УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПИРТА Российский патент 1998 года по МПК B01D3/00 B01D3/14 

Изобретение относится к спиртовой промышленности, а именно к установкам для получения спирта из спиртосодержащего сырья.

Известна установка для непрерывной перегонки спиртосодержащего сырья [1] , выполненная виде вертикальной колонны, снабженной поэтажно установленными внутри нее контактными элементами, каждый из которых состоит из патрубка и веерной пластинчатой решетки, установленной у его основания с образованием сливного зазора, причем каждый патрубок выполнен в виде усеченного конуса и снабжен отбойным кольцом, укрепленным у его верхнего основания, при этом контактные элементы расположены по всему сечению колонны и каждый из вышележащих патрубков введен нижним основанием на определенную глубину в отбойное кольцо нижележащего, образуя таким образом ряд секций-колонн, сообщенных между собой отбойными кольцами.

Недостатком такой установки является практическая невозможность получения спирта высокой крепости и высокого качества, поскольку для выполнения этого требования требуется большое количество этажей контактных элементов, т. е. необходимо иметь колонну с очень большой высотой, что вызывает целый ряд трудностей как в производстве, так и в эксплуатации.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому техническому решению является установка для получения спирта [2], содержащая колонну, состоящую из трубок, устанавливаемых в вертикальном цилиндрическом кожухе, и куб-испаритель. Верхняя часть трубок образует дефлегматор, охлаждаемый водой, поступающей в межтрубное пространство. Флегма стекает вниз по внутренним стенкам трубок. Пар, поступающий из куба-испарителя, контактирует на поверхности пленки со стекающей жидкостью.

Трубки, устанавливаемые в колонне установки, имеют диаметр 8 - 20 мм и образуют развитую поверхность контакта тем более эффективную, чем меньше диаметр трубок.

Такая конструкция позволяет уменьшить высоту колонны, однако также не может обеспечить высокой крепости и качества получаемого спирта.

Технический результат, заключающийся в устранении отмеченного недостатка, достигается в установке для получения спирта, содержащей куб-испаритель, соединенный с батареей колонок, образованных вертикальными трубками, расположенными в корпусе и закрепленными внизу в отверстиях опорной пластины, расположенной в нижней части корпуса, дефлегматорную камеру, образованную верхними частями трубок, верхней и нижней горизонтальными пластинчатыми перегородками с выполненными в них отверстиями, в которые вставлены трубки, систему охлаждения, соединенную через соответствующие патрубки с дефлегматорной камерой, верхние открытые концы трубок связаны с выходной камерой корпуса, соединенной с выходным патрубком установки, тем, что под опорной пластиной и над верхней пластинчатой перегородкой расположены соответственно первая и вторая защитные сетки, трубки колонны и пространство между опорной пластиной и первой защитной сеткой заполнены спирально-призматической насадкой, а межтрубное пространство от опорной пластины до нижней пластинчатой перегородки заполнено теплоизолирующим материалом, причем уровень насадки в трубках превышает уровень расположения нижней пластинчатой перегородки.

Для выравнивания условий работы дефлегматоров, образованных верхними частями трубок, в дефлегматорной камере установлены дополнительные пластинчатые перегородки, в которых выполнены отверстия для трубок, одна часть указанных отверстий выполнена с диаметром, равным внешнему диаметру трубок, а другая часть отверстий выполнена с диаметром, превышающим внешний диаметр указанных трубок и с расположением, обеспечивающим зигзагообразную траекторию движения охлаждающей жидкости в частях дефлегматорной камеры, входной и выходной патрубки которой расположены в наиболее удаленных друг от друга частях упомянутой камеры, образованных пластинчатыми перегородками, причем в выходную камеру корпуса введен рассекатель спиртового пара, установленный соосно с выходным патрубком корпуса.

На фиг. 1 показана конструкция установки в разрезе; на фиг.2 - чертеж опорной пластины (и пластинчатых перегородок, имеющих аналогичное конструктивное исполнение).

Установка содержит куб-испаритель 1, соединенный с батареей колонок, образованных вертикальными трубками 2, расположенными в корпусе 3 и закрепленными внизу в отверстиях опорной пластины 4, расположенной в нижней части корпуса 3, дефлегматорную камеру 5, образованную верхними частями трубок 2, верхней и нижней горизонтальными пластинчатыми перегородками соответственно 6 и 7 с выполненными в них отверстиями 8 (фиг.2), в которые вставлены трубки 2, систему охлаждения (не показана), соединенную через соответствующие патрубки 9 и 10 с дефлегматорной камерой 5, верхние открытые концы трубок 2 связаны с выходной камерой 11 корпуса 3, соединенной с выходным патрубком 12 установки.

