ДИСТИЛЛЯТОР ДВОЙНОЙ ПЕРЕГОНКИ

Полезная модель относится к области устройств, предназначенных для очистки или дистилляции жидкостей путем их 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 [Патент на полезную модель № 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 [Патент № 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 время и энергоемкость процесса дистилляции и снижает эффективность дистиллятора.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности дистиллятора двойной перегонки.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является снижение энергоемкости процесса двойной дистилляции.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в следующем.
Дистиллятор двойной перегонки содержит последовательно соединенные первый перегонный куб, элемент очистки дистиллята, размещенный 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.
Второй перегонный куб расположен внутри первого перегонного куба с образованием зазора между их поверхностями. Образование зазора 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.
Перегонные кубы соединены через элемент очистки дистиллята, размещенный снаружи первого перегонного куба. Элемент очистки дистиллята предназначен для фильтрации и конденсации паров дистиллята и может быть представлен царгой или сухопарником, который может быть снабжен жидкостным охлаждением. Для повышения эффективности очистки дистиллята дополнительно может быть установлен одноконтурный или двухконтурный охладитель.
Перегонные кубы могут иметь произвольную форму, размер и объем и могут быть изготовлены из любого термостойкого материала, например, металла, стекла или керамики.
Все конструктивные узлы дистиллятора могут быть соединены известными разборными или неразборными способами.
Заявляемая полезная модель обладает новыми, ранее не известными из уровня техники отличительными существенными признаками, заключающимися в том, 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 заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемая полезная модель может быть выполнена из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о соответствии заявляемой полезной модели критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг. 1 - общий вид дистиллятора двойной перегонки с зазором между боковыми поверхностями перегонных кубов.
Фиг. 2 - общий вид дистиллятора двойной перегонки с зазором между боковыми поверхностями перегонных кубов и сужением нижней части второго перегонного куба.
Фиг. 3 - общий вид дистиллятора двойной перегонки с зазором между боковыми и нижними поверхностями перегонных кубов.
Фиг. 4 - общий вид дистиллятора двойной перегонки с зазором между всеми поверхностями перегонных кубов.
Дистиллятор двойной перегонки состоит из первого перегонного куба 1, второго перегонного куба 2, основного сухопарника 3, входного патрубка 4, трубки 5, выходного патрубка 6, дополнительного сухопарника 7, сливного крана 8 и ручек 9.
Второй перегонный куб 2 расположен внутри первого перегонного куба 1 и закреплен в нем. Первый перегонный куб 1 соединен входным патрубком 4 с основным сухопарником 3. Основной сухопарник 3 соединен с перегонным кубом 2 трубкой 5. Перегонный куб 2 соединен с дополнительным сухопарником 7 выходным патрубком 6. К боковой поверхности первого перегонного куба 1 присоединен сливной кран 8 и ручки 9.
Заявляемая полезная модель работает следующим образом.
Дистиллятор двойной перегонки устанавливается 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 по входному патрубку 4 в основной сухопарник 3. Проходя очистку и конденсируясь в основном сухопарнике 3, дистиллят по трубке 5 поступает внутрь второго перегонного куба 2. Трубка 5 образует гидрозатвор и исключает риск того, что нагретый дистиллят будет подниматься из внутреннего пространства перегонного куба 2 обратно в основной сухопарник 3. Продукты перегонки, накопившиеся внутри второго перегонного куба 2, нагреваются за счет контакта наружной поверхности второго перегонного куба 2 с парами дистиллята и продуктами перегонки, находящимися внутри первого перегонного куба 1, и поступают по выходному патрубку 6 в дополнительный сухопарник 7, где проходят повторную очистку, после чего готовый дистиллят собирается в тару. 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 снижает на соответствующую величину энергетические затраты на проведение процесса двойной дистилляции.