RU94476U1

RU94476U1 - DEVICE FOR VACUUM RACING OF MIXTURES

Info

Publication number: RU94476U1
Application number: RU2010104113/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Анатольевич Новиков; Юрий Алексеевич Политов; Евгений Николаевич Домбровский; Георгий Валентинович Иванов
Original assignee: ООО "ДЕЛЬТА плюс"
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2010-05-27

Abstract

1. Устройство для вакуумной перегонки смесей, включающее соединенные трубопроводами исходную емкость, ректификационную колонну, охлаждаемые ловушки, буферную емкость и приемную емкость, вместе образующие вакуумную систему, причем исходная емкость снабжена нагревателем, а вакуумная система соединена отводом с вакуумным насосом, при этом на отводе к вакуумному насосу и на отводе в атмосферу установлены регулирующие клапаны с игольчатыми вентилями. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ректификационная колонна снабжена вакуумной рубашкой и холодильником-конденсатором, в охлаждаемые ловушки помещены выносные спирали криостата, а приемная емкость снабжена водяной рубашкой, причем рубашки холодильника и приемной емкости соединены с термостатом для циркулирующей воды. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что клапаны с игольчатыми вентилями соединены приводом с шаговыми двигателями. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нагреватель исходной емкости и приемная емкость установлены на подъемных столиках с возможностью регулировки их положения по высоте. 1. A device for vacuum distillation of mixtures, including the source tank connected by pipelines, a distillation column, cooled traps, a buffer tank and a receiving tank, together forming a vacuum system, the source tank is equipped with a heater, and the vacuum system is connected by a tap to the vacuum pump, while at the tap control valves with needle valves are installed on the vacuum pump and on the vent to the atmosphere. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the distillation column is equipped with a vacuum jacket and a condenser refrigerator, remote cryostat spirals are placed in the cooled traps, and the receiving tank is equipped with a water jacket, and the jacket of the refrigerator and the receiving tank are connected to a thermostat for circulating water. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that the valves with needle valves are connected by a drive to stepper motors. ! 4. The device according to claim 1, characterized in that the heater of the original capacity and the receiving capacity are installed on the lifting tables with the ability to adjust their position in height.

Description

Полезная модель относится к области оборудования для разделения смесей, в частности смесей органических растворителей или нефтепродуктов, и может быть использовано, например, для лабораторных исследований состава и свойств нефти, мазута и других нефтепродуктов.The invention relates to the field of equipment for the separation of mixtures, in particular mixtures of organic solvents or petroleum products, and can be used, for example, for laboratory studies of the composition and properties of oil, fuel oil and other petroleum products.

Известны установки для вакуумной перегонки нефтяного сырья включающие исходную емкость, ректификационную колонну, вакуумный насос, охлаждаемые ловушки, приемную емкость и соединяющие их магистрали (опубликованные заявки WO 96/05900, 1999 г. и WO 2007/102751, 2007 г.). Недостатком таких устройств является отсутствие регулирования натекания атмосферы в непрерывно вакуумируемую систему.Known installations for the vacuum distillation of petroleum feedstock including an initial tank, a distillation column, a vacuum pump, cooled traps, a receiving tank and lines connecting them (published applications WO 96/05900, 1999 and WO 2007/102751, 2007). The disadvantage of such devices is the lack of regulation of the leakage of the atmosphere into a continuously evacuated system.

В патенте US 3642384, 1972 г. описана вакуумная саморегулируемая установка, снабженная контрольными клапанами для предотвращения натекания атмосферы и для контроля разности давлений на входе и выходе вакуумного насоса.US Pat. No. 3,642,384, 1972, describes a self-regulating vacuum system equipped with check valves to prevent leakage of atmosphere and to control the pressure difference at the inlet and outlet of the vacuum pump.

Недостатком такой установки является дискретный характер регулирования при котором поддерживается не точно заданная величина давления, а некоторый диапазон давлений, внутри которого клапаны более точную регулировку не обеспечивают.The disadvantage of such an installation is the discrete nature of the regulation at which not exactly the specified pressure value is supported, but a certain pressure range, inside which the valves do not provide more precise adjustment.

Предлагаемое устройство способно проводить полуавтоматическую вакуумную дистилляцию с более точным поддержанием заданного давления. Это предотвращает резкие выбросы кипящей жидкости и стабилизирует процесс перегонки, улучшая тем самым чистоту получаемых растворителей, которые часто необходимы для синтеза суперчистых веществ, применяемых в нанотехнологиях.The proposed device is capable of conducting semi-automatic vacuum distillation with more accurate maintenance of a given pressure. This prevents sharp emissions of boiling liquid and stabilizes the distillation process, thereby improving the purity of the resulting solvents, which are often necessary for the synthesis of superpure substances used in nanotechnology.

