МОДУЛЬ ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ИСПАРЕНИЯ/ОТГОНКИ И АБСОРБЦИИ

1. Способ для применения с потоком жидкой смеси, разделяемой путем испарения на поток пара и обедненный поток жидкости, включающий:
стадию испарения, где часть указанного потока жидкой смеси испаряют, чтобы получить указанный поток пара и указанный обедненный поток жидкости;
стадию абсорбции, где (i) поток пара вводят в поток соляного раствора, пригодного для экзотермической абсорбции одного или более компонентов из пара, и (ii) тепло отводят, чтобы получить по меньшей мере поток тепла и поток соляного раствора, который обогащен одним или более компонентами; и
стадию передачи тепла, где тепло, отведенное на стадии абсорбции, передают, чтобы осуществить испарение на стадии испарения,
причем передача тепла для осуществления испарения связана с фазовым переходом рабочей текучей среды из газообразного состояния в жидкое состояние;
отвод тепла на стадии абсорбции включает фазовый переход рабочей текучей среды из жидкого состояния в газообразное состояние;
в жидком состоянии рабочая текучая среда течет только под действием одного или более из следующих факторов: сила тяжести, конвекция и капиллярность; и
в газообразном состоянии рабочая текучая среда течет только под действием одного или более из следующих факторов: диффузия и конвекция.
2. Устройство для применения с потоком жидкой смеси, разделяемой путем испарения на поток пара и обедненный поток жидкости, причем указанное устройство включает конструкцию, которая при эксплуатации:
определяет первый объем, где указанную жидкую смесь принимают и разделяют на указанный поток пара и указанный обедненный поток жидкости;
определяет первый канал для жидкости, через который обедненный поток выходит из первого объема;
определяет канал для пара, через который указанный поток пара выходит из первого объема;
определяет второй объем, в который ведет канал для пара;
включает приспособление для тепломассопереноса, расположенное по меньшей мере частично во втором объеме; причем приспособление для тепломассопереноса: (i) принимает поток соляного раствора, пригодного для экзотермической абсорбции одного или более компонентов из пара; (ii) вводит поток соляного раствора в пар и (iii) отводит тепло из второго объема, чтобы получить по меньшей мере поток тепла и поток соляного раствора, который обогащен одним или более компонентами;
определяет второй канал для жидкости, через который поток соляного раствора, который обогащен одним или более компонентами, выходит из второго объема, и
включает теплопередающее приспособление для переноса потока тепла в первый объем, чтобы обеспечить указанное разделение,
причем передача тепла в первый объем связана с фазовым переходом рабочей текучей среды из газообразного состояния в жидкое состояние; отвод тепла из второго объема включает фазовый переход рабочей текучей среды из жидкого состояния в газообразное состояние; в жидком состоянии рабочая текучая среда течет только под действием одного или более из следующих факторов: силы тяжести, конвекции и капиллярности, а в газообразном состоянии рабочая текучая среда течет только под действием одного или более из следующих факторов: диффузии и конвекции.
3. Устройство по п.2, где теплопередающее приспособление и часть приспособления для тепломассопереноса представляют собой одну или более тепловых труб; каждая из указанных одной или более тепловых труб включает теплопринимающую часть, расположенную во втором объеме, и теплоотдающую часть, расположенную в первом объеме, чтобы обеспечить указанную передачу тепла.
4. Устройство по п.3, где одна или более тепловых труб расположены так, что часть тепловых труб, расположенная в первом объеме, при эксплуатации функционирует как насадочная испарительная колонна, а часть тепловых труб, расположенная во втором объеме, при эксплуатации функционирует как насадочная абсорбционная колонна.
5. Устройство по п.2, где при эксплуатации пар, выходящий из первого объема, по существу находится в равновесии пар-жидкость с жидкой смесью, поступающей в первый объем.
6. Устройство по п.2, где при эксплуатации температура обедненного потока жидкости, выходящего из первого объема, ниже температуры жидкой смеси, поступающей в первый объем.
7. Устройство по п.2, где при эксплуатации давление в первом объеме и температура жидкой смеси, поступающей в первый объем, таковы, что по существу все тепло, переданное в первый объем, приводит к испарению жидкой смеси.
8. Устройство по п.2, где
в конструкции дополнительно предусмотрено отверстие, ведущее из второго объема, и
при эксплуатации по меньшей мере существенную часть пара абсорбируют во втором объеме, а остаток выходит из второго объема через отверстие.
