Устройство для получения спирта

 

Полезная модель относится к винодельческой отрасли пищевой промышленности преимущественно к устройствам для получения спирта. Она может быть использовано в социальной сфере. Технический результат и задача заключаются в более тонком разделении фракций и получении качественного спирта. Это достигается новыми техническими решениями находящимися в причинно следственной связи с техническим результатом. Полезная модель отличается тем, что флегмовое число непрерывно автоматически регулируют, что позволяет осуществлять более тонкое разделение фракций по температуре и получать в результате качественный спирт. Регулировку флегмового числа осуществляют распределителем фракций выполненным с использованием электромагнитных клапанов, а изменение температуры в верхней части колонны осуществляют с помощью платинового термопреобразователя сопротивления. Подготовлена технологическая и техническая документация. Изготовлен и испытан опытный образец. Испытания дали положительные результаты. Комплект поставок определен. Предлагаемая полезная модель может найти широкое применение на предприятиях пищевой, парфюмерной, медицинской промышленности. Приложено фиг.1. пункт пат.ф.1

Полезная модель относится к винодельческой отрасли пищевой промышленности преимущественно к устройствам для получения спирта. Полезная модель может быть использована в социальной сфере.

Известно устройство для получения спирта разработки ООО «АйСи Групп», г.Санкт-Петербург, сайт www.doktorguber.ru дата публикации 22.02.2011 г. Стр.1-4, 2-4, 3-4, 4-4 (1).

Устройство использует ручное управление флегмовым числом на ректификационной колонне. Флегмовое число - это отношение, сконденсированной из пара жидкости (дистиллята) стекающей обратно в ректификационную колонну к жидкости (дистилляту) отбираемой из ректификационной колоны.

Известно также универсальное устройство «Доктор Губер» (модель «симпл»).

Устройство позволяет производить как самогон, так и спирт с использованием ректификационной колонны.

В этом устройстве имеется электронная система, позволяющая контролировать температуру в двух точках (в испарительном кубе и в колонне).

В режиме самогона электронная система поддерживает температуру в колонне автоматически плавно посредством тиристорного управления.

В режиме ректификации мощность нагревателя постоянная, а управление температурой в колонне поддерживается флегмовым числом путем ручного управления регулятора отбора (игольчатым клапаном).

На панели управления предусмотрена цифровая индикация подводимой мощности и плавная регулировка мощности от 0 до номинала.

Процесс получения спирта осуществляется только в ручном режиме управления флегмовым числом и качество спирта можно определить только органолептическим способом (по запаху).

При длительности процесса ректификации до 10 часов, в зависимости от емкости перегонного куба, получение качественного спирта не реально.

Известно устройство для получения спирта разработки ООО «Изобретатель», г.Москва, сайт: www.spirtzavod.ru дата публикации 30.11.2009 г. Стр.1-4, 2-4, 3-4, 4-4 (2)

Это профессиональное ректификационное оборудование для лабораторий, малых предприятий и населения на базе Лабораторных Универсальных Модулей Малый Ректификационный Комплекс (ЛУММАРК)

Ректификация осуществляется за счет тепломассообменного процесса между паровой и жидкой фазами. Процесс происходит по всей высоте колонны между стекающим вниз дистиллятом (флегмой), образующимся наверху колонны в охладителе, и поднимающимся вверх паром.

Соотношение между расходами дистиллята возвращаемого в ректификационную колонну и отбираемого дистиллята называется флегмовым числом и устанавливается регулятором отбора.

Регулятор отбора выполнен или в виде медицинской капельницы, или в виде игольчатого крана.

Недостаток устройства - регулировка флегмового числа происходит вручную, а качество выхода дистиллята (спирта) можно определить только по запаху.

В комплект к ректификационной колонне предлагается дополнительное устройство - электронный компаратор температур, который отслеживает разность в двух разнесенных по высоте точках ректификационной колонны и при приближении переходного процесса между фазой отбора начальных фракций «головы» и фазой отбора «спирта», выдает звуковой сигнал, по которому оператор принимает соответствующее решение.

При этом, регулировка флегмового числа происходит вручную.

