Аппарат двойной дистилляции для производства дистиллята этилового спирта высшего качества Российский патент 2023 года по МПК C12P7/02 C12P7/06 B01D3/02 

Изобретение относится к химической отрасли и может быть использовано для производства дистиллята этилового спирта 60-100% для пищевой промышленности и химической промышленности.

Из существующего уровня техники известны:

Патент №SU 97664 А1 Непрерывно-действующий аппарат для перегонки и ректификации спирта (используются конусные детали, но в многоступенчатой сложной ректификационной колонне).

Предмет изобретения

1. Непрерывно-действующий аппарат для перегонки и ректификации спирта, выполненный в виде вертикальных колонн с отделениями для тарелок, отличающийся тем,, что, с целью лучшего истощения спиртосодержащей жидкости, выварная часть аппарата выполнена в виде нескольких горизонтальных цилиндров, последовательно соединенных между собой коленчатоизогнутыми трубами, снабженными приспособлениями для барботажа паром в виде перфорированных конусов, вмонтированных в тройники, через которые пропускают жидкость, а верхняя часть цилиндров соединена с ловушками цилиндрической формы, снабженными приспособлениями для отвода укрепленных паров и спирта в колонну.

2. Форма выполнения аппарата по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью использования спиртовых паров в качестве греющего агента, часть горизонтальных цилиндров, соединенных с одной ловушкой, снабжена подводом пара из парового пространства второй ловушки, выварные элементы которой имеют барботеры с приспособлениями для подвода свежего пара.

Также известен Патент №SU 124907 А1 Аппарат для перегонки коньячного спирта (однократная перегонка с существенной длительной энергоемкой подготовкой сырья) Предмет изобретения

Аппарат для перегонки коньячного спирта, включающий перегонный куб, дефлегматор, холодильник и сборник для головных и хвостовых погонов, отличающийся тем, что, с целью обеспечения однократной перегонки спирта, в нем совокупно применен установленный перед перегонным кубом резервуар для предварительного подогрева вина, снабженный змеевиком, по которому циркулирует отработанная горячая вода, подаваемая по трубопроводу из дефлегматора, и укрепляющая колонка с колпачковыми тарелками, монтированная между перегонным кубом и дефлегматором, которая соединяет корпуса последних в общую вертикальную колонку, причем для питания укрепляющей колонки флегмой она соединена с дефлегматором при помощи трубчатого гидравлического затвора.

Также известен Патент №SU 139642 А1 Непрерывно действующий аппарат для получения коньячного спирта (касательно ароматизации)

Предмет изобретения

Непрерывно действующий аппарат для получения коньячного спирта способом перегонки подогретого виноградного вина, выполненный с применением колонны истощения, колонны концентрации примесей, дефлегматоров и теплообменников для предварительного нагревания вина отличающийся тем, что, с целью получения высококачественного коньячного спирта, после колонны истощения установлена купажная коньячная колонна с приспособлениями для ввода и регулирования поступающих в нее высоко- и низкокипящих примесей.

Общим недостатком вышеописанных технических решений является; высокая техническая сложность, большая занимаемая площадь, высокое энергопотребление на 1 л. готового дистиллята, отдельные сложные устройства для ароматизации, отсутствие точного регулирования давления внутри всех производственных полостей в отдельности, непостоянное качество дистиллята (не выше 96%), при отсутствии контроля состава 4% примесей (в т.ч. опасных для здоровья человека и делающих невозможным использование полученных дистиллятов в химической промышленности).

Задачей предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.

Техническим результатом заявляемого изобретения является энергоэффективный компактный дистиллятор с точным управлением % содержания этилового спирта и воды в получаемом дистилляте, без вредных примесей.

Для достижения указанного технического результата предлагается аппарат двойного перегона новой конструкции, с конусным корпусом внутреннего перегонного куба, развернутым иначе, под другим углом, чем в более ранних изобретениях.

При этом фаз перегонки две, а не более.

В конструкции аппарата нет ректификационных колонн и тарелок. Не используются опасные химические реагенты.

Ароматизация происходит непрерывно и управляемо на выходе из перегонного куба. Точное регулирование и контроль давления внутри всех производственных полостей в отдельности.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На кубе 1 расположены две колонны для первого перегона 1.5 дюйма, и для второго перегона - 2 дюйма.

ОПИСАНИЕ АППАРАТА.

Фиг. 1. - Аппарат двойной дистилляции для производства дистиллята этилового спирта высшего качества.

Фиг. 2. - Холодильник проточный двухконтурный.

ОСНОВНОЙ КОРПУС

1. Куб №1 100 л. с отверстием 250 мм.

Для установки второго куба.

2. Куб второго перегона 15 л.

3. Заливная горловина приварной фланец кламповый на 2 дюйма с заглушкой.

