RU156382U1

RU156382U1 - COLON TYPE DISTRILLATOR WITH CONTROLLED INTERNAL FLEGM FORMATION

Info

Publication number: RU156382U1
Application number: RU2015120638/05U
Authority: RU
Inventors: Роман Олегович Панамарев
Original assignee: Роман Олегович Панамарев
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2015-11-10

Abstract

Дистиллятор колонного типа с контролируемым внутренним флегмообразованием, содержащий перегонный куб, соединенную с ним с помощью фланца вертикальную колонну, отличающийся тем, что вертикальная колонна, представляющая собой прямоточный кожухо-трубчатый теплообменник по типу труба в трубе, с помощью соединительной трубки в верхней части соединена с расположенным вертикально вторым теплообменником такой же конструкции, являющимся конденсатором, таким образом, что обеспечено прямоточное движение хладагента и паров в колонне и противоточное в конденсаторе; при этом в верхней части колонны установлен биметаллический термометр, термопара которого расположена в потоке спиртовых паров, в нижней части теплообменников установлен раздваивающийся патрубок для одновременной подачи хладагента в межтрубное пространство обоих теплообменников, в патрубке установлен вентиль для регулирования скорости подачи хладагента, а в верхней части между колоннами установлена трубка для единого слива хладагента из обоих теплообменников.A column type distiller with controlled internal reflux formation, comprising a distillation cube, a vertical column connected to it by means of a flange, characterized in that the vertical column, which is a direct-flow shell-and-tube heat exchanger according to the type of pipe in pipe, is connected to the upper part by means of a connecting pipe vertically arranged second heat exchanger of the same design, which is a condenser, so that direct flow of refrigerant and vapor in the column is ensured and counter full-time in the condenser; at the same time, a bimetallic thermometer is installed in the upper part of the column, the thermocouple of which is located in the stream of alcohol vapors, a split branch pipe is installed in the lower part of the heat exchangers for simultaneous supply of refrigerant into the annular space of both heat exchangers, a valve is installed in the branch pipe to control the flow rate of the refrigerant, and in the upper part between columns installed pipe for a single discharge of refrigerant from both heat exchangers.

Description

Полезная модель относится к спиртовому производству, в частности к аппаратам для получения пищевого ректификованного спирта. Полезная модель предназначена для получения этилового спирта крепостью до 94% об. из перебродившего сырья в условиях небольших помещений и может быть использована для утилизации легкопортящихся сельскохозяйственных продуктов путем переработки их в этиловый спирт на производстве или в быту.The utility model relates to alcohol production, in particular to apparatus for producing rectified edible alcohol. The utility model is designed to produce ethyl alcohol with a strength of up to 94% vol. from fermented raw materials in small rooms and can be used for the disposal of easily perishable agricultural products by processing them into ethyl alcohol in production or in everyday life.

Известны устройства для дистилляции, в которых возможно получение спирта, традиционно применяющиеся для данных целей, например, дистиллятор (А.Г. Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии», с. 479, рис. XII-8), см. фиг. 2. Сущность его заключается в том, что в нем как в классических дистилляторах цикл «испарение-конденсация» происходит только один раз (фиг. 2). Сырье нагревается нагревательным элементом 16 и испаряется в емкости 14. По трубопроводу 18 пар подается в конденсатор 19, где происходит конденсация продукта, удаляющегося через штуцер 20. Кубовый остаток после дистилляции удаляется через штуцер 15; 13 - подача хладагента (вода), 5 - слив хладагента. Недостатки традиционных дистилляторов: однократная дистилляция недостаточна для качественного разделения перебродившего сырья (представляет собой бинарную смесь «спирт-вода» крепостью 7-12% об.), после однократной перегонки разделение бинарной смеси проходит очень грубо, на выходе получается спирт крепостью всего 40-60% об. Также в спирте однократной дистилляции, получаемой из перебродившего сырья, содержатся нежелательные примеси: легкие эфиры, ацетон, сивушные масла.Known distillation devices in which it is possible to obtain alcohol, traditionally used for these purposes, for example, a distiller (A. G. Kasatkin “Basic processes and apparatuses of chemical technology”, p. 479, Fig. XII-8), see FIG. 2. Its essence lies in the fact that in it, as in classical distillers, the “evaporation-condensation” cycle occurs only once (Fig. 2). The raw material is heated by the heating element 16 and evaporates in the tank 14. Through the pipe 18, steam is supplied to the condenser 19, where the condensation of the product is removed through the nozzle 20. The bottom residue after distillation is removed through the nozzle 15; 13 - supply of refrigerant (water), 5 - discharge of refrigerant. Disadvantages of traditional distillers: a single distillation is not sufficient for high-quality separation of fermented raw materials (it is a binary mixture of “alcohol-water” with a strength of 7-12% vol.), After a single distillation, the separation of the binary mixture is very rough, the output is alcohol with a strength of only 40-60 % vol. Also, single distillation alcohol obtained from fermented raw materials contains undesirable impurities: light ethers, acetone, fusel oils.

