СПОСОБ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ФЛЕГМЫ, ХОЛОДИЛЬНИК И УЗЕЛ ОТБОРА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF REFLUX LEVEL CONTROL, REFRIGERATOR AND SELECTION UNIT FOR ITS IMPLEMENTATION

Группа изобретений относится к конструкции теплообменных аппаратов, предназначенных для процесса ректификации и дистилляции, а именно к теплообменным устройствам, их элементам и к способам очистки спирта и может быть использована в спиртовом производстве и других отраслях промышленности.
Техническим результатом группы изобретений является обеспечение возможности контроля крепости получаемого дистиллята с одновременным повышением эффективности очистки и получения дистиллята за счет применения усовершенствованной конструкции холодильника (теплообменного устройства) и узла отбора флегмы и контроля количества возвращаемой флегмы обратно в колонну для повышения степени очистки спиртовых паров.
Известно устройство холодильника для самогонного аппарата (источник: http://crio.pro/xolodilnoe-oborudovanie/xolodilnik-dlva-samogonnogo-apparata/), выбранное в качестве прототипа для холодильника. Холодильник выполнен из трубки, скрученной в спираль и помещенный в трубу большего диаметра. Аппарат должен иметь два штуцера для подключения воды, входное соединение со змеевиком испарителя и штуцер на выходе. Испарителем может быть герметично закрытая ёмкость, в которой происходит контролируемое нагревание первичного продукта, содержащего 12-15% этанола. Пары поднимаются над поверхностью и вытесняются избыточным давлением в камеру, где происходит конденсация и охлаждение полученного продукта.
Чтобы получить самогон необходимо создать условия для конденсации и испарения. Значит, конденсатор представляет собой теплообменник. Чтобы времени для процесса было достаточно, проход паров этанола должен быть растянут по времени. Поэтому лабиринт для прохода пара выполняют в виде спирали. Тепло через стенки спирали отдаётся в полость, где смонтирован змеевик. Обычно это трубка с проточной водой. Змеевик в трубке представляет собой прямоточный холодильник для самогонного аппарата. При этом газовая смесь поступает сверху, а вода подаётся в нижний штуцер устройства.
Недостатком известной конструкции является трудоемкость при изготовлении конструкции, высокий расход охлаждающей жидкости и малая производительность, при этом холодильник не учувствует в очистке паров спирта.
Техническим результатом изобретения - холодильника является повышение эффективности работы холодильника.
Технический результат достигается следующим образом. Холодильник, содержащий корпус с, по меньшей мере, двумя объемами с входным и выходным отверстием в каждом из них, обеспечивающие обмен тепловой энергии между наполняющими объемы средами при работе устройства, по изобретению
корпус выполнен в виде отрезка трубы, закрытого с верхней стороны, внутри которого расположен отрезок трубы закрытый с обеих сторон с образованием отдельного объема для хладагента, и с входным и выходным патрубком, выходящими наружу через корпус устройства, причем внутренний объем расположен с зазором по отношению к корпусу,
в нижней части объема для хладагента установлена чаша с отверстием в ее нижней части перекрытым колпачком, большего по отношению к отверстию размером, колпачок содержит по меньшей мере одну прорезь, со стороны его открытой части, нижний край прорези расположен выше отверстия чаши в ее нижней части,
внутри объема для хладагента расположены по меньшей мере две трубы, одна из которых служит для сообщения верхней части объема корпуса с внутренним объемом чаши объема для хладагента, а вторая служит для сообщения внутреннего объема этой чаши с внешней средой через выходное отверстие в верхней части корпуса устройства, причем данные трубы расположены с зазором по отношению друг к другу и отрезку трубы объема для хладагента,
взаимное расположение колпачка и отверстия чаши в ее нижней части обеспечивает образование гидрозатвора при работе устройства за счет жидкого конденсата, стекающего с внутренних труб, расположенных в объеме для хладагента, при прохождении через них пара, подаваемого через нижнюю часть корпуса.
Частный случай реализации холодильника - несколько труб расположенных по окружности внутри объема для хладагента и труба в его центре, сообщенная с окружающей средой.
