一種無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)及膜精餾裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于膜精餾領(lǐng)域，涉及精餾裝置，尤其是一種無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)及膜精餾裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代膜精餾塔的塔頂必須配套塔頂冷凝器，區(qū)別在于采用外回流或內(nèi)回流，在精餾塔內(nèi)必須有填料或塔盤等傳質(zhì)單元。在很多制藥企業(yè)，由于不允許精餾塔超出設(shè)計(jì)廠房，而物系分離難度又較大，理論塔板數(shù)多，塔器高度也大。傳統(tǒng)精餾只能在增減傳質(zhì)單元效率上下功夫，但難于從根奔上解決問題。
[0003]根據(jù)檢索，發(fā)現(xiàn)以下幾款主要的膜精餾裝置，具體公開內(nèi)容如下:
[0004]專利文獻(xiàn)CN103170245A公開了一種膜蒸餾器，該膜蒸餾器包括矩形的殼體、與殼體相連接上、下蓋板、殼體內(nèi)的中空纖維膜組件單元、中空管組件單元以及置于中空纖維膜組件單元和中空管組件單元之間的隔網(wǎng)組成，蓋板上設(shè)置料液進(jìn)出口，殼體腔分三段結(jié)構(gòu)，其中上、下腔為對稱的雙腔結(jié)構(gòu)，在上、下腔的同一側(cè)腔內(nèi)由膠黏劑固定至少兩排中空纖維膜組件單元，在上、下腔的另外同一側(cè)腔內(nèi)由膠黏劑固定至少兩排中空管組件單元，在上、下腔內(nèi)分別設(shè)有方向一致的一塊分隔板，在上、下腔之間的是連通的單腔。
[0005]專利文獻(xiàn)CN203303840U公開了一種新型升膜精餾裝置，包括預(yù)熱器、升膜蒸發(fā)器、氣液分離器、一級冷凝器和二級冷凝器；所述預(yù)熱器與所述升膜蒸發(fā)器連接，所述升膜蒸發(fā)器與氣液分離器連接，所述氣液分離器與預(yù)熱器連接；所述一級冷凝器和二級冷凝器相互連通，所述一級冷凝器與預(yù)熱器連通。
[0006]專利文獻(xiàn)CN202191712U公開了一種高效降膜精餾塔，包括依次導(dǎo)通的降膜蒸發(fā)器(I)、蒸餾釜(2)、蒸餾塔(3)、第一冷凝器(4)、第二冷凝器￠)，所述降膜蒸發(fā)器(I)通過管道與塔釜連接，塔釜配置有輸送物料的物料泵(7)，第二冷凝器(6)帶有出口端(10)，蒸餾釜(2)通過第一回收管道(8)與塔釜導(dǎo)通。
[0007]上述裝置均采用塔頂冷凝器的方式對塔頂蒸汽進(jìn)行冷凝后再循環(huán)，不能從根本解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，而本申請完全不需要任何冷凝器，蒸汽在上升過程中即得到冷凝，增加精餾效率，減低精餾塔高度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，精餾效率高的無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)及膜精餾裝置。
[0009]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)目的的技術(shù)方案是:
[0010]一種無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)，所述膜精餾塔節(jié)為中空圓柱形精餾塔塔節(jié)，塔節(jié)內(nèi)軸向平行間隔安裝多個(gè)膜精餾換熱管，在塔節(jié)內(nèi)緣同軸上、下間隔徑向固裝多個(gè)密封板，膜精餾換熱管外緣密封穿過密封板，相鄰密封板之間的膜精餾塔節(jié)形成一個(gè)密封的冷凝腔，在每個(gè)冷凝腔的外緣上部連通安裝冷媒出口，冷凝腔的外緣下部連通安裝冷媒入口。
[0011]而且，在冷媒出口連接一冷媒箱，冷媒箱出口連接壓力泵，壓力泵出口連接冷媒入
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[0012]而且，在冷媒出口和入口之間安裝流量計(jì)。
[0013]而且，在每個(gè)冷凝腔冷媒的入口和出口處對應(yīng)的塔節(jié)上均安裝溫度監(jiān)測儀。
[0014]而且，所述冷凝腔至少設(shè)置三個(gè)。
[0015]而且，所述換熱管的管壁軸向間隔制有徑向凹環(huán)。
[0016]一種無塔頂冷凝器的膜精餾裝置，包括再沸器、膜精餾塔節(jié)、物料冷卻器以及儲料罐，再沸器上部出口同軸固裝膜精餾塔節(jié)，膜精餾塔節(jié)頂部同軸連接物料冷卻器，冷卻器的成品出口連接儲料罐，所述膜精餾塔節(jié)為上述無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)。
[0017]而且，在物料冷卻器頂端連接一真空泵。
