CS202364B1 - Destilační zařízení - Google Patents

Description

Vynález se týká destilačního zařízení, sestávajícího z varné baňky, destilační kolony, napojené na destilační hlavu s vakuovou hlavou a opatřeného jímací částí a chladičem reflexu.

Známá destilační zařízení sestávají zpravidla z varné baňky, na níž je napojena' destilační kolona nejrůznějšího typu, například provarová nebo podle Brauna anebo Herupela. Na tuto kolonu je napojena destllační hlava dle Šebíka nebo s kohoutem pro odběr refluxu nebo destilační hlava s magnetickým ovládáním zpětného toku.

Jednou z funkčních součástí známých destilačních hlav je dělič refluxu, založený na principu konstantního odběru, například pomocí jednoduchého kohoutu nebo na principu uzávěru sedlo-kulička, ovládaného přes časové relé anebo založený na principu zpětných chladičů s hřebenovými sekcemi odtoku.

Dále jsou známy a používány soustavy, při nichž je poměr zpětného toku ovládán kyvadlovými orgány, ovládanými rovněž časovými relé.

Hllavní nedostatky a nepřesnosti dosavadních konstrukcí destilačního zařízení vyplývají z toho, že u odběrových částí rektifikačních kolon, zejména chladicích prvků a u dělicích orgánů refluxu, není zajištěna adiabatičnost destilačních hlav.

Plochy mezi horní částí vlastních rektifikačních kolon, zejména chladicích prvků a u dělicích orgánů refluxu, nezajišťují po202 364 žadovanou adiabatičnost destilačních hlav. Plochy mezi horní částí vlastních rektifikačních kolon a místem, odkud je odebírána kondenzovaná kapalina, jsou vystaveny chladicímu účinku okolí. Teplotní rozdíly mezi bodem varu kapaliny, případně teplotou kondenzujících par a teplotou okolí, dosahují běžně hodnot jen o 20 až 50 °C nižších, než je teplota kondenzujících par. Tyto teplotní rozdíly jsou navíc proměnlivé v závislosti na změnách okolní teploty, chladicí efekt těchto ploch je navíc závislý na proudění vzduchu v okolí destilační hlavy a vede ke změnám skutečného refluxního poměru během chodu aparatury. Ke snížení tohoto jevu je běžnou praxí použití přídavné izolace, například azbestovou vatou, izolačními polštáři a podobně, jejich nevýhody jsou známé stejně jako jejich nedostatečná činnost.

Uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu destilační zařízení, sestávající z varné baňky, destilační kolony, napojené na destilační vakuovou hlavu a opatřené jímací částí a chladičem refluxu. Jeho podstata spočívá v tom, že varná baňka je opatřena třemi natavenými zábrusy a jedním tubusem, na nějž je napojena destilační kolona, opatřená v horní části chladičem refluxu a destilační hlavou s děličem refluxu, na níž je napojena přes kompenzační spojku jímací část, opatřená zpětným chladičem a která je napojena na sběrač.

202 364

Podle dalšího význaku vynálezu mohou být chladič refluxu, sběrač a zpětný chladič napojeny na zdroj vakua. Dělič refluxu, upravený v destilační hlavě, může být dále propojen se solenoidem, napojeným na časový spínač, přičemž destilační hlava je opatřena jímkou pro teploměr, výstupní kapilární trubicí, uloženou na výstupu a vakuovým izolačním pláštěm.

Konečně může být v destilační hlavě nad děličem refluxu upraven jímací prostor, do něhož zasahuje patní část chladiče se zdvojeným chlazením, tvořená ze vnitřku chlazeným pláštěm chladiče, jejíž spodní část je zešikmena do místa nad děličem refluxu.

Výhody destilačního zařízení podle vynálezu spočívají v tom, že se dosahuje adiabatičnosti destilace, zejména v uzlu dělení refluxu, čímž je rovněž zaručeno, že veškerá kapalina, vzniklá kondenzací par substrátu prochází orgánem děliče refluxu a je tak zamezeno nežádoucí kondenzací par v místech nad kapalinou, která by mohla odtékat po plochách, unikajících funkčnímu vlivu regulátoru refluxu.

Výhoda vakuování spočívá v tom, že se jím dosahuje shodné teploty stěn prostoru kondenzace par s teplotou těchto kondenzujících par. Kondenzace pak probíhá pouze na plochách chladiče refluxu a veškerá kapalina, vzniklá kondenzací par, se zavádí do místa děliče refluxu, což umožňuje přesné nastavení množství odebírané a vracené kapaliny.

