RU2661589C1

RU2661589C1 - Redistiller with increased energy efficiency

Info

Publication number: RU2661589C1
Application number: RU2016127912A
Authority: RU
Inventors: Павел Александрович Литовка; Владимир Анатольевич Жупиков
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью Производственная Фирма "Ливам" (Ооо Пф "Ливам")
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2018-07-17

Abstract

FIELD: technology of water and air purification.

SUBSTANCE: invention relates to the design of used in the medical, pharmaceutical, biotechnical, electronic, chemical and other industries particularly pure distilled water producing device. Redistiller contains two distillation stages, each of which contains an evaporation chamber, an electric heating element, a condensation chamber, a condenser, a separator, an equalizer, pipelines and branch pipes. Evaporation chambers are covered with heat-insulating material. In the evaporation chamber of the second stage, an electric heating element with a nominal power of half the electric heating element installed in the evaporation chamber of the first stage is installed. Redistiller is provided with an input electric valve electrically connected to the automatic control system, in turn connected with the equalizer and the electric heating element of the first stage.

EFFECT: increase in the efficiency of the process of vaporization, reducing the specific energy consumption.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции аппарата получения особо чистой дистиллированной воды, используемой в медицинской, фармацевтической, биотехнической, электронной, химической и других отраслях промышленности.The invention relates to the design of an apparatus for producing highly pure distilled water used in the medical, pharmaceutical, biotechnical, electronic, chemical and other industries.

Известны стеклянный бидистиллятор двухступенчатой дистилляции воды немецкой фирмы „GFL" (Gesellschaft fur Labortechnik mbH, Германия), стеклянный бидистиллятор «Fi-Streem» (LabStrong, США), редистиллятор „REL-5" (АО „ПОЛЬНА", Польша), изготовленного из медного листа покрытого слоем чистого серебра и отдельными деталями из серебра.Known glass double-distiller of water distillation of German company "GFL" (Gesellschaft fur Labortechnik mbH, Germany), glass redistillator "Fi-Streem" (LabStrong, USA), redistillator "REL-5" (JSC "POLNA", Poland) made of a copper sheet coated with a layer of pure silver and individual silver parts.

Наиболее близким к заявленному аппарату является бидистиллятор ДЭ-5С производства Китай, предназначенный для производства дистиллированной воды двойной перегонки. Недостатками конструкции являются низкая эффективность процесса парообразования, высокое потребление энергии, большие габариты и вес.Closest to the claimed apparatus is a redistillator DE-5C made in China, designed for the production of distilled double distillation water. The disadvantages of the design are the low efficiency of the process of vaporization, high energy consumption, large dimensions and weight.

Сущность изобретения заключается в исполнении бидистиллятора состоящего из двух ступеней дистилляции, электрического клапана, трубопроводов, при этом каждая ступень дистилляции содержит камеру испарения, электронагревательный элемент, камеру конденсации, конденсатор, сепаратор, уравнитель, патрубки, при этом в камере испарения второй ступени установлен электронагревательный элемент меньшей номинальной мощности в два раза по отношению, к электронагревательному элементу, установленному в камере испарения первой ступени, при этом бидистиллятор снабжен входным электрическим клапаном, электрически связанным с автоматической системой управления, в свою очередь, связанной с уравнителем и электронагревательным элементом первой ступени, при этом наружная поверхность камер испарения и зон сепарации в двух ступенях дистилляции покрыты теплоизоляционным материалом.The essence of the invention lies in the performance of a double distillation apparatus consisting of two stages of distillation, an electric valve, pipelines, each distillation stage comprising an evaporation chamber, an electric heating element, a condensation chamber, a condenser, a separator, an equalizer, and pipes, while an electric heating element is installed in the second stage evaporation chamber half the rated power in relation to the electric heating element installed in the evaporation chamber of the first stage, while the unit is equipped with an inlet electric valve, electrically connected to the automatic control system, in turn, connected with the equalizer and the electric heating element of the first stage, while the outer surface of the evaporation chambers and separation zones in two stages of distillation are covered with a heat-insulating material.

Целью изобретения является повышение технологических возможностей бидистиллятора за счет увеличения эффективности процесса парообразования в камерах испарения и зонах сепарации, при снижении удельного энергопотребления и эксплуатационных затрат.The aim of the invention is to increase the technological capabilities of the redistillator by increasing the efficiency of the process of vaporization in the evaporation chambers and separation zones, while reducing specific energy consumption and operating costs.