Известен Узел промежуточного (полного) отбора (источник: https://vmw.dobro38.ru/product/uzel-promezhutochnogo-polnogo-otbora-seriihd-2/? openstat=bWFva2V0LnlhbmRleC5ydTyQo9C30LXQuyDQv9GA0L7QvNC10LbRg9GC0L7Rh9C90L7Qs9C-ICiQv9C-0LvQvdC-0LPQvikg0L7RgtCx0L7RgNCwINGB0LXRgNC4QLggQKXQlC0vIjs4ZUFQZUt0dGdCNX V4X0NQZTV1cnRnOw&frommarket=http%3A%2F%2Fmarket.yandex.ru%2Fpartner), выбранный в качестве прототипа для узла отбора.
Такой узел отбора имеет не только место для установки термометра, но и выход для установки регулятора отбора флегмы. Второй вариант - установка узла отбора между тарельчатой колонной и пленочной колонной. В этом случае пленочная колонна превращается в обратный холодильник, и, работая с жидкостным отбором флегмы, винокур получает возможность установить полноценную автоматику. К тому же пропадает проблема со стабильностью подачи воды в холодильник пленочной колонны. Узел промежуточного отбора позволяет отбирать флегму не только из дефлегматора, но и из какого либо участка колонны.
Недостатком является отсутствие возможности контроля количества отбираемой флегмы, узел работает или на полный отбор или на полный возврат флегмы.
Техническим результатом изобретения - узла отбора, является обеспечение возможности контроля количества возвращаемой флегмы в колонну.
Технический результат достигается следующим образом. Узел отбора флегмы, содержащий корпус в виде отрезка трубы, устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата и установленное внутри корпуса узла отбора, патрубок через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, предназначенный для подключения своей верхней частью к нижней части холодильника, обеспечивающего стекание конденсата при его работе, и нижняя часть узла отбора предназначена для подачи пара, проходящего через узел отбора, при его работе, по изобретению
устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата, выполнено в виде чаши, установленной внутри корпуса узла отбора с зазором между внутренней поверхностью корпуса узла отбора и внешней поверхностью чаши,
патрубок через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, присоединен к чаше,
чаша в нижней части содержит отверстие, к которому присоединен запорно-регулирующий клапан (кран тонкой регулировки), выполненный с возможностью его регулировки пользователем снаружи узла отбора,
в верхней части корпуса узла отбора установлено сужающее устройство с отверстием, обеспечивающее сбор конденсата, стекающего вдоль стенок корпуса узла отбора, и его последующее стекание в чашу узла отбора.
Диаметр отверстия, к которому присоединен запорно-регулирующий клапан может меняться в зависимости от производительности оборудования.
Размер и / или расположение сливного отверстия в чаше узла отбора через отверстие крана позволяет регулировать количество возвращаемой флегмы в диапазоне от 0 до 100%.
Отверстие сужающего устройства может быть выполнено напротив отверстия чаши узла отбора, сужающее устройство содержит прорези, выполненные в радиальном направлении от центра его отверстия, сужающее устройство выполнено в виде воронки, обращенной вниз в сторону чаши узла отбора.
Узел отбора своей верхней частью может быть присоединен к холодильнику.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 и 2 - представлен общий вид холодильника с узлом отбора флегмы;
на фиг. 3 - представлен разрез А (холодильник с узлом отбора);
на фиг. 4 - представлен разрез В (холодильник с узлом отбора).
На чертежах выполнены следующие обозначения:
1 - корпус холодильника;
2 - отрезок трубы закрытый с обеих сторон с образованием отдельного объема для хладагента;
3 - входной патрубок;
4 - выходной патрубок;
5 - чаша;
6 - колпачок;
7 - труба, которая служит для сообщения верхней части объема корпуса с внутренним объемом чаши объема для хладагента;
8 - труба, которая служит для сообщения внутреннего объема этой чаши с внешней средой через выходное отверстие в верхней части корпуса устройства;
9 - корпус узла отбора;
10 - устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата и установленное внутри корпуса узла отбора;
11 - патрубок через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства;
12 - нижняя часть узла отбора;
13 - запорно-регулирующий клапан (кран тонкой регулировки);
14 - сужающее устройство с отверстием, обеспечивающее сбор конденсата, стекающего вдоль стенок корпуса узла отбора, и его последующее стекание в чашу узла отбора;
15 - гидрозатвор;
16 - ниппель для присоединения термометра.