Ovládání děliče refluxu solenoidem, napojeným na časový spínač, umožňuje velmi přesné a řiditelné měnění poměru mezi množstvím odebírané kapaliny a kapaliny, vracené jako reflux, nezávisle na množství kondenzujících par.

Destilační zařízení podle vynálezu je dále blíže popsáno na příkladu provedení podle připojených výkresů, na nichž značí obr. 1 celkovou destilační sestavu, obr. 2 varnou baňku, obr. 3 destilační kolonu, obr. 4 destilační hlavu s vakuovým pláštěm, obr. 5 chladič refluxu a obr. 6. jímací část.

Jak je patrno z obr. 1, sestává destilační zařízení z varné baňky 1, opatřené třemi natavenými zábrusy 2, 3, 4 pro umístění neznázorněných teploměrů, kapiláry pro případnou práci za vakua a propojení na snímač tlakové diference mezi varnou baňkou 1 a chladičem 8 refluxu. Na varnou baňku 1 je pomocí tubusu 5 napojena destilační kolona 6, na jejíž horní části je umístěna destilační hlava 7, opatřená teploměrem, chladičem 8 refluxu a dále propojená přes výstup 10 na jímací část 9.

Chladič 8 refluxu, sběrač 36 v jímací části 9 a zpětný chladič 13 mohou být v případě potřeby napojeny na zdroj vakua.

Varná baňka 1, znázorněná na obr. 2, může mít kulový nebo výhodně válcový tvar a její objem je běžně přizpůsoben množství kapaliny, určené k destilaci. Varná baňka 1 je výhodně ve dně opatřena vydutím, umožňujícím přesné a funkčně výhodné varné kapiláry, jakož i úplné vyprázdnění destllačního zbytku po skončení vlastní destilace.

Destilační kolona 6, znázorněna na obr. 3, sestává z vlastní trubkové části 19, opatřené na spodní části dvojchodovou kompenzační spirálou 20 a její adiabatičnosti je dosahováno vakuovým pláštěm 21 a reflektorem 22, případně vnitřním postříbřením,

Destilační hlava 7, znázorněna na obr. 4 je tvořena jímacím prostorem 18, opatřeným v jeho spodní části zešikmeným dnem s kuželovým sedlem pro kuličku táhla děliče 11 refluxu. Destilační hlava 7 je dále opatřena jímkou 15 pro teploměr, umístěný pod děličem 11 refluxu a výstupem 10, v němž je vložena výstupní kapilární trubice 16 pro odvod kapaliny do jímací části 9, tak jak je naznačeno na obr. 6. Destilační hlava 7 je opatřena vakuovým pláštěm 17, obalujícím celou destilační hlavu 7 a je ve své horní části dále opatřena chladičem 8 refluxu, znázorněným na obr. 5.

Chladič refluxu je tvořen kondenzačním prostorem 23, umístěným v dvojchodém plášti a zhotoveným tak, aby patní část pod zábrusem zasahovala do jímacího prostoru 18 destilační hlavy 7, přičemž vstupní a výstupní olivky 24, 25 jsou upraveny v horní části chladiče 8 refluxu, což umožňuje nasazení solenoidu 14. Na vrchní části chladiče 8 refluxu jsou umístěny vývody 26, 27, určené pro stopku táhla děliče 11 refluxu a pro propojení ke zdroji vakua. Na táhle děliče 11 refluxu je upraveno ve výšce solenoidu 14 válcové tělísko s feromagnetickým jádrem.

Jímací část 9, znázorněna na obr. 6, sestává z kompenzační spojky 12, opatřené uzavíracím kohoutem 28 a dilatační spirálou 29, která kompenzuje dilataci celé sestavy destilačního zařízení působením teplotní roztažnosti. Jímací část 9 je dále opatřena vlastním sběračem 36, jehož velikost se může volit v závislosti na množství destilovaného materiálu a počtu jímaných frakcí. Sběrač 36 je s výhodou opatřen graduováním pro odečítání okamžitého nebo celkového množství v něm obsažené kapaliny.

Na sběrač 6 je napojen zpětný chladič 13, zabraňující úniku par lehčích frakcí destilátu. Na horní olivku zpětného chladiče 13 je možno podle potřeby napojit jednu větev zdroje vakua. Spodní část sběrače 36 je opatřena kohoutem 30, určeným pro vypouštění frakcí destilátu do předlohy 31, znázorněné na obr. 1.

