Результат интеллектуальной деятельности: БИДИСТИЛЛЯТОР

Изобретение относится к конструкции аппарата получения особо чистой дистиллированной воды, используемой в медицинской, фармацевтической, биотехнической, электронной, химической и других отраслях промышленности.

Создание бидистиллятора из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т или другой с аналогичными характеристиками для получения особо чистой воды является актуальной задачей, важность которой обусловлена тем, что отечественная промышленность аппаратов такого типа не производит, приходится закупать за рубежом, на что затрачиваются немалые валютные средства.

Известны стеклянный бидистиллятор двухступенчатой дистилляции воды немецкой фирмы "GFL" (Gesellschaft fur Labortechnik mbH, Германия), стеклянный бидистиллятор «Fi-Streem» (LabStrong, США), редистиллятор "REL-5" (АО "ПОЛЬНА", Польша), изготовленный из медного листа, покрытого слоем чистого серебра и отдельными деталями из серебра.

Наиболее близким к заявленному аппарату является бидистиллятор ДЭ-5 С производства Китай, предназначенный для производства дистиллированной воды двойной перегонки. Недостатком данной конструкции является низкое качество получаемой дистиллированной воды, значительные габаритные размеры, большой вес, высокое электропотребление, высокое потребление исходной воды.

Сущность изобретения заключается в исполнении бидистиллятора с размещением в едином общем корпусе двух ступеней дистилляции, охладителя, блока управления, электрического клапана, трубопроводов, коллектора слива отработанной воды, при этом каждая ступень дистилляции содержит камеру испарения, электронагревательный элемент, камеру конденсации, конденсатор, сепаратор, уравнитель, а также при этом первая ступень дистилляции гидравлически связана со второй ступенью дистилляции трубопроводом подачи дистиллята, первым концом трубопровод присоединен к штуцеру сбора дистиллята камеры конденсации первой ступени, вторым концом к входному патрубку уравнителя второй ступени, расположенным в верхней части уравнителя непосредственно над выходным патрубком, в свою очередь, с трубопроводом подачи дистиллята, через установленный в трубопроводе распределительный коллектор, связан кран отбора дистиллята, при этом трубопровод подачи охлаждающей воды второй ступени снабжен электрическим клапаном, электрически связанным с блоком управления, в свою очередь, связанным с уравнителем и электронагревательным элементом второй ступени, при этом охладитель бидистиллята гидравлически связан с первой ступенью трубопроводом подачи охлаждающей воды первой ступени, через патрубок подачи исходной воды установленный на стенке камеры конденсации первой ступени и второй ступенью трубопроводом подачи бидистиллята, через штуцер сбора бидистиллята второй ступени.

Целью изобретения является создание бидистиллятора из коррозионно-стойкой стали марки 12Х18Н10Т или другой с аналогичными характеристиками для получения особо чистой дистиллированной воды с очень низким содержанием неорганических, органических или коллоидных примесей, с электропроводностью не более 1,0 мкСм/см - 2-я степень очистки по ГОСТ Р 52501(ISO 3696), а также повышение надежности работы при снижении энергетических и эксплуатационных затрат.

Указанная цель достигается тем, что бидистиллятор содержит кран отбора дистиллята после первой ступени, присоединенный через распределительный коллектор к трубопроводу, по которому из первой ступени во вторую ступень поступает дистиллят, а также объединением двух ступеней дистилляции, охладителя, блока управления, крана отбора дистиллята, электрического клапана, трубопроводов в единую конструкцию с полностью автоматической системой управления, включающей в себя поддержание количества воды, идущей на испарение в камерах испарения первой и второй ступеней дистилляции, включение подачи водопроводной воды в камеру конденсации второй ступени после начала процесса парообразования в камере испарения второй ступени и отключение подачи воды в камеру конденсации после окончания процесса парообразования в камере испарения второй ступени, при этом сборочные единицы и детали бидистиллятора, имеющие контакт с паром, дистиллированной и бидистиллированной водой, изготавливается из коррозионно-стойкой стали марки 12Х18Н10Т или другой с аналогичными характеристиками.

Предлагаемый бидистиллятор поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана схема устройства бидистиллятора, состоящего из двух ступеней.

