Дефлегматор на дестилационна инсталация
Изобретението може да се приложи в практиката на лабораторната дестилация, петролната, химическата, алкохолната, хранително-вкусовата промишленост и др. Изобретението дава възможност да се реализира главата на дестилационната инсталация в компактна форма, да се намали разходът на материали и разходите, както и да се осигури възможност за насищане на дестилата с определени примеси. Обратният хладник на дестилационната единица, който изпълнява принципа на частична кондензация, включва двутръбен топлообменник с тръби за подаване и изпускане на охлаждаща вода и тръба за вземане на пара, допълнително е оборудван с подвижна втулка, прилежаща към вътрешната повърхност на вътрешната тръба на топлообменника и към външната повърхност на тръбата за вземане на пара и е запечатана върху тези повърхности. Обратният хладник също е оборудван с кондензатор с тръба за вземане на проби от дестилат, направен под формата на пръстеновидна кухина, образувана от външна тръба на топлообменника и допълнителен външен корпус, въведен в конструкцията, свързан към работното пространство на обратния хладник и към горната част на дестилационната колона чрез тръба за вземане на проби от пари, при което тръбата за вземане на проби от пари е разположена вътре във вътрешната тръба на топлообменник и е оборудван с патрон, пълен с насипно диспергирано вещество, наситено с летливи примеси. 6 з.п.ф-ли, 1 ил.
Изобретението се отнася до елементи на дестилационни инсталации, а именно до дефлегматори, които изпълняват принципа на частична кондензация.
Известен е дефлегматор, който е кожухотръбен топлообменник с вертикално разположение на тръби, комуникиращи с горната част на дестилационната колона и оборудвани с канали за подаване и изпускане на охлаждаща вода в пръстеновидното пространство и тръба за вземане на проби от пара, която е канал за вземане на проби от пара към кондензатора (Касаткин A.G. Основни процеси и апарати на химическата технология. М .:Химия, 1973, с. 497). Такъв обратен хладник има фиксирана повърхност, върху която кондензира обратният хладник. Регулирането на рефлуксното съотношение в дестилационни инсталации, оборудвани с дефлегматори от този тип, се осъществява чрез промяна на дебита на охлаждащата вода, което изисква устройства за наблюдение на дебита и температурата на водата, както и оборудване за прецизен контрол на дебита, а функционалната връзка между контролните и регулиращите параметри е сложна и по същество нелинейна, което усложнява процеса на управление на ректификацията. Някои други видове обратен хладник, използвани в съвременните дестилационни инсталации, са описани в литературата: E. Krell, Ръководство за лабораторна ректификация. М.: Издателство за чуждестранна литература, 1960, с. 414 и Planovsky A.N., Ramm V.M., Kagan S.Z. Процеси и апарати на химичната технология. М.: Гошимиздат, 1962, с. 686.
Най-близкият аналог на изобретението по отношение на набора от съществени характеристики е обратен хладник с променяща се охлаждана повърхност, описан в източника: Krell E. Manual of laboratory destillation. М.: Химия, 1980, стр. 372, фиг. 296 (прототип). Посоченото устройство е вид двутръбен топлообменник (Касаткин А.Г. Основни процеси и апарати на химическата технология. М .: Химия, 1973, стр. 331). Устройството се състои от вътрешна и външна тръба на топлообменника, тръби за вход и изход на охлаждаща вода и тръба за вземане на проби от нискокипящи компоненти (наричана по-нататък NK). При този дизайн частична кондензация се извършва върху външната повърхност на вътрешната тръба, а площта на охладената повърхност се контролира от бутало, поставено вътре във вътрешната тръба, което ограничава пространството за циркулация на охлаждащата вода. Изход за охлаждаща водапрез канал в буталния прът. Това устройство се характеризира с неефективно използване на структурни повърхности, сложност и ненадеждност на дизайна, т.к. повърхността на външната тръба трябва да бъде топлоизолирана, за да се избегне образуването на "диви храчки", а отстраняването на охлаждащата вода през канал в стеблото предполага подходящ диаметър на стеблото и наличието на подвижни, които са по-малко надеждни от неподвижните, връзки в каналите за циркулация на охлаждащата вода (например при цапфово изпълнение за отвеждане на водата от стеблото), тъй като прътът е направен под формата на винт и трябва да се върти, за да осигури движението на буталото. В допълнение, посоченото устройство осигурява само функцията на обратен хладник, функцията на кондензатора е възложена на друго отделно устройство, което увеличава разхода на материали, размерите и цената на главата и цялата дестилационна единица като цяло. Прототипът не предвижда насищане на NC с определени примеси, за да се получи дестилат с необходимите свойства (по отношение на алкохолната промишленост - ароматни вещества за получаване на ароматен алкохол). Изброените характеристики на прототипа са негови недостатъци.
