Дистиллятор
Владельцы патента RU 2694353:
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт точного машиностроения" (RU)
Изобретение относится к области устройств для ректификации различных жидкостей суббойлерной очистки путем испарения их при температурах ниже точки кипения с последующей конденсацией паров и может быть использовано для очистки, например, кислот, щелочей, спиртов, масел. В дистиллятор введен модуль подачи и регулировки расхода жидкости, соединенный с заливным штуцером, конденсатор выполнен в виде, по меньшей мере, одного цилиндрического модуля с осью симметрии O1-O2, герметично установленного на испарителе, и вторым сливным штуцером. Цилиндрический модуль содержит цилиндрический корпус с первым модулем охлаждения, включающим первую цилиндрическую стенку, и второй модуль охлаждения, расположенный внутри цилиндрического корпуса и представляющий собой стакан со второй цилиндрической стенкой и торцом. На цилиндрическом корпусе внутри него расположен сборник, сопряженный с первой цилиндрической стенкой, размещенный ниже торца и перекрывающий зазор между первой цилиндрической стенкой и второй цилиндрической стенкой, причем каждый сборник соединен с магистралью вторым сливным штуцером. Технический результат: повышение степени очистки жидкости. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относиться к области устройств для ректификации различных жидкостей суббойлерной очистки путем испарения их при температурах ниже точки кипения с последующей конденсацией паров и может быть использовано для очистки, например, кислот, щелочей, спиртов, масел.
Известен дистиллятор, содержащий камеру, в которой установлен испаритель с заливным штуцером и первым сливным штуцером, сопряженный с нагревателем, содержащий также сухопарники, расположенные над испарителем друг над другом [Патент RU2663036].
Недостаток этого устройства заключается в необходимости частой разгерметизации, что приводит к снижению степени очистки жидкости.
Известен также дистиллятор, содержащий камеру, в которой установлен испаритель с заливным штуцером и первым сливным штуцером, сопряженный с нагревателем, содержащий также конденсатор, расположенный над испарителем [Полезная модель №174694].
Недостаток этого устройства заключается в низкой степени очистки жидкости, связанный с необходимостью частой разгерметизации и малой производительности испарителя за счет малой площади испарения и конденсации.
Задача изобретения заключается в создании высокоэффективного дистиллятора для различных жидкостей.
Технический результат изобретения в повышении степени очистки жидкости и производительности дистиллятора.
Указанный технический результат достигается тем, что в дистиллятор, содержащий камеру, в которой установлен испаритель с заливным штуцером и первым сливным штуцером, сопряженный с нагревателем, содержащий также конденсатор, расположенный над испарителем, введен модуль подачи и регулировки расхода жидкости, соединенный с заливным штуцером, конденсатор выполнен в виде, по меньшей мере, одного цилиндрического модуля с осью симметрии O1-O2, герметично установленного на испарителе, и вторым сливным штуцером, при этом цилиндрический модуль содержит цилиндрический корпус с первым модулем охлаждения, включающим первую цилиндрическую стенку, и второй модуль охлаждения, расположенный внутри цилиндрического корпуса и представляющий собой стакан со второй цилиндрической стенкой и торцом, при этом на цилиндрическом корпусе внутри него расположен сборник, сопряженный с первой цилиндрической стенкой, размещенный ниже торца и перекрывающий зазор между первой цилиндрической стенкой и второй цилиндрической стенкой, причем каждый сборник соединен с магистралью вторым сливным штуцером.
Существует вариант, в котором дистиллятор содержит датчик уровня жидкости, сопряженный с модулем подачи и регулировки уровня жидкости и испарителем.
Существует также вариант, в котором модуль подачи и регулировки уровня жидкости включает источник газа, сопряженный с емкостью для жидкости, а датчик уровня жидкости электрически подключен к источнику газа.
Существует также вариант, в котором торец стакана выполнен вогнутым.
Существует также вариант, в котором торец имеет форму сферы, при этом угол α между касательной к окружности сферы, проходящей через точку соприкосновения сферы и второй цилиндрической стенки, находится в диапазоне 30°-60°, причем центр окружности сферы проходит через ось симметрии O1-O2.
На фиг. 1 изображена компоновочная схема дистиллятора.
На фиг. 2 изображена компоновочная схема цилиндрического модуля конденсатора.