Известна ректификационная колонна (А.Г. Касаткин «Основные процессы и аппараты химической технологии» с. 485 рис XII-15), см. фиг. 3. В традиционных ректификационных колоннах цикл «испарение-конденсация» совершается большое количество раз. Для этого часть дистиллята возвращается в колонну 25 и, двигаясь вниз, обогащает поднимающиеся вверх пары спиртом. Это позволяет получить очень хорошее разделение исходной смеси и крепость спирта на выходе до 96% об. Недостатком в традиционной колонне является то, что главное внимание уделено процессу массообмена, а теплообмен между фазами проходит неконтролируемо (фиг. 3).A distillation column is known (A. G. Kasatkin “Basic processes and apparatuses of chemical technology” p. 485 fig. XII-15), see. 3. In traditional distillation columns, the evaporation-condensation cycle is performed a large number of times. For this, part of the distillate returns to column 25 and, moving downward, enriches the vapors rising up with alcohol. This allows you to get a very good separation of the initial mixture and alcohol strength at the output of up to 96% vol. A disadvantage in a traditional column is that the main attention is paid to the process of mass transfer, and heat transfer between the phases is uncontrolled (Fig. 3).

После испарения обоих веществ в кубе 21, происходит их конденсация на поверхности насадки (тарелки) 22. При этом выделяется большое количество тепла конденсации. Современная ректификация практически не уделяет внимания теплу конденсации и не оперирует им. Это приводит к тому, что некоторая часть сконденсировавшей воды может вновь испарится и подняться выше по колонне. В идеале после протекания первого акта испарения и конденсации вся вода должна быть выведена в низ колонны, а весь спирт должен испариться вновь и быть удаленным в виде паров вверху колонны. Это означает, что всю энергию конденсации воды необходимо вывести из объема дистилляции. Однако в современной колонне нет устройства или технологии, которая бы контролировала этот процесс. Таким образом, энергия конденсации не контролируется и не управляется, и это приводит к низкой эффективности разделения, большой высоте колонн и затратам энергии.After the evaporation of both substances in the cube 21, they condense on the surface of the nozzle (plate) 22. In this case, a large amount of condensation heat is released. Modern rectification practically does not pay attention to the heat of condensation and does not operate on it. This leads to the fact that some of the condensed water can again evaporate and rise higher in the column. Ideally, after the first act of evaporation and condensation, all the water should be withdrawn to the bottom of the column, and all alcohol should evaporate again and be removed in the form of vapors at the top of the column. This means that all the water condensation energy must be removed from the distillation volume. However, in a modern column there is no device or technology that would control this process. Thus, the condensation energy is not controlled and not controlled, and this leads to low separation efficiency, high column heights and energy costs.

Вторым слабым местом современной дистилляции является организация процесса флегмообразования и распределение флегмы по высоте колонны. В качестве флегмы обычно используется чистый дистиллят. Флегму вводят через специальное распределительное устройство 24 в самый верх колонны. Резонно, что не требуется огромный избыток чистого дистиллята наверху колонны. Количество и состав флегмы должны быть различными по высоте колонны. В нижней части колонны требуется большее количество флегмы с более высоким содержанием высококипящего компонента. С увеличением высоты колонны содержание высококипящего компонента в флегме должно уменьшаться и количество флегмы тоже должно уменьшаться. Современная же промышленная дистилляция использует практически противоположный вариант флегмораспределения. Это приводит к резкому увеличению затрат энергии и увеличению высоты колонн.The second weak point of modern distillation is the organization of the process of phlegm formation and the distribution of phlegmy along the height of the column. Pure distillate is usually used as reflux. Phlegm is introduced through a special switchgear 24 to the very top of the column. It is reasonable that a huge excess of pure distillate is not required at the top of the column. The number and composition of reflux should be different in height of the column. At the bottom of the column, more reflux with a higher high boiling point component is required. With increasing column height, the content of the high boiling component in reflux should decrease and the amount of reflux should also decrease. Modern industrial distillation uses almost the opposite variant of phlegm distribution. This leads to a sharp increase in energy costs and increase the height of the columns.