Destilační zařízení podle vynálezu pracuje následujícím způsobem.

Do varné baňky 1 se vpraví násada k destilaci, a to jedním z netavených zábrusů 2, 3 nebo 4. Vloží se do ní teploměr, případně

202 364 varná kapilára a propojení na snímač diference tlaku mezi varnou baňkou 1 a chladičem 8 refluxu. Dále se uvedou v činnost všechny chladicí okruhy a ohřev varné baňky 1. Po dosažení teploty varu ve varné baňce 1 odcházejí vznikající páry do destilační kolony 6 a postupují do destilační hlavy 7. Při uzavřeném děliči 11 refluxu, případně kohoutu 28, se podmínky destilace samovolně po čase upraví tak, že teplota, měřená teploměrem uloženým v jímce 15, se ustálí.

Tepelný příklon na varnou baňku 1 se přitom nastaví tak, aby nedošlo k trvalému zahlcení destilační kolony 6. Po dosažení těchto podmínek se zahájí rektifikační proces tak, že se otevře kohout 28, znázorněný na obr. 6 a v závislosti na žádaných podmínkách, plynoucích z vlastností násady a požadované ostrosti dělení se nastaví refluxní poměr destilace na časovém spínači, ovládajícím táhlo děliče 11 refluxu.

Destilát odtéká kapilární výstupní trubicí 16 přes kompenzační spojku 12 do jímací části 9, odkud jsou jednotlivé frakce přetržitě odebírány přes kohout 30 do předlohy 31.

Teplota odběru jednotlivých frakcí se odečítá na teploměru, umístěném v jímce 15. Alternativně je možno ze stejné jímky 15 snímat teplotu pomocí odporového teploměru, propojeného s vhodným zapisovačem.

Po skončení destilace se zbytek ve varné baňce 1 odebere z vydutí na dně varné baňky 1, výhodně například pomocí trubice, délkou a rozměrem přizpůsobené velikosti varné baňky 1.

Zařízení podle vynálezu je obzvlášť výhodné pro destilaci frakcí ze zpracování ropy, například benzinu, plynových olejů do konečné teploty varu 250 °C za normálních podmínek, přičemž je však výhodné produkty zpracování ropy, vroucí nad 250 °C destilovat za sníženého tlaku. Zařízení je dále vhodné pro destilační čistění produktů organických syntéz, vroucích bez rozkladu buď za atmosférického tlaku, nebo vakua a taktéž pro izolaci a čistění látek, které jsou za pokojové nebo mírně zvýšené teploty kapalné.

PŘEDMĚT

Claims (4)

1. PŘEDMĚT

   1. Destilační zařízení, sestávající z varné baňky, destilační kolony, napojené na destilačni hlavu s vakuovou hlavou a opatřené jímací částí a chladičem refluxu, je význačné tím, že varná baňka (lj je opatřena třemi natavenými zábrusy (2, 3, 4) a jedním tubusem (5), na nějž je napojena destilační kolona (6), opatřená v horní části chladičem (8j refluxu a destilační hlavou (7) s děličem (lij refluxu, na níž je napojena přes kompenzační spojku (12) jímací část (9), opatřená zpětným chladičem (13J a která je napojena na sběrač (36).
2. 2. Destilační zařízení podle bodu 1, je význačné tím, že chladič (8) refluxu, sběrač (36) a zpětný chladič (13) jsou napojeny na zdroj vakua.

   VYNÁLEZU
3. 3. Destilační zařízení podle bodů 1 a 2, je význačné tím, že dělič (lij refluxu, upravený v, destilační hlavě (7) je propojen se solenoidem (14), napojeným na časový spínač, přičemž destilační hlava (7) je opatřena jímkou (15) pro teploměr, výstupní kapilární trubicí (16J, uloženou ve výstupu (10) a vakuovým izolačním pláštěm (17).
4. 4. Destilační zařízení podle bodů 1 až 3, je význačné tím, že v destilační hlavě (7) je nad děličem (11) refluxu upraven jímací prostor (18), do něhož zasahuje patní část chladiče (8) refluxu se zdvojeným chlazf' ním, tvořená ze vnitřku chlazeným pláštěm chladiče (8) refluxu, jejíž spodní část je zešikmena do místa nad děličem (11) refluxu.

   6 výkresů

   202 364