Изобретението дава възможност за: а) подобряване на херметичността и надеждността на устройството.
б) Намалете потреблението на материали, размери и цена на дестилационната инсталация.
в) Осигурява възможност за въвеждане на посочените примеси в крайния продукт-дестилат.
Техническите резултати, получени от използването на изобретението са както следва.
а) Подвижните, които са по-малко надеждни и по-сложни от неподвижните връзки в каналите на веригата за циркулираща охлаждаща вода, са изключени от проекта.
b) Структурните повърхности се използват по-ефективнотоплообменник.
в) Преминаването на NC парите, отведени към кондензатора през патрон (подвижен контейнер), напълнен с насипно диспергирано вещество, съдържащо определени летливи примеси, и се осигурява насищане на парите с тези примеси.
Тези технически резултати се постигат чрез факта, че дефлегматорът на дестилационна инсталация, който изпълнява принципа на частична кондензация, включва двутръбен топлообменник, образуван от вътрешни и външни тръби, входящи и изходящи тръби за охлаждаща вода и тръба за вземане на проби от пара, е допълнително оборудван с подвижен ръкав, прилежащ към вътрешната повърхност на вътрешната тръба на топлообменника и към външната повърхност на тръбата за вземане на проби от пара и запечатан по тези повърхности и също така е снабден с кондензатор с тръба за вземане на проби от дестилат, свързана с работното пространство на обратния хладник и с горната част на дестилационната колона през тръбата за вземане на проби от пари, при което тръбата за вземане на проби от пари е разположена вътре във вътрешната тръба на топлообменника, а кондензаторът е направен под формата на пръстеновидна кухина, образувана от външната тръба на топлообменника и допълнителна външна корпус, въведен в конструкцията. Освен това тръбата за вземане на проби от пара е снабдена с патрон, пълен с рохка дисперсна субстанция, наситена с летливи примеси. В предложената конструкция циркулацията на охлаждащата вода се извършва в пространството, образувано от вътрешните и външните тръби на топлообменника, както при конвенционален двутръбен топлообменник, докато в каналите за циркулация на охлаждащата вода няма подвижни връзки, а самият топлообменник работи като двуканален, изпълнявайки функциите на дефлегматор с регулируема охлаждана повърхност и кондензатор, и повечето от структурните повърхности на топлообмена r се използват за топлообмен. Преминаването на NK изпарения, взети докондензаторът чрез касетата осигурява насищането им с посочените примеси.
Чертежът показва схематичен дизайн на дефлегматора в разрез, като посочва посоките на материалните потоци.
Обратният хладник се състои от вътрешна тръба 1 на топлообменника, свързана към горната част на дестилационната колона (не е показана), вход 2 и изход 3 водни тръби, свързани с пръстена 4 на топлообменника, външната тръба 5 на топлообменника, допълнителен външен корпус 6, който заедно с външната тръба 5 образува кондензатор 7 под формата на пръстеновидна кухина, a подвижна втулка 8, снабдена върху цилиндричните повърхности с лабиринтни уплътнения 9 и свързана с устройството за нейното движение 10, направена под формата на прът, единият край на който се простира във външното пространство, резе 11 за позицията на подвижната втулка, тръба за вземане на пара 12, свързана в горната част с тапа 13, която затваря вътрешната тръба 1 на топлообменника отгоре и има централен канал и радиални отвори 14, свързващи вътрешната кухина на тръбата за вземане на пара 12 с кухината на кондензатора 7 през отвори 15 във вътрешната тръба 1. Долната част на тръбата за вземане на пара 12 комуникира с работното пространство 16 на обратния хладник, образувано от вътрешната повърхност на вътрешната тръба 1, долната крайна повърхност на подвижната втулка 8 и външната повърхност на тръбата за вземане на проби от пара 12, както и с горната част на дестилационната колона и е снабдена с патрон 17, който е перфориран контейнер, напълнен с насипно диспергирано вещество 18, съдържащо летливи примеси. В долната част на кондензатора 7 има тръба за вземане на проби от дестилат 19. В долната част на вътрешната тръба 1 има пълнител за обратен хладник 20, направен под формата на шайба, чийто външен ръб е в съседство с вътрешнияповърхността на вътрешната тръба 1, а вътрешният ръб е направен под формата на огънати надолу зъби.