Таким образом, недостатки известных ректификационных колонн:Thus, the disadvantages of the known distillation columns:

1. Большая высота колонны, не позволяющая производить спирт из перебродившего сырья в условиях небольших помещений.1. Large column height, which does not allow the production of alcohol from fermented raw materials in small rooms.

2. Низкая производительность вследствие высокого гидравлического сопротивления насадки и необходимости возвращать флегму в колонну.2. Low productivity due to the high hydraulic resistance of the nozzle and the need to return phlegm to the column.

3. Высокие энергозатраты вследствие неэффективного орошения колонны флегмой.3. High energy costs due to inefficient reflux column irrigation.

4. В качестве исходной смеси для производства этилового спирта используется спирт-сырец крепостью примерно 30-50% об. Для его производства требуется как минимум дистиллятор традиционной конструкции, что ведет к дополнительным затратам при производстве.4. As the initial mixture for the production of ethyl alcohol, crude alcohol is used with a strength of about 30-50% vol. For its production, at least a traditionally designed distiller is required, which leads to additional production costs.

Известно техническое решение по патенту RU 84730 U1 B01D 3/00 опубл. 20.07.2009 г., по которому МАЛОГАБАРИТНЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОГО ЭТИЛОВОГО СПИРТА И ДИСТИЛЛИРОВАННОЙ ВОДЫ, содержащий цилиндрический корпус с секциями, содержащими патрубки, содержит нижних секций не менее сорока, при этом имеется одна нижняя промежуточная секция, одна верхняя промежуточная секция и одна верхняя секция, а каждая нижняя секция содержит крышку с патрубком, направленным вниз, причем нижняя промежуточная секция содержит крышку с патрубком, направленным вверх, и измерительный патрубок с градусником, а верхняя промежуточная секция выполнена с водяным затвором в виде трубы, имеющей изгиб вниз на конце, находящемся внутри секции, кроме того, верхняя секция содержит входной водяной патрубок и выходной водяной патрубок, а также нижний охлаждающий цилиндр, а внизу цилиндрического корпуса имеется входной патрубок с резьбой на нижнем конце с гайками, а между гайками расположены паронитовые шайбы, причем высота каждой секции составляет не менее 100 миллиметров.Known technical solution according to patent RU 84730 U1 B01D 3/00 publ. 07/20/2009, according to which a SMALL APPARATUS FOR PRODUCING PURE ETHYL ALCOHOL AND DISTILLED WATER, containing a cylindrical body with sections containing nozzles, contains at least forty lower sections, with one lower intermediate section, one upper intermediate section and one upper section, and each lower section contains a cover with a pipe pointing downward, and the lower intermediate section contains a cover with a pipe pointing upwards and a measuring pipe with a thermometer, and the upper intermediate The section is made with a water lock in the form of a pipe having a bend downward at the end located inside the section, in addition, the upper section contains an inlet water pipe and an outlet water pipe, as well as a lower cooling cylinder, and there is an inlet pipe with a thread on the bottom of the cylindrical body the lower end with nuts, and between the nuts there are paronite washers, and the height of each section is at least 100 millimeters.

Недостатки: известное устройство не является малогабаритным. Высота каждой секции составляет не менее 100 миллиметров, аппарат содержит нижних секций не менее сорока, таким образом высота аппарата как минимум 4 метра, следовательно по-прежнему имеются трудности использования известного устройства в домашних условиях. Кроме того, недостатком является высокое энергопотребление, так как большое количество секций (как указано более 40) создает высокое гидравлическое сопротивление на пути спиртовых паров: высокое сопротивление приводит к низкой производительности и высокому расходу тепла на нагрев установки.Disadvantages: the known device is not small. The height of each section is at least 100 millimeters, the apparatus contains at least forty lower sections, so the apparatus is at least 4 meters high, therefore, there are still difficulties using the known device at home. In addition, the disadvantage is high energy consumption, since a large number of sections (as indicated above 40) creates a high hydraulic resistance in the way of alcohol vapors: high resistance leads to low productivity and high heat consumption for heating the installation.

