ДИСТИЛЛЯТОР
DISTILLER

Изобретение относиться к области устройств для ректификации различных жидкостей суббойлерной очистки путем испарения их при температурах ниже точки кипения с последующей конденсацией паров и может быть использовано для очистки, например, кислот, щелочей, спиртов, масел.
Известен дистиллятор, содержащий камеру, в которой установлен испаритель с заливным штуцером и первым сливным штуцером, сопряженный с нагревателем, содержащий также сухопарники, расположенные над испарителем друг над другом [Патент RU2663036].
Недостаток этого устройства заключается в необходимости частой разгерметизации, что приводит к снижению степени очистки жидкости.
Известен также дистиллятор, содержащий камеру, в которой установлен испаритель с заливным штуцером и первым сливным штуцером, сопряженный с нагревателем, содержащий также конденсатор, расположенный над испарителем [Полезная модель №174694].
Недостаток этого устройства заключается в низкой степени очистки жидкости, связанный с необходимостью частой разгерметизации и малой производительности испарителя за счет малой площади испарения и конденсации.
Задача изобретения заключается в создании высокоэффективного дистиллятора для различных жидкостей.
Технический результат изобретения в повышении степени очистки жидкости и производительности дистиллятора.
Указанный технический результат достигается тем, что в дистиллятор, содержащий камеру, в которой установлен испаритель с заливным штуцером и первым сливным штуцером, сопряженный с нагревателем, содержащий также конденсатор, расположенный над испарителем, введен модуль подачи и регулировки расхода жидкости, соединенный с заливным штуцером, конденсатор выполнен в виде, по меньшей мере, одного цилиндрического модуля с осью симметрии O1-O2, герметично установленного на испарителе, и вторым сливным штуцером, при этом цилиндрический модуль содержит цилиндрический корпус с первым модулем охлаждения, включающим первую цилиндрическую стенку, и второй модуль охлаждения, расположенный внутри цилиндрического корпуса и представляющий собой стакан со второй цилиндрической стенкой и торцом, при этом на цилиндрическом корпусе внутри него расположен сборник, сопряженный с первой цилиндрической стенкой, размещенный ниже торца и перекрывающий зазор между первой цилиндрической стенкой и второй цилиндрической стенкой, причем каждый сборник соединен с магистралью вторым сливным штуцером.
Существует вариант, в котором дистиллятор содержит датчик уровня жидкости, сопряженный с модулем подачи и регулировки уровня жидкости и испарителем.
Существует также вариант, в котором модуль подачи и регулировки уровня жидкости включает источник газа, сопряженный с емкостью для жидкости, а датчик уровня жидкости электрически подключен к источнику газа.
Существует также вариант, в котором торец стакана выполнен вогнутым.
Существует также вариант, в котором торец имеет форму сферы, при этом угол α между касательной к окружности сферы, проходящей через точку соприкосновения сферы и второй цилиндрической стенки, находится в диапазоне 30°-60°, причем центр окружности сферы проходит через ось симметрии O1-O2.
На фиг. 1 изображена компоновочная схема дистиллятора.
На фиг. 2 изображена компоновочная схема цилиндрического модуля конденсатора.
Дистиллятор содержит камеру 1 (фиг. 1), в которой установлен испаритель 2 с заливным штуцером 3 и первым сливным штуцером 4. Испаритель 2 может быть выполнен в виде расположенного горизонтально цилиндра с герметичными торцами, выполненного из материала, не вступающего во взаимодействие с очищаемой жидкостью, например, из кварца. Испаритель 2 сопряжен с нагревателем 5, а также с модулем подачи и регулировки уровня жидкости 6. В качестве нагревателя 5 можно использовать различные типы резистивных нагревателей или инфракрасные лампы (см., например, лампа КР 220-2000-3). При этом модуль подачи и регулировки уровня жидкости 6 соединен с заливным штуцером 3. Дистиллятор содержит также конденсатор 7, расположенный над испарителем 2. Конденсатор 7 выполнен в виде, по меньшей мере, одного цилиндрического модуля 8 с осью симметрии O1-O2 и вторым сливным штуцером 9, герметично установленного на испарителе 2. При этом второй сливной штуцер 9 соединен со сливной магистралью 10. В одном из вариантов конденсатор 7 может включать три цилиндрических модуля 8, как показано на фиг. 1. Цилиндрический модуль 8 содержит цилиндрический корпус 11, (фиг. 2) с первым модулем охлаждения 12. Первый модуль охлаждения 12 представляет собой емкость, ограниченную цилиндрическим корпусом И и первой цилиндрической стенкой 13. Цилиндрический модуль 8 содержит также второй модуль охлаждения 14, расположенный внутри цилиндрического корпуса 11 и представляющий собой стакан 15 со второй цилиндрической стенкой 16 и торцом 17. В цилиндрическом корпусе 11 внутри него расположен сборник 18, сопряженный с первой цилиндрической стенкой 13, размещенный ниже торца 17 и перекрывающий зазор между первой цилиндрической стенкой 13 и второй цилиндрической стенкой 16. Каждый сборник 18 соединен с магистралью 10 вторым сливным штуцером 9. Первый модуль охлаждения 12 и второй модуль охлаждения 14 подключены к источнику хладагента 19. Штуцер 20 служит для подачи хладагента. Соединение цилиндрического корпуса 11 с испарителем 2 осуществляется посредством переходника 21.
