ДИСТИЛЛЯТОР ДВОЙНОЙ ПЕРЕГОНКИ

Полезная модель относится к области устройств, предназначенных для очистки или дистилляции жидкостей путемих нагрева и последующей перегонки, и может быть использована в различных отраслях промышленности.
Известен дистиллятор, конструкция которого содержит последовательно соединенные между собой перегонный куб и змеевик, погруженный в корпус охладителя. При этом в конструкции применяется один перегонный куб. [CN 203498369 U, дата приоритета 15.10.2013, дата публикации 26.03.2011, МПК C12G 3/12].
Известен дистиллятор, конструкция которого содержит перегонный куб и элемент очистки дистиллята, при этом перегонный куб расположен в наружной емкости соосно, с образованием зазоров между боковыми стенками и дном. В дистилляторе применена конструкция, при которой перегонный куб размещен внутри емкости и его прогрев происходит по принципу паровой бани. Наружная емкость заполнена жидкостью, которая подогревается от источника тепла и нагревает таким образом стенки перегонного куба и продукты перегонки, находящиеся в нем. Перегонка дистиллята проходит в один этап, поскольку нагрев продуктов перегонки происходит только в одном перегонном кубе. [RU 150733, дата приоритета 01.07.2014 г. дата публикации 20.02.2015 г. МПК C12G 3/12].
В качестве прототипа выбран дистиллятор двойной перегонки, содержащий перегонный куб с горизонтальной перегородкой, разделяющей внутреннее пространство перегонного куба на нижнюю и верхнюю часть, и элементы первичной и вторичной очистки дистиллята, расположенные снаружи перегонного куба. При этом нижняя часть перегонного куба последовательно соединена с верхней частью перегонного куба через элемент первичной очистки. [Электронный ресурс. Режим доступа: https://www.youtube.com/watch?v=YOmA4BlQbDk, информация размещена 23.05.2016 г.]
Преимуществом конструкции прототипа перед другими известными аналогами является компактность и высокая степень очистки конечного продукта за счет повторного нагрева продуктов перегонки в верхней части перегонного куба. Однако данная конструкция имеет недостатки, которые заключаются в том, что поскольку горизонтальная перегородка, разделяющая внутреннее пространство перегонного куба, находится на расстоянии от продуктов перегонки и не контактирует с ними, повторный подогрев продуктов перегонки в верхней части перегонного куба осуществляется только лишь парами, образующимися в нижней части перегонного куба. Вследствие этого повторный подогрев продуктов дистилляции происходит медленно и неравномерно, что увеличивает длительность и энергоемкость процесса дистилляции и снижает эффективность дистиллятора.
Технической проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности дистиллятора двойной перегонки.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является снижение энергоемкости процесса двойной дистилляции.
Сущность полезной модели заключается в следующем.
Дистиллятор двойной перегонки содержит последовательно соединенные первый перегонный куб, элемент конденсации дистиллята, расположенный снаружи первого перегонного куба, второй перегонный куб, и средство вывода дистиллята. В отличие от прототипа второй перегонный куб расположен внутри первого перегонного куба с образованием зазора между их поверхностями.
Образование зазора между поверхностями перегонных кубов подразумевает наличие свободного пространства между поверхностями перегонных кубов для размещения в нем продуктов перегонки и циркуляции паров дистиллята, которые обеспечивают конвекционный прогрев второго перегонного куба. Наличие зазора не предполагает полного исключения соприкосновения поверхностей перегонных кубов, а предполагает то, что значительная часть их поверхностей не соприкасается и обеспечивается возможность прямого контакта продуктов перегонки и паров дистиллята со значительной частью поверхности второго перегонного куба. Перегонные кубы могут касаться друг друга одной или несколькими поверхностями, а также ребрами или вершинами, если они имеют многоугольную или неправильную форму.
Второй перегонный куб может быть расположен внутри первого перегонного куба с образованием зазора между боковыми поверхностями перегонных кубов. При этом перегонные кубы могут иметь общие верхние или нижние поверхности. Указанный вид расположения перегонных кубов позволяет обеспечить простоту конструкции дистиллятора, однако может привести к перегреву нижней и переохлаждению верхней поверхностей второго перегонного куба. Перегрев нижней поверхности второго перегонного куба может привести к пригоранию продуктов перегонки, а переохлаждение верхней поверхности второго перегонного куба может привести к конденсации паров дистиллята на внутренней верхней поверхности второго перегонного куба.
Дополнительно зазор может быть образован между нижними и/или верхними поверхностями перегонных кубов. В таком случае второй перегонный куб может иметь сужение верхней и/или нижней части, что позволяет уменьшить площадь контактирующих поверхностей перегонных кубов, замедлить процесс теплообмена между ними и снизить риск пригорания продуктов перегонки и образования конденсата во втором перегонном кубе.
Для максимального снижения площади контактирующих поверхностей второй перегонный куб может быть расположен с образованием зазора между всеми поверхностями перегонных кубов. Для этого второй перегонный куб может быть подвешен или установлен на подставку или закреплен с помощью кронштейнов.
