RU2064318C1

RU2064318C1 - Distiller

Info

Publication number: RU2064318C1
Application number: RU92007125A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Гундарев; Александр Владимирович Жестков; Ахмет Абдул-Хакович Мухаметов
Original assignee: Владимир Иванович Гундарев; Александр Владимирович Жестков; Ахмет Абдул-Хакович Мухаметов
Priority date: 1992-11-18
Filing date: 1992-11-18
Publication date: 1996-07-27

Abstract

FIELD: devices for separation of liquid mixtures. SUBSTANCE: distiller has vertical cylindrical housing with cover and heating elements, starting liquid inlet branch pipe and distillate and used liquid outlet branch pipes, cooler, condenser starting liquid distributor, baffle device and used liquid collector connected with used liquid branch pipe. Heating elements are arranged over surface of housing. Cooler is made in form of chamber with starting liquid and distillate inlet and outlet branch pipes mounted on it; condenser is made in form of hollow perforated cylinder connected with cooler. Starting liquid distributor is made in form of distributor plate with passages mounted under cover; axes of outlet holes of passages are tangential relative to inner surface of housing. Baffle device is made in form of coil whose one end is connected with branch pipe for outlet of starting liquid from cooler and other end is connected with cover. Distiller is also provided with temperature pickup mounted in used liquid receiver. Distiller may be provided with control unit and lines connecting it with heating element and temperature pickup. EFFECT: small sizes of device and high productivity. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для дистилляции однородных жидкостей, для разделения смесей жидкостей, имеющих различную температуру кипения компонентов смеси жидкостей. The invention relates to devices for the distillation of homogeneous liquids, for separating mixtures of liquids having different boiling points of the components of a mixture of liquids.

Известен дистиллятор непрерывного действия, содержащий вертикальный корпус с рубашкой, крышку и днище с патрубками входа исходной смеси и выхода дистиллята и кубового остатка, испаритель, расположенный вдоль вертикальной оси аппарата, с нагревательными элементами, гидрозатвор. Особенностью этого аппарата является повышенная защищенность от загрязнения брызгами исходной смеси. A continuous distillation apparatus is known, comprising a vertical casing with a jacket, a lid and a bottom with nozzles for the inlet of the initial mixture and the outlet of the distillate and bottoms, an evaporator located along the vertical axis of the apparatus, with heating elements, a water seal. A feature of this apparatus is increased protection against contamination by splashes of the initial mixture.

К недостаткам аппарата, взятого за прототип, относится относительно низкая производительность из-за повышенного времени нахождения исходной смеси в зоне нагревания, испарения и следования к конденсатору, что не всегда допустимо для некоторых жидкостей. The disadvantages of the apparatus taken as a prototype include a relatively low productivity due to the increased time spent by the initial mixture in the heating, evaporation and following to the condenser, which is not always acceptable for some liquids.

Устранение указанных выше недостатков, а также задача создания компактной лабораторной установки повышенной производительности решается за счет того, что предлагаемый малогабаритный дистиллятор, являясь дистиллятором непрерывного действия, обеспечивает минимальное время нахождения исходной смеси жидкости в зоне воздействия температуры кипения компонента и, после превращения его массы 6 паровую фазу с последующим охлаждением этого пара до жидкой фазы, раздельную эвакуацию конденсата и кубового остатка в приемные емкости. The elimination of the above disadvantages, as well as the task of creating a compact laboratory unit with increased productivity, is achieved by the fact that the proposed small-sized distiller, being a continuous distiller, provides a minimum time for the initial mixture of liquid to be in the zone of influence of the boiling point of the component and, after converting its mass to 6 steam phase with subsequent cooling of this vapor to the liquid phase, separate evacuation of condensate and bottoms in the receiving tank.

На чертеже дана принципиальная схема дистиллятора. The drawing shows a schematic diagram of a distiller.

Дистиллятор состоит из вертикально расположенного цилиндрического корпуса 1, крышки 2, распределительной платы 3, в которой имеются каналы 4, нагревательного элемента 5, экранирующего устройства в виде трубки-змеевика 6, конденсатора 7, в виде полого перфорированного цилиндра с зонтичными козырьками 8, защищающими отверстия 9 от возможных брызг нагреваемой жидкости, сборника отработанной жидкости 10, патрубка отвода отработанной жидкости 11, гидрозатвора 12, емкости отработанной жидкости 13, холодильника 14 с патрубками входа 15 и выхода 16 исходной жидкости, патрубками входа дистиллята 17 и его выхода 18, датчика температуры 19, блока управления автоматической работы дистиллятора 20, вентиля 21, емкости для сбора дистиллята 22 и хвостовика-змеевика 23. The distiller consists of a vertically arranged cylindrical body 1, a cover 2, a distribution board 3, in which there are channels 4, a heating element 5, a shielding device in the form of a coil tube 6, a condenser 7, in the form of a hollow perforated cylinder with umbrella hoods 8 protecting the holes 9 from possible splashes of the heated fluid, the waste fluid collector 10, the waste fluid outlet pipe 11, the water trap 12, the waste fluid tank 13, the refrigerator 14 with the inlet 15 and outlet 16 nozzles th liquid entrance nozzles distillate 17 and its exit 18, the automatic control unit 19, temperature sensor 20, operation of the distiller, valve 21, tank 22 and distillate collection-coil liner 23.