Дистиллятор содержит камеру 1 (фиг. 1), в которой установлен испаритель 2 с заливным штуцером 3 и первым сливным штуцером 4. Испаритель 2 может быть выполнен в виде расположенного горизонтально цилиндра с герметичными торцами, выполненного из материала, не вступающего во взаимодействие с очищаемой жидкостью, например, из кварца. Испаритель 2 сопряжен с нагревателем 5, а также с модулем подачи и регулировки уровня жидкости 6. В качестве нагревателя 5 можно использовать различные типы резистивных нагревателей или инфракрасные лампы (см., например, лампа КР 220-2000-3). При этом модуль подачи и регулировки уровня жидкости 6 соединен с заливным штуцером 3. Дистиллятор содержит также конденсатор 7, расположенный над испарителем 2. Конденсатор 7 выполнен в виде, по меньшей мере, одного цилиндрического модуля 8 с осью симметрии O1-O2 и вторым сливным штуцером 9, герметично установленного на испарителе 2. При этом второй сливной штуцер 9 соединен со сливной магистралью 10. В одном из вариантов конденсатор 7 может включать три цилиндрических модуля 8, как показано на фиг. 1. Цилиндрический модуль 8 содержит цилиндрический корпус 11, (фиг. 2) с первым модулем охлаждения 12. Первый модуль охлаждения 12 представляет собой емкость, ограниченную цилиндрическим корпусом И и первой цилиндрической стенкой 13. Цилиндрический модуль 8 содержит также второй модуль охлаждения 14, расположенный внутри цилиндрического корпуса 11 и представляющий собой стакан 15 со второй цилиндрической стенкой 16 и торцом 17. В цилиндрическом корпусе 11 внутри него расположен сборник 18, сопряженный с первой цилиндрической стенкой 13, размещенный ниже торца 17 и перекрывающий зазор между первой цилиндрической стенкой 13 и второй цилиндрической стенкой 16. Каждый сборник 18 соединен с магистралью 10 вторым сливным штуцером 9. Первый модуль охлаждения 12 и второй модуль охлаждения 14 подключены к источнику хладагента 19. Штуцер 20 служит для подачи хладагента. Соединение цилиндрического корпуса 11 с испарителем 2 осуществляется посредством переходника 21.
Существует вариант, в котором дистиллятор содержит датчик уровня жидкости 22, сопряженный с модулем подачи и регулировки уровня жидкости 6 и испарителем 2. В качестве датчика уровня жидкости 22 можно использовать поплавковые устройства с герконовыми или оптическими элементами регистрации положения поплавка в ИК диапазоне (см., например, выключатель бесконтактный барьерный ВИКО-6-32-М12). Сопряжение датчика уровня жидкости 22 с испарителем 2 осуществлено гидравлически.
Существует также вариант, в котором модуль подачи и регулировки уровня жидкости 6 включает источник газа 23, сопряженный с емкостью для жидкости 24 с ректифицируемой жидкостью 25. В качестве источника газа 23 можно использовать газовый баллон с инертным газом высокой чистоты. В качестве жидкости 25 можно использовать, нпаример, кислоты, щелочи, спирты, масла, эфиры, ароматические жидкости.
При этом датчик уровня жидкости 22 электрически подключен к источнику газа 23.
При снижении уровня жидкости за счет ее испарения датчик уровня жидкости 22 формирует сигнал, включающий элементы управления (не показаны) источника газа 23. Попадая в емкость модуля подачи и регулировки уровня жидкости, газ за счет повышения давления в емкости вытесняет необходимое количество жидкости в испаритель 2, восстанавливая в нем прежний уровень.
Существует также вариант, в котором торец 17 стакана 15 выполнен вогнутым. Форма торца 17 может быть в виде фрагмента эллипса, сферы, конуса.
Существует также вариант, в котором торец 17 имеет форму сферы 26, при этом угол α между касательной к окружности сферы 26, проходящей через точку соприкосновения сферы и второй цилиндрической стенки 16, находится в диапазоне 30°-60°, причем центр окружности,
сферы 26 проходит через ось симметрии O1-O2. Наиболее предпочтительный угол α может быть в диапазоне 30°-40°.