Под опорной пластиной 4 и над верхней пластинчатой перегородкой 6 расположены соответственно первая и вторая защитные сетки 13 и 14.

Трубки 2 колонны и пространство между опорной пластиной 4 и первой защитной сеткой 13 заполнены спирально-призматической насадкой 15, а межтрубное пространство от опорной пластины 4 до нижней пластинчатой перегородки 7 заполнено теплоизолирующим материалом 16.

При заполнении трубок 2 спирально-призматической насадкой 15 ее уровень в трубках 2 должен несколько превышать уровень расположения нижней пластинчатой перегородки 7.

Кроме того, в дефлегматорную камеру введены дополнительные пластинчатые перегородки 17, в которых выполнены отверстия по числу трубок 2, причем одна часть этих отверстий выполнена с диаметром, равным внешнему диаметру трубок, а другая часть отверстий выполнена с диаметром, превышающим диаметр указанных трубок, и с расположением, обеспечивающим зигзагообразную траекторию движения охлаждающей жидкости в частях дефлегматорной камеры 5, при этом входной 9 и выходной 10 патрубки дефлегматорной камеры 5 расположены в наиболее удаленных друг от друга частях упомянутой камеры, образованных пластинчатыми перегородками 6, 7 и 17.

В выходную камеру 11 корпуса введен рассекатель 18 спиртового пара, установленный соосно с выходным патрубком 12 корпуса 3. Рассекатель 18 жестко связан со стенками выходной камеры 11 (элементы крепления рассекателя на чертеже не показаны).

В верхнем и нижнем торцах корпуса 3 установки расположены фланцы 19 и 20, с помощью которых обеспечиваются герметичные соединения с выходной камерой 11 и кубом-испарителем 1.

Наличие теплоизоляции 16 в межтрубчатом пространстве, на стенках корпуса 3 и куба-испарителя 1 способствует уменьшению тепловых потерь в установке, а также стабилизации теплового режима в процессе тепломассообмена в среде "газ (пар) - жидкость".

Установка для получения спирта работает следующим образом.

Исходное сырье - бражку, полученную из зерна, картофеля или других продуктов, загружают в куб-испаритель 1 (штуцер загрузки сырья на чертеже не показан).

С помощью системы нагрева (не показана) сырье нагревается до необходимой температуры.

В верхней части куба-испарителя 1 образуется пар, который поступает через первую защитную сетку 13 и нижний слой спирально- призматической насадки 15 в трубки 2, также заполненные спирально-призматической насадкой 15. Слой насадки 15, насыпанной на защитную сетку, играет роль распределителя пара и способствует более равномерному поступлению спиртосодержащих паров в трубки 2.

Паровая фаза поднимается вверх по каждой из трубок 2, проходит в них слой насадки 15, поступает в верхнюю часть трубок, выполняющих функции независимых дефлегматоров, которые находятся в дефлегматорной камере 5.

В дефлегматорную камеру 5 через патрубок 9 подается холодная вода, которая движется в частях дефлегматорной камеры, образованных перегородками 17, по зигзагообразной траектории (благодаря особому расположению отверстий в перегородках 17), а через патрубок 10 отводится нагретая вода (показано стрелками). Обеспечение такой траектории движения охлаждающей жидкости способствует выравниванию условий работы верхних частей трубок 2, являющихся, по существу, дефлегматорами.

В результате охлаждения часть спиртовых паров конденсируется в верхних частях трубок 2 и конденсат в каждой трубке поступает вниз на орошение насадки 15.

Жидкая фаза тонкой пленкой покрывает спирально-призматические элементы насадки 15 и стекает по ним, при этом поверхность контакта с газообразной средой определяется результирующей поверхностью элементов насадки 15, свойствами жидкости и гидродинамическим режимом.

В среде "газ (пар) - жидкость" одни компоненты переносятся из потока жидкой фазы к границе раздела фаз, а затем в поток газовой (паровой) фазы, другие компоненты - в обратном направлении.

При этом перенос массы каждой фазы происходит в результате турбулентных пульсаций, а в подслоях вблизи границы раздела - в результате молекулярной и турбулентной диффузии.