9. Устройство по п.8, дополнительно включающее десорбционный аппарат для приема потока соляного раствора, полученного с помощью приспособления для тепломассопереноса, и получения:
потока соляного раствора, пригодного для экзотермической абсорбции указанных одного или более компонентов из пара, и
потока продукта.
10. Устройство по п.9, дополнительно включающее:
вторичный абсорбер, который при эксплуатации: (i) принимает остаток пара и (ii) вводит остаток пара во вторичный поток соляного раствора, пригодного для экзотермической абсорбции одного или более компонентов, чтобы получить разбавленный соляной раствор.
11. Устройство по п.10, где десорбционный аппарат дополнительно принимает разбавленный соляной раствор и дополнительно создает вторичный поток соляного раствора.
12. Устройство по п.2, где при эксплуатации
давления в первом объеме и во втором объеме понижены по сравнению с атмосферным давлением;
по меньшей мере большую часть пара абсорбируют во втором объеме; и
предусмотрен вакуумный насос по меньшей мере для неконденсируемых компонентов пара, которые нужно удалить из устройства.
13. Устройство по любому из пп.2-12, где одна или более первых полостей определяют первый объем, а одна или более вторых полостей определяют второй объем.
14. Устройство по п.13, где
соответствующий резервуар определяет каждую из одной или более первых полостей и каждую из одной или более вторых полостей; а
трубопровод определяет канал для пара.
15. Устройство по п.13, где каждая из одной или более первых полостей и каждая из одной или более вторых полостей созданы в резервуаре.
16. Устройство по п.15, где трубопровод, внешний по отношению к резервуару, определяет канал для пара.
17. Устройство по п.16, где (i) резервуар разделен на отсеки перегородками, чтобы создать одну или более первых полостей и одну или более вторых полостей, a (ii) одно или более отверстий, созданных в перегородках, определяют канал для пара.
18. Оборудование для производства биопродукта, включающее:
установку, где при эксплуатации происходит катаболизм сбраживаемой среды на непрерывной основе; и
устройство по любому из пп.9-11, соединенное с установкой, чтобы:
отводить поток сбраживаемой среды на непрерывной основе;
удалять ингибитор катаболического процесса из отведенной сбраживаемой среды, чтобы получить поток, содержащий ингибитор, и поток остатков; и
возвращать поток остатков в установку.
19. Оборудование по п.18, где катаболизм представляет собой сбраживание, а ингибитор представляет собой спирт.
20. Оборудование по п.19, где концентрация ингибитора в потоке, содержащем ингибитор, выше, чем в сбраживаемой среде.
21. Оборудование по п.20,
где при эксплуатации сливаемый поток сбраживаемой среды отводят, чтобы избежать накопления токсина; и сливаемый поток подвергают периодическому сбраживанию; и
дополнительно включающее устройство по любому из пп.2-10 для приема продукта периодического сбраживания и получения (i) потока цельной нефильтрованной барды, из которого по существу удален этанол, и (ii) обогащенного этанолом соляного раствора, который подают в десорбционный аппарат и отделяют.
22. Оборудование по любому из пп.19-21, где при эксплуатации температура сбраживаемой среды, отведенной из установки, составляет приблизительно 28-32°С, а концентрация этанола в ней составляет приблизительно 4-10%; температура потока остатка приблизительно на 2-4°С ниже, чем температура отведенного потока, а концентрация этанола в потоке остатка приблизительно на 2-6% ниже, чем в отведенном потоке; а давление в первом объеме составляет приблизительно 4-13,3 кПа (30-100 мм Hg).
23. Оборудование по п.22, где при эксплуатации температура сбраживаемой среды, отведенной из установки, составляет приблизительно 30°С, а концентрация этанола в ней составляет приблизительно 7%; температура потока остатка составляет приблизительно 28°С, а концентрация этанола в потоке остатка составляет приблизительно 2%; а давление в первом объеме составляет приблизительно 4 кПа (30 мм Hg).
24. Устройство по п.3, где тепловые трубы расположены параллельно общей оси, а конструкция выполнена с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, которая ориентирована перпендикулярно общей оси.
25. Оборудование для производства биопродукта, включающее:
установку, где при эксплуатации происходит катаболизм сбраживаемой среды на периодической основе; и
устройство по любому из пп.2-17, соединенное с установкой, чтобы:
отводить поток сбраживаемой среды;
удалять ингибитор катаболического процесса из отведенной сбраживаемой среды, чтобы получить поток, содержащий ингибитор, и поток остатков;
и возвращать поток остатков в установку.