Процесс ректификации протекает довольно долго от нескольких часов до десяти часов и разделен на несколько этапов:

Первый режим «Разогрев» колонны, при котором включаются, как правило, два нагревателя для быстрого разогрева. При достижении заданной температуры оставляют один нагревательный элемент, называемый «технологическим», а второй нагреватель, называемый «разогревающим» отключается. Если не отключить вовремя «разогревающий» нагреватель, то колонна «захлебнется» и процесс надо начинать сначала. При использовании компаратора температур, по его звуковому сигналу оператор может отключить «разогревающий» нагреватель, если будет находиться рядом с колонной.

После разогрева колонны, наступает режим «Стабилизации». В этом режиме отбор отсутствует (закрыт игольчатый клапан) и вся флегма стекает в колонну, встречается с поднимающимся паром до тех пор, пока температура пара в верхней части колонны не стабилизируется. Отслеживание этой ситуации требует постоянного наблюдения оператора за показаниями термометра или при наличии компаратора температур требует ожидания звукового сигнала, после чего оператор открывает игольчатый клапан и ректификационная колонна переходить к отбору «головы».

Следующий режим «Отбор головы», при котором отбираются легко кипящие фракции, куда можно отнести метиловый спирт и альдегидную группу примесей. Отследить окончание этой стадии можно при наличии компаратора температур и по звуковому сигналу начать отбор спирта в другую емкость. При отсутствии компаратора, переход в режим «Отбора спирта» осуществляется только по запаху.

Режим «Отбора спирта» с использованием компаратора температур позволяет оператору по звуковому сигналу вмешиваться в процесс, закрывая игольчатый клапан, чем, обеспечивается увеличение флегмового числа и стабилизируется температура пара в верхней части колонны, или открывать игольчатый клапан, что уменьшает флегмовое число и увеличивает отбор.

Требуется постоянное вмешательство оператора для поддержания такого процесса получения спирта.

При превышении температуры пара в верхней части колонны более установленного порога начинается режим отбора конечных фракций «хвоста» - это в основном сивушные масла.

Режим «Отбора хвоста» оператор должен улавливать по звуковому сигналу от компаратора температур и начать отбор сивушных масел в другую емкость.

Без компаратора температур процесс получения спирта можно отслеживать только органолептическим способом (по запаху), что при работе колонны порядка 10 часов невозможно.

При наличии компаратора температур оператор все равно привязан к процессу в течении тех же 10 часов, так как любые отклонения разницы температур даже и в режиме отбора спирта требуют ручного управления регулятора отбора.

Заявленный порог разности температур 0,1 град.С не позволяет поддерживать нужный уровень температуры пара в верхней части колонны, чтобы получить более тонкое разделение по температуре и в итоге более качественный выход спирта.

То есть, устройство получения спирта с использованием ручного управления флегмовым числом не пригоден для получения качественного спирта.

Это устройство принято за прототип.

Предлагаемая полезная модель для получения спирта отличается тем, что флегмовое число непрерывно автоматически регулируют в зависимости от температуры пара в верхней части колонны, что создает:

технический результат, заключающийся в получении качественного спирта и в итоге решается задача в более тонком разделении фракций по температуре.

Это достигается новыми техническими решениями, находящимися в причинно-следственной связи с техническим результатом и задачей.

Сущность заявленной полезной модели выражается в совокупности нижеследующих существенных признаков.

Уже известное устройство для получения спирта включает испарительный куб, ректификационную колонну, трубопроводы, нагреватель и охладитель.

Отличительными существенными признаками от прототипа, создающими указанный технический результат, является то, что для регулировки флегмового числа оно содержит распределитель фракций, выполненный с использованием электромагнитных клапанов, подключенных к электронному устройству управления, и электронный ключ.

Измерение температуры в верхней части ректификационной колонны осуществляют с помощью платинового термопреобразователя сопротивления с пределом допускаемого отклонения сопротивления 0,005 на каждый градус. Распределитель фракций и термопреобразователь сопротивления подключены к электронному устройству управления.

Один электромагнитный клапан для отбора «БРАКА» (голова и хвост), а второй электромагнитный клапан для отбора «СПИРТА». Каждый электромагнитный клапан во время отбора «БРАКА» или «СПИРТА» включается на 50 мсек. В это время сконденсированная из пара капля стекает в приготовленную емкость, после чего наступает пауза, во время которой электромагнитный клапан закрыт, и вся образовавшаяся флегма стекает в колонну, встречается с поднимающимся паром, в результате чего происходит термостабилизация в колонне.