То, что в дистилляторе, содержащем камеру 1, в которой установлен испаритель 2 с заливным штуцером 3 и первым сливным штуцером 4, сопряженный с нагревателем 5, а также с модулем подачи и регулировки уровня жидкости, соединенным с заливным штуцером 3, содержащий также конденсатор 7, расположенный над испарителем 2, конденсатор 7 выполнен в виде, по меньшей мере, одного цилиндрического модуля 8 с осью симметрии O1-O2 и вторым сливным штуцером 9, герметично установленного на испарителе 2, при этом цилиндрический модуль 8 содержит цилиндрический - корпус 11 с первым модулем охлаждения 12, включающим первую цилиндрическую стенку 13, и второй модуль охлаждения 14, расположенный внутри цилиндрического корпуса 11 и представляющий собой стакан 15 со второй цилиндрической стенкой 16 и торцом 17, при этом на цилиндрическом корпусе И внутри него расположен сборник 18, сопряженный с первой цилиндрической стенкой 13, размещенный ниже торца 17 и перекрывающий зазор между первой цилиндрической стенкой 13 и второй цилиндрической стенкой 16, причем каждый сборник 18 соединен с магистралью 10 вторым сливным штуцером 9 приводит к повышению производительности устройства и степени очистки. Это обеспечивается за счет большой поверхности для конденсации паров цилиндрического модуля, а установка нескольких модулей позволяет эффективно конденсировать весь пар, производимый испарителем.
То, что дистиллятор содержит датчик уровня жидкости 22, сопряженный с модулем подачи и регулировки уровня жидкости 6 и испарителем 2 приводит к возможности получения сигнала об отклонении уровня жидкости от требуемого, при этом поддерживается заданный уровень жидкости, что позволяет обеспечить стабильный температурный режим, что приводит к повышению степени очистки жидкости.
То, что модуль подачи и регулировки уровня жидкости 6 включает источник газа 20, сопряженный с емкостью для жидкости 21, а датчик уровня жидкости 22 подключен к источнику газа 23 дает возможность подать в испаритель необходимое количество жидкости из модуля подачи и регулировки уровня жидкости за счет подачи в него порции газа по сигналу датчику уровня жидкости. Стабилизация уровня и, как следствие, объема жидкости в испарителе позволяет установить оптимальный температурный режим нагревателя, обеспечивающий производительный и стабильный режим парообразования. Если емкость модуля подачи и регулировки уровня жидкости много больше емкости испарителя, то система поддержания уровня позволяет вести очистку в оптимальном режиме длительное время без разгерметизации. Это приводит к повышению степени очистки жидкости.
То, что торец 17 стакана 15 выполнен вогнутым и имеет форму сферы 26, при этом угол α между касательной к окружности сферы 26, проходящей через точку соприкосновения сферы 26 и второй цилиндрической стенки 16, находится в диапазоне 30°-60°, причем центр окружности сферы 26 проходит через ось симметрии O1-O2 приводит к возможности эффективно использовать поверхность сферы для конденсации пара испаряемой жидкости. Это приводит к повышению производительности дистиллятора.
1. Дистиллятор, содержащий камеру (1), в которой установлен испаритель (2) с заливным штуцером (3) и первым сливным штуцером (4), сопряженный с нагревателем (5), содержащий также конденсатор (7), расположенный над испарителем (2), отличающийся тем, что в него введен модуль подачи и регулировки уровня жидкости (6), соединенный с заливным штуцером (3), конденсатор (7) выполнен в виде, по меньшей мере, одного цилиндрического модуля (8) с осью симметрии O1-O2, герметично установленного на испарителе (2), и вторым сливным штуцером (9), при этом цилиндрический модуль (8) содержит цилиндрический корпус (11) с первым модулем охлаждения (12), включающим первую цилиндрическую стенку (13), и второй модуль охлаждения (14), расположенный внутри цилиндрического корпуса (11) и представляющий собой стакан (15) со второй цилиндрической стенкой (16) и торцом (17), при этом на цилиндрическом корпусе (11) внутри него расположен сборник (18), сопряженный с первой цилиндрической стенкой (13), размещенный ниже торца (17) и перекрывающий зазор между первой цилиндрической стенкой (13) и второй цилиндрической стенкой (16), причем каждый сборник (18) соединен с магистралью (10) вторым сливным штуцером (9).
2. Дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что он содержит датчик уровня жидкости (22), сопряженный с модулем подачи и регулировки уровня жидкости (6) и испарителем (2).
3. Дистиллятор по п. 2, отличающийся тем, что модуль подачи и регулировки уровня жидкости (6) включает источник газа (23), сопряженный с емкостью для жидкости (24), а датчик уровня жидкости (22) электрически подключен к источнику газа (23).
4. Дистиллятор по п. 1, отличающийся тем, что торец (17) стакана (15) выполнен вогнутым.
5. Дистиллятор по п. 4, отличающийся тем, что торец (17) имеет форму сферы (26), при этом угол α между касательной к окружности сферы (26), проходящей через точку соприкосновения сферы (26) и второй цилиндрической стенки (16), находится в диапазоне 30°-60°, причем центр окружности сферы (26) проходит через ось симметрии O1-O2.