Существует вариант, в котором дистиллятор содержит датчик уровня жидкости 22, сопряженный с модулем подачи и регулировки уровня жидкости 6 и испарителем 2. В качестве датчика уровня жидкости 22 можно использовать поплавковые устройства с герконовыми или оптическими элементами регистрации положения поплавка в ИК диапазоне (см., например, выключатель бесконтактный барьерный ВИКО-6-32-М12). Сопряжение датчика уровня жидкости 22 с испарителем 2 осуществлено гидравлически.
Существует также вариант, в котором модуль подачи и регулировки уровня жидкости 6 включает источник газа 23, сопряженный с емкостью для жидкости 24 с ректифицируемой жидкостью 25. В качестве источника газа 23 можно использовать газовый баллон с инертным газом высокой чистоты. В качестве жидкости 25 можно использовать, нпаример, кислоты, щелочи, спирты, масла, эфиры, ароматические жидкости.
При этом датчик уровня жидкости 22 электрически подключен к источнику газа 23.
При снижении уровня жидкости за счет ее испарения датчик уровня жидкости 22 формирует сигнал, включающий элементы управления (не показаны) источника газа 23. Попадая в емкость модуля подачи и регулировки уровня жидкости, газ за счет повышения давления в емкости вытесняет необходимое количество жидкости в испаритель 2, восстанавливая в нем прежний уровень.
Существует также вариант, в котором торец 17 стакана 15 выполнен вогнутым. Форма торца 17 может быть в виде фрагмента эллипса, сферы, конуса.
Существует также вариант, в котором торец 17 имеет форму сферы 26, при этом угол α между касательной к окружности сферы 26, проходящей через точку соприкосновения сферы и второй цилиндрической стенки 16, находится в диапазоне 30°-60°, причем центр окружности,
сферы 26 проходит через ось симметрии O1-O2. Наиболее предпочтительный угол α может быть в диапазоне 30°-40°.
То, что в дистилляторе, содержащем камеру 1, в которой установлен испаритель 2 с заливным штуцером 3 и первым сливным штуцером 4, сопряженный с нагревателем 5, а также с модулем подачи и регулировки уровня жидкости, соединенным с заливным штуцером 3, содержащий также конденсатор 7, расположенный над испарителем 2, конденсатор 7 выполнен в виде, по меньшей мере, одного цилиндрического модуля 8 с осью симметрии O1-O2 и вторым сливным штуцером 9, герметично установленного на испарителе 2, при этом цилиндрический модуль 8 содержит цилиндрический - корпус 11 с первым модулем охлаждения 12, включающим первую цилиндрическую стенку 13, и второй модуль охлаждения 14, расположенный внутри цилиндрического корпуса 11 и представляющий собой стакан 15 со второй цилиндрической стенкой 16 и торцом 17, при этом на цилиндрическом корпусе И внутри него расположен сборник 18, сопряженный с первой цилиндрической стенкой 13, размещенный ниже торца 17 и перекрывающий зазор между первой цилиндрической стенкой 13 и второй цилиндрической стенкой 16, причем каждый сборник 18 соединен с магистралью 10 вторым сливным штуцером 9 приводит к повышению производительности устройства и степени очистки. Это обеспечивается за счет большой поверхности для конденсации паров цилиндрического модуля, а установка нескольких модулей позволяет эффективно конденсировать весь пар, производимый испарителем.
То, что дистиллятор содержит датчик уровня жидкости 22, сопряженный с модулем подачи и регулировки уровня жидкости 6 и испарителем 2 приводит к возможности получения сигнала об отклонении уровня жидкости от требуемого, при этом поддерживается заданный уровень жидкости, что позволяет обеспечить стабильный температурный режим, что приводит к повышению степени очистки жидкости.
То, что модуль подачи и регулировки уровня жидкости 6 включает источник газа 20, сопряженный с емкостью для жидкости 21, а датчик уровня жидкости 22 подключен к источнику газа 23 дает возможность подать в испаритель необходимое количество жидкости из модуля подачи и регулировки уровня жидкости за счет подачи в него порции газа по сигналу датчику уровня жидкости. Стабилизация уровня и, как следствие, объема жидкости в испарителе позволяет установить оптимальный температурный режим нагревателя, обеспечивающий производительный и стабильный режим парообразования. Если емкость модуля подачи и регулировки уровня жидкости много больше емкости испарителя, то система поддержания уровня позволяет вести очистку в оптимальном режиме длительное время без разгерметизации. Это приводит к повышению степени очистки жидкости.
То, что торец 17 стакана 15 выполнен вогнутым и имеет форму сферы 26, при этом угол α между касательной к окружности сферы 26, проходящей через точку соприкосновения сферы 26 и второй цилиндрической стенки 16, находится в диапазоне 30°-60°, причем центр окружности сферы 26 проходит через ось симметрии O1-O2 приводит к возможности эффективно использовать поверхность сферы для конденсации пара испаряемой жидкости. Это приводит к повышению производительности дистиллятора.