RU2684602C1 - Способ контроля уровня флегмы, холодильник и узел отбора для его осуществления - Google Patents

Abstract

Группа изобретений относится к конструкции теплообменных аппаратов, предназначенных для процесса ректификации и дистилляции. Способ контроля уровня флегмы, реализуемый с помощью холодильника и узла отбора конденсата из холодильника, при котором обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и контроль возврата флегмы обратно в колонну, причем часть выходящего из холодильника пара возвращается обратно после конденсации, пар попадает в холодильник, содержащее корпус и объем для хладагента расположенный внутри корпуса, пар охлаждается и происходит его конденсирование на стенках объема для хладагента холодильника, осуществляют сбор конденсата в узле отбора, расположенном под холодильником, за счет его стекания и отводят конденсат наружу из узла отбора, причем излишки конденсата из узла отбора стекают вниз и подвергаются повторному испарению, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют охлаждение пара и сбор конденсата на внутренней поверхности корпуса холодильника, за счет ее естественного остывания при контакте с окружающей средой, внутренние трубы объема для хладагента предназначены для того, чтобы скомпенсировать рост давления в системе из-за нагрева, а также увеличение поверхности теплообмена и повышение эффективности конденсирования пара, сбор конденсата с которых осуществляют в чашу с гидрозатвором, обеспечивающим при его переполнении переливание конденсата в узел отбора, а также обеспечивающим последовательное контактирование пара сначала с наружной поверхностью объема для хладагента, а затем с внутренней, контролируют спиртуозность отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата направляемого на повторное испарение из узла отбора. Заявлены холодильник и узел отбора флегмы. Технический результат - обеспечение возможности контроля крепости получаемого дистиллята, за счет контроля количества возвращаемой флегмы обратно в колонну. 3 н.з. ф-лы, 4 илл.

Description

Группа изобретений относится к конструкции теплообменных аппаратов, предназначенных для процесса ректификации и дистилляции, а именно к теплообменным устройствам, их элементам и к способам очистки спирта и может быть использована в спиртовом производстве и других отраслях промышленности.

Техническим результатом группы изобретений является обеспечение возможности контроля крепости получаемого дистиллята с одновременным повышением эффективности очистки и получения дистиллята за счет применения усовершенствованной конструкции холодильника (теплообменного устройства) и узла отбора флегмы и контроля количества возвращаемой флегмы обратно в колонну для повышения степени очистки спиртовых паров.

Известно устройство холодильника для самогонного аппарата (источник: http://crio.pro/xolodilnoe-oborudovanie/xolodilnik-dlva-samogonnogo-apparata/), выбранное в качестве прототипа для холодильника. Холодильник выполнен из трубки, скрученной в спираль и помещенный в трубу большего диаметра. Аппарат должен иметь два штуцера для подключения воды, входное соединение со змеевиком испарителя и штуцер на выходе. Испарителем может быть герметично закрытая ёмкость, в которой происходит контролируемое нагревание первичного продукта, содержащего 12-15% этанола. Пары поднимаются над поверхностью и вытесняются избыточным давлением в камеру, где происходит конденсация и охлаждение полученного продукта.

Чтобы получить самогон необходимо создать условия для конденсации и испарения. Значит, конденсатор представляет собой теплообменник. Чтобы времени для процесса было достаточно, проход паров этанола должен быть растянут по времени. Поэтому лабиринт для прохода пара выполняют в виде спирали. Тепло через стенки спирали отдаётся в полость, где смонтирован змеевик. Обычно это трубка с проточной водой. Змеевик в трубке представляет собой прямоточный холодильник для самогонного аппарата. При этом газовая смесь поступает сверху, а вода подаётся в нижний штуцер устройства.

Недостатком известной конструкции является трудоемкость при изготовлении конструкции, высокий расход охлаждающей жидкости и малая производительность, при этом холодильник не учувствует в очистке паров спирта.

Техническим результатом изобретения - холодильника является повышение эффективности работы холодильника.

