ДЕЛИТЕЛЬНАЯ ВОРОНКА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ

Делительная воронка для разделения несмешивающихся жидкостей Полезная модель относится к устройствам для разделения двух несмешивающихся жидкостей и может быть использована в химической промышленности в процессах экстракции, очистки органических соединений или разделения смесей на фракции при повышенной температуре.
Известны устройства для разделения двух несмешивающихся жидкостей с использованием делительной воронки, обогреваемой жидким теплоносителем:
- для выделения алкилциклогександиолов - несмешивающиеся жидкости, а именно, гидролизат и ацетон перемешивают при 40°C в делительной воронке, снабженной термостатирующей рубашкой SU 676585 A, 30.07.1979;
- для получения оксиэтилидендифосфоновой кислоты - в обогреваемой делительной воронке при 60-65°C расслаиваются водный раствор фосфористой кислоты и органические жирные кислоты, например, лауриновая, стеариновая, каприновая и др. RU 2173321 C1, 10.09.2001;
- для обессеривания светлых нефтяных дистиллятов - в делительной воронке с рубашкой при 50°C расслаиваются оксидат дизельного топлива и обводненный ацетон RU 2235112 C1, 27.08.2004.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является обогреваемая делительная воронка RU 2173321, 10.09.2001, которая содержит термостатирующую рубашку, заполненную горячей водой, обеспечивающей поддержание температуры в делительной воронке 60-65°C. Теплоноситель нагревается в термостате и подается по системе шлангов в стеклянную рубашку делительной воронки.
Предложенное устройство позволяет поддерживать повышенную температуру в делительной воронке 60-65°C для того чтобы жирные кислоты находились в расплавленном состоянии, а фосфористая кислота обладала более высокой растворимостью в воде.
К недостаткам прототипа относится ограниченность диапазона поддерживаемой температуры, т.к.:
- горячая вода при атмосферном давлении не может обеспечить нагрев содержимого делительной воронки более чем до 90-95°C;
- конструкция предложенного технического оборудования для нагрева теплоносителя, предусматривающая доставку горячей воды в делительную воронку по системе гибких шлангов является сложной в оформлении и громоздкой, кроме того при транспортировке теплоносителя от термостата к делительной воронке происходит потеря тепла;
- для перемешивания жидкостей, содержащихся в делительной воронке, требуется дополнительное встряхивающее оборудование (виброскоп);
- стеклянная рубашка для теплоносителя хрупка, что может привести к ее разрушению.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является оптимизация процесса расслаивания содержимого делительной воронки за счет нагрева несмешивающихся жидкостей электрической спиралью, размещенной на внешней цилиндрической поверхности воронки от ее верха до плоскости, отстоящей от ее нижнего края на 5-10 мм, причем концы спирали соединены посредством проводов с реле-регулятором, а сама спираль с внешней стороны покрыта теплоизоляционным материалом, при этом верхнее коническое отверстие воронки снабжено резиновой пробкой с отверстием, соответствующим диаметру контактного термометра, вставленного в пробку с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри воронки, а контактный провод термометра соединен с реле-регулятором.
При разделении смеси жирных кислот и фосфористой кислоты повышение температуры среды в делительной воронке обеспечивает плавление жирных кислот до жидкого состояния и определяет высокую растворимость в воде фосфористой кислоты.
Расстояние от нижнего края цилиндрической части делительной воронки обосновано тем, что при расстоянии менее 5 мм весьма затруднительно точно разделить слои перекрытием крана, а при расстоянии более 10 мм разделению препятствует потеря текучести из-за охлаждения раствора.
Предлагаемое техническое решение имеет следующие отличия:
- в прототипе делительная воронка выполнена из обычного стекла, а заявляемая из термостойкого;
- в прототипе нагревательный элемент выполнен в виде жидкого теплоносителя, который нагревается в отдельном термостате и транспортируется по системе гибких шлангов во внешнюю рубашку, а заявляемый - в виде электрической спирали, размещенной на внешней цилиндрической поверхности воронки от ее верха до плоскости, отстоящей от ее нижнего края на 5-10 мм и соединенной проводами с реле-регулятором;
- в прототипе регулирование температуры осуществляется термостатом, а в заявляемом устройстве при помощи контактного термометра, вставленного в пробку, закрывающую верхнее коническое отверстие воронки, с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри воронки, причем контактный провод термометра соединен с реле-регулятором.;
- обогрев осуществляется электрической спиральной обмоткой взамен горячего теплоносителя в хрупкой стеклянной рубашки;
Заявляемое устройство отличается компактностью и малыми тепловыми потерями.
Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг. 1
Фиг. 1. Общий вид делительной воронки для разделения несмешивающихся жидкостей.
