ДИСТИЛЛЯТОР КОЛОННОГО ТИПА

Полезная модель относится к спиртовому производству, в частности к аппаратам для получения пищевого ректификованного спирта, может быть использована для утилизации легкопортящихся сельскохозяйственных продуктов путем переработки их в этиловый спирт в условиях небольших помещений на производстве или в быту.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является патент RU №156382 U1 B01D 3/00 (2006.01), опубл. 10.11.2015 г., по которому дистиллятор содержит перегонный куб, соединенную с ним с помощью фланца вертикальную колонну, представляющую собой прямоточный кожухотрубчатый теплообменник по типу труба в трубе, соединительную трубку, соединяющей колонну со вторым теплообменником такой же конструкции, расположенном вертикально. Второй теплообменник является конденсатором. В верхней части колонны установлен биметаллический термометр, термопара которого располагается в потоке спиртовых паров. Хладагент подается в межтрубное пространство обоих теплообменников одновременно через раздваивающийся патрубок в нижней части теплообменников. В колонне обеспечено прямоточное движение хладагента и паров, а в конденсаторе - противоточное. Скорость подачи хладагента в межтрубное пространство колонны регулируется вентилем, установленном в раздваивающемся патрубке. Слив хладагента из обоих теплообменников объединен в один поток трубкой с регулировкой вентилем. Конструкция прототипа имеет недостатки - неразборное крепление колонны, соединительного колена, конденсатора, несъемная крышка перегонного куба, невозможность промывки изделия изнутри, что снижает эксплуатационные характеристики устройства, оказывает отрицательное влияние на качество продукции.
Недостатки прототипа устраняет заявляемое техническое решение.
Техническая задача - повысить эксплуатационные характеристики устройства при действующей технологии контролируемого флегмообразования и качества продукции за счет максимальной разборности узлов устройства с соблюдением герметичности соединений.
Для решения технической задачи предложена следующая конструкция: основные узлы устройства: перегонный куб, съемная крышка, первая вертикальная колонна-теплообменник, соединительное колено, конденсатор (вторая вертикальная колонна-теплообменнник), носик выхода продукции, оснащены обеспечивающим герметичность и жесткое разъемное соединение креплением хомут-стяжка, для чего соединяемые поверхности смежных узлов выполнены с круговыми (расположенными по окружности) фланцами. Фланцы смонтированы жестко и неразъемно, например с помощью сварки.
Кроме того, первая колонна-теплообменник (вертикальная прямоточная колонна прототипа) разделена по горизонтали на две неравные части с целью облегчить промывку узла, с одновременным повышением производительности. Нижняя часть колонны - царга имеет кожухотрубочную конструкцию, аналогичную прототипу, верхняя часть - дефлегматор представляет собой многотрубочный теплообменник. Все трубки также являются разборными и обеспечивают удобство ухода за устройством. Далее соединительное колено связывает дефлегматор с конденсатором - вторым теплообменником в виде вертикальной колонны, также представляющим собой многотрубочный теплообменник (по всей длине). Заканчивается конденсатор носиком выхода продукта. Основные узлы устройства перегонный куб, съемная крышка куба, царга, дефлегматор, соединительное колено, конденсатор, носик выхода продукта имеют между собой жесткое разъемное соединение, обеспечиваемое креплением хомут-стяжка. Максимальная разборность основных узлов устройства обеспечивает возможность ухода за ними, качественной промывки, что необходимо для надежной и долговечной эксплуатации устройства и обеспечения качества получаемой с его помощью продукции.
Известное в других областях техники крепление хомут-стяжка для заявляемого устройства является новым, так как обеспечивает простоту и надежность сборно-разборных операций без инструментов и дополнительных уплотнений, а также герметичность соединений, необходимую при высоких температурах и давлениях, сопровождающих процесс получения продукта. Для обеспечения герметичности указанного крепления соединяемые поверхности смежных узлов оснащены круговыми фланцами, установленными жестко неразъемно, например при помощи сварки. Крепление хомут-стяжка позволяет вручную разбирать для качественной промывки всех узлов и собирать устройство, добиваясь абсолютной герметичности без использования гаечных ключей и уплотнительных устройств типа лента ФУМ.
Стяжка представляет собой обруч с замком, либо две скобы на шарнирном соединении, охватывающие цилиндрическую поверхность и сжимающие ее при закрытии замка. Стяжной хомут при закрывании замка уменьшается в диаметре и надежно стягивает соединяемые детали.
Колонна крепится к дефлегматору, дефлегматор крепится к соединительному колену, колено крепится к холодильнику охладителю, охладитель крепится к носику выхода продукта аналогично - с помощью хомутов-стяжек малых. Разборное соединение позволяет разобрать все элементы аппарата и промыть их изнутри после использования (у прототипа конструкция цельносварная и изнутри ее не промыть). Важно, что разборка и сборка может производиться вручную без гаечных ключей и прочих приспособлений, причем идеально плотно и герметично.
Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик устройства за счет герметичной разборной конструкции.
Технический результат достигается конструкцией устройства, включающей в себя перегонный куб со съемной крышкой, первую вертикальную колонну, представляющую собой прямоточный кожухотрубчатый теплообменник по типу труба в трубе, соединительное колено, вторую вертикальную колонну конденсатор, носик выхода продукта, отличающийся тем, что первая вертикальная колонна разделена по горизонтали на две части, нижняя из них царга, верхняя из них дефлегматор, представляющий собой многотрубочный теплообменник, при этом все узлы имеют жесткое разъемное крепление хомут-стяжка. Для обеспечения герметичности и надежности соединения, торцевые поверхности смежных узлов оснащены круговыми фланцами.
