрапляла в плетену дротяну сітку 27, щоб Результат: брати участь у переносі речовини. Робочі параметри в експерименті 2 були такиУ нижній третині ротора 5 було встановлено ми ж, як і в експерименті 1. Було отримано 1,658 г додаткове опорне кільце 32, яке виконувало функдистиляту. Склад дистиляту (див. Таблицю 1) місцію збирання рідини, яка краплями стікає із плететив більш високі кількості домішок в частині комної дротової сітки 27, і спрямовування її на поверпонентів високої і низької летючості. хню випарника 10 під дією відцентрової сили, що створюється рухом обертання. Таблиця 1 Приклад 3 Концентрація (мас. %) Гліцерин Вода Золи Органічний матеріал не гліцерин (розрах.) Ефір Завантажувальний матеріал Експерименти 1+2 84,7 0,4 5,8 Дистилят Експеримент 1 97,6 0,3 0,1 Дистилят Експеримент 2 98,9 0,1 немає 9,1 2,1 1,0 2,6 0,2 0,08 Приклад 4 В експериментах 3, 4 і 5 800 г фази метилового ефіру жирної кислоти були перегнані в кожному випадку під тиском 0,5 мбара в тонкоплівковому випарнику згідно Фіг. 12, але без внутрішнього пристрою 24 в експерименті 3. В експериментах 4 і 5 у випарник були внесені наступні зміни. Поверх внутрішнього конденсатора 11 був поміщений подвійний дротовий циліндр 34 (розмір комірок 1 мм, діаметр дроту прибл. 0,2 мм, загальна товщина (зовнішній радіус мінус внутрішній радіус) прибл. 10 мм), заповнений каталізатором-амберлістом (= амінозаміщений твердий іоніт) 15. Нижня частина була утворена кільцем 35, виконаним так, що його можна було помістити на випускний патрубок 29 для дистиляту і відхідного газу, відповідно, тим самим, забезпечуючи розділення між простором 30 конденсатора і простором 31 випарника. Верхня частина мала відкриту конструкцію, так, що рідина, що подається через живильний диск 36, могла досягати по отворах 37 каталізатора, який знаходиться в подвійному дротовому циліндрі 34. Кільце 35 на нижній стороні ротора 5 виконувало функцію збирання зайвої рідини, яка краплями стікає з внутрішнього пристрою 34 і спрямову вання її на поверхню випарника 10 під дією відцентрової сили, що створюється рухом обертання. Через додатковий патрубок 33 у верхній частині випарника протягом всього експерименту 5 постійно додавалися 100 г олеїнової кислоти, що могла досягати внутрішнього пристрою 34 через живильний і розподільний диск 36, відповідно, щоб прореагувати з метанолом, який міститься у фазі метилового ефіру жирної кислоти. Робочі параметри в експериментах 4 і 5 такі ж самі, як в експерименті 3, що проводився без внутрішнього пристрою 34 і без додавання олеїнової кислоти відповідно. Результат: Кількості і склади матеріалів, що завантажуються, і дистилятів у цих експериментах представлені в Таблиці 2. В експерименті 4 число нейтралізації було нижче, ніж в експерименті 3, оскільки вільна жирна кислота і метанол прореагували у випарнику з утворенням метилового ефіру жирної кислоти. В експерименті 5 кількість метилового ефіру жирної кислоти була значно вище, а число нейтралізації нижче, ніж в експерименті 3, оскільки вільні жирні кислоти вихідного продукту та олеїнова кислота прореагували у випарнику з метанолом з утворенням метилового ефіру. Таблиця 2 Приклад 4 Кількість Метиловий ефір Вода Метанол Число нейтралізації г мас. % млн.-1 мас. % мг КОН/г Завантажувальний Дистилят Експе- Дистилят Експе- Дистилят Експематеріал Експериримент 3 римент 4 римент 5 менти 3 + 4 800 760 760 810 94,7 97,6 97,8 98,9 800 40 50 50 1,0 немає немає немає 0,4 0,35 0,07 0,09 Приклад 5 В експериментах 6 і 7 800 г фази метилового ефіру були перегнані в кожному випадку під тиском 0,5 мбара в тонкоплівковому випарнику згідно Фіг. 12, але без внутрішнього пристрою 34 в експерименті 6. В експерименті 7 у випарник були внесені наступні зміни. Поверх внутрішнього конденсатора 11 був поміщений подвійний дротовий циліндр 34 11 87825 12 (розмір комірок 1 мм, діаметр дроту прибл. 