Устройство согласно полезной модели имеет хорошие динамические свойства при изменения давления в системе, в случае резкого газообразования при перегонке. Это достигается за счет использования двух регулирующих клапанов, имеющих игольчатые вентили, управляемые встроенными шаговыми двигателями.The device according to the utility model has good dynamic properties when the pressure in the system changes, in the case of sharp gas formation during distillation. This is achieved through the use of two control valves having needle valves controlled by integrated stepper motors.

Устройство для вакуумной перегонки смесей включает соединенные трубопроводами исходную емкость, ректификационную колонну, охлаждаемые ловушки, буферную емкость и приемную емкость, вместе образующие вакуумную систему. Исходная емкость снабжена нагревателем. Вакуумная система соединена отводом с вакуумным насосом, при этом на отводе к вакуумному насосу и на отводе в атмосферу установлены регулирующие клапаны с игольчатыми вентилями, которые соединены приводом с шаговыми двигателями.A device for vacuum distillation of mixtures includes piped initial tank, distillation column, cooled traps, buffer tank and receiving tank, together forming a vacuum system. The original tank is equipped with a heater. The vacuum system is connected by an outlet to a vacuum pump, while control valves with needle valves are installed on the outlet to the vacuum pump and on the outlet to the atmosphere, which are connected by a drive to stepper motors.

В предпочтительном варианте исполнения ректификационная колонна снабжена вакуумной рубашкой и холодильником-конденсатором, в охлаждаемые ловушки помещены выносные спирали криостата, а приемная емкость снабжена водяной рубашкой, причем рубашки холодильника и приемной емкости соединены с термостатом для циркулирующей воды.In a preferred embodiment, the distillation column is equipped with a vacuum jacket and a condenser refrigerator, remote cryostat coils are placed in the cooled traps, and the receiving tank is equipped with a water jacket, and the jacket of the refrigerator and the receiving tank are connected to a circulating water thermostat.

Нагреватель исходной емкости и приемная емкость, в случае необходимости регулировки их положения по высоте, могут быть установлены на подъемных столиках.The heater of the initial capacity and the receiving capacity, if necessary, adjust their height, can be installed on the lifting tables.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на Фиг.1 схематически показана общая компоновка устройства, на Фиг.2 - регулирующий клапан с игольчатым вентилем.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where in Fig.1 schematically shows the General layout of the device, Fig.2 - control valve with a needle valve.

Устройство для вакуумной перегонки (Фиг.1) содержит исходную емкость 1, ректификационную колонну 2, охлаждаемые ловушки 3, холодильник-конденсатор 4, приемную емкость 5, буферную емкость 6, регулирующие клапаны 7 и 8, вакуумный насос 9. Холодильник-конденсатор 4 и приемная емкость 5 снабжены водяными рубашками (показаны на чертеже, но не обозначены отдельными позициями), в которые при работе подается циркулирующая вода из термостата 10. Направление циркуляции обозначено стрелкой Т. Исходная емкость 1 снабжена нагревателем 12, вместе с которым установлена на подъемном столике 11. На другом подъемном столике 11 размещается приемная емкость 5. Криостат 13 служит для охлаждения ловушек 3 с помощью выносных спиралей (показаны на чертеже, но не обозначены отдельными позициями).The device for vacuum distillation (Figure 1) contains the original tank 1, distillation column 2, cooled traps 3, a refrigerator-condenser 4, a receiving tank 5, a buffer tank 6, control valves 7 and 8, a vacuum pump 9. Refrigerator-condenser 4 and the receiving tank 5 is equipped with water jackets (shown in the drawing, but not indicated by separate positions), into which circulating water is supplied from the thermostat 10 during operation. The circulation direction is indicated by arrow T. The initial tank 1 is equipped with a heater 12, with which detecting the lifting table 11. On the other lifting table 11 is placed collecting vessel 5. The cryostat 13 serves to cool traps 3 via remote helices (shown in the figure, but not marked individual positions).

Блок 14 управления включает датчики управления и индикации основных параметров процесса перегонки (дистилляции) на Фиг.1 обозначены буквами латинского алфавита (a-d). Датчик а служит для измерения температуры смеси в исходной емкости 1. Датчик b измеряет температуру паров вверху ректификационной колонны 2. Для измерения давления в системе в диапазоне ниже 10 мм рт.ст. используют датчик с. Датчик d служит для той же цели, но в диапазоне давлений от 10 мм рт.ст. до атмосферного.The control unit 14 includes control sensors and indications of the main parameters of the distillation (distillation) process in FIG. 1 are indicated by the letters of the Latin alphabet (a-d). Sensor a is used to measure the temperature of the mixture in the original container 1. Sensor b measures the temperature of the vapors at the top of the distillation column 2. To measure the pressure in the system in the range below 10 mm Hg use sensor c. The d sensor serves the same purpose, but in the pressure range of 10 mmHg. to atmospheric.