Наиболее близким к заявляемому является техническое решение по устройству для получения спирта ректификационная колонна «ГринАлко» модель Ректификатор «Лайт» (), 2013 г, на которой можно получать спирт высокой очистки 96,6%, Скорость отбора до 1 л/ч., в режиме дистилляции до 3 л/ч. Установка оснащена двумя термометрами аналоговым в перегонном кубе и цифровым в колонне (цифровой термометр погружается непосредственно в среду), а так же игольчатым краном с капельником для удобной регулировки отбора. Вся конструкция выполнена из высококачественной, пищевой нержавеющей стали (AISI 304 и AISI 316) толщина стен минимум 1,5 мм. Аппарат полностью разборный. Перегонный куб возможно использовать с любыми типами плит (газовая, керамическая, инфракрасная, индукционная и.т.д.). Днище представляет собой «сэндвич» с усиленной, ферримагнитной пластиной, что исключает его деформацию, что обеспечивает быстрый, равномерный нагрев по всей площади. Крышка бака имеет широкую горловину диаметром 190 мм. для удобного заливания браги. Для слива барды в бак встроен шаровый кран, перегонные кубы со встроенными ТЭНами и пароводяные котлы которые можно доукомплектовать мешалкой и блоком автоматизированного управления для варки сусла и пива. Диаметр колонны 40 мм. что существенно снижает риск засорения, вследствие которого создается опасное избыточное давление, так же на дефлегматоре имеется атмосферный клапан, который стравит избыточное давление в случае засора канала отбора флегмы.Closest to the claimed is a technical solution for a device for the production of alcohol distillation column “GreenAlco” model rectifier “Light” (), 2013, where it is possible to obtain highly purified alcohol 96.6%, selection rate up to 1 l / h, in distillation mode up to 3 l / h. The unit is equipped with two analog thermometers in the distillation cube and digital in the column (the digital thermometer is immersed directly in the medium), as well as a needle valve with a dropper for convenient adjustment of selection. The whole structure is made of high quality, food grade stainless steel (AISI 304 and AISI 316) with a wall thickness of at least 1.5 mm. The device is completely collapsible. The distillation cube can be used with any type of stove (gas, ceramic, infrared, induction, etc.). The bottom is a “sandwich” with a reinforced, ferrimagnetic plate, which eliminates its deformation, which ensures fast, uniform heating over the entire area. The tank cap has a wide neck with a diameter of 190 mm. for convenient pouring mash. To drain the stillage, a ball valve is built into the tank, distillation cubes with built-in heating elements and steam-water boilers that can be equipped with an agitator and an automatic control unit for making wort and beer. The diameter of the column is 40 mm. which significantly reduces the risk of clogging, as a result of which a dangerous overpressure is created, there is also an atmospheric valve on the reflux condenser that relieves excess pressure in the event of a blockage in the reflux sampling channel.

Отличия заявляемой полезной модели от известной ректификационной колонны.The differences of the claimed utility model from the known distillation column.

1. В известной модели используется классический вариант укрепления спиртовых паров. Часть паров спирта конденсируется в верхней части колонны и спирт отправляется обратно в колонну. Другая часть уже обогащенных спиртовой фракцией паров отбирается в узле отбора и конденсируется уже в другом конденсаторе. Такая конструкция требует подключения воды к двум конденсаторам, что усложняет конструкцию. Необходимость возвращать часть спирта в колонну приводит к низкой производительности.1. In the known model uses the classic version of the strengthening of alcohol vapor. Part of the alcohol vapor is condensed at the top of the column and the alcohol is sent back to the column. Another part of the vapors already enriched in the alcohol fraction is taken off at the sampling unit and condenses in another condenser. This design requires the connection of water to two capacitors, which complicates the design. The need to return part of the alcohol to the column leads to poor performance.

В предлагаемой полезной модели используется внутреннее флегмообразование. Нет необходимости возвращать спирт обратно в колонну, поэтому выход спирта получается значительно больше. К тому же конструкция предлагаемой модели значительно проще, без необходимости возврата спирта в колонну.The proposed utility model uses internal phlegm formation. There is no need to return the alcohol back to the column, so the alcohol yield is much greater. In addition, the design of the proposed model is much simpler, without the need to return alcohol to the column.

2. Кроме того, в известной колонне для увеличения тепломассообмена и, соответственно, повышения крепости продукта на выходе, внутри колонны применяется насадка -металлическая губка внутри колонны. При перегонке браги губка может забиваться частицами браги, велик риск закупорки внутреннего пространства. Помимо этого забитое внутреннее пространство - это опять же высокое гидравлическое сопротивление на пути спиртовых паров и снижение производительности на выходе.2. In addition, in the known column to increase heat and mass transfer and, accordingly, increase the strength of the product at the outlet, a nozzle — a metal sponge inside the column — is used inside the column. When distilling mash, the sponge can become clogged with particles of mash, the risk of clogging the internal space is great. In addition to this, the clogged interior space is again a high hydraulic resistance in the path of alcohol vapors and a decrease in output performance.