Технический результат достигается следующим образом. Холодильник, содержащий корпус с, по меньшей мере, двумя объемами с входным и выходным отверстием в каждом из них, обеспечивающие обмен тепловой энергии между наполняющими объемы средами при работе устройства, по изобретению

корпус выполнен в виде отрезка трубы, закрытого с верхней стороны, внутри которого расположен отрезок трубы закрытый с обеих сторон с образованием отдельного объема для хладагента, и с входным и выходным патрубком, выходящими наружу через корпус устройства, причем внутренний объем расположен с зазором по отношению к корпусу,

в нижней части объема для хладагента установлена чаша с отверстием в ее нижней части перекрытым колпачком, большего по отношению к отверстию размером, колпачок содержит по меньшей мере одну прорезь, со стороны его открытой части, нижний край прорези расположен выше отверстия чаши в ее нижней части,

внутри объема для хладагента расположены по меньшей мере две трубы, одна из которых служит для сообщения верхней части объема корпуса с внутренним объемом чаши объема для хладагента, а вторая служит для сообщения внутреннего объема этой чаши с внешней средой через выходное отверстие в верхней части корпуса устройства, причем данные трубы расположены с зазором по отношению друг к другу и отрезку трубы объема для хладагента,

взаимное расположение колпачка и отверстия чаши в ее нижней части обеспечивает образование гидрозатвора при работе устройства за счет жидкого конденсата, стекающего с внутренних труб, расположенных в объеме для хладагента, при прохождении через них пара, подаваемого через нижнюю часть корпуса.

Частный случай реализации холодильника - несколько труб расположенных по окружности внутри объема для хладагента и труба в его центре, сообщенная с окружающей средой.

Известен Узел промежуточного (полного) отбора (источник: https://vmw.dobro38.ru/product/uzel-promezhutochnogo-polnogo-otbora-seriihd-2/? openstat=bWFva2V0LnlhbmRleC5ydTyQo9C30LXQuyDQv9GA0L7QvNC10LbRg9GC0L7Rh9C90L7Qs9C-ICiQv9C-0LvQvdC-0LPQvikg0L7RgtCx0L7RgNCwINGB0LXRgNC4QLggQKXQlC0vIjs4ZUFQZUt0dGdCNX V4X0NQZTV1cnRnOw&frommarket=http%3A%2F%2Fmarket.yandex.ru%2Fpartner), выбранный в качестве прототипа для узла отбора.

Такой узел отбора имеет не только место для установки термометра, но и выход для установки регулятора отбора флегмы. Второй вариант - установка узла отбора между тарельчатой колонной и пленочной колонной. В этом случае пленочная колонна превращается в обратный холодильник, и, работая с жидкостным отбором флегмы, винокур получает возможность установить полноценную автоматику. К тому же пропадает проблема со стабильностью подачи воды в холодильник пленочной колонны. Узел промежуточного отбора позволяет отбирать флегму не только из дефлегматора, но и из какого либо участка колонны.

Недостатком является отсутствие возможности контроля количества отбираемой флегмы, узел работает или на полный отбор или на полный возврат флегмы.

Техническим результатом изобретения - узла отбора, является обеспечение возможности контроля количества возвращаемой флегмы в колонну.

Технический результат достигается следующим образом. Узел отбора флегмы, содержащий корпус в виде отрезка трубы, устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата и установленное внутри корпуса узла отбора, патрубок через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, предназначенный для подключения своей верхней частью к нижней части холодильника, обеспечивающего стекание конденсата при его работе, и нижняя часть узла отбора предназначена для подачи пара, проходящего через узел отбора, при его работе, по изобретению

устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата, выполнено в виде чаши, установленной внутри корпуса узла отбора с зазором между внутренней поверхностью корпуса узла отбора и внешней поверхностью чаши,

патрубок через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, присоединен к чаше,

чаша в нижней части содержит отверстие, к которому присоединен запорно-регулирующий клапан (кран тонкой регулировки), выполненный с возможностью его регулировки пользователем снаружи узла отбора,

в верхней части корпуса узла отбора установлено сужающее устройство с отверстием, обеспечивающее сбор конденсата, стекающего вдоль стенок корпуса узла отбора, и его последующее стекание в чашу узла отбора.

Диаметр отверстия, к которому присоединен запорно-регулирующий клапан может меняться в зависимости от производительности оборудования.

Размер и / или расположение сливного отверстия в чаше узла отбора через отверстие крана позволяет регулировать количество возвращаемой флегмы в диапазоне от 0 до 100%.

Отверстие сужающего устройства может быть выполнено напротив отверстия чаши узла отбора, сужающее устройство содержит прорези, выполненные в радиальном направлении от центра его отверстия, сужающее устройство выполнено в виде воронки, обращенной вниз в сторону чаши узла отбора.

Узел отбора своей верхней частью может быть присоединен к холодильнику.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 и 2 - представлен общий вид холодильника с узлом отбора флегмы;

на фиг. 3 - представлен разрез А (холодильник с узлом отбора);

на фиг. 4 - представлен разрез В (холодильник с узлом отбора).