4. Электронагреватели два шт.

5. Кран шаровой для слива барды.

6. Крышка съемная на 8 шпильках, диаметр 270 мм.

Для герметичного закрытия обоих кубов при помощи прокладок - 34.

7. Фланец кламповый на 1.5 дюйма приварной.

8. Фланец кламповый на 2 дюйма приварной.

9. Аварийные клапана сброса давления на каждый куб.

10. Ниппеля для установки электронных термометров на каждый куб.

11. Кран для слива первого перегона

12. Трубка слива первого перегона.

КОЛОННА ПЕРВОГО ПЕРЕГОНА

13. Диоптр.

14. Царга 330 мм. С расположенными в нутре сетками Панченкова.

15. Малая царга. 1.5 дюйма с установленным термометром.

16. Электронные термометры на двух колоннах.

17. Сухопарник с краном для слива флегмы и хвостов.

18. Кран сухопарника.

19. Барботер с крышкой из нержавейки и стеклянной банки 0.75 литра.

20. Холодильник двухконтурный проточный.

КОЛОННА ВТОРОГО ПЕРЕГОНА

21. Царга 330 мм. С расположенными в нутре сетками Панченкова.

22. Диоптр.

23. Дефлегматор.

24. Кран игольчатый для регулировки спиртозности.

25. Малая царга 2 дюйма с установленным термометром.

26. Краны перед барботерами 2 шт. на двух колоннах.

27. Барботер с крышкой из нержавейки и стеклянной банки 0.7S литра, (так же предназначенный для отбора легких фракций и голов)

28. Соединительные трубки с холодильником.

29. Трех ходовой кран для отбора голов и направления сырца первого перегона во второй куб.

30. Трех ходовой кран для направления охлаждающей жидкости в дефлегматор и сброса излишков.

31. Насадки Панченкова РПН.

32. Трубка для определения уровня жидкости в кубе -1

33. Трубка дополнительного нагрева паром и ручка для съема куба - 2.

34. Прокладки 2 шт. силиконовые высокотемпературные.

Все соединения колонн кламповые на 1.5-2 дюйма, а трубчатые соединения резьбовые прокладка штуцер-гайка, материал для трубок нержавейка пищевая, медь.

КУБ 2 ДЛЯ ВТОРОГО ПЕРЕГОНА

Конус с развальцовкой. Медь или Нержавейка пищевая толщина металла=1 мм. Диаметр Основание=270 мм. Диаметр вставляющейся части в первый куб=247 мм. Высота=655 мм. Развальцовка с отверстиями для крепления в 1 кубе=20 мм. Вершина конуса=100 мм. заглушенная овальная. Трубка дополнительного нагрева паром и ручка для съема куба диаметром=20 мм. Расположенная ниже основания-развальцовки на 25-30 мм. - 33. Вставляется вовнутрь первого куба.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна». Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «изобретательский уровень».

ХОЛОДИЛЬНИК ПРОТОЧНЫЙ ДВУХКОНТУРНЫЙ

Два змеевика-41-42 длиною по 1.5 м. труба нержавейка 8 мм. в одном корпусе; штуцер-35 вход пара первого перегона, штуцер-36 выход первого перегона, штуцер-37 вход пара второго перегона, штуцер-38 выход готовой продукции, штуцер-39 вход охлаждающей жидкость для охлаждения змеевиков, штуцер-40 выход охлаждающей жидкости для дефлегматора и сброса.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИСТИЛЛЯЦИОННОГО АППАРАТА ДВОЙНОГО ПЕРЕГОНА:

После нагревания в первом кубе аппарата спиртосодержащие пары поднимаются в трубу (царгу), где соприкасаются не только со стенками как при классической дистилляции, но и с поверхностью НПР (насадка Панчинкова), отдавая проволоке часть тепла.

В результате сивушные масла и другие примеси с высокой температурой кипения конденсируются и стекают назад в куб по стенкам царги в виде флегмы (жидкости), а очищенные от части вредных примесей спиртовые пары продолжают двигаться и попадают в сухопарник, где они конденсируются и стекают вниз, образуя жидкость, которая собирается на дне и удаляется открытием крана-18.

Остальные пары поднимаются и попадают в барботер, где также конденсируются очищаются и следуют к охладителю, где окончательно конденсируются и попадают в приемную емкость в виде голов, а затем после отбора голов переключением трехходового крана спирт сырец попадает во второй куб.

Во втором кубе по мере накопления сырца первого перегона начинается процесс второго перегона.

Этиловый спирт, как вещество с температурой закипания 78,4°С, преобразовываясь в пар проходит дальше - в царгу заполненной РПН через диоптр в дефлегматор.

Дефлегматор - это модуль, работающий по принципу тепломассообмена. Обязательно - противоточного воздействия. Иными словами - обратный холодильник, в котором спиртовые пары конденсируются и возвращаются в куб уже в виде жидкости - флегмы.

