專利名稱：新型板式精餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
新型板式精餾裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001 ] 本實(shí)用新型提供一種新型板式精餾裝置。
技術(shù)背景[0002]小型板式精餾裝置在教學(xué)、科研中有較高的應(yīng)用價(jià)值，且可用于一些小規(guī)模生產(chǎn)。 精餾是利用混合物各組分揮發(fā)度的差異，將均相混合物予以分離的操作。精餾有較成熟的工藝流程和設(shè)備，尚須不斷改進(jìn)。同樣，新型板式精餾裝置在許多技術(shù)環(huán)節(jié)上存在值得探討的。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種新型板式精餾裝置，其采用的技術(shù)方案如下所述。[0004]一種新型板式精餾裝置，包括高位槽、精餾塔、保溫罩、塔釜、貯存器、冷卻器、分液器和全凝器，所述高位槽通過管道連接精餾塔，保溫罩罩于所述精餾塔外部，所述塔釜與精餾塔底部連接，所述冷卻器通過管道連接塔釜，所述分液器和全凝器分別通過管道連接精餾塔的上端，所述儲存器位于冷卻器和分液器的下方，其特征在于，所述的塔釜包括釜體和^Tr ΓΤΠ ο[0005]其中，設(shè)置加熱元件于塔釜內(nèi)部。[0006]其中，加熱元件是鐵鉻鋁線圈與銅護(hù)套構(gòu)成的不封合的環(huán)體，不封合的環(huán)體兩端連出垂直于環(huán)體的豎棒，豎棒再呈90°彎曲后延出一截橫向尾部。[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是將加熱方式變?yōu)楦獌?nèi)加熱，使操作安全，加熱電壓一步調(diào)到位，連續(xù)操作可獲塔底產(chǎn)品，塔釜壽命延長。


[0008]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中新型板式精餾裝置的示意圖；[0009]主要符號含義[0010]1.高位槽，2.精餾塔，3.保溫罩，4.塔釜，5.貯存器，6.冷卻器，7.分液器，8.全凝器，F(xiàn).轉(zhuǎn)子流量計(jì)，T.溫度計(jì)，C.電磁控制器，P.壓力計(jì)，V.電壓表，A.電流表具體實(shí)施方式
[0011]下面給出本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例，這些實(shí)施例并非限制本實(shí)用新型的內(nèi)容。[0012]實(shí)施例[0013]本裝置的控制設(shè)置見圖1。待處理物料靠重力自高位槽1流出，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)F， 定量流入精餾塔2。精餾塔2內(nèi)的蒸氣穿過塔板篩孔，與板上液層進(jìn)行質(zhì)和熱的交換，并逐級上升；板上液體與氣體錯(cuò)流交換后匯入溢流管，到達(dá)下一層塔板，并逐級下降。上升蒸氣來源于加熱元件對釜液的加熱。加熱元件受控于調(diào)壓器，功率大小由電壓表V、電流表A反映。釜內(nèi)技術(shù)指標(biāo)借助于溫度計(jì)T、壓力計(jì)P顯示。處理后的氣體從塔頂流出，流經(jīng)全凝器 8，流入分液器7。分液器7的液體分配由雙設(shè)定時(shí)間繼電器的電磁系統(tǒng)控制，以滿足選定的回流比——部分冷凝液作為回流液流回塔內(nèi)，另一部分作為餾出液流入上層貯存器5。處理后的塔內(nèi)液體由塔釜流出。經(jīng)過冷卻器6，流入下層貯存器5。流程中沒有另設(shè)再沸器，塔釜兼有再沸器功能。精餾裝置中各分體部件的外殼壁均采用玻璃材質(zhì)。