На фиг. 2 показан общий вид бидистиллятора.

Бидистиллятор содержит общий корпус 10 (фиг. 2), в котором размещены первая 1 и вторая 2 ступень дистилляции, охладитель 3, кран отбора дистиллята 4, электрический клапан 5, коллектор слива отработанной воды 6, трубопровод первой ступени 7, трубопровод второй ступени 8, трубопровод 9, трубопровод 35 (фиг. 1), блок управления 11 (фиг. 2). Первая ступень дистилляции 1 состоит из камеры испарения 12, в которой установлены электронагреватель 13 и сепаратор 14, камеры конденсации 15, в которой установлен конденсатор 16, патрубок подачи исходной воды 17 и штуцер сбора дистиллята 18, уравнителя 19, в котором установлены трубка слива 20 и кран слива воды из камеры испарения 21. Вторая ступень дистилляции 2 состоит из камеры испарения 22, в которой установлены электронагреватель 23 и сепаратор 24, камеры конденсации 25, в которой установлен конденсатор 26, патрубок подачи исходной воды 27 и штуцер сбора бидистиллята 28, уравнителя 29, в котором установлены входной патрубок 30 и выходной патрубок 31, кран слива воды из камеры испарения 32. В трубопроводе 9 установлен распределительный коллектор 33. Блок управления 11 (фиг. 2) электрически связан с уравнителем 19 первой ступени 1, с уравнителем 29 второй ступени 2, с электронагревателем 13 первой ступени 1, с электронагревателем 23 второй ступени 2, с электрическим клапаном 5 (фиг. 1).

Предлагаемый бидистиллятор работает следующим образом.

Из открытого вентиля подачи воды 34 исходная водопроводная вода по трубопроводу первой ступени 7 попадает в охладитель 3, затем через патрубок подачи исходной воды 17, установленный на стенке камеры конденсации 15 первой ступени, подается в конденсатор 16, с выхода которого подается в уравнитель 19 и далее поступает в камеру испарения 12 с установленным в ней электронагревательным элементом 13, заполняя ее до рабочего уровня. Далее в процессе работы первой ступени уровень воды в камере испарения 12 поддерживается автоматически, а избыточная вода через трубку слива 20 поступает в коллектор слива отработанной воды 6, выход которого связан с канализацией и сливается в канализацию. По достижении водой рабочего уровня в камере испарения 12 уравнитель 19 подает сигнал в цепи управления блока управления 11, в результате чего происходит включение электронагревательного элемента 13, вода нагревается, закипает и превращается в пар, при понижении уровня воды в камере испарения 12 ниже допустимого уравнитель 19 подает сигнал в цепи управления электрического блока управления, в результате чего отключается электронагреватель 13. На выходе из камеры испарения пар проходит через сепаратор 14, освобождаясь от капель воды. Затем пар поступает в камеру конденсации 15, где конденсируется на наружной поверхности конденсатора 16, полученный дистиллят, с температурой от +80°С до +95°С, собирается в лотке камеры конденсации и выходит через штуцер сбора дистиллята 18 и попадает в трубопровод 9, связывающий первую ступень дистилляции со второй, с выхода которого поступает через входной патрубок 30 в уравнитель 29 второй ступени. Входной патрубок 30 установлен в верхней части уравнителя 29 над выходным патрубком 31. Далее дистиллят поступает в камеру испарения 22 второй ступени с установленным в ней электронагревательным элементом 23, заполняя ее до рабочего уровня. В процессе работы второй ступени уровень дистиллята в камере испарения 22 поддерживается автоматически, а избыточный дистиллят через выходной патрубок 31 поступает в коллектор слива отработанной воды 6, выход которого связан с канализацией и сливается в канализацию. По достижении дистиллятом рабочего уровня в камере испарения 22 уравнитель 29 подает сигнал в цепи управления блока управления 11, в результате чего происходит включение электронагревательного элемента 23, дистиллят нагревается, закипает и превращается в пар, при понижении уровня воды в камере испарения 22 ниже допустимого уравнитель 29 подает сигнал в цепи управления электрического блока управления, в результате чего отключается электронагреватель 23. Одновременно с включением электронагревательного элемента открывается электрический клапан 5 и осуществляется подача водопроводной воды по трубопроводу второй ступени 8 через патрубок подачи воды 27, установленный на стенке камеры конденсации 25 второй ступени, в конденсатор 26, с выхода которого водопроводная вода подается в коллектор слива отработанной воды 6, выход которого связан с канализацией и сливается в канализацию, при отключении электронагревательного элемента 23 закрывается электрический клапан 5 и прекращается подача водопроводной воды. На выходе из камеры испарения пар проходит через сепаратор 24, освобождаясь от капель воды. Затем пар поступает в камеру конденсации 25, где конденсируется на наружной поверхности конденсатора 26, полученный бидистиллят, с температурой от +80°С до +95°С, собирается в лотке камеры конденсации 25 и выходит через штуцер сбора бидистиллята 28 и попадает в трубопровод 35, связывающий вторую ступень дистилляции с охладителем 3, при прохождении которого бидистиллят охлаждается до необходимой температуры и подается потребителю. В трубопроводе 9, связывающем первую ступень дистилляции со второй, установлен распределительный коллектор 33, к которому присоединен кран отбора дистиллята 4, при открытии которого можно производить отбор дистиллята, получаемого в первой ступени. Для слива воды из камер испарения первой и второй ступеней при проведении профилактических или ремонтных работах, а также при отключении дистиллятора на длительное время в бидистилляторе установлены краны слива воды из камеры испарения 21 и 32.