Указанная цель достигается соединением двух ступеней дистилляции трубопроводом подачи дистиллята, при этом первым концом трубопровод подачи дистиллята присоединен к штуцеру сбора дистиллята камеры конденсации первой ступени, вторым концом к входному патрубку уравнителя второй ступени, при этом для защиты от внешнего охлаждения и снижения уровня тепловых потерь при образовании пара в камерах испарения и его прохождение через сепараторы наружная поверхность камер испарения и зон сепарации в двух ступенях дистилляции покрыты теплоизоляционным материалом обладающим низкой теплопроводностью, при этом камеры конденсации теплоизоляционным материалом не покрыты, что дает значительный прирост КПД и позволяет снизить мощность электронагревательных элементов для получения требуемого количества бидистиллята, а также установкой в камере испарения второй ступени электронагревательного элемента меньшей номинальной мощности по отношению, к электронагревательному элементу установленному в камере испарения первой ступени, а так же автоматической системой управления, которая содержит блок управления функционально связанный с первой и второй ступенями дистилляции, с емкостью для реагентов, со сборником сбора бидистиллята и включающей в себя поддержание количества воды, идущей на испарение в первой и второй ступенях дистилляции, отключение подачи воды и электричества на первую ступень дистилляции по окончанию реагента в емкости для реагентов, при заполнении сборника сбора бидистиллята и выход на рабочий режим при наполнении емкости для реагентов и при отборе дистиллята из сборника.This goal is achieved by connecting the two stages of distillation by the distillate supply pipe, while the first end of the distillate supply pipe is connected to the distillate collection pipe of the condensation chamber of the first stage, the second end to the inlet pipe of the equalizer of the second stage, while protecting against external cooling and reducing heat loss during the formation of steam in the evaporation chambers and its passage through the separators, the outer surface of the evaporation chambers and separation zones in two stages of distillation are covered with heat a material with low thermal conductivity, while the condensation chambers are not coated with heat-insulating material, which gives a significant increase in efficiency and reduces the power of electric heating elements to obtain the required amount of bidistillate, as well as the installation in the evaporation chamber of the second stage of an electric heating element with a lower rated power relative to the electric heating an element installed in the evaporation chamber of the first stage, as well as an automatic control system, cat Paradise contains a control unit functionally connected with the first and second stages of distillation, with a container for reagents, with a collection tank for bidistillate and including maintaining the amount of water going to evaporation in the first and second stages of distillation, turning off the supply of water and electricity to the first stage of distillation by the end of the reagent in the tank for reagents, when filling the collection tank of bidistillate and exit to the operating mode when filling the tank for reagents and when selecting distillate from the collection.

Предлагаемый бидистиллятор поясняется графическими материалами.The proposed redistillator is illustrated in graphic materials.

На фиг. 1 показана схема устройства бидистиллятора состоящего из двух ступеней дистилляции.In FIG. 1 shows a diagram of a redistillator device consisting of two stages of distillation.

Бидистиллятор содержит первую 1 и вторую 2 ступень дистилляции, электрический клапан 3, коллектор слива отработанной воды 4, трубопровод первой ступени 5, трубопровод второй ступени 6, трубопровод 7, емкость для реагентов 8, сборник сбора бидистиллята 9, электрический клапан 16. Первая ступень дистилляции 1 состоит из камеры испарения 10, в которой установлены электронагревательный элемент 11, сепаратора 12, камеры конденсации 13, в которой установлен конденсатор 14, патрубок подачи исходной воды 15, и штуцер сбора дистиллята 17, уравнителя 18. Вторая ступень дистилляции 2 состоит из камеры испарения 19, в которой установлены электронагреватель 20, сепаратор 21, камеры конденсации 22, в которой установлен конденсатор 23, патрубок подачи исходной воды 24 и штуцер сбора бидистиллята 25, уравнителя 26, входной патрубок 27 и выходной патрубок 28.The redistillator contains the first 1 and second 2 distillation stages, an electric valve 3, a waste water drain manifold 4, a first stage pipeline 5, a second stage pipeline 6, a pipeline 7, a reagent tank 8, a redistillate collection tank 9, an electric valve 16. The first distillation stage 1 consists of an evaporation chamber 10 in which an electric heating element 11 is installed, a separator 12, a condensation chamber 13 in which a condenser 14 is installed, a feed water supply pipe 15, and a distillate collecting nozzle 17, equalizer 18. The second stage stump distillation 2 consists of a chamber of evaporation 19, in which there are electric heater 20, the separator 21, the condensation chamber 22 in which is installed a condenser 23, supplying raw water pipe 24 and the collection nozzle double-distilled water 25, equalizer 26, inlet 27 and outlet 28.