塔釜液體獲得的熱量由電熱元件提供。目前現(xiàn)有技術(shù)使用的玻璃制精餾裝置均將電熱元件敷設(shè)在玻璃塔釜之外。[0014]在玻璃塔釜底部設(shè)加熱套即塔的U型底部全部被加熱套遮蓋。遮蓋釜底便阻止了提餾段產(chǎn)品由釜底流出，從表達(dá)精餾完整性的角度，這是個(gè)缺憾。用于小規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)也不能得到增濃的難揮發(fā)組分，清除釜液須將固定件打開，拆下塔釜才能辦到。在玻璃釜側(cè)壁纏繞連接電極的金屬片。這種電熱元件的優(yōu)點(diǎn)是不占空間，但操作時(shí)可能發(fā)生冷沸的破壞性現(xiàn)象；加熱不能一步到位，須逐步升壓；屬于裸電操作，存在安全問題。釜外加熱的缺陷是 熱源載體直接接觸釜外壁，玻璃塔釜壽命會受到影響。要克服上述缺陷，本實(shí)用新型的方案是將釜外加熱改成釜內(nèi)加熱，塔釜材質(zhì)仍采用玻璃。[0015]完成此方案需要考慮和解決兩個(gè)主要問題加熱元件表面材質(zhì)對物系化學(xué)穩(wěn)定性的影響；加熱元件的形狀及進(jìn)入玻璃釜內(nèi)的方式。[0016]本裝置針對的物系為乙醇-正丙醇。選用傳熱性能好、便于加工的銅管做加熱元件的護(hù)套。這種選擇基于如下考慮[0017]1)某些金屬可與醇反應(yīng)，使醇羥基中的氫原子被取代，如鈉與醇反應(yīng)生成醇鈉，而銅的原子核對外電子的吸引力較大，使銅的活潑性不足以發(fā)生如上反應(yīng)，故銅在釜液傳熱不會引起取代反應(yīng)而使物系的化學(xué)組分改變。[0018]2)伯醇蒸氣可在大于或等于250°C時(shí)，以銅為催化劑發(fā)生脫氫反應(yīng)，生成醛。以乙醇催化生成乙醛為例。從兩方面察看本物系。①物系為常壓操作，常壓下乙醇的沸點(diǎn) 78. 3°C，正丙醇的沸點(diǎn)97. 6°C，釜液為混合液，沸點(diǎn)小于正丙醇沸點(diǎn)。既使考慮累積到塔釜的壓降因素，釜液上方蒸氣的最高溫度仍不大于100°C，遠(yuǎn)小于250°C。②浸于釜液的銅護(hù)套外壁溫度會高于釜液飽和溫度，且外壁與飽和液的溫差越大，由壁面產(chǎn)生的上升氣泡越多?？赡艿内厔菔窃阢~護(hù)套外壁形成蒸氣膜，且蒸氣膜溫度隨壁溫升高而升高。而本次設(shè)計(jì)的加熱元件熱負(fù)荷最高時(shí)為110kW/m2，不足以形成膜狀沸騰，壁溫上限在130°C以內(nèi)，遠(yuǎn)小于250°C?？梢娿~在本物系的操作條件下不可能充當(dāng)催化劑使物系發(fā)生脫氫反應(yīng)。應(yīng)該說較多的處理物系對銅具有穩(wěn)定性，但當(dāng)某種處理物系不適于用銅作加熱材料時(shí)，可用石英玻璃或其它材料代替。[0019]本裝置正常操作僅需350W左右的加熱功率，為了擴(kuò)大裝置的教學(xué)功能，增加流體力學(xué)性能的演示，認(rèn)識非正常操作的狀態(tài)如液泛，本實(shí)用新型增加了可調(diào)功率范圍，使加熱元件最大功率可達(dá)1200W。這樣，加熱元件的外輪廓加大了，置放在釜腔的難度也加大了。 發(fā)明人打破了釜體一體的現(xiàn)狀，首先將玻璃塔釜設(shè)計(jì)成兩部分——釜體與釜蓋，再把鐵鉻鋁線圈與銅護(hù)套構(gòu)成的加熱元件加工成不封合的環(huán)體。未封合的環(huán)體兩端連出垂直于環(huán)體的豎棒，豎棒再呈90°彎曲后延出一截橫向尾部。尾部可從玻璃釜蓋上的專用玻璃管口伸出并與管口密閉連接。當(dāng)釜蓋與釜體合閉時(shí)，加熱元件便懸放在釜腔中。要強(qiáng)調(diào)的是，操作時(shí)加熱元件的給熱部分應(yīng)浸在釜液之內(nèi)，為此，在加熱元件內(nèi)部，加熱線圈與外導(dǎo)線的連接說明書3/4頁棒不能到加熱元件尾部才開始設(shè)。