Регулирующий клапан 7, 8 на Фиг.2 включает иглу 15 и седло 16 игольчатого вентиля, встроенный шаговый двигатель 17, соединяемый с иглой 15 приводом 18 возвратно-поступательного перемещения.The control valve 7, 8 in FIG. 2 includes a needle 15 and a needle valve seat 16, an integrated stepper motor 17 connected to the needle 15 by the reciprocating drive 18.

При работе устройства происходит перегонка (дистилляция), заключающаяся в испарении жидкости с последующим охлаждением и конденсацией паров. Вакуумная перегонка - один из методов разделения органических веществ. Широко применяется в ситуации, когда дистилляция не может быть осуществлена при атмосферном давлении из-за высокой температуры кипения вещества, что приводит к термическому разложению или окислению перегоняемого продукта. Так как при пониженном давлении жидкость кипит при более низкой температуре, становится возможным разделить жидкости, разлагающиеся при перегонке под атмосферным давлением.During operation of the device, distillation occurs, which consists in the evaporation of a liquid, followed by cooling and condensation of the vapor. Vacuum distillation is one of the methods for the separation of organic substances. It is widely used in situations where distillation cannot be carried out at atmospheric pressure due to the high boiling point of the substance, which leads to thermal decomposition or oxidation of the distilled product. Since under reduced pressure the liquid boils at a lower temperature, it becomes possible to separate the liquids that decompose upon distillation under atmospheric pressure.

При лабораторных исследованиях в качестве исходной емкости 1 обычно используют колбу из боросиликатного стекла с гнездом для датчика a температуры. Защиту датчика c от загрязнения легколетучими компонентами осуществляют с помощью одной из охлаждаемых ловушек 3. Вторая охлаждаемая ловушка 3 улавливает пары легколетучих компонентов, которые не успели сконденсироваться в холодильнике-конденсаторе 4. Буферная емкость 6 служит для гашения возможных резких колебаний давления.In laboratory studies, a borosilicate glass flask with a socket for a temperature sensor a is usually used as the initial container 1. The sensor c is protected from pollution by volatile components by using one of the cooled traps 3. The second cooled trap 3 catches pairs of volatile components that did not have time to condense in the refrigerator-condenser 4. Buffer tank 6 serves to absorb possible sharp pressure fluctuations.

Клапан 7 регулирует скорость натекания атмосферы в систему, клапан 8 - скорость вакуумирования. При этом, по достижении заданного давления оба клапана закрываются. Благодаря этому в части вакуумной системы, соединенной с насосом 9, создается разряжение, достаточное для оперативного реагирования на ухудшение вакуума в устройстве. Игольчатые вентили позволяют приблизить принцип регулирования к аналоговому, что приводит к высокой стабильности заданного давления. Кроме того, использование алгоритмов, основанных на принципах пропорционально-дифференциально-интегрального управления, повышает устойчивость регулирующей системы при возможных колебаниях давления. Данное решение позволяет поддерживать давление внутри системы в диапазоне от 1 до 50 мм. рт.ст.с точностью до ±0,02 мм. рт.ст.Valve 7 controls the rate of leakage of the atmosphere into the system, valve 8 controls the rate of evacuation. At the same time, upon reaching the set pressure, both valves are closed. Due to this, in the part of the vacuum system connected to the pump 9, a vacuum is created sufficient to promptly respond to the deterioration of the vacuum in the device. Needle valves allow you to bring the principle of regulation closer to analog, which leads to high stability of the set pressure. In addition, the use of algorithms based on the principles of proportional-differential-integral control increases the stability of the regulatory system with possible pressure fluctuations. This solution allows you to maintain pressure within the system in the range from 1 to 50 mm. Hg with an accuracy of ± 0.02 mm. Hg

Claims

1. A device for vacuum distillation of mixtures, including the source tank connected by pipelines, a distillation column, cooled traps, a buffer tank and a receiving tank, together forming a vacuum system, the source tank is equipped with a heater, and the vacuum system is connected by a tap to the vacuum pump, while at the tap control valves with needle valves are installed on the vacuum pump and on the vent to the atmosphere.

2. The device according to claim 1, characterized in that the distillation column is equipped with a vacuum jacket and a condenser refrigerator, remote cryostat spirals are placed in the cooled traps, and the receiving tank is equipped with a water jacket, and the jacket of the refrigerator and the receiving tank are connected to a thermostat for circulating water.

3. The device according to claim 1, characterized in that the valves with needle valves are connected by a drive to stepper motors.

4. The device according to claim 1, characterized in that the heater of the original capacity and the receiving tank are installed on the lifting tables with the ability to adjust their position in height.