ДИСТИЛЛЯТОР КОЛОННОГО ТИПА

Полезная модель относится к спиртовому производству, в частности к аппаратам для получения пищевого ректификованного спирта, может быть использована для утилизации легкопортящихся сельскохозяйственных продуктов путем переработки их в этиловый спирт в условиях небольших помещений на производстве или в быту и может быть использована при производстве дистиллированной воды и очищенной воды из загрязненной.
Известно устройство - дистиллятор Машковского [см. патент РФ №156853 U1, МПК B01D 3/00], содержащий перегонный куб с прикрепленным к нему сухопарником, полости которых связаны трубкой, полость сухопарника также связана трубкой с входом змеевика, установленного в корпусе охладителя, снабженного трубками подвода и отвода холодной воды, отличающийся тем, что дистиллятор снабжен дополнительными сухопарниками, из которых нижний закреплен на крышке перегонного куба, а остальные установлены в вертикальный ряд по центральной оси перегонного куба и последовательно закреплены друг с другом посредством резьбового соединения, а полости соседних сухопарников связаны трубками, причем каждая из трубок, введенная внутрь сухопарника снизу, изогнута по дуге в направлении дна, при этом змеевик установлен вертикально и его вход соединен трубкой с верхним сухопарником.
К недостаткам устройства можно отнести, наличие множественных резьбовых соединений, невозможность регулировки скорости перегона, трудоемкость сборочного процесса, наличие патрубков с малыми радиусами закругления, приводящих к повышенному загрязнению стенок патрубков.
Известно также устройство - дистиллятор колонного типа с контролируемым внутренним флегмообразованием [см. патент РФ №156382 U1, МПК B01D 3/00], содержит перегонный куб, соединенную с ним с помощью фланца вертикальную колонну, представляющую собой прямоточный кожухо-трубчатый теплообменник по типу труба в трубе, соединительную трубку, соединяющую колонну со вторым теплообменником такой же конструкции, расположенным вертикально. Второй теплообменник является конденсатором. В верхней части колонны установлен термометр, термопара которого располагается в потоке спиртовых паров. Хладагент подается в межтрубное пространство обоих теплообменников одновременно через раздваивающийся патрубок в нижней части теплообменников. В колонне обеспечено прямоточное движение хладагента и паров, а в конденсаторе - противоточное. Скорость подачи хладагента в межтрубное пространство колонны регулируется вентилем, установленным в раздваивающемся патрубке. Слив хладагента из обоих теплообменников объединен в один поток трубкой с регулировкой вентилем.
Данное устройство позволяет получать пищевой ректификованный спирт и очищенную воду. Однако получение готового продукта связано с большим расходом охлаждающей жидкости в процессе перегона. Отсутствуют элементы визуального контроля над температурой жидкости внутри перегонного бака, а необходимость использования патрубков малого диаметра вызывает проблемы с надежностью данного аппарата.
Известно устройство - дистиллятор непрерывного действия [см. патент РФ №2048155 С1 МПК B01D 3/00], включает вертикальный разъемный корпус, состоящий из испарительной камеры с патрубком подачи жидкости, съемной стенки, нагревателя, крышки, имеющей патрубок слива дистиллята с рубашкой водяного охлаждения, имеющей патрубки подачи и выхода теплоносителя, воронку, конденсатор, содержащий насадку, завихритель. Испарительная камера и крышка герметично соединены между собой при помощи фланцевого соединения.
Известное устройство позволяет получать дистиллят в полевых условиях из жидких органических и неорганических веществ.
Недостатками устройства является невозможность контроля за процессом перегона. Очистка после каждого цикла потребует большого количества времени в виду сложности компонентов изделия. Также отсутствуют элементы дополнительного охлаждения, что повышает время процесса перегона.
Технический результат предлагаемого устройства заключается в получении увеличенной концентрации продукта и расширении функциональных возможностей.
Технический результат достигается за счет того, что устройство для получения пищевого ректификованного спирта или дистиллированной воды состоит из:
- перегонного бака;
- вентиля для слива жидкости, установленного в нижней боковой стенке перегонного бака;
- вертикальной колонны с фланцем в нижней части и штуцером в верхней части для сквозной подачи охлаждающей жидкости, которая крепится к перегонному баку за счет гаек барашков;
- дугообразного патрубка и охладителя;
- термометра, установленного на дугообразном патрубке;
- термометра, установленного на перегонном баке;
причем вертикальная колонна последовательно соединена с охладителем при помощи дугообразного патрубка. В вертикальной колонне, увеличенной длины до 60 см и диаметра до 40 мм, со штуцером для сквозной подачи охлаждающей жидкости и установленной внутри насадки Панченкова, происходит дополнительная очистка за счет задержания на поверхности насадки Панченкова наибольшего объема флегмы и свободного прохождения потока спиртовых паров. Взаимодействие между насадкой Панченкова, флегмой и паром обеспечивает разделение водно-спиртовой смеси на разные фракции. На стенках вертикальной колонны, за счет увеличенной длины, диаметра и подачи охлаждающей жидкости через штуцер для сквозной подачи охлаждающей жидкости в верхней части, высококипящая фракция пара охлаждается, и загрязняющие примеси в виде флегмы стекают обратно в куб, что позволяет получить продукт с концентрацией до 94%.