Встречая на пути новые пары, флегма вступает с ними в реакцию, «уводя вниз» тяжелые фракции - сивушные масла - и давая возможность легким веществам (среди которых находится -этиловый спирт) проходить дальше, в малую царгу, где и происходит температурный контроль спиртозности (чем ниже температура пара тем выше процент спирта), пройдя через барботер, получая последнюю качественную очистку, чтобы конденсироваться уже в нисходящем (прямом) холодильнике и попасть в приемную емкость очищенным и крепким спиртовым дистиллятом.

5 причин необходимости диоптра:

1. Диоптр предотвращает «захлебывание» колонны.

Захлебывание - это когда восходящие пары в колонне мешают стекать флегме обратно. То есть, скорость потока восходящих паров большая и это мешает стекать флегме обратно в бак. Если соотношение паров и флегмы примерно равно, то процесс идет стабильно.

Когда идет сильный нагрев браги и скорость испарения паров спирта большая, то происходит образование пены, содержащую примеси. И эта пена не успевает стекать по стенкам обратно в бак, а попадает в дефлегматор колонны, и далее в конечный продукт. Колонна начинает плеваться. Качество конечного продукта в результате сильно страдает.

С помощью дефлегматора можно увидеть процесс «захлебывания» и уменьшить нагрев браги, тем самым выровнять процесс испарения с процессом стекания флегмы по стенкам колонны

2. Диоптр позволит убрать брызгоунос

Отсечь брызгоунос очень важно при первой перегонке в режиме «потстилл».

Брага при нагреве обычно очень сильно начинает пениться и часть брызг от пены вместе с восходящим потоком пара может попадать в колонну, а далее в готовый продукт. В результате спирт - "сырец" получится низкого качества и придется его дополнительно очищать перед второй перегонкой.

Диоптр позволит во время заметить брызгоунос и уменьшить нагрев бака.

3. Диоптр как дополнительная царга

В диоптр можно вставить «насадку Панченкова» и тем самым увеличить количество сеток на пути поднимающихся паров из бака. Это позволит улучшить качество конечного продукта.

4. Диоптр сигнализатор хвостов

Когда диоптр запотел, то становится ясно, что тело уже закончилось и надо менять приемную емкость для сбора хвостов.

5. Диоптр СМЕСИТЕЛЬ (ароматизатор)

В диоптре можно подвесить сеточку с нужными химическими добавками и тем самым получить свой уникальный продукт.

Изобретение относится к химической отрасли и может быть использовано для производства дистиллятов этилового спирта высшего качества. Аппарат двойной дистилляции для дистиллирования этилового спирта, состоящий из двух перегонных кубов, причем один перегонный куб находится внутри другого, внутренний перегонный куб имеет собственную систему регулирования температуры и давления паров, входящую в единую систему регулирования температуры и давления паров дистиллятора, внешний перегонный куб имеет собственную систему регулирования давления паров, связанную с системой регулирования давления паров первого перегонного куба, входящую в единую систему регулирования температуры и давления паров дистиллятора, оба перегонных куба одновременно нагреваются одним нагревательным элементом, все тэны которого имеют одинаковую мощность, и температура в кубах регулируется единой системой регулирования температуры и давления паров дистиллятора, единая система регулирования температуры и давления паров дистиллятора позволяет с точностью до 0,2% контролировать чистоту дистиллята этилового спирта, от 60% вплоть до 100% чистоты. Технический результат - обеспечение энергоэффективного компактного дистиллятора с точным управлением % содержания этилового спирта и воды в получаемом дистилляте, без вредных примесей. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Аппарат двойной дистилляции для дистиллирования этилового спирта, состоящий из двух перегонных кубов, причем

один перегонный куб находится внутри другого,

внутренний перегонный куб имеет собственную систему регулирования температуры и давления паров, входящую в единую систему регулирования температуры и давления паров дистиллятора,

внешний перегонный куб имеет собственную систему регулирования давления паров, связанную с системой регулирования давления паров первого перегонного куба, входящую в единую систему регулирования температуры и давления паров дистиллятора,

оба перегонных куба одновременно нагреваются одним нагревательным элементом, все тэны которого имеют одинаковую мощность, и температура в кубах регулируется единой системой регулирования температуры и давления паров дистиллятора,

единая система регулирования температуры и давления паров дистиллятора позволяет с точностью до 0,2% контролировать чистоту дистиллята этилового спирта, от 60% вплоть до 100% чистоты.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что внутренний перегонный куб имеет геометрическую форму, контролирующую направление движения паров за счет работы физических законов термодинамики и не допускающую смешивания паров разных фаз перегона.

3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что обеспечивает точное регулирование и контроль давления внутри всех производственных полостей в отдельности.