ИСПАРИТЕЛЬНЫЙ КУБ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПИРТА Российский патент 2001 года по МПК C12G3/12 B01D3/00 

Изобретение относится к элементам ректификационных установок периодического действия, предназначенным для получения спирта.

Известен испарительный куб ректификационной установки, представляющий собой испарительный бак с обогревом содержимого (навалки) закрытым технологическим паром (глухим паром) с помощью змеевиков, расположенных внутри испарительного бака (П.С. Цыганков.Ректификационные установки спиртовой промышленности. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, стр. 79). В испарительном кубе такой конструкции все преимущества использования глухого пара реализуются только при хорошей конвекции внутри навалки, что не выполняется, если она имеет пульпообразную консистенцию (например, при производстве спирта из фруктово-ягодных выжимок). Для устранения этого недостатка в конструкцию испарительного куба вводят дополнительно барботер и обогрев испарительного бака становится комбинированным - глухим и острым паром (см. там же). Однако в такой конструкции качество получаемого спирта оказывается напрямую связанным с чистотой питающего барботер технологического пара, к которой предъявляются весьма высокие требования. Кроме того, по ходу процесса происходит разбавление навалки водой, это приводит к уменьшению относительного содержания спирта в парах, поступающих из испарительного бака в ректификационную колонну, что ухудшает качество получаемого спирта и является недостатком указанного устройства.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом (прототипом) изобретения является устройство куба в установке, осуществляющей перегонку с водяным паром, описание которой приводится в источнике: Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973, стр. 481. Устройство содержит испарительный бак, обогреваемый по наружной поверхности с помощью рубашки, и барботер, через который подается острый пар внутрь испарительного бака. Недостатком данного технического решения, осложняющим его применение в маломерных аппаратах, является то обстоятельство, что для питания куба технологическим греющим паром необходимо наличие соответствующего оборудования (котельная, коммуникации и т. д.). Прототипу также присущи недостатки приведенных выше аналогов.

Заявляемое изобретение позволяет:
а) улучшить качество получаемого спирта;
б) сократить производственные площади.

Технические результаты, получаемые от использования изобретения, заключаются в следующем:
а) предотвращается разбавление навалки остатком, состоящим из воды с примесью сивушных фракций;
б) сивушные фракции остатка разбавляются водой пароводяной рубашки;
в) исключается из технологического процесса оборудование для производства и транспортировки технологического пара при сохранении комбинированного обогрева испарительного бака.

Указанные технические результаты достигаются тем, что испарительный куб установки для получения спирта, включающий испарительный бак с пароводяной рубашкой и барботер, дополнительно снабжен трубкой, заглубленной одним концом под уровень воды в пароводяной рубашке, а другим концом сообщающейся с паровой зоной испарительного бака и с ректификационной колонной, при этом приемный конец барботера сообщается с паровой зоной пароводяной рубашки. По ходу ректификации остаток из нижней части ректификационной колонны попадает не в испарительный бак, а в пароводяную рубашку, чем предотвращается разбавление навалки остатком, причем сивушные фракции, содержащиеся в остатке, разбавляются водой рубашки. Барботирование образующегося в рубашке пара через навалку обеспечивает ее комбинированный обогрев, без использования оборудования для производства и транспортировки технологического пара.

На чертеже изображен куб ректификационной установки периодического действия с фрагментом нижней части ректификационной колонны и подводом тепла от горелки через днище пароводяной рубашки.

Куб включает пароводяную рубашку 1, испарительный бак 2, барботер 3, сообщающийся приемным концом с паровой зоной рубашки, а другим концом заглубленный под уровень навалки в испарительном баке, устройство 4 сопряжения куба с ректификационной колонной 5, трубку 6, имеющую в верхней части расширение, расположенную на одной оси с ректификационной колонной и заглубленную нижним концом под уровень воды в рубашке 1.

Устройство работает следующим образом: нагрев воды в пароводяной рубашке 1 осуществляется от газовой горелки через днище или другим способом, например с помощью водяных ТЭНов, вмонтированных в рубашку (не показаны). При закипании воды в рубашке 1 пар конденсируется на внешней поверхности испарительного бака 2, при этом теплота конденсации передается через стенку бака 2 навалке внутри бака. При большом тепловом напоре, необходимом для быстрого разогрева навалки, при ограниченной циркуляции внутри навалки, которая возможна при производстве спирта из фруктово-ягодных выжимок, а также при истощении содержания спирта в навалке - во всех этих случаях происходит повышение давления внутри рубашки 1, т. к. отвод тепла через стенку бака 2 становится недостаточным. При достижении давлением P водяного пара в рубашке величины
P = ρ_нgh₁,
где h₁ - заглубление барботера под уровень навалки;
ρ_н - плотность навалки;
g - ускорение свободного падения;
начинается барботирование поступающего из паровой зоны рубашки 1 в барботер 3 водяного пара через навалку. Навалка при этом интенсивно перемешивается, а уровень воды в приемной трубке 6 поднимается на высоту h₂ относительно уровня воды в рубашке

где ρ_в - плотность кипящей воды.

Поверхность теплопередачи за счет барботажа резко увеличивается. Обогащенный спиртом пар из бака 2 поступает в ректификационную колонну 5, в верхней части которой происходит дефлегмация, конденсация, охлаждение и отбор дистиллята. Флегма в процессе движения по колонне вниз освобождается от спирта и насыщается водой, которая в виде остатка из нижней части колонны попадает в трубку 6 и поступает в пароводяную рубашку 1, пополняя уровень воды в ней. Таким образом, разбавления навалки водой не происходит, что является одной из причин повышения качества спирта. Другой причиной является то обстоятельство, что вместе с остатком, в основном состоящим из воды, в рубашку попадают компоненты сивушного масла, которые являются высококипящими по отношению к спирту. В рубашке 1 происходит их разбавление водой, что приводит к уменьшению их относительного содержания в парах, поступающих из испарительного бака 2 в ректификационную колонну 5.

Изобретение относится к спиртовой промышленности. Испарительный куб содержит испарительный бак и пароводяную рубашку, сообщающиеся между собой с помощью барботера и трубки. Последняя заглублена нижним концом под уровень воды в рубашке, не препятствующей прохождению пара из испарительного бака в ректификационную колонну и осуществляющей отвод остатка из ректификационной колонны в полость рубашки, таким образом, что не происходит разбавления навалки водой, а уровень воды в рубашке пополняется этим остатком и не изменяется. Изобретение позволяет обеспечить комбинированный обогрев навалки глухим и острым паром без применения специального оборудования для производства технологического пара и предотвратить разбавление навалки водой от конденсации острого пара, что позволяет повысить качество получаемого спирта. 1 ил.

Испарительный куб установки для получения спирта, включающий испарительный бак с пароводяной рубашкой и барбортер, отличающийся тем, что в конструкцию дополнительно введена трубка, заглубленная одним концом под уровень воды в пароводяной рубашке, а другим концом сообщена с паровой зоной испарительного бака и с ректификационной колонной, при этом приемный конец барботера сообщен с паровой зоной пароводяной рубашки.