В режиме «Отбора спирта» отклонение температуры с датчика 8 выше определенного среднего значения для спирта приводит к тому, что увеличивается пауза на электромагнитном клапане для спирта, чем улучшается термостабилизация в колонне.

Если отклонение температуры с датчика ниже, чем определенное среднее значение для спирта, то уменьшается пауза на электромагните для спирта, в результате чего увеличивается отбор спирта.

Такая работа происходит постоянно, что позволяет осуществить оптимальную производительность отбора спирта, при этом поддерживая стабильно высокое качество отбора, чем так же достигается указанный технический результат и задача получения качественного спирта.

Предлагаемая совокупность существенных признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна». В то же время совокупность отличительных признаков, приводящих к решению поставленной задачи, явным образом не следует из известного уровня техники, поскольку не выявлено предписываемых этой полезной моделью преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, направленными на достижение технического результата и задачи.

На Фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемой полезной модели, которая содержит: испарительный куб 1, ректификационную колонну, далее колонна 2, охладитель 3, теплоэлектронагреватель (ТЭН) технологический, далее нагреватель 4, теплоэлектронагреватель (ТЭН) разогревающий, далее нагреватель 5, датчик уровня 6, блок розеток 7, термопреобразователь сопротивления платиновый 8, узел отбора 9, распределитель фракций 10, электромагнитный клапан «СПИРТА», далее клапан 11, электромагнитный клапан «БРАКА», далее клапан 12, емкость сбора «СПИРТА» 13, емкость сбора «БРАКА» 14, устройство управления электронное 15, далее УУ, электронный ключ 16, трубопровод 17 подачи воды в охладитель 3, трубопровод 18 отвода воды из охладителя 3, трубопровод отвода дистиллята 19, движение флегмы 20 в колонне 2, движение пара 21 в колонне 2, электрические соединения 22, провод заземления 23, сеть 24 на 220 вольт.

Работу устройства для получения спирта по предлагаемой полезной модели осуществляют следующим образом.

Собирают устройство, для чего к блоку розеток 7 подключают технологический нагреватель 4 и разогревающий нагреватель 5, а также датчик уровня 6. Узел отбора 9 на охладителе 3 соединяют трубопроводом отвода дистиллята 19 с распределителем фракций 10, а электромагнитные клапаны «СПИРТА» 11 и «БРАКА» 12 соединяют трубопроводами соответственно с емкостями сбора «СПИРТА» 13 и «БРАКА» 14. Устройство управления 15 с электронным ключом 16 соединяют (подключают) электрическими соединениями (проводами) 26 с платиновым термопреобразователем сопротивления 8 и проводами 22,25 с электромагнитными клапанами «СПИРТА» 11 и «БРАКА» 12 и сетью 24 на 220 вольт, предварительно заземлив УУ 15 с испарительным кубом 1 проводом заземления 23. Соединяют охладитель 3 с водой трубопроводами 17 и 18.

С УУ запускают работу полезной модели. Включаются нагреватели 4 и 5 и начинается разогрев жидкости в испарительном кубе 1. Без электронного ключа полезная модель работать не сможет. В электронном ключе 16, записана информация о максимальном времени работы полезной модели в режиме «отбора спирта». После окончания очередного процесса ректификации затраченное время на отбор спирта вычитается из записанного максимального времени и оставшееся время для дальнейшей работы отображается на дисплее УУ в конце цикла, а также в начале следующего процесса ректификации. Когда максимальное время на отбор спирта будет полностью израсходовано, полезная модель прекратит работу. Дальнейшее возобновление работы возможно, если вставить новый электронный ключ с записанным максимальным временем. Заказ максимального времени определяет тот, кто заказывает полезную модель. При этом необходимо сообщить номер, присвоенный полезной модели при продаже. С этим номером связан код, по которому программируется полезная модель. От заказанного максимального времени зависит стоимость полезной модели. В любой момент заказчик может заказать электронный ключ с любым большим или меньшим временем, получить его по почте и продолжить работать с полезной моделью.

Заказчик может вначале, заказав небольшое максимальное время, за небольшую стоимость приобрести полезную модель, поработать, оценить успех и далее выкупить электронный ключ на большее максимальное время.