Предлагаемый бидистиллятор работает следующим образом.The proposed redistillator operates as follows.

Включением вводного аппарата подается напряжение на бидистиллятор, электрический клапан 3 находится в закрытом состоянии, электрический клапана 16 находится в открытом состоянии. Исходная водопроводная вода по трубопроводу первой ступени 5 через электрический клапана 16 попадает через патрубок подачи исходной воды 15, установленный на стенке камеры конденсации 13 первой ступени, в конденсатор 14, с выхода которого подается в уравнитель 18 и далее поступает в камеру испарения 10 с установленным в ней электронагревательным элементом 11, заполняя ее до рабочего уровня. Далее в процессе работы первой ступени уровень воды в камере испарения 10 поддерживается автоматически, а избыточная вода поступает в коллектор слива отработанной воды 4, выход которого связан с канализацией и сливается в канализацию. По достижении водой рабочего уровня в камере испарения 10 уравнитель 18 подает сигнал в цепи управления блока управления, в результате чего происходит включение электронагревательного элемента 11, вода нагревается, закипает и превращается в пар, при понижении уровня воды в камере испарения 10 ниже допустимого уравнитель 18 подает сигнал в цепи управления блока управления, в результате чего электронагревательный элемент 11 отключается. На выходе из камеры испарения пар проходит через сепаратор 12, освобождаясь от капель воды. Затем пар поступает в камеру конденсации 13, где конденсируется на наружной поверхности конденсатора 14, полученный дистиллят, с температурой от +80°C до +95°C, собирается в лотке камеры конденсации и выходит через штуцер сбора дистиллята 17 и попадает в трубопровод 7 связывающий первую ступень дистилляции со второй. С выхода трубопровода 7 дистиллят поступает через входной патрубок 27 в уравнитель 26 второй ступени. Далее дистиллят поступает в камеру испарения 19 второй ступени с установленным в ней электронагревательным элементом 20, заполняя ее до рабочего уровня. В процессе работы второй ступени уровень дистиллята в камере испарения 19 поддерживается автоматически, а избыточный дистиллят через выходной патрубок 28 поступает в коллектор слива отработанной воды 4, выход которого связан с канализацией и сливается в канализацию. При достижении дистиллята рабочего уровня в камере испарения 19 уравнитель 26 подает сигнал в цепи управления блока управления, в результате чего происходит включение электронагревательного элемента 20, дистиллят нагревается, закипает и превращается в пар. Одновременно с включением электронагревательного элемента блок управления подает напряжение на электрический клапан 3, электрический клапан открывается и осуществляется подача водопроводной воды по трубопроводу 6 второй ступени через патрубок подачи воды 24, установленный на стенке камеры конденсации 22 второй ступени, в конденсатор 23, с выхода которого водопроводная вода подается в коллектор слива отработанной воды 4, выход которого связан с канализацией и сливается в канализацию, при понижении уровня воды в камере испарения 19 ниже допустимого уравнитель 26 подает сигнал в цепи управления блока управления, в результате чего электронагревательный элемент 20 отключается, при отключении электронагревательного элемента 20 электрический клапан 3 закрывается и прекращается подача водопроводной воды. На выходе из камеры испарения пар проходит через сепаратор 21, освобождаясь от капель воды. Затем пар поступает в камеру конденсации 22, где конденсируется на наружной поверхности конденсатора 23, полученный бидистиллят, с температурой от +80°C до +95°C, собирается в лотке камеры конденсации 22 и выходит через штуцер сбора бидистиллята 25 и попадает в трубопровод 29 связывающий вторую ступень дистилляции с сборником сбора бидистиллята 9. При достижении бидистиллята в сборнике сбора бидистиллята 9 максимального уровня подается сигнал в цепи управления блока управления, в результате чего происходит выключение электронагревательного элемента 11 установленного в камере испарения 10 первой ступени, электрический клапан 16 закрывается и подача исходной воды прекращается. При снижении уровня бидистиллята в процессе разбора из сборника сбора бидистиллята 9 подается сигнал в цепи управления блока управления, в результате чего происходит включение электронагревательного элемента 11, электрический клапан 16 открывается и исходная вода подается в первую ступень, и происходит возобновление работы бидистиллятора. Для получения бидистиллированной воды двойной перегонки в присутствии реагентов трубопровод 7, связывающему первую ступень дистилляции со второй, содержит емкость для реагентов 8 обеспечивающая подачу реагента в получаемый в первой ступени дистиллят. По окончанию реагента в емкости для реагентов 8 подается сигнал в цепи управления блока управления, в результате чего электронагревательный элемент 11 первой ступени дистилляции 1 отключается, при этом электрический клапан 16 отключает подачу исходной воды процесс и работа бидистиллятора прекращается. При наполнении емкости для реагентов 8 реагентом подается сигнал в цепи управления блока управления, в результате чего электронагревательный элемент 11 включается, при этом электрический клапан 16 открывает подачу исходной воды и происходит возобновление работы бидистиллятора. При отключении электронагревательного элемента 11 первой ступени дистилляции 1 процесс получения дистиллята прекращается, что влечет за собой прекращение работы вторая ступени.By turning on the input device, voltage is supplied to the redistillator, the electric valve 3 is in the closed state, the electric valve 16 is in the