Осуществляя отбор дистиллята, получаемого из первой ступени дистиллята через кран отбора дистиллята, расширяются возможности бидистиллятора, а также руководствуясь данными о качестве дистиллята из первой ступени, исключить попадание во вторую ступень дистиллята по качеству, не соответствующему требованиям ГОСТ 6709-72 «Вода дистиллированная», что в свою очередь позволит снизить загрязнение второй ступени и повысит стабильность получения особо чистой дистиллированной воды с очень низким содержанием неорганических, органических или коллоидных примесей, с электропроводностью не более 1,0 мкСм/см - 2-я степень очистки по ГОСТ Р 52501 (ISO 3696). Одновременно при этом, руководствуясь данными о качестве дистиллята, получаемого из первой ступени дистиллята через кран отбора дистиллята, определяется режим работы бидистиллятора:

- период эксплуатации;

- срок отключения для проведения профилактической промывки и очистки от накипи.

Заявляемое изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Использование предлагаемого бидистиллятора позволяет по сравнению с прототипом получить следующие технико-экономические преимущества:

- получить единую конструкцию бидистиллятора, состоящую из двух ступеней дистилляции, охладителя, крана отбора дистиллята, электрического клапана, коллектора слива отработанной воды, трубопроводов, блока управления, при этом сборочные единицы и детали бидистиллятора, имеющие контакт с паром, дистиллированной и бидистиллированной водой, изготавливаются из коррозионно-стойкой стали марки 12Х18Н10Т или другой с аналогичными характеристиками;

- повысить надежность работы бидистиллятора, снизить затраты по обслуживанию бидистиллятора, повысить стабильность получения качественной дистиллированной и бидистиллированной воды осуществления отбора дистиллята после первой ступени дистиллята через кран отбора дистиллята, контролируя качество дистиллята;

- расширить возможности бидистиллятора, получая дистиллят после первой ступени, с качеством, соответствующим требованиям статьи ФС 42-2620-97 ГФ XI издания «Вода для инъекций», ГОСТ 6709-72 «Вода дистиллированная», EN ISO 3696:1995 «Вода для лабораторного анализа» к воде типа III;

- значительно снизить энергетические затраты за счет автоматической системы управления - включения подачи водопроводной воды в камеру конденсации второй ступени после начала процесса парообразования в камере испарения второй ступени и отключение подачи воды в камеру конденсации после окончания процесса парообразования в камере испарения второй ступени;

- получить бидистиллят необходимой температуры.

Бидистилляторы производительностью 2 и 4 литра в час, согласно заявленному изобретению разработаны и прошли успешные испытания. ООО Производственная фирма «Ливам» г. Белгород (Россия) ведет технологическую подготовку к запуску в серийное производство бидистилляторов.