Предлагаемая полезная модель исключает данный недостаток. Интенсивный тепломассообмен и соответственно, высокая крепость на выходе обеспечивается за счет теплоотведения от поверхности стенки колонны, (в модели greenalco теплоотведение не производится).The proposed utility model eliminates this drawback. Intensive heat and mass transfer and, consequently, high output strength are ensured by heat removal from the surface of the column wall, (in the greenalco model, heat removal is not performed).

Указанные недостатки классических дистилляторов и ректификационных колонн устраняет заявляемая полезная модель дистиллятор колонного типа с контролируемым внутренним флегмообразованием, в результате чего она может быть использована в небольших помещениях и даже в условиях квартиры для переработки сельскохозяйственных продуктов в этиловый спирт высокой крепости.The aforementioned drawbacks of classical distillators and distillation columns are eliminated by the claimed utility model of a column type distiller with controlled internal phlegm formation, as a result of which it can be used in small rooms and even in an apartment for processing agricultural products into high-strength ethyl alcohol.

Предлагается следующая конструкция. Дистиллятор состоит из перегонного куба, соединенной с ним с помощью фланца вертикальной колонны, представляющей собой прямоточный кожухо-трубчатый теплообменник по типу труба в трубе, соединительной трубки, соединяющей верхнюю часть колонны с верхней частью второго теплообменника такой же конструкции, также расположенном вертикально. Второй теплообменник является конденсатором. В верхней части колонны установлен биметаллический термометр, термопара которого располагается в потоке спиртовых паров. Хладагент (например, вода) подается в межтрубное пространство обоих теплообменников одновременно через раздваивающийся патрубок в нижней части теплообменников. Таким образом, в колонне обеспечено прямоточное движение хладагента и паров, а в конденсаторе - противоточное. Скорость подачи хладагента в межтрубное пространство колонны регулируется вентилем, установленном в раздваивающемся патрубке. Слив хладагента из обоих теплообменников объединен в один поток трубкой в верхней части теплообменников с регулировкой вентилем.The following design is proposed. The distiller consists of a distillation cube connected to it using a flange of a vertical column, which is a direct-flow shell-and-tube heat exchanger similar to a pipe in a pipe, a connecting pipe connecting the upper part of the column to the upper part of a second heat exchanger of the same design, also located vertically. The second heat exchanger is a condenser. A bimetallic thermometer is installed in the upper part of the column, the thermocouple of which is located in the stream of alcohol vapors. Refrigerant (e.g. water) is fed into the annulus of both heat exchangers simultaneously through a bifurcated pipe in the lower part of the heat exchangers. Thus, the flow of refrigerant and vapor is ensured in the column, and counter-flow in the condenser. The flow rate of refrigerant into the annulus of the column is controlled by a valve installed in the bifurcated pipe. The refrigerant drain from both heat exchangers is combined into a single stream by a tube in the upper part of the heat exchangers with a valve adjustment.

Технический результат - повышение производительности при сохранении компактности устройства.The technical result is an increase in productivity while maintaining the compactness of the device.

Технический результат достигается конструкцией устройства, включающей в себя перегонный куб, соединенную с ним с помощью фланца вертикальную колонну, отличающийся тем, что вертикальная колонна, представляющая собой прямоточный кожухо-трубчатый теплообменник по типу труба в трубе, с помощью соединительной трубки в верхней части соединяется с расположенным вертикально вторым теплообменником такой же конструкции, являющимся конденсатором, таким образом, что обеспечено прямоточное движение хладагента и паров в колонне и противоточное в конденсаторе; при этом в верхней части колонны установлен биметаллический термометр, термопара которого расположена в потоке спиртовых паров, в нижней части теплообменников установлен раздваивающийся патрубок для одновременной подачи хладагента в межтрубное пространство обоих теплообменников, в патрубке установлен вентиль для регулирования скорости подачи хладагента, а в верхней части между теплообменниками установлена трубка для единого слива хладагента из обоих теплообменников.The technical result is achieved by the design of the device, which includes a distillation cube, a vertical column connected to it by means of a flange, characterized in that the vertical column, which is a direct-flow shell-and-tube heat exchanger like a pipe in a pipe, is connected to the upper part with vertically arranged second heat exchanger of the same design, which is a condenser, so that direct-flow movement of refrigerant and vapor in the column and countercurrent capacitor; at the same time, a bimetallic thermometer is installed in the upper part of the column, the thermocouple of which is located in the stream of alcohol vapors, a split branch pipe is installed in the lower part of the heat exchangers for simultaneous supply of refrigerant into the annular space of both heat exchangers, a valve is installed in the branch pipe to control the flow rate of the refrigerant, and in the upper part between heat exchangers installed a pipe for a single discharge of refrigerant from both heat exchangers.