На чертежах выполнены следующие обозначения:

1 - корпус холодильника;

2 - отрезок трубы закрытый с обеих сторон с образованием отдельного объема для хладагента;

3 - входной патрубок;

4 - выходной патрубок;

5 - чаша;

6 - колпачок;

7 - труба, которая служит для сообщения верхней части объема корпуса с внутренним объемом чаши объема для хладагента;

8 - труба, которая служит для сообщения внутреннего объема этой чаши с внешней средой через выходное отверстие в верхней части корпуса устройства;

9 - корпус узла отбора;

10 - устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата и установленное внутри корпуса узла отбора;

11 - патрубок через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства;

12 - нижняя часть узла отбора;

13 - запорно-регулирующий клапан (кран тонкой регулировки);

14 - сужающее устройство с отверстием, обеспечивающее сбор конденсата, стекающего вдоль стенок корпуса узла отбора, и его последующее стекание в чашу узла отбора;

15 - гидрозатвор;

16 - ниппель для присоединения термометра.

Холодильник, содержит корпус 1 с, по меньшей мере, двумя объемами с входным и выходным отверстием в каждом из них, обеспечивающими обмен тепловой энергии между наполняющими объемы средами при работе устройства, корпус выполнен в виде отрезка трубы 2, закрытого с верхней стороны, внутри которого расположен отрезок трубы закрытый с обеих сторон с образованием отдельного объема для хладагента, и с входным 3 и выходным 4 патрубком, выходящими наружу через корпус устройства 1, причем внутренний объем расположен с зазором по отношению к корпусу,

в нижней части объема для хладагента установлена чаша 5 с отверстием в ее нижней части перекрытым колпачком 6, большего по отношению к отверстию размером, колпачок содержит по меньшей мере одну прорезь, со стороны его открытой части, нижний край прорези расположен выше отверстия чаши в ее нижней части,

внутри объема для хладагента расположены по меньшей мере две трубы, одна из которых служит для сообщения верхней части объема корпуса с внутренним объемом чаши объема для хладагента 7, а вторая служит для сообщения внутреннего объема этой чаши с внешней средой через выходное отверстие в верхней части корпуса устройства 8, причем данные трубы расположены с зазором по отношению друг к другу и отрезку трубы объема для хладагента 2,

взаимное расположение колпачка 6 и отверстия чаши в ее нижней части обеспечивает образование гидрозатвора 15 при работе устройства за счет жидкого конденсата, стекающего с внутренних труб, расположенных в объеме для хладагента 2, при прохождении через них пара, подаваемого через нижнюю часть корпуса.

Узел отбора флегмы, содержит корпус 9 в виде отрезка трубы, устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата 10 и установленное внутри корпуса узла отбора, патрубок через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства 11, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, предназначенный для подключения своей верхней частью к нижней части холодильника, обеспечивающего стекание конденсата при его работе, и нижняя часть узла отбора 12 предназначена для подачи пара, проходящего через узел отбора при его работе, устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата 10, выполнено в виде чаши, установленной внутри корпуса узла отбора 9 с зазором между внутренней поверхностью корпуса узла отбора и внешней поверхностью чаши, патрубок 11 через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, присоединен к чаше, чаша в нижней части содержит отверстие, к которому присоединен запорно-регулирующий клапан 13, выполненный с возможностью его регулировки пользователем снаружи узла отбора, в верхней части корпуса узла отбора установлено сужающее устройство 14 с отверстием, обеспечивающее сбор конденсата, стекающего вдоль стенок корпуса узла отбора, и его последующее стекание в чашу узла отбора.

Отверстие сужающего устройства выполнено напротив отверстия чаши узла отбора, сужающее устройство 14 содержит прорези, выполненные в радиальном направлении от центра его отверстия, сужающее устройство 14 выполнено в виде воронки, обращенной вниз в сторону чаши узла отбора.

Узел отбора своей верхней частью может быть присоединен к холодильнику.