Другая часть спиртовых паров, определяемая заданным флегмовым числом, поступает через выходной патрубок 12 в конденсатор (не показан) и далее - на отбор спирта.

Для выравнивания гидродинамических условий работы трубок 2 в выходной камере симметрично (по оси корпуса 3) установлен рассекатель 18 паров спирта.

Предлагаемая установка обладает высокой устойчивостью в работе.

Любое возмущение равномерного распределения паровой и жидкой фазы в трубках 2 приводит к процессам, стремящимся восстановить нарушенное равновесие. Например, увеличение потока пара по одной из трубок 2 сопровождается увеличением потока флегмы и увеличением гидродинамического сопротивления этой трубки по пару.

Предлагаемая установка для получения спирта была испытана в промышленных условиях.

Все элементы установки, контактирующие со спиртом (куб-испаритель, трубки, спирально-призматическая насадка и др.) выполнены из нержавеющей стали.

В отличие от известной установки, в которой также используется батарея трубок, в которых флегма стекает вниз по их внутренним стенкам, в предлагаемой установке за счет использования спирально- призматической насадки намного увеличивается рабочая поверхность контакта паровой и жидкой фаз, что способствует, с одной стороны, более эффективному тепломассообмену, а, с другой стороны, позволяет уменьшить высоту колонны без снижения эффективности работы и повысить качество получаемого спирта.

Полученный спирт по своим показателям соответствовал спирту высшей очистки по ГОСТ 5962.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 303348, кл. C 12 F 1/08, 1970.

2. Стабников В. Н. Перегонка и ректификция спирта. -М.: Пищепромиздат, 1962, с.112 - прототип.

Использование: в спиртовой промышленности. Сущность изобретения: установка для получения спирта содержит куб-испаритель, соединенный с батареей колонок, образованных вертикальными трубками, расположенными в корпусе и закрепленными внизу в отверстиях опорной пластины, расположенной в нижней части корпуса, дефлегматорную камеру, образованную верхними частями трубок и верхней и нижней горизонтальными пластинчатыми перегородками с выполненными в них отверстиями, в которые вставлены трубки, систему охлаждения, соединенную через соответствующие патрубки с дефлегматорной камерой, верхние открытые концы трубок связаны с выходной камерой корпуса, соединенной с выходным патрубком установки, под опорной пластиной и над верхней пластинчатой перегородкой расположены соответственно первая и вторая защитные сетки, трубки и пространство между опорной пластиной и первой защитной сеткой заполнены спирально-призматической насадкой, а межтрубное пространство от опорной пластины до нижней пластинчатой перегородки заполнено теплоизолирующим материалом. 3 з.п.ф-лы. 2 ил.

1. Установка для получения спирта, содержащая куб-испаритель, соединенный с батареей колонок, образованных вертикальными трубками, расположенными в корпусе и закрепленными внизу в отверстиях опорной пластины, расположенной в нижней части корпуса, дефлегматорную камеру, образованную верхними частями трубок и верхней и нижней горизонтальными пластинчатыми перегородками с выполненными в них отверстиями, в которые вставлены трубки, систему охлаждения, соединенную через соответствующие патрубки с дефлегматорной камерой, верхние открытые концы трубок связаны с выходной камерой корпуса, соединенной с выходным патрубком установки, отличающаяся тем, что под опорной пластиной и над верхней пластинчатой перегородкой расположены соответственно первая и вторая защитные сетки, трубки колонны и пространство между опорной пластиной и первой защитной сеткой заполнены спирально-призматической насадкой, а межтрубное пространство от опорной пластины до нижней пластинчатой перегородки заполнено теплоизолирующим материалом. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что уровень насадки в трубках превышает уровень расположения нижней пластинчатой перегородки. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в дефлегматорную камеру введены дополнительные пластинчатые перегородки, в которых выполнены отверстия для трубок, одна часть указанных отверстий выполнена с диаметром, равным внешнему диаметру трубок, а другая часть отверстий выполнена с диаметром, превышающим внешний диаметр указанных трубок и с расположением, обеспечивающим зигзагообразную траекторию движения охлаждающей жидкости в частях дефлегматорной камеры, входной и выходной патрубки которой расположены в наиболее удаленных друг от друга частях упомянутой камеры, образованных пластинчатыми перегородками. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в выходную камеру корпуса введен рассекатель спиртового пара, установленный соосно с выходным патрубком корпуса.