Исходная смесь жидкости под некоторым давлением непрерывно подается через входной патрубок 15 аппарата и заполняет внутреннюю полость холодильника 14 в качестве охлаждающей жидкости. Величина расхода подаваемой исходной жидкости регулируется с помощью вентиля 21. В своем движении исходная жидкость, отбирая тепло у трубки 23, нагревается и через выходной патрубок 16 направляется по трубке-змеевику 6, в которой происходит дальнейший нагрев жидкости за счет теплообмена с горячими стенками трубки. В свою очередь, стенки этой трубки нагреваются за счет радиационного потока и конвективного получения тепла от нагревательного элемента, закрепленного на наружной поверхности цилиндрического корпуса. Одновременно с этим за счет теплопередачи происходит нагрев внутренней поверхности корпуса, с которой ведется испарение заданного компонента. The initial mixture of liquid under some pressure is continuously fed through the inlet pipe 15 of the apparatus and fills the internal cavity of the refrigerator 14 as a coolant. The flow rate of the supplied source fluid is controlled by valve 21. In its movement, the source fluid, taking heat from the tube 23, is heated and sent through the outlet pipe 16 through the coil pipe 6, in which the fluid is further heated by heat exchange with the hot walls of the tube. In turn, the walls of this tube are heated due to the radiation flux and convective heat from the heating element, mounted on the outer surface of the cylindrical body. At the same time, due to heat transfer, the inner surface of the housing is heated, from which the predetermined component is evaporated.

От трубки-змеевика подогретая жидкость направляется к крышке 2 на распределительную плату 3 и в полость каналов 4, оси отверстий которых направлены тангенциально к внутренней поверхности корпуса 1. Следовательно, направление и движение струй, вытекающих из каналов 4, также будут тангенциально направлены относительно внутренней поверхности корпуса 1, являющейся, в свою очередь, испарителем поступающей жидкости. Таким образом, струи, направленные по касательной к поверхности испарителя, приобретут вращательное движение относительно его оси. From the coil tube, the heated fluid is directed to the cover 2 on the distribution board 3 and into the cavity of the channels 4, the axis of the holes of which are directed tangentially to the inner surface of the housing 1. Therefore, the direction and movement of the jets flowing from the channels 4 will also be tangentially directed relative to the inner surface case 1, which, in turn, is an evaporator of the incoming liquid. Thus, the jets directed tangentially to the surface of the evaporator will acquire a rotational movement about its axis.

Под действием центробежных сил жидкость будет равномерно растекаться по внутренней поверхности испарителя в виде тонкого слоя с наличием многочисленных завихрений, которые в свою очередь в значительной мере турбулизируют этот слой. Под действием сил гравитации слой жидкости стекает вниз, в сторону сборника отработанной жидкости 10. Суммарное действие вращательного, поступательного и турбулентного движений частиц каждого микрообъема жидкости значительно увеличивает площадь и время контакта ее с горячей поверхностью испарителя. Указанное способствует равномерному и быстрому прогреванию тонкого слоя исходной смеси жидкости на всю его толщину и одновременному достижению температуры кипения всеми частицами каждого микрообъема. Under the action of centrifugal forces, the liquid will evenly spread on the inner surface of the evaporator in the form of a thin layer with the presence of numerous vortices, which in turn will significantly turbulent this layer. Under the action of gravitational forces, the liquid layer flows down towards the waste fluid collector 10. The total effect of the rotational, translational and turbulent movements of the particles of each microvolume of the liquid significantly increases its area and time of contact with the hot surface of the evaporator. The aforementioned contributes to uniform and rapid heating of a thin layer of the initial mixture of liquid to its entire thickness and at the same time reaching the boiling point by all particles of each microvolume.

Величина и постоянство температуры нагрева жидкости всей контактной поверхностью испарителя за счет теплопередачи при стационарном процессе остаются неизменными и этим достигается постоянство границы нагрева и парообразования протекающего тонкого слоя жидкости и ограниченность зоны и времени нахождения жидкости при температуре кипения. The value and constancy of the temperature of heating the liquid over the entire contact surface of the evaporator due to heat transfer during the stationary process remain unchanged and this ensures the constancy of the boundary of heating and vaporization of the flowing thin layer of liquid and the limited zone and time of the liquid at boiling point.