另外水平環(huán)體與釜體底部的距離應(yīng)盡量小些。采取這些有效措施可避免加熱元件無液部分的干燒，更不會損壞與之連接的玻璃管口。塔釜的加蓋設(shè)計(jì)解決了熱源的內(nèi)置問題，保證了用電安全及省電省時(shí)。與其它裝置的塔釜比較，還可以在裝置運(yùn)行多時(shí)后或需要更換處理物系時(shí)，對存在于釜內(nèi)的積漬方便地進(jìn)行開蓋清理。[0020]從理論上講，為了保證各層塔板氣液接近恒摩爾流動(dòng)的假定，從生產(chǎn)實(shí)際上講，為了提高熱利用率及塔頂產(chǎn)品量，塔身都必須實(shí)施保溫?，F(xiàn)有的裝置有的利用泡沫塑料、石膏等固體材料對塔身進(jìn)行纏裹保溫，僅留出一個(gè)板間距高度的玻璃柱用于觀測塔內(nèi)；有的在玻璃塔外壁進(jìn)行前期處理——鍍金屬膜，操作時(shí)金屬膜通電變熱達(dá)到保溫目的。幾種保溫效果比較，后一種有其新穎的特點(diǎn)，能保證塔內(nèi)具有整體可視性，故該裝置目前不斷在各方成為更新替代品。然而這種保溫法有其缺陷①屬于裸電；②制作費(fèi)高；③屬能量保溫，需耗操作費(fèi)。另外，精餾操作塔內(nèi)物料的溫度自塔底至塔頂，由大到小具有一定分布規(guī)律。由于鍍膜技術(shù)本身的限制，膜的稀密度不會沿塔長有漸進(jìn)變化，而且膜的均勻性差，無物料通電檢測，各處的無序溫差可大到30°C 40°C，這給操作時(shí)的通電控溫和分離帶來不利。塔內(nèi)熱量散失的多少還需要驗(yàn)證。[0021]本裝置的保溫是以空氣做保溫介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的?？諝獾膶?dǎo)熱系數(shù)幾乎比所有的固體保溫材料都低，空氣的這一特性及它的可無價(jià)使用的特點(diǎn)是本裝置解決保溫問題的著眼點(diǎn)。本裝置用一特制的、可封閉可拆裝的有機(jī)玻璃罩將空氣封住，空氣便在精餾塔外、保溫罩內(nèi)的夾層起到阻礙熱量散失的作用?？諝馐橇黧w，會在夾層的有限空間中自由流動(dòng)。自由流動(dòng)空氣的導(dǎo)熱能力大于停滯空氣的導(dǎo)熱能力，對應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)為當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)。借助經(jīng)驗(yàn)公式可知，空氣的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)依然很低。經(jīng)測試和計(jì)算后得知，應(yīng)用空氣保溫，操作過程熱損失僅是加罩前的10% 15%，制作費(fèi)僅是鍍膜保溫的1/3，且操作過程不再消耗外加能量，能使塔內(nèi)具有整體可視性。[0022]幾乎所有同類裝置的溢流管都是不透明的金屬材質(zhì)，金屬溢流管和同樣材質(zhì)的塔板焊接為一體。[0023]本裝置的溢流管選用圓玻璃管，其優(yōu)點(diǎn)能使觀測者清楚地看到管內(nèi)流體流動(dòng)，溢流管與塔板可活動(dòng)連接，即溢流管可調(diào)可換。有了這種改進(jìn)，省卻了焊接，節(jié)省了金屬管，節(jié)省了資金；有了這種改進(jìn)，還可調(diào)整溢流管與塔板在鉛垂方向上的相對位置，以了解板上液層高度與板效率的關(guān)系，又可在一定范圍內(nèi)更換不同管徑的溢流管，了解停流時(shí)間對板效率的影響。[0024]在使用較多的一種同類裝置內(nèi)，各層塔板是靠中心拉桿和定距管固定的，塔板周邊鑲進(jìn)聚四氟乙烯塑料環(huán)內(nèi)，此環(huán)起著金屬塔板與玻璃塔壁的隔離作用和阻止壁流作用。 