Элементы дистиллятора последовательно соединены между собой, что подразумевает их соединение в том порядке, в котором обеспечивается движение паров дистиллята. При этом для соединения элементов дистиллятора могут быть применены как разъемные, так и неразъемные способы соединения, а в качестве соединительных элементов могут быть применены, например, патрубки, трубки или штуцеры, на которые могут быть надеты термостойкие шланги. Также элементы дистиллятора могут быть расположены в непосредственной близости друг от друга и могут соединяться через отверстия в их поверхностях напрямую, без использования соединительных элементов.
Элемент конденсации дистиллята расположен снаружи первого перегонного куба и предназначен для конденсации паров дистиллята, поступающих в него из первого перегонного куба. Элемент конденсации дистиллята обеспечивает связь между внутренними полостями первого и второго перегонных кубов. Элемент конденсации дистиллята может представлять собой двухконтурный охладитель, сухопарник, змеевик или царгу, или элемент конденсации может быть представлен совокупностью любых вышеуказанных элементов, что позволяет дополнительно обеспечить повышение степени очистки паров дистиллята.
Средство вывода дистиллята обеспечивает вывод дистиллята из второго перегонного куба наружу. Средство вывода дистиллята может представлять собой патрубок или трубку, или любой другой конструктивный элемент, позволяющий осуществить вывод дистиллята из второго перегонного куба. При этом средство вывода дистиллята может быть конструктивной частью элемента конденсации дистиллята, например, в случае применения двухконтурного охладителя, один из его контуров может обеспечивать вывод дистиллята наружу.
Конструкция перегонных кубов может предусматривать возможность извлечения второго перегонного куба из первого, что обеспечивает повышение удобства осмотра и очистки перегонных кубов, а также позволяет использовать дистиллятор без второго перегонного куба. Перегонные кубы могут иметь произвольную форму, размер и объем и могут быть изготовлены из любого термостойкого материала, например, металла, стекла или керамики.
Дополнительно для снижения риска попадания паров дистиллята из второго перегонного куба обратно в элемент конденсации дистиллята, их соединение может быть выполнено с применением обратного клапана, клапана избыточного давления или гидрозатвора.
Дополнительно для обеспечения удобства эксплуатации дистиллятора двойной перегонки любой из элементов может содержать электронный и/или биметаллический термометры.
Полезная модель обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что второй перегонный куб расположен внутри первого перегонного куба с образованием зазора между их поверхностями, благодаря чему, его наружная поверхность имеет контакт с уже подогретыми продуктами перегонки и парами дистиллята, находящимися в первом перегонном кубе, что обеспечивает равномерность и высокую скорость повторного подогрева продуктов перегонки, находящихся во втором перегонном кубе, позволяя достичь технический результат, заключающийся в снижении энергоемкости процесса двойной дистилляции, тем самым увеличивая эффективность дистиллятора двойной перегонки.
Наличие новых отличительных существенных признаков свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - Дистиллятор двойной перегонки с зазором между боковыми и нижними поверхностями перегонных кубов, содержащий элемент конденсации и средство вывода дистиллята, представляющие собой двухконтурный охладитель, общий вид.
Фиг. 2 - Дистиллятор двойной перегонки с зазором между боковыми поверхностями перегонных кубов, содержащий элемент конденсации дистиллята, представляющий собой царгу и змеевик, и средство вывода дистиллята, представляющее собой патрубок и сухопарник, общий вид.
Фиг. 3 - Дистиллятор двойной перегонки с зазором между боковыми нижними и верхними поверхностями перегонных кубов, содержащий элемент конденсации дистиллята, представляющий собой сухопарник и силиконовый шланг, и средство вывода дистиллята, представляющее собой загнутую металлическую трубку, общий вид.
Фиг. 4 - Дистиллятор двойной перегонки с зазором между боковыми поверхностями перегонных кубов и сужением нижней части второго перегонного куба, содержащий элемент очистки дистиллята, представляющий собой сухопарник и металлическую трубку, и средство вывода дистиллята, представляющее собой патрубок и сухопарник, общий вид.
Дистиллятор двойной перегонки состоит из последовательно соединенных первого перегонного куба 1, элемента 2 конденсации дистиллята, второго перегонного куба 3, расположенного внутри первого перегонного куба 1, и средства 4 вывода дистиллята.
Полезная модель работает следующим образом.
Дистиллятор двойной перегонки устанавливают на источник тепла, и продукты перегонки, находящиеся внутри первого перегонного куба 1, начинают нагреваться. Пары дистиллята поднимаются в верхнюю часть первого перегонного куба 1 и поступают в элемент 2 конденсации дистиллята. Конденсируясь в элементе 2 конденсации дистиллята, дистиллят поступает внутрь второго перегонного куба 3. Продукты перегонки, накопившиеся внутри второго перегонного куба 3, нагреваются за счет контакта наружной поверхности второго перегонного куба 3 с парами дистиллята и продуктами перегонки, находящимися внутри первого перегонного куба 1, и поступают по средствам 4 вывода дистиллята наружу из дистиллятора двойной перегонки.
Таким образом, достигается технический результат, который заключается в снижении энергоемкости процесса двойной дистилляции, за счет чего повышается эффективность дистиллятора двойной перегонки. Применение полезной модели позволяет сократить время нагрева продуктов перегонки во втором перегонном кубе на 25-30% по сравнению с прототипом и снизить на соответствующую величину энергетические затраты на проведение процесса двойной дистилляции.