Сущность технического решения поясняют изображения на фиг. 1-3.The essence of the technical solution is illustrated by the images in FIG. 1-3.

Фиг. 1. Дистиллятор колонного типа с контролируемым внутренним флегмообразованием, где 1 - перегонный куб;FIG. 1. The column type distiller with controlled internal reflux, where 1 is a distillation cube;

2 - вертикальная колонна;2 - vertical column;

3 - крепежный элемент для фиксации фланца;3 - fastener for fixing the flange;

4 - гайка регулирования слива хладагента;4 - nut regulating the discharge of refrigerant;

5 - биметаллический термометр;5 - bimetallic thermometer;

6 - фланец, соединяющий перегонный куб с вертикальной колонной;6 - a flange connecting the distillation cube with a vertical column;

7 - патрубок;7 - pipe;

8 - соединительная трубка;8 - connecting tube;

9 - второй теплообменник;9 - second heat exchanger;

10 - раздваивающийся патрубок;10 - bifurcated pipe;

11 - вентиль регулирования скорости подачи хладагента;11 - valve regulating the flow rate of the refrigerant;

12 - трубка объединения в один поток хладагента;12 - tube combining into one refrigerant stream;

Фиг. 2. Классический дистиллятор с однократным циклом «испарение-конденсация», гдеFIG. 2. The classic distiller with a single cycle "evaporation-condensation", where

13 - хладагент (вода);13 - refrigerant (water);

14 - емкость с исходной жидкостью;14 - capacity with the source liquid;

15 - штуцер для удаления кубового остатка после дистилляции;15 - fitting for removing bottoms after distillation;

16 - нагревательный элемент;16 - heating element;

17 - слив хладагента;17 - discharge of refrigerant;

18 - трубопровод;18 - pipeline;

19 - конденсатор;19 - capacitor;

20 - штуцер для выхода продукта.20 - fitting for the release of the product.

Фиг. 3. Традиционная ректификационная колонна, гдеFIG. 3. The traditional distillation column, where

21 - перегонный куб;21 - distillation cube;

22 - насадка (тарелки);22 - nozzle (plates);

23 - трубопровод для испаряемых паров;23 - pipeline for vaporized vapor;

24 - распределительное устройство для ввода флегмы;24 - distribution device for phlegm input;

25 - колонна;25 - column;

26 - дефлегматор;26 - reflux condenser;

27 - трубопровод для выхода продукта.27 - pipeline for product output.

Пример осуществления (фиг. 1):An example implementation (Fig. 1):

Дистиллятор состоит из перегонного куба 1, соединенной с ним с помощью фланца 6 вертикальной колонны 2, представляющей собой прямоточный кожухо-трубчатый теплообменник по типу труба в трубе, соединительной трубки 8, соединяющей колонну со вторым теплообменником 9 такой же конструкции, также расположенном вертикально. Второй теплообменник 9 является конденсатором. В верхней части колонны установлен биметаллический термометр 5, термопара которого располагается в потоке спиртовых паров. Хладагент подается в межтрубное пространство обоих теплообменников одновременно через раздваивающийся патрубок 10 в нижней части теплообменников. Таким образом, в колонне хладагент и пары двигаются прямотоком, в конденсаторе - противотоком. Скорость подачи хладагента в межтрубное пространство колонны регулируется вентилем 11, установленном в патрубке 7. Слив хладагента из обоих теплообменников объединен в один поток трубкой 12 с регулировкой вентилем 4.The distiller consists of a distillation cube 1 connected to it using a flange 6 of the vertical column 2, which is a direct-flow shell-and-tube heat exchanger similar to a pipe in a pipe, a connecting pipe 8 connecting the column to a second heat exchanger 9 of the same design, also located vertically. The second heat exchanger 9 is a condenser. A bimetallic thermometer 5 is installed in the upper part of the column, the thermocouple of which is located in the stream of alcohol vapors. The refrigerant is fed into the annulus of both heat exchangers simultaneously through a bifurcated pipe 10 in the lower part of the heat exchangers. Thus, in the column, the refrigerant and the vapor move in a direct flow, in the condenser in a counterflow. The flow rate of refrigerant into the annulus of the column is controlled by a valve 11 installed in the nozzle 7. The discharge of refrigerant from both heat exchangers is combined into a single stream by a pipe 12 with an adjustment of valve 4.