1. Делительная воронка.
2. Внешний нагревательный элемент.
3. Электрическая спираль.
4. Провода.
5. Реле-регулятор.
6. Теплоизоляционный материал.
7. Резиновая пробка.
8. Контактный термометр.
9. Контактный провод термометра.
10. Верхний слой.
11. Нижняя часть контактного термометра.
12. Нижний слой.
Делительная воронка для разделения несмешивающихся жидкостей, состоит из воронки 1 и внешнего нагревательного элемента 2, отличающаяся тем, что воронка 1 выполнена из термостойкого стекла, а нагревательный элемент 2 выполнен в виде электрической спирали 3, например, из нихрома, размещенной на внешней цилиндрической поверхности воронки 1 от ее верха до плоскости, отстоящей от ее нижнего края на 5-10 мм, причем концы спирали 3 соединены посредством проводов 4 с реле-регулятором 5, а сама спираль 3 с внешней стороны покрыта теплоизоляционным материалом 6, например минеральная вата, асбест, при этом верхнее коническое отверстие воронки 1 снабжено резиновой пробкой 7 с отверстием, соответствующим диаметру контактного термометра 8, вставленного в пробку 7 с возможностью возвратно-поступательного перемещения внутри воронки 1, а контактный провод термометра 9 соединен с реле-регулятором 5.
Контактный термометр 8, как правило, размещается внутри делительной воронки проходящим через верхний слой 10, так что его нижняя часть 11 оказывается погруженной в нижний слой 12 разделяемых жидкостей.
Заявляемая конструкция обеспечивает эффективное расслоение несмешивающихся жидкостей.
Экономический эффект обеспечивается за счет:
- меньшей температуры нагрева жидкостей при их разделении, причем, в зависимости от свойств конкретной жирной кислоты, удается дифференцировать температуру нагрева в сторону уменьшения по сравнению с прототипом;
- устранения тепловых потерь по сравнению с прототипом из-за отсутствия процесса неизолированной от окружающей среды транспортировки нагретого теплоносителя;
- обеспечения тонкого автоматического контроля и регулирования температуры нагрева использованием контактного термометра и реле-регулятора;
- упрощения конструкции обогреваемой делительной воронки ввиду отсутствия хрупкой стеклянной наружной рубашки.
Примеры применения заявляемой полезной модели
Пример 1.
пл
зам
В обогреваемой делительной воронке при температуре 32-35°C разделяются каприновая кислота (верхний слой), имеющая t=31,6°C, а t=31,2°C, и водный раствор фосфористой кислоты (нижний слой). Нижний слой сливается из обогреваемой делительной воронки в емкость для раствора фосфористой кислоты. Для обеспечения визуального контроля полноты слива каждого слоя несмешивающихся жидкостей и своевременного перекрывания крана, нижняя часть нагревательного элемента отстоит от нижнего края делительной воронки на 10 мм. Верхний слой после отделения нижнего слоя сливается в емкость для каприновой кислоты.
Пример 2.
пл
зам
В обогреваемой делительной воронке при температуре 45-50°C разделяются лауриновая кислота (верхний слой), имеющая t=44,2°C, а t=43,9°C, и водный раствор фосфористой кислоты (нижний слой). Нижний слой сливается из обогреваемой делительной воронки в емкость для раствора фосфористой кислоты. Для обеспечения визуального контроля полноты слива каждого слоя несмешивающихся жидкостей и своевременного перекрывания крана, нижняя часть нагревательного элемента отстоит от нижнего края делительной воронки на 7 мм (уменьшение расстояния между нижней частью нагревательного элемента и нижним краем делительной воронки обеспечивает большую площадь обогрева и лимитируется более высокой температурой плавления лауриновой кислоты по сравнению с каприновой кислотой). Верхний слой после отделения нижнего слоя сливается в емкость для лауриновой кислоты.
Пример 3.
пл
зам
В обогреваемой делительной воронке при температуре 70-75°C разделяются стеариновая кислота (верхний слой), имеющая t=69,6°C, а t=69,3°C, и водный раствор фосфористой кислоты (нижний слой). Нижний слой сливается из обогреваемой делительной воронки в емкость для раствора фосфористой кислоты. Для обеспечения визуального контроля полноты слива каждого слоя несмешивающихся жидкостей и своевременного перекрывания крана, нижняя часть нагревательного элемента отстоит от нижнего края делительной воронки на 5 мм (уменьшение расстояния между нижней частью нагревательного элемента и нижним краем делительной воронки обеспечивает большую площадь обогрева и лимитируется более высокой температурой плавления стеариновой кислоты по сравнению с лауриновой кислотой). Верхний слой после отделения нижнего слоя сливается в емкость для стеариновой кислоты.