Дефлегматорът работи по следния начин. Част от укрепената двойка NC от горната част на дестилационната колона навлиза в работното пространство на дефлегматора 16, кондензира върху вътрешната повърхност на вътрешната тръба 1 и се връща обратно в дестилационната колона под формата на флегма. Другата част през тръбата за вземане на проби от пара 12, радиалните отвори 14 в запушалката 13 и отворите 15 във вътрешната тръба 1 влиза в кондензатора 7, кондензира върху външната повърхност на външната тръба 5 на топлообменника, охлажда се върху тази повърхност и се изхвърля през тръбата 19 в контейнер за събиране на дестилат (не е показан). Позицията на подвижната втулка 8 определя повърхността, върху която кондензира храчката. Така че, когато подвижната втулка 8 се повдига нагоре, тази площ се увеличава и обратно. Това също така определя количеството флегма, доставена за напояване на дестилационната колона, и, следователно, броя на флегмата, т.е. съотношението на количеството NC, върнато в колоната под формата на обратен хладник и взето през тръбата за вземане на проби от пари в кондензатора и отстранено от устройството под формата на дестилат. Движението на подвижната втулка 8 се извършва с помощта на устройство за преместване на подвижната втулка, направено под формата на прът 10. Коефициентът на обратен хладник може да се регулира ръчно, в този случай позицията на подвижната втулка 8 се фиксира от позиционния фиксатор 11. Автоматичното регулиране се извършва с помощта на сервомеханизъм (не е показан), работният орган на който е прътът 10, докато сервомеханизмът е свързан с автоматична система за управление, която реализира един или друг принцип на управление на процеса. Ако е необходимо, получете дестилат с желаните свойства, а именно наситете го с определени летливи веществапримеси, патронът 17 е пълен с насипни частици 18, съдържащи тези примеси. В този случай част от NC парата, взета през тръбата за вземане на проби от пара 12 към кондензатора 7, преминава през слой от това вещество, в резултат на което тази пара се насища с примеси и дестилатът придобива желаните свойства. Използва се рефлуксов иригатор 20, ако колоната е напълнена. В напълнена колона е необходимо равномерно напояване на опаковката и движението й по стените на колоната е неприемливо. Флегмата, образувана по стените на работното пространство 16, пада върху спринклера за флегма 20 и равномерно капе от зъбите на спринклера върху набивката в горната част на дестилационната колона.
1. Рефлуксният кондензатор на дестилационна инсталация, който прилага принципа на частична кондензация, включващ двутръбен топлообменник, образуван от вътрешни и външни тръби, входящи и изходящи тръби за охлаждаща вода и тръба за вземане на проби, характеризиращ се с това, че е допълнително оборудван с подвижен ръкав, прилежащ към външната повърхност на вътрешната повърхност на вътрешната тръба на топлообменника, и вътрешната повърхност към външната повърхност на пробата лингова тръба и запечатана по тези повърхности, а също така е оборудвана с кондензатор с дестилат от тръба за вземане на проби, свързан към работното пространство на дефлегматора и към горната част на дестилационната колона през тръбата за вземане на пара, а тръбата за вземане на пара е разположена вътре във вътрешната тръба на топлообменника.
2. Дефлегматор на дестилационна инсталация съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че кондензаторът е направен под формата на пръстеновидна кухина, образувана от допълнителен външен корпус и външна тръба на топлообменника, въведена в конструкцията.
3. Дестилационна инсталация за дефлегматор съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че е оборудвана сустройство за преместване на подвижната втулка.
4. Обратен хладник съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че е оборудван с устройство за фиксиране на подвижната втулка.
5. Дефлегматор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че подвижната втулка е уплътнена върху повърхността, съседна на вътрешната повърхност на вътрешната тръба на топлообменника и на външната повърхност на тръбата за вземане на пара, като се използват лабиринтни уплътнения.
6. Дефлегматор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че тръбата за вземане на проби от пара е снабдена с патрон, напълнен с рохка диспергирана субстанция.
7. Дефлегматор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че е оборудван със спринклер за флегма.