Холодильник и узел отбора флегмы работают следующим образом. При работе ректификационной колонны обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и контроль возврата флегмы обратно в колонну, причем часть выходящего из аппарата пара или жидкости возвращается обратно после конденсации или испарения, пар подает в холодильник, содержащее корпус 1 и объем для хладагента 2 расположенный внутри корпуса, пар охлаждается и происходит его конденсирование на стенках объема для хладагента 2 холодильник, осуществляют сбор конденсата в узле отбора, расположенным под холодильником, за счет его стекания и отводят конденсат наружу из узла отбора, причем излишки конденсата из узла отбора стекают вниз и подвергаются повторному испарению. Дополнительно осуществляется охлаждение пара и сбор конденсата на внутренней поверхности корпуса холодильника 1, за счет её естественного остывания при контакте с окружающей средой (пропущено по трубе внутри объема для хладагента) сбор конденсата с которых осуществляет в чашу с гидрозатвором 15, обеспечивающим при его переполнении переливание конденсата в узел отбора, а также обеспечивающим последовательное контактирование пара сначала с наружной поверхностью объема для хладагента 2, а затем с внутренней. Контролируют спиртуозность отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата направляемого на повторное испарение из узла отбора.

При корректной работе системы практически весь пар, попавший в холодильник конденсируется и в виде флегмы стекает в гидрозатвор 15 а затем в чашу 5 узла отбора. Пар в атмосферу не уходит.

При сбоях в работе системы обеспечивается вывод оставшихся паров наружу через выходное отверстие.

Результаты многократных тестов подтвердили теоретические расчеты и эффективность работы холодильника и узла отбора.

Известен способ контроля отбора флегмы (источник: http://www.gonimspirt.ru/rukovodstvo-po-rektifikatsii-spirta/teoriya-rektifikatsii.html) при котором обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и возврат флегмы обратно в ректификационную колонну.

Недостатком является отсутствие контроля количества возвращаемой флегмы обратно в колонну и низкая степень очистки паров.

Техническим результатом изобретения - способа контроля уровня флегмы, является повышение степени очистки спиртовых паров, за счет контроля количества возвращаемой флегмы обратно в колонну.

Технический результат достигается следующим образом. Способ контроля уровня флегмы, реализуемый с помощью холодильника и узла отбора конденсата из холодильника, при котором обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и контроль возврата флегмы обратно в колонну,

причем часть выходящего из холодильника пара или жидкости возвращается обратно после конденсации или испарения, пар подает в холодильник, содержащее корпус и объем для хладагента расположенный внутри корпуса,

пар охлаждается и происходит его конденсирование на стенках объема для хладагента холодильника, осуществляют сбор конденсата в узле отбора, расположенном под холодильником, за счет его стекания и отводят конденсат наружу из узла отбора, причем излишки конденсата из узла отбора стекают вниз и подвергаются повторному испарению, по изобретению

дополнительно осуществляют охлаждение пара и сбор конденсата на внутренней поверхности корпуса холодильника, за счет её естественного остывания при контакте с окружающей средой,

внутренние трубы объема для хладагента предназначены для того, чтобы скомпенсировать рост давления в системе из-за нагрева, а также увеличение поверхности теплообмена и повышение эффективности конденсирования пара,

сбор конденсата с которых осуществляют в чашу с гидрозатвором, обеспечивающим при его переполнении переливание конденсата в узел отбора, а также обеспечивающим последовательное контактирование пара сначала с наружной поверхностью объема для хладагента, а затем с внутренней,

контролируют спиртуозность отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата направляемого на повторное испарение из узла отбора.

Способ реализуется следующим образом. Способ контроля уровня флегмы, реализуется с помощью холодильника и узла отбора конденсата из холодильника, при котором обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и контроль возврата флегмы обратно в колонну. Часть выходящего из аппарата пара или жидкости возвращается обратно после конденсации или испарения, пар подает в холодильник (теплообменное устройство), содержащее корпус 1 и объем для хладагента 2 расположенный внутри корпуса 1. Пар охлаждается и происходит его конденсирование на стенках объема для хладагента 2 холодильника, осуществляют сбор конденсата в узле отбора, расположенном под холодильником, за счет его стекания и отводят конденсат наружу из узла отбора. Излишки конденсата из узла отбора стекают вниз и подвергаются повторному испарению. Дополнительно осуществляют охлаждение пара и сбор конденсата на внутренней поверхности корпуса холодильника, за счет её естественного остывания при контакте с окружающей средой. Внутренние трубы объема для хладагента 2 предназначены для того, чтобы скомпенсировать рост давления в системе из-за нагрева, сбор конденсата с которых осуществляет в чашу 5 с гидрозатвором 15, обеспечивающим при его переполнении переливание конденсата в узел отбора, а также обеспечивающим последовательное контактирование пара сначала с наружной поверхностью объема для хладагента 2. Контролируют спиртуозность отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата направляемого на повторное испарение из узла отбора.