Холодильник, содержит корпус 1 с, по меньшей мере, двумя объемами с входным и выходным отверстием в каждом из них, обеспечивающими обмен тепловой энергии между наполняющими объемы средами при работе устройства, корпус выполнен в виде отрезка трубы 2, закрытого с верхней стороны, внутри которого расположен отрезок трубы закрытый с обеих сторон с образованием отдельного объема для хладагента, и с входным 3 и выходным 4 патрубком, выходящими наружу через корпус устройства 1, причем внутренний объем расположен с зазором по отношению к корпусу,
в нижней части объема для хладагента установлена чаша 5 с отверстием в ее нижней части перекрытым колпачком 6, большего по отношению к отверстию размером, колпачок содержит по меньшей мере одну прорезь, со стороны его открытой части, нижний край прорези расположен выше отверстия чаши в ее нижней части,
внутри объема для хладагента расположены по меньшей мере две трубы, одна из которых служит для сообщения верхней части объема корпуса с внутренним объемом чаши объема для хладагента 7, а вторая служит для сообщения внутреннего объема этой чаши с внешней средой через выходное отверстие в верхней части корпуса устройства 8, причем данные трубы расположены с зазором по отношению друг к другу и отрезку трубы объема для хладагента 2,
взаимное расположение колпачка 6 и отверстия чаши в ее нижней части обеспечивает образование гидрозатвора 15 при работе устройства за счет жидкого конденсата, стекающего с внутренних труб, расположенных в объеме для хладагента 2, при прохождении через них пара, подаваемого через нижнюю часть корпуса.
Узел отбора флегмы, содержит корпус 9 в виде отрезка трубы, устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата 10 и установленное внутри корпуса узла отбора, патрубок через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства 11, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, предназначенный для подключения своей верхней частью к нижней части холодильника, обеспечивающего стекание конденсата при его работе, и нижняя часть узла отбора 12 предназначена для подачи пара, проходящего через узел отбора при его работе, устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата 10, выполнено в виде чаши, установленной внутри корпуса узла отбора 9 с зазором между внутренней поверхностью корпуса узла отбора и внешней поверхностью чаши, патрубок 11 через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, присоединен к чаше, чаша в нижней части содержит отверстие, к которому присоединен запорно-регулирующий клапан 13, выполненный с возможностью его регулировки пользователем снаружи узла отбора, в верхней части корпуса узла отбора установлено сужающее устройство 14 с отверстием, обеспечивающее сбор конденсата, стекающего вдоль стенок корпуса узла отбора, и его последующее стекание в чашу узла отбора.
Отверстие сужающего устройства выполнено напротив отверстия чаши узла отбора, сужающее устройство 14 содержит прорези, выполненные в радиальном направлении от центра его отверстия, сужающее устройство 14 выполнено в виде воронки, обращенной вниз в сторону чаши узла отбора.
Узел отбора своей верхней частью может быть присоединен к холодильнику.
Холодильник и узел отбора флегмы работают следующим образом. При работе ректификационной колонны обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и контроль возврата флегмы обратно в колонну, причем часть выходящего из аппарата пара или жидкости возвращается обратно после конденсации или испарения, пар подает в холодильник, содержащее корпус 1 и объем для хладагента 2 расположенный внутри корпуса, пар охлаждается и происходит его конденсирование на стенках объема для хладагента 2 холодильник, осуществляют сбор конденсата в узле отбора, расположенным под холодильником, за счет его стекания и отводят конденсат наружу из узла отбора, причем излишки конденсата из узла отбора стекают вниз и подвергаются повторному испарению. Дополнительно осуществляется охлаждение пара и сбор конденсата на внутренней поверхности корпуса холодильника 1, за счет её естественного остывания при контакте с окружающей средой (пропущено по трубе внутри объема для хладагента) сбор конденсата с которых осуществляет в чашу с гидрозатвором 15, обеспечивающим при его переполнении переливание конденсата в узел отбора, а также обеспечивающим последовательное контактирование пара сначала с наружной поверхностью объема для хладагента 2, а затем с внутренней. Контролируют спиртуозность отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата направляемого на повторное испарение из узла отбора.