Работа устройства осуществляется в режиме обычного дистиллятора или в режиме ректификации. В режиме дистиллятора на установке можно получать спирт-сырец крепостью 40-60% об., который используется как сырье для производства спирта-ректификата крепостью до 94% об. В режиме дистиллятора вентиль И перекрыт полностью, хладагент не поступает в теплообменник колонны 2.The device operates in conventional distillation mode or in rectification mode. In distiller mode, crude alcohol with a strength of 40-60% vol., Which is used as raw material for the production of rectified alcohol with a strength of up to 94% vol. In the distiller mode, the AND valve is completely shut off, the refrigerant does not enter the column heat exchanger 2.

В перегонном кубе 1 происходит испарение перебродившего сырья. Хладагент (холодная вода) подается через штуцер 10, двигается противотоком к конденсируемой смеси и удаляется через штуцер 4. В теплообменнике 9 происходит конденсация паровой фазы. Происходит разделение бинарной смеси «спирт-вода» (перебродившее сырье) с выделением спирта-сырца крепостью 40-60% об.In the distillation cube 1, the fermented raw materials evaporate. The refrigerant (cold water) is supplied through the nozzle 10, moves countercurrent to the condensed mixture and is removed through the nozzle 4. In the heat exchanger 9, condensation of the vapor phase occurs. The binary mixture “alcohol-water” (fermented raw material) is separated with the release of crude alcohol with a strength of 40-60% vol.

Работа в режиме дистиллятора позволяет пользоваться одной установкой вместо двух: дистиллятора для производства спирта-сырца и ректификационной колонны для производства чистого спирта, что удешевляет производство. Высота колонны в 2-3 раза ниже классических ректификационных колонн, что позволяет использование в условиях небольшого помещения.Work in the distiller mode allows you to use one installation instead of two: a distiller for the production of crude alcohol and a distillation column for the production of pure alcohol, which reduces the cost of production. The height of the column is 2-3 times lower than the classic distillation columns, which allows use in a small room.

Сырье для производства чистого спирта в режиме ректификации - спирт-сырец (40-60% об.), получаемый на данной установке из сбраживаемых сельхозпродуктов при работе в режиме дистиллятора, как описано выше.The raw material for the production of pure alcohol in the rectification mode is raw alcohol (40-60% vol.), Obtained at this installation from fermented agricultural products when operating in the distiller mode, as described above.

Компактные размеры колонны обусловлены сутью применяемой с помощью устройства технологии разделения смеси спирта и воды, то есть превращения спирта-сырца в спирт крепостью 94% об. Сущностью применения заявляемого устройства является термостабилизация стенки колонны 2. Скорость подачи хладагента (например, водопроводная вода) регулируется вентилем 11 таким образом, чтобы стенка колонны в каждой точке движения пара была горячей для спирта и холодной для воды.The compact dimensions of the column are due to the essence of the technology used for separating a mixture of alcohol and water, that is, the conversion of crude alcohol to alcohol with a strength of 94% vol. The essence of the application of the claimed device is the thermal stabilization of the wall of the column 2. The flow rate of the refrigerant (for example, tap water) is controlled by the valve 11 so that the wall of the column at each point of steam movement is hot for alcohol and cold for water.

В результате теплоотвода, флегма образуется на внутренней стенке колонны и нет необходимости возвращать часть спирта в верхнюю часть колонны. Так как хладагент вводится непосредственно в нижнюю часть 2 колонны через патрубок 7, флегма образуется в необходимом для поддержания фазового равновесия количестве и в необходимом составе непосредственно в каждой точке колонны. Таким образом, в каждой точке колонны на поверхности пленки флегмы происходит испарение из флегмы спирта и конденсация воды. Вода самопроизвольно возвращается обратно в куб, а испаренный спирт конденсируется в теплообменнике 9. Контроль за интенсивностью процесса осуществляется с помощью термометра 5, установленного в верхней части колонны 2.As a result of heat removal, phlegm is formed on the inner wall of the column and there is no need to return part of the alcohol to the upper part of the column. Since the refrigerant is introduced directly into the lower part 2 of the column through the pipe 7, phlegm is formed in the quantity necessary to maintain phase equilibrium and in the required composition directly at each point of the column. Thus, at each point of the column on the surface of the reflux film, evaporation of alcohol from the reflux occurs and condensation of water occurs. Water spontaneously returns back to the cube, and the evaporated alcohol condenses in the heat exchanger 9. Monitoring the intensity of the process is carried out using a thermometer 5 installed in the upper part of the column 2.