將這樣的塔內(nèi)構(gòu)架放入塔節(jié)(一個(gè)塔節(jié)等于數(shù)個(gè)板間距)內(nèi)，要有較高的加工要求和安裝要求，而且操作時(shí)的鼓泡區(qū)面積因中心拉桿和定距管的存在而減小，對分離效果產(chǎn)生一定影響。[0025]本裝置塔身由帶玻璃法蘭的塔節(jié)組成，一個(gè)塔節(jié)等于一個(gè)板間距，塔板由塔節(jié)端部玻璃法蘭盤夾緊。法蘭盤無須打孔，無須螺栓鎖扣，拆裝無需工具極其方便。由于塔板有效操作區(qū)沒有固定件，分離效果好于上例。[0026]玻璃法蘭盤簡單而成功的運(yùn)用還帶來一些方便，當(dāng)各層塔板溫度需要自動(dòng)測定時(shí)，線狀熱電探頭可輕易由塔節(jié)進(jìn)板，由法蘭盤卡住即可，無須用金屬改變塔節(jié)材質(zhì)。[0027]本裝置是由分體部件組合而成，類似積木組合。每一個(gè)部件可隨時(shí)方便地組裝和拆卸，便于工況調(diào)試、局部改造及裝置清洗。除法蘭連接外，分體部件的結(jié)合以口塞式為主。 口塞式接口的封密性好，裝卸容易，無須借助工具。[0028]新裝置具有如下特點(diǎn)[0029]1)改加熱方式為釜內(nèi)加熱，使操作安全，加熱電壓一步調(diào)到位，連續(xù)操作可獲塔底產(chǎn)品，塔釜壽命延長；[0030]2)改保溫方式為空氣保溫，使外觀整齊，塔內(nèi)狀態(tài)整體可視，不耗操作費(fèi)；[0031]3)改溢流管為透明可調(diào)玻璃管，省卻焊接并使內(nèi)部可見，為兩相流動(dòng)的研究帶來方便；[0032]4)改變塔板固定方式，并使裝置形成積木式連接，為此可使裝置拆裝更方便，不占分離有效區(qū)，有利板效率的提高。
權(quán)利要求1.一種新型板式精餾裝置，包括高位槽、精餾塔、保溫罩、塔釜、貯存器、冷卻器、分液器和全凝器，所述高位槽通過管道連接精餾塔，保溫罩罩于所述精餾塔外部，所述塔釜與精餾塔底部連接，所述冷卻器通過管道連接塔釜，所述分液器和全凝器分別通過管道連接精餾塔的上端，所述儲存器位于冷卻器和分液器的下方，其特征在于，所述的塔釜包括釜體和釜至ΓΤΠ ο
2.如權(quán)利要求1所述的新型板式精餾裝置，其特征在于，設(shè)置加熱元件于塔釜內(nèi)部。
3.如權(quán)利要求2所述的新型板式精餾裝置，其特征在于，加熱元件是鐵鉻鋁線圈與銅護(hù)套構(gòu)成的不封合的環(huán)體，不封合的環(huán)體兩端連出垂直于環(huán)體的豎棒，豎棒再呈90°彎曲后延出一截橫向尾部。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種小型板式精餾裝置，包括高位槽、精餾塔、保溫罩、塔釜、貯存器、冷卻器、分液器和全凝器，其特征在于，所述的塔釜包括釜體和釜蓋。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是1)改加熱方式為釜內(nèi)加熱，使操作安全，加熱電壓一步調(diào)到位，連續(xù)操作可獲塔底產(chǎn)品，塔釜壽命延長；2)改保溫方式為空氣保溫，使外觀整齊，塔內(nèi)狀態(tài)整體可視，不耗操作費(fèi)；3)改溢流管為透明可調(diào)玻璃管，省卻焊接并使內(nèi)部可見，為兩相流動(dòng)的研究帶來方便；4)改變塔板固定方式，并使裝置形成積木式連接，為此可使裝置拆裝更方便，不占分離有效區(qū)，有利板效率的提高。
文檔編號G09B23/12GK202237319SQ201120193359
公開日2012年5月30日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者江靜, 閭肖波 申請人:上海恩氟佳科技有限公司