После достижения заданной в УУ температуры, отключается разогревающий нагреватель 5 и дальнейший нагрев осуществляет технологический нагреватель 4.

Клапана 11 и 12 закрыты. Пар 21, поднимаясь по колонне 2, охлаждается в охладителе 3 и образовавшаяся флегма 20 стекает обратно в колонну 2. Встречаясь с паром, происходит термостабилизация в колонне 2, при наступлении которой в верхней части колонны располагаются легко кипящие фракции «голова» такие как метиловый спирт, альдегидная группа и т.п., а в нижней части колонны фракции с большей температурой кипения такие как этиловый спирт и в дальнейшем сивушные масла.

Контроль над температурой в верхней части колонны осуществляет платиновый термопреобразователь сопротивления 8 с пределом допускаемого отклонения 0,005 на каждый градус. УУ анализирует температуру и когда наступит стабилизация при которой температура не выйдет за установленные в УУ пределы, начнется отбор легко кипящих фракций, для чего откроется клапан «БРАК» 12. Клапан открывается на 50 мсек, после чего наступает пауза, во время которой флегма стекает в колонну. Причем пауза уменьшается с 9 сек, до 5 сек, после чего клапан «БРАК» закрывается и опять начинается стабилизация температуры перед отбором спирта. Когда стабилизация наступит и температура не выйдет за установленные в УУ пределы начнется отбор спирта. Открывается клапан «СПИРТ» 11, также на 50 мсек с паузой 5 сек. Если при этом температура с термопреобразователя сопротивления платинового 8 превысит высчитанную среднюю температуру на момент начала отбора спирта, то пауза клапана увеличивается, что увеличивает объем флегмы стекающий в колонну и тем самым опять возвращает в норму термостабилизацию в колонне. И наоборот, если температура становиться ниже высчитанной средней, то пауза уменьшается, увеличивая тем самым производительность отбора спирта. С течением времени отбора спирта его становится все меньше в испаряемой жидкости и требуется все больше времени для стабилизации температуры, что означает увеличение паузы клапана 11. Когда пауза достигнет 9 сек, УУ принимает решение о переходе к отбору последних фракций с большей температурой кипения «хвост» сивушные масла. Клапан 11 закрывается, а клапан 12 «БРАК» открывается и с наименьшей паузой 0,7 сек происходит отбор. При достижении температуры заданной в УУ прекращается отбор «хвоста» и после отключения нагревателей 4 и 5, а также очистки трубопроводов 19, устройство переходит в режим ожидания нового процесса. Датчик уровня 6 останавливает разогрев колонны при отсутствии испаряемой жидкости над разогревающим нагревателем 5, предохраняя последний от сгорания.

Подготовлена конструкторская и технологическая документация. Изготовлен и испытан опытный образец. Комплект поставок определен. Испытания дали положительные результаты.

Предлагаемая полезная модель может найти широкое применение на предприятиях пищевой, парфюмерной, медицинской промышленности, а также в быту.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о возможности использования полезной модели в том виде, как она охарактеризована в формуле полезной модели с помощью вышеописанных в заявке известных и предлагаемых средств. Следовательно, заявленное устройство соответствует требованию «промышленно применимо по действующему законодательству».

Устройство для получения спирта, включающее испарительный куб, ректификационную колонну, трубопроводы, нагреватель и охладитель, отличающееся тем, что для регулировки флегмового числа оно содержит распределитель фракций, выполненный с использованием электромагнитных клапанов, и электронный ключ, а измерение температуры в верхней части ректификационной колонны осуществляют с помощью платинового термопреобразователя сопротивления, при этом распределитель фракций, электромагнитные клапаны и платиновый термопреобразователь сопротивления подключены к электронному устройству управления.



 

Похожие патенты:

Устройство управления температурой электролизера относится к управлению температурой в ходе эксплуатации электролизера по технологии электролиза расплавленных солей, в частности, к агрегату для автоматического управления температурой электролизеров, который автоматически поддерживает температуру нескольких электролизеров в стандартных пределах.

Термос // 56101

Калорифер // 139007
Полезная модель относится к оборудованию для железнодорожного транспорта, устанавливаемому в систему отопления и кондиционирования воздуха и предназначенному для нагрева воздуха и поддержания заданной температуры внутри закрытых объемов, например, в пассажирских вагонах электропоездов
Наверх