Claims (16)

1. Способ контроля уровня флегмы, реализуемый с помощью холодильника и узла отбора конденсата из холодильника, при котором обеспечивается конденсация паров, сбор и накопление флегмы и контроль возврата флегмы обратно в колонну, причем часть выходящего из холодильника пара возвращается обратно после конденсации, пар попадает в холодильник, содержащий корпус и объем для хладагента, расположенный внутри корпуса, пар охлаждается и происходит его конденсирование на стенках объема для хладагента холодильника, осуществляют сбор конденсата в узле отбора, расположенном под холодильником, за счет его стекания и отводят конденсат наружу из узла отбора, причем излишки конденсата из узла отбора стекают вниз и подвергаются повторному испарению, отличающийся тем, что

дополнительно осуществляют охлаждение пара и сбор конденсата на внутренней поверхности корпуса холодильника за счет ее естественного остывания при контакте с окружающей средой,

внутренние трубы объема для хладагента предназначены для того, чтобы скомпенсировать рост давления в системе из-за нагрева, а также увеличение поверхности теплообмена и повышение эффективности конденсирования пара,

сбор конденсата с которых осуществляют в чашу с гидрозатвором, обеспечивающим при его переполнении переливание конденсата в узел отбора, а также обеспечивающим последовательное контактирование пара сначала с наружной поверхностью объема для хладагента, а затем с внутренней,

контролируют спиртуозность отводимого из узла отбора дистиллята за счет изменения количества конденсата, направляемого на повторное испарение из узла отбора.

2. Холодильник, содержащий корпус с по меньшей мере двумя объемами с входным и выходным отверстиями в каждом из них, обеспечивающими обмен тепловой энергии между наполняющими объемы средами при работе устройства, отличающийся тем, что

корпус выполнен в виде отрезка трубы, закрытого с верхней стороны, внутри которого расположен отрезок трубы, закрытый с обеих сторон с образованием отдельного объема для хладагента, и с входным и выходным патрубками, выходящими наружу через корпус устройства, причем внутренний объем расположен с зазором по отношению к корпусу,

в нижней части объема для хладагента установлена чаша с отверстием в ее нижней части, перекрытым колпачком, большим по отношению к отверстию размером, колпачок содержит по меньшей мере одну прорезь со стороны его открытой части, нижний край прорези расположен выше отверстия чаши в ее нижней части,

внутри объема для хладагента расположены по меньшей мере две трубы, одна из которых служит для сообщения верхней части объема корпуса с внутренним объемом чаши объема для хладагента, а вторая служит для сообщения внутреннего объема этой чаши с внешней средой через выходное отверстие в верхней части корпуса устройства, причем данные трубы расположены с зазором по отношению друг к другу и отрезку трубы объема для хладагента,

взаимное расположение колпачка и отверстия чаши в ее нижней части обеспечивает образование гидрозатвора при работе устройства за счет жидкого конденсата, стекающего с внутренних труб, расположенных в объеме для хладагента, при прохождении через них пара, подаваемого через нижнюю часть корпуса.

3. Узел отбора флегмы, содержащий корпус в виде отрезка трубы, устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата и установленное внутри корпуса узла отбора, патрубок через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, предназначенный для подключения своей верхней частью к нижней части холодильника, обеспечивающего стекание конденсата при его работе, и нижняя часть узла отбора предназначена для подачи пара, проходящего через узел отбора, при его работе, отличающийся тем, что

устройство, обеспечивающее накопление стекающего конденсата, выполнено в виде чаши, установленной внутри корпуса узла отбора с зазором между внутренней поверхностью корпуса узла отбора и внешней поверхностью чаши,

патрубок, через который обеспечивается отвод конденсата наружу из устройства, обеспечивающего накопление стекающего конденсата, присоединен к чаше,

чаша в нижней части содержит отверстие, к которому присоединен запорно-регулирующий клапан, выполненный с возможностью его регулировки пользователем снаружи узла отбора,

в верхней части корпуса узла отбора установлено сужающее устройство с отверстием, обеспечивающее сбор конденсата, стекающего вдоль стенок корпуса узла отбора, и его последующее стекание в чашу узла отбора.

4. Узел отбора по п. 3, отличающийся тем, что отверстие сужающего устройства выполнено напротив отверстия чаши узла отбора, сужающее устройство содержит прорези, выполненные в радиальном направлении от центра его отверстия, сужающее устройство выполнено в виде воронки, обращенной вниз в сторону чаши узла отбора.

Images