Обильное выделение пара поднимает несколько давление в испарителе. При этом создается перепад давления между полостью испарителя и атмосферой. Под действием этого перепада давления происходит отвод пара через полости конденсатора 7 в хвостовик-змеевик 23 холодильника 14, откуда конденсат в виде капель стекает через патрубок выхода 18 в емкость 22. The abundant evolution of steam raises some pressure in the evaporator. This creates a pressure differential between the evaporator cavity and the atmosphere. Under the influence of this pressure differential, steam is diverted through the cavity of the condenser 7 into the shank-coil 23 of the refrigerator 14, from where the condensate in the form of drops flows through the outlet pipe 18 into the container 22.

Неиспарившаяся часть исходной смеси жидкости стекает в сборник отработанной жидкости 10, откуда под действием упомянутого перепада давлений через патрубок 11 и гидрозатвор 12 она вытекает в емкость 13. Гидрозатвор 12 предназначен для предотвращения выхода пара в атмосферу. An unevaporated part of the initial liquid mixture flows into the waste liquid collector 10, from where, under the influence of the aforementioned pressure difference, it flows through the nozzle 11 and the water trap 12 into the tank 13. The water trap 12 is designed to prevent steam from escaping into the atmosphere.

Стекающая из испарителя отработанная жидкость попадает на датчик температуры 19, например, на горячий спай хромелькапелевой термопары, вырабатывающей электродвижущую силу (ЭДС). Величина ЭДС зависит от температуры отработанной жидкости и служит для управления температурой нагрева исходной смеси жидкости в автоматическом режиме работы дистиллятора с помощью блока 20. The waste liquid flowing from the evaporator enters the temperature sensor 19, for example, on a hot junction of a chrome-droplet thermocouple generating electromotive force (EMF). The magnitude of the EMF depends on the temperature of the spent liquid and is used to control the heating temperature of the initial mixture of liquid in the automatic mode of operation of the distiller using block 20.

В работе дистиллятора могут быть два режима работы:
1. Жидкость однородна. Дистиллятор работает в режиме обычной перегонки.The distiller can have two modes of operation:
1. The fluid is homogeneous. The distiller operates in conventional distillation mode.

2. Жидкость неоднородна и представляет смесь жидкостей, имеющих разную температуру кипения. В этом случае, отдав часть своей массы в виде пара, остальная часть жидкости, содержащая компоненты с более высокой температурой кипения, выходит из зоны кипения и попадает в сборник отработанной жидкости, откуда направляется в емкость 13. Паровая компонента смеси жидкости конденсируется в конденсаторе 7 и трубке-змеевике 23 и через патрубок 18 стекает в емкость 22. 2. The liquid is heterogeneous and is a mixture of liquids having different boiling points. In this case, having given part of its mass in the form of steam, the rest of the liquid, containing components with a higher boiling point, leaves the boiling zone and enters the waste liquid collector, from where it is sent to the tank 13. The vapor component of the liquid mixture is condensed in the condenser 7 and the tube-coil 23 and through the pipe 18 flows into the tank 22.

Таким образом, все перечисленные выше достоинствах работы аппарата позволяют повысить выход по дистилляту, а предложенное конструктивное исполнение и компоновка его элементов дает возможность существенно уменьшить габариты дистиллятора. Thus, all the advantages of the apparatus listed above can increase the yield of the distillate, and the proposed design and layout of its elements makes it possible to significantly reduce the size of the distiller.

Claims

1. A distiller comprising a vertical cylindrical body with a cover and heating elements, nozzles for the input of the starting fluid and the outlet of the distillate and the spent fluid, a refrigerator, a condenser, a distributor of the starting fluid, a shielding device, a collection of used fluid connected to the used fluid nozzle, characterized in that heating elements are located on the outer surface of the casing, the refrigerator is made in the form of a chamber with the inlet and outlet pipes of the original liquid mounted on it and distillates, a condenser in the form of a hollow perforated cylinder connected to a refrigerator, a source liquid distributor in the form of a distribution board installed under the cover with channels, the axis of the outlet openings of which are tangentially directed to the inner surface of the housing, and a shielding device in the form of a coil tube, one end of which connected to the outlet pipe of the source fluid from the refrigerator, the other with a lid, and a temperature sensor installed in the waste fluid collector.

2. The distiller according to claim 1, characterized in that it is equipped with a control unit and switching lines with a heating element and a temperature sensor.