open state. The source tap water through the pipeline of the first stage 5 through the electric valve 16 enters through the pipe for supplying the source water 15, mounted on the wall of the condensation chamber 13 of the first stage, to the condenser 14, from the output of which is supplied to the equalizer 18 and then enters the evaporation chamber 10 with the electric heating element 11, filling it to a working level. Further, during the operation of the first stage, the water level in the evaporation chamber 10 is maintained automatically, and excess water enters the waste water drain manifold 4, the outlet of which is connected to the sewer and drains into the sewer. When the water reaches the working level in the evaporation chamber 10, equalizer 18 gives a signal to the control circuit of the control unit, as a result of which the electric heating element 11 is turned on, the water heats up, boils and turns into steam, when the water level in evaporation chamber 10 drops below the permissible equalizer 18 delivers a signal in the control circuit of the control unit, as a result of which the electric heating element 11 is turned off. At the exit of the evaporation chamber, steam passes through a separator 12, freeing itself from water droplets. Then the steam enters the condensation chamber 13, where it is condensed on the outer surface of the condenser 14, the distillate obtained, with a temperature of + 80 ° C to + 95 ° C, is collected in the condensation chamber tray and exits through the distillate collection nozzle 17 and enters the connecting pipe 7 the first stage of distillation from the second. From the outlet of the pipeline 7, the distillate enters through the inlet pipe 27 into the equalizer 26 of the second stage. Next, the distillate enters the evaporation chamber 19 of the second stage with the electric heating element 20 installed in it, filling it to the working level. In the process of operation of the second stage, the level of distillate in the evaporation chamber 19 is automatically maintained, and the excess distillate through the outlet pipe 28 enters the waste water drain manifold 4, the outlet of which is connected to the sewer and drains into the sewer. When the distillate reaches the operating level in the evaporation chamber 19, equalizer 26 sends a signal to the control circuit of the control unit, as a result of which the electric heating element 20 is turned on, the distillate heats up, boils and turns into steam. At the same time as the electric heating element is turned on, the control unit supplies voltage to the electric valve 3, the electric valve opens and piped water is supplied through the second stage pipe 6 through the water supply pipe 24 mounted on the wall of the condensation chamber 22 of the second stage, to the condenser 23, from the outlet of which there is a plumbing water is supplied to the waste water drain manifold 4, the outlet of which is connected to the sewer and drains into the sewer, when the water level in the evaporation chamber 19 decreases below the additional stim equalizer 26 delivers a signal to the control unit of the control circuit, whereby the electrical heating element 20 is switched off when disconnecting the electrical heating element 20 valve 3 is closed and stops the supply of tap water. At the outlet of the evaporation chamber, steam passes through a separator 21, freeing itself from water droplets. Then the steam enters the condensation chamber 22, where it condenses on the outer surface of the condenser 23, the obtained bidistillate, with a temperature of + 80 ° C to + 95 ° C, is collected in the tray of the condensation chamber 22 and exits through the collection point of the bidistillate 25 and enters the pipeline 29 connecting the second stage of distillation with the collection tank of bidistillate 9. When the bidistillate reaches the collection tank of bidistillate 9 of the maximum level, a signal is sent to the control circuit of the control unit, as a result of which the electric heating element is turned off ment 11 installed in the evaporation chamber 10 of the first stage, the electric valve 16 is closed and the supply of source water is stopped. When the bidistillate level decreases during the analysis from the collection tank of bidistillate 9, a signal is sent to the control circuit of the control unit, as a result of which the electric heating element 11 is turned on, the electric valve 16 opens and the source water is supplied to the first stage, and the operation of the redistillator resumes. To obtain double-distilled double distillation water in the presence of reagents, the pipeline 7 connecting the first distillation stage to the second contains a reagent tank 8 that supplies the reagent to the distillate obtained in the first stage. At the end of the reagent, a signal is sent to the reagent tank 8 in the control circuit of the control unit, as a result of which the electric heating element 11 of the first distillation stage 1 is turned off, while the electric valve 16 cuts off the supply of the source water and the operation of the redistillator stops. When the reagent tank 8 is filled with reagent, a signal is supplied to the control circuit of the control unit, as a result of which the electric heating element 11 is turned on, while the electric valve 16 opens the supply of source water and the operation of the redistillator resumes. When you turn off the electric heating element 11 of the first stage of distillation 1, the process of obtaining distillate stops, which entails the cessation of the second stage.