0,2 мм, і спрямовування її на поверхню випарника 10 під загальна товщина (зовнішній радіус мінус внутрідією відцентрової сили, що створюється рухом шній радіус) прибл. 10 мм), заповнений скляними обертання. кульками (діаметром 4 мм). Через додатковий патрубок 33 у верхній часНижня частина була утворена кільцем 35, витині випарника протягом всього експерименту поконаним так, що його можна було помістити на стійно додавалися 80 г триоктиламіну, який міг випускний патрубок 29 для дистиляту і відхідного досягати внутрішнього пристрою 34 через живильгазу, відповідно, тим самим, забезпечуючи роздіний диск 36, щоб поглинути речовини з газової лення між простором 30 конденсатора і простором фази. 31 випарника. Робочі параметри в експерименті 7 були такиВерхня частина мала відкриту конструкцію, і ми ж, як в експерименті 6, що проводився без зарідина, що подавалася через живильний диск 36, значеного пристрою. могла досягати по отворах 37 скляних кульок, які Результат: знаходяться в подвійному дротовому циліндрі 34. У результаті зазначених змін в експерименті 7 Опорне кільце 38 на нижній стороні ротора 5 була досягнута більш висока чистота дистиляту виконувало функцію збирання зайвої рідини, яка (див. Таблицю 3). краплями стікає з подвійного дротового кошика 24 Таблиця 3 Приклад 5 Кількість Метиловий ефір Вода Метанол Число нейтралізації г мас. % млн.-1 мас. % мг КОН/г Завантажувальний матеріал Експерименти 6 + 7 800 94,7 800 1,0 0,4 Висновок: Особливі переваги пропонованого тонкоплівкового випарника полягають в посиленні розділової здатності завдяки поміщенню зон переносу речовини безпосередньо в простір випаровування, в подаванні відтоку в зону переносу речовини, у рециркуляції потоку рідини в зону випарника, а також у подачі промивної рідини. За допомогою пропонованих тонкоплівкових випарників можуть проводитися хімічні реакції, а саме: шляхом встановлення гетерогенних каталізаторів у просторі випарника та/або встановлення Дистилят Дистилят Експеримент 6 Експеримент 7 760 97,6 40 немає 0,35 756 97,9 35 немає 0,05 зон переносу речовини, а також шляхом додавання реагентів безпосередньо в простір випаровування. Таким чином, винахід дозволяє здійснювати об'єднання перегонки, абсорбції і хімічній реакції. У якості можливих зон переносу речовини можна розглядати труби, набивки, плетені тканини, матеріали-наповнювачі або шари наповнювача. Крім того, шляхом встановлення теплообмінних поверхонь, як, наприклад, показано на Фіг. 1, можна досягти значної економії енергії при експлуатації тонкоплівкового випарника. 13 87825 14 15 87825 16 17 87825 18 19 Комп’ютерна верстка Литвиненко Л.Г. 87825 Підписне 20 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюThin-film evaporator
Автори англійськоюGLASL, Wolfgang, Siebenhofer Matthaeus, Koncar Michael
Назва патенту російськоюТонкопленочный испаритель
Автори російськоюГласл Вольфганг, Зибенхофер Маттеус, Конкар Михаэль
МПК / Мітки
МПК: B01D 11/04, B01D 1/22, B01J 19/18
Мітки: тонкоплівковий, випарник
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/10-87825-tonkoplivkovijj-viparnik.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Тонкоплівковий випарник</a>
Попередній патент: Спосіб видалення пошкоджених відрізків рейок і імашина для цього
Наступний патент: Комплект валків кліті дуо для гарячої прокатки плоских заготовок
Випадковий патент: Конструктор