Сущность технического решения поясняют изображения на фиг. 1-3.
Фиг. 1. Общая схема устройства.
Фиг. 2. Соединение перегонного куба и крышки (фото): а) крепление хомут-стяжка в открытом положении (фиксация хомутом фланцев); б) крепление хомут-стяжка в закрытом положении.
Фиг. 3. Соединение крышки и царги (фото).
Где 1 - перегонный куб;
2 - термометр со щупом;
3 - противовзрывной клапан сброса давления;
4 - съемная крышка;
5 - крепления хомут-стяжка узлов;
6 - царга;
7 - дефлегматор;
8 - колено соединительное;
9 - термометр со щупом;
10 - конденсатор;
11 - тройники соединительные;
12 - зажим винтовой;
13 - трубка соединительная;
14 - крепления хомут-стяжка съемной крышки;
15 - носик выхода продукта.
Пример осуществления.
Основные узлы устройства: перегонный куб 1, съемная крышка 4, первая вертикальная колонна-теплообменник 6, соединительное колено 8, конденсатор (вторая вертикальная колонна-теплообменнник) 10, носик выхода продукции 15, оснащены обеспечивающим герметичность и жесткое разъемное соединение креплением хомут-стяжка 5, для чего соединяемые поверхности смежных узлов выполнены с круговыми (расположенными по окружности) фланцами. Фланцы смонтированы жестко и неразъемно, например с помощью сварки.
Первая колонна-теплообменник (вертикальная прямоточная колонна прототипа) разделена по горизонтали на две неравные части с целью облегчить промывку узла, с одновременным повышением производительности. Нижняя часть колонны - царга 6 имеет кожухотрубочную конструкцию, аналогичную прототипу, верхняя часть - дефлегматор 7 представляет собой многотрубочный теплообменник. Все трубки также являются разборными и обеспечивают удобство ухода за устройством. Далее соединительное колено 8 связывает дефлегматор 7 с конденсатором 10 - вторым теплообменником в виде вертикальной колонны, также представляющим собой многотрубочный теплообменник по всей своей длине. Заканчивается конденсатор 10 носиком выхода продукта 15. Основные узлы устройства перегонный куб 1, съемная крышка куба 4, царга 6, дефлегматор 7, соединительное колено 8, конденсатор 10, носик выхода продукта 15 имеют между собой жесткое разъемное соединение, обеспечиваемое креплением хомут-стяжка 5, 14. Максимальная разборность основных узлов устройства обеспечивает возможность ухода за ними, качественной промывки, что необходимо для надежной и долговечной эксплуатации устройства и обеспечения качества получаемой с его помощью продукции.
Работа устройства. Пары из бака поднимаются по колонне 6 и попадают в дефлегматор 7. Дефлегматор представляет из себя кожухотрубчатый теплообменник с количеством трубок 2 и более (пример осуществления показывает, например, 4). Несколько трубок обеспечивают большую площадь конденсации для паров, чем одна трубка (как в прототипе). Пары подаются в трубки, хладагент поступает в межтрубное пространство дефлегматора 7.
В дефлегматоре 7 спирт из паров частично конденсируется и самотеком возвращается вниз - в колонну-царгу 6. В царге 6 конденсат (флегма), стекая в виде пленки жидкости, встречается с восходящими парами спирта. Тепломассобмен встречающихся паров и жидкости в царге 6 создает градиент концентрации спирта в парах и флегме (обратном потоке), в результате которого пары поглощают из флегмы спирт, а флегма (возвратный поток) поглощает из паров воду. За счет этого пары укрепляются до крепости выше 90% об. (в теории возможно укрепление до 96% об. и получение чистого спирта)
В царге 6 для увеличения площади теплообмена могут устанавливаться различные контактные устройства, повышающие площадь взаимодействия жидкости и парок: металлические мочалки, металлическая стружка, различные регулярные насадки Панченкова, Зульцера, спирально-призматические. При невысоких скоростях пара возможна эксплуатация без внутреннего наполнителя колонны - тепломассообмен осуществляется за счет пленки жидкости на поверхности колонны.
Контроль температуры спиртовых паров осуществляется с помощью термометра 9. Щуп термометра установлен в потоке спиртовых паров. Укрепленные после дефлегматора и царги пары спирта попадают через соединительное колено 8 в холодильник 10, представляющий собой также многотрубный теплообменник.
В холодильнике 10 пары конденсируются в жидкий спирт и поступают в приемную емкость через носик выхода продукта. Хладагент (как правило холодная водопроводная вода) поступает в межтрубное пространство дефлегматора 7 и холодильника 10 через тройники 11 и трубки 13. Тройники 11 и трубки 13 могут отсутствовать, если подключается 2-контурное охлаждение. Регулирование охлаждения дефлегматора осуществляется с помощью винтового зажима 12, контролируемо перекрывающего трубку 13. Зажим 12 может отсутствовать, если флегмообразование контролируется нагревом перегонного куба 1 - например при нагреве на кухонной плите с регулятором мощности нагрева.
Перегонный куб 1, колонна 6, дефлегматор 7, соединительное колено 8, холодильник 10, носик выхода продукта соединяются с помощью крепления хомут-стяжка 5 (фото 3). Этот вид крепления вручную разбирать для качественной промывки всех узлов и собирать прибор, добиваясь абсолютной герметичности без использования гаечных ключей и уплотнительных устройств типа лента ФУМ.