Заявляемое изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности.The claimed invention can be used in various industries.

Использование предлагаемого бидистиллятора позволяет по сравнению с прототипом получить следующие технико-экономические преимущества:Using the proposed redistillator allows, in comparison with the prototype, to obtain the following technical and economic advantages:

- повышение эффективности процесса парообразования в первой и второй ступени бидистиллятора за счет установки теплоизоляционного материала на камеры испарения и зоны сепарации;- increasing the efficiency of the process of vaporization in the first and second stages of the redistillator by installing heat-insulating material on the evaporation chambers and separation zones;

- значительно снизить удельное электропотребление за счет снижения мощности электронагревательных элементов бидистиллятора;- significantly reduce specific power consumption by reducing the power of electric heating elements of the redistillator;

- установить электронагревательный элемент второй ступени меньшей номинальной мощности по отношению к электронагревательному элементу первой ступени в два раза;- set the electric heating element of the second stage of lower rated power in relation to the electric heating element of the first stage twice;

- значительно снизить энергетические затраты за счет автоматической системы управления - отключение подачи воды и электричества при заполнении сборника сбора бидистиллятора и, соответственно, автоматический выход на рабочий режим при отборе бидистиллята из сборника;- significantly reduce energy costs due to the automatic control system - turning off the water and electricity when filling the collection tank of the redistillator and, accordingly, automatically entering the operating mode when selecting redistillate from the collection;

- получить гарантированное качество бидистиллированной воды двойной перегонки в присутствии реагентов - отключение подачи воды и электричества по окончанию реагента в емкости для реагентов и, соответственно, автоматический выход на рабочий режим при наполнении емкости для реагентов реагентом;- to obtain the guaranteed quality of double-distilled double distillation water in the presence of reagents - turning off the water and electricity supply at the end of the reagent in the reagent tank and, accordingly, automatically entering the operating mode when the reagent tank is filled with reagent;

Бидистилляторы с повышенной эффективностью процесса парообразования в камерах испарения, производительностью 2 и 4 литра в час, согласно заявленному изобретению разработаны и прошли успешные испытания.Redistillators with increased efficiency of the process of vaporization in the evaporation chambers, with a productivity of 2 and 4 liters per hour, according to the claimed invention, have been developed and successfully tested.

ООО Производственная фирма «Ливам» г. Белгород (Россия) производит серийно бидистилляторы с повышенной эффективностью процесса парообразования в камерах испарения, производительностью 2 и 4 литра в час, с 2016 году.Livam Manufacturing Company LLC, Belgorod (Russia), has been mass-producing double distillators with increased efficiency of the process of vaporization in evaporation chambers, with a productivity of 2 and 4 liters per hour, since 2016.

Claims

A redistillator containing two distillation stages, each of which contains an evaporation chamber, an electric heating element, a condensation chamber, a condenser, a separator, an equalizer, pipelines and nozzles, characterized in that the evaporation chambers are coated with heat-insulating material, an electric heating element with a rated power is installed in the evaporation chamber of the second stage half as much with respect to the electric heating element installed in the evaporation chamber of the first stage, while the redistillator is equipped with an input m electric valve is electrically connected with an automatic control system, in turn associated with an equalizer and an electric heating element of the first stage.