При корректной работе системы практически весь пар, попавший в холодильник конденсируется и в виде флегмы стекает в гидрозатвор 15 а затем в чашу 5 узла отбора. Пар в атмосферу не уходит.
При сбоях в работе системы обеспечивается вывод оставшихся паров наружу через выходное отверстие.
Результаты многократных тестов подтвердили теоретические расчеты и эффективность работы холодильника и узла отбора.
Известен способ контроля отбора флегмы (источник: http://www.gonimspirt.ru/rukovodstvo-po-rektifikatsii-spirta/teoriya-rektifikatsii.html) при котором обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и возврат флегмы обратно в ректификационную колонну.
Недостатком является отсутствие контроля количества возвращаемой флегмы обратно в колонну и низкая степень очистки паров.
Техническим результатом изобретения - способа контроля уровня флегмы, является повышение степени очистки спиртовых паров, за счет контроля количества возвращаемой флегмы обратно в колонну.
Технический результат достигается следующим образом. Способ контроля уровня флегмы, реализуемый с помощью холодильника и узла отбора конденсата из холодильника, при котором обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и контроль возврата флегмы обратно в колонну,
причем часть выходящего из холодильника пара или жидкости возвращается обратно после конденсации или испарения, пар подает в холодильник, содержащее корпус и объем для хладагента расположенный внутри корпуса,
пар охлаждается и происходит его конденсирование на стенках объема для хладагента холодильника, осуществляют сбор конденсата в узле отбора, расположенном под холодильником, за счет его стекания и отводят конденсат наружу из узла отбора, причем излишки конденсата из узла отбора стекают вниз и подвергаются повторному испарению, по изобретению
дополнительно осуществляют охлаждение пара и сбор конденсата на внутренней поверхности корпуса холодильника, за счет её естественного остывания при контакте с окружающей средой,
внутренние трубы объема для хладагента предназначены для того, чтобы скомпенсировать рост давления в системе из-за нагрева, а также увеличение поверхности теплообмена и повышение эффективности конденсирования пара,
сбор конденсата с которых осуществляют в чашу с гидрозатвором, обеспечивающим при его переполнении переливание конденсата в узел отбора, а также обеспечивающим последовательное контактирование пара сначала с наружной поверхностью объема для хладагента, а затем с внутренней,
контролируют спиртуозность отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата направляемого на повторное испарение из узла отбора.
Способ реализуется следующим образом. Способ контроля уровня флегмы, реализуется с помощью холодильника и узла отбора конденсата из холодильника, при котором обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и контроль возврата флегмы обратно в колонну. Часть выходящего из аппарата пара или жидкости возвращается обратно после конденсации или испарения, пар подает в холодильник (теплообменное устройство), содержащее корпус 1 и объем для хладагента 2 расположенный внутри корпуса 1. Пар охлаждается и происходит его конденсирование на стенках объема для хладагента 2 холодильника, осуществляют сбор конденсата в узле отбора, расположенном под холодильником, за счет его стекания и отводят конденсат наружу из узла отбора. Излишки конденсата из узла отбора стекают вниз и подвергаются повторному испарению. Дополнительно осуществляют охлаждение пара и сбор конденсата на внутренней поверхности корпуса холодильника, за счет её естественного остывания при контакте с окружающей средой. Внутренние трубы объема для хладагента 2 предназначены для того, чтобы скомпенсировать рост давления в системе из-за нагрева, сбор конденсата с которых осуществляет в чашу 5 с гидрозатвором 15, обеспечивающим при его переполнении переливание конденсата в узел отбора, а также обеспечивающим последовательное контактирование пара сначала с наружной поверхностью объема для хладагента 2. Контролируют спиртуозность отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата направляемого на повторное испарение из узла отбора.