Охладитель представляет собой трехниточный теплообменник по типу трех трубок в трубе, вводного штуцера и выводного штуцера для циркуляции охлаждающей жидкости, таким образом, обеспечивает прямоточное движение охлаждающей жидкости, конденсацию паров, уменьшает общий напор при охлаждении и создает экономию охлаждающей жидкости.
Причем конструкция колонны и охладителя предполагает возможность работы в разных режимах, за счет способа подачи охлаждающей жидкости, влияющей на скорость перегона или концентрацию продукта. Регулировка осуществляется при помощи вводного и выводного штуцеров охладителя и штуцера для сквозной подачи охлаждающей жидкости в верхней части колонны.
Первый этап перегона, для получения грубой очистки выполняется при последовательной подаче охлаждающей жидкости через вводной штуцер и выводной штуцер только к охладителю.
Второй этап перегона может выполняться в двух режимах. При последовательной подачи жидкости сначала через штуцер для сквозной подачи охлаждающей жидкости в верхней части колонны, а затем через вводной штуцер и выводной штуцер охладителя, наибольшее охлаждение получает верхняя часть колонны, что приводит улучшенному разделению водно-спиртовой смеси на фракции и, как следствие, к повышению концентрации продукта. При этом охлаждающая жидкость, поступающая в охладитель через вводной штуцер после прохождения через штуцер для сквозной подачи охлаждающей жидкости в верхней части колонны, имеет повышенную температуру, что снижает производительность охладителя, а следовательно, скорость перегона.
В случае последовательного подключения сначала через вводной штуцер охладителя, а затем через выводной штуцер охладителя к штуцеру для сквозной подачи охлаждающей жидкости в верхней части колонны, увеличивается скорость перегона за счет наилучшего охлаждения водно-спиртовой смеси в области охладителя, но снижается концентрация продукта, так как поступающая жидкость в штуцер для сквозной подачи имеет повышенную температуру.
Источником тепла для нагрева жидкости в рассматриваемом устройстве является бытовое кухонное нагревательное устройство, например бытовые электрические, газовые и индукционные плиты.
Крепление фланца вертикальной колоны к перегонному баку с жидкостью выполнено с применением силиконового уплотнителя, что значительно повышает герметичность и надежность изделия. Сущность предложенного технического решения поясняется чертежом.
На фиг. 1 изображено устройство для получения пищевого ректификованного спирта и дистиллированной воды в разрезе.
Устройство для получения пищевого ректификованного спирта и дистиллированной воды содержит перегонный бак 1 из нержавеющей стали, в котором в нижней части боковой стенки установлен вентиль 16 для слива остатков из перегонного бака 1, две ручки для транспортировки устройства 4, первый термометр 17 на верхней части бака 1 для контроля за температурой в баке 1. Охладитель 3, дугообразный патрубок 2, колонна 5 и фланец 14 соединены последовательно. Крепление фланца 14 к перегонному баку 1 выполнено за счет шести гаек барашков 6, между фланцем 14 и перегонным баком 1 установлено силиконовое уплотнение 7. В вертикальной колонне 5 установлен в верхней части штуцер для сквозной подачи охлаждающей жидкости 8 и внутри в нижней части насадка Панченкова 9. В дугообразном патрубке 2 установлен второй термометр 10, термопара которого установлена в верхней части. В охладителе 3 установлен трехниточный теплообменник по типу трех трубок в трубе 11, вводной штуцер 12 и выводной штуцер 13 для подачи и циркуляции охлаждающей жидкости. В нижней части охладителя 3 установлен патрубок 15 для слива готового продукта.
В перегонный бак 1 помещают рабочую жидкость, пригодную для перегона или очистки. При помощи силиконового уплотнения 7 и шести гаек барашков 6 закрепляют фланец 14, соединенный колонной 5 дугообразным патрубком 2 и охладителем 3 на горловине перегонного бака 1. После нагрева жидкости до состояния кипения процесс отслеживается при помощи первого термометра 16, пары попадают по колонне 5 через насадку Панченкова 9 к штуцеру для сквозной подачи охлаждающей жидкости 8, тяжелые пары загрязняющих примесей оседают на стенках колонны 5 и насадке Панченкова 9. Температура паров контролируется при помощи второго термометра 10. Очищенные пары последовательно попадают в дугообразный патрубок 2, в охладитель 3 с циркулирующей охлаждающей жидкостью, где охлаждаются и конденсируются при помощи трехниточного теплообменника 11 по типу трех трубок в трубе и после конденсации вытекают через патрубок 15.
После того, как процесс очищения или перегона завершен, большой объем остатков жидкости из перегонного бака 1 сливают при помощи вентиля 17 и небольшой объем сливают через горловину перегонного бака 1. Далее снимается колонна 5 с фланцем 14, дугообразный патрубок 2 и охладитель 3 путем откручивания гаек барашков 6 на фланце 14.
В качестве источника тепла для нагрева жидкости в рассматриваемом устройстве может быть кухонное нагревательное устройство, например бытовые электрические, газовые и индукционные плиты.
Применение устройства для получения пищевого ректификованного спирта и дистиллированной воды позволяет регулировать подачу охлаждающей жидкости, влияющей на скорость перегона или концентрацию продукта, а также повысить концентрацию готового продукта до 94%.