Контролируемое внутреннее флегмообразование позволяет обойтись без необходимости размещения внутри колонны контактных устройств (тарелок и насадок), и соответственно, уменьшить высоту и габариты колонны без снижения качества разделения смеси. Кроме того, контролируемое внутреннее флегмообразование в колонне 2 не требует возврата сконденсированного спирта обратно в колонну. Весь испаряющийся спирт может быть сконденсирован и выведен в емкость сбора готового продукта. Это обеспечивает достижение технического результата - высокую производительность установки по производству спирта.Controlled internal phlegm formation eliminates the need to place contact devices (plates and nozzles) inside the column, and, accordingly, reduce the height and dimensions of the column without reducing the quality of the mixture separation. In addition, the controlled internal reflux in column 2 does not require the return of the condensed alcohol back to the column. All volatile alcohol can be condensed and withdrawn to the collection tank of the finished product. This ensures the achievement of a technical result - high performance installation for the production of alcohol.

Также высокую производительность обеспечивает низкое гидродинамическое сопротивление колонны благодаря отсутствию необходимости заполнять ее контактными устройствами: тарелками и насадками, а также вертикально расположенному теплообменнику 9.Also, high performance provides a low hydrodynamic resistance of the column due to the lack of the need to fill it with contact devices: plates and nozzles, as well as a vertically located heat exchanger 9.

Таким образом, заявляемая полезная модель может быть использована на малых предприятиях, а также для частных нужд для утилизации легкопортящихся сельскохозяйственных продуктов путем переработки их в этиловый спирт. Полезная модель в отличие от классических дистилляторов может производить спирт высокой крепости (до 94% об.). В отличие от традиционных ректификационных колонн, обладает небольшими габаритами и высокой производительностью, позволяющими использовать ее в небольших помещениях и в домашних условиях.Thus, the claimed utility model can be used in small enterprises, as well as for private needs for the disposal of easily perishable agricultural products by processing them into ethyl alcohol. The utility model, unlike classical distillers, can produce alcohol of high strength (up to 94% vol.). Unlike traditional distillation columns, it has small dimensions and high performance, allowing it to be used in small rooms and at home.

Claims

Дистиллятор колонного типа с контролируемым внутренним флегмообразованием, содержащий перегонный куб, соединенную с ним с помощью фланца вертикальную колонну, отличающийся тем, что вертикальная колонна, представляющая собой прямоточный кожухо-трубчатый теплообменник по типу труба в трубе, с помощью соединительной трубки в верхней части соединена с расположенным вертикально вторым теплообменником такой же конструкции, являющимся конденсатором, таким образом, что обеспечено прямоточное движение хладагента и паров в колонне и противоточное в конденсаторе; при этом в верхней части колонны установлен биметаллический термометр, термопара которого расположена в потоке спиртовых паров, в нижней части теплообменников установлен раздваивающийся патрубок для одновременной подачи хладагента в межтрубное пространство обоих теплообменников, в патрубке установлен вентиль для регулирования скорости подачи хладагента, а в верхней части между колоннами установлена трубка для единого слива хладагента из обоих теплообменников.

A column type distiller with controlled internal reflux formation, comprising a distillation cube, a vertical column connected to it by means of a flange, characterized in that the vertical column, which is a direct-flow shell-and-tube heat exchanger according to the type of pipe in pipe, is connected to the upper part by means of a connecting pipe vertically arranged second heat exchanger of the same design, which is a condenser, so that direct flow of refrigerant and vapor in the column is ensured and counter full-time in the condenser; at the same time, a bimetallic thermometer is installed in the upper part of the column, the thermocouple of which is located in the stream of alcohol vapors, a split branch pipe is installed in the lower part of the heat exchangers for simultaneous supply of refrigerant into the annular space of both heat exchangers, a valve is installed in the branch pipe to control the flow rate of the refrigerant, and in the upper part between columns installed pipe for a single discharge of refrigerant from both heat exchangers.