[0018]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0019]1、本實(shí)用新型提供的無塔頂冷凝器膜精餾塔在塔身設(shè)置為多段相互密封的冷凝腔，冷凝腔上、下部設(shè)置循環(huán)進(jìn)、出水(冷媒)口，通過循環(huán)的進(jìn)出水將該段冷凝腔內(nèi)的換熱管冷凝，進(jìn)而將換熱管內(nèi)的物料冷卻，達(dá)到循環(huán)精餾的目的，在冷凝過程中，在換熱管不同位置，傳熱量不同，保證該裝置的換熱管內(nèi)蒸汽和液體之間的平衡，確保在塔頂能得到合格
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[0020]2、本實(shí)用新型提供的無塔頂冷凝器膜精餾塔可通過分段調(diào)節(jié)冷媒量來調(diào)節(jié)該段冷凝腔內(nèi)物料的冷凝速率，從塔內(nèi)蒸汽離開再沸器進(jìn)入底層填料或塔盤開始，在換熱管間通入冷媒，通過模擬計(jì)算確定不同位置的冷媒量和冷媒溫度，塔外采用流量計(jì)，冷水泵和塔內(nèi)循環(huán)水(冷媒)出口溫度進(jìn)行自控，通過準(zhǔn)確控制冷媒量和冷媒溫度，其中頂端換熱段冷媒溫度接近塔頂物料泡點(diǎn)溫度。
[0021]3、本實(shí)用新型提供的無塔頂冷凝器膜精餾塔可用于靠膜精餾方法分離的兩組份有機(jī)物系，在塔頂?shù)玫胶细癞a(chǎn)品，和同類工藝相比，該工藝設(shè)計(jì)塔器高度降低1/4-1/3，適合于廠房高度要求嚴(yán)格場合。
[0022]4、本實(shí)用新型提供的無塔頂冷凝器膜精餾塔的塔內(nèi)可以不設(shè)填料或塔盤傳質(zhì)單元，但精餾后塔頂能達(dá)到原傳統(tǒng)精餾工藝的產(chǎn)品質(zhì)量。
【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的膜精餾塔節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為無塔頂冷凝器膜精餾塔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為換熱管的軸向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0026]下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0027]一種無塔頂冷凝器膜精餾塔，包括再沸器2-4、膜精餾塔節(jié)9、物料冷卻器2-2以及儲料罐2-3，再沸器上部出口同軸固裝膜精餾塔節(jié)，膜精餾塔節(jié)頂部同軸連接物料冷卻器，冷卻器的成品出口連接儲料罐。
[0028]本申請的創(chuàng)新點(diǎn)在于膜精餾塔節(jié)，因此重點(diǎn)描述膜精餾塔節(jié)的結(jié)構(gòu)，其中膜精餾塔節(jié)的結(jié)構(gòu)如下:
[0029]所述膜精餾塔節(jié)為中空圓柱形精餾塔塔節(jié)，塔節(jié)內(nèi)軸向平行間隔安裝多個(gè)膜精餾換熱管7，在塔節(jié)內(nèi)緣同軸上、下間隔徑向固裝多個(gè)密封板6，膜精餾換熱管外緣密封穿過密封板，相鄰密封板之間的膜精餾塔節(jié)形成一個(gè)密封的冷凝腔，冷凝腔至少設(shè)置三個(gè)，即塔節(jié)內(nèi)最少設(shè)置有兩個(gè)密封板，在每個(gè)冷凝腔的外緣上部連通安裝冷媒出口 1，冷凝腔的外緣下部連通安裝冷媒入口 2，每個(gè)冷媒腔可以形成一個(gè)封閉的冷媒循環(huán)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)該段冷凝腔內(nèi)換熱管的溫度。
[0030]為了加快冷媒的循環(huán)，同時(shí)也為了調(diào)節(jié)冷媒的流量，在冷媒出口連接一冷媒箱4，冷媒箱出口連接壓力泵5，壓力泵出口連接冷媒入口，同時(shí)為了檢測冷媒流量，在冷媒出口和入口之間安裝流量計(jì)3。
[0031]為了實(shí)時(shí)監(jiān)測并調(diào)整冷凝腔內(nèi)冷媒的流量和溫度，在每個(gè)冷凝腔冷媒的入口和出口處對應(yīng)的塔節(jié)上均安裝溫度監(jiān)測儀8，實(shí)時(shí)監(jiān)控冷凝腔內(nèi)的冷媒溫度梯度變化，保證冷凝效果。
[0032]為了增加成品采出速度，可以在物料冷卻器頂端連接一真空泵2-1。
[0033]為了適應(yīng)本申請中膜精餾塔節(jié)的冷卻方式，本申請還設(shè)計(jì)了一種冷卻速率更高的膜精餾換熱管(圖3)，與現(xiàn)有膜精餾換熱管相比，主要差異在于換熱管的管壁形狀，本換熱管的管壁軸向間隔制有徑向凹環(huán)10，本結(jié)構(gòu)能夠增加冷媒與換熱管的接觸面積，提高換熱管的冷凝效率。
[0034]換熱原理為:由圖1所示，在換熱段A，B, C三處，換熱量不規(guī)則換熱管內(nèi)溫度梯度逐漸拉開。換熱段C處，冷媒溫度接近塔頂物料泡點(diǎn)溫度。經(jīng)過三級換熱，加上特殊處理結(jié)構(gòu)的換熱管，形成了一種新的無塔頂冷凝器的膜精餾工藝，塔頂設(shè)置冷卻器，將合格物料冷卻后導(dǎo)入廣品鍾。
[0035]具體精餾實(shí)例及比較實(shí)例
[0036]裝置如圖1，用甲醇和水混合物進(jìn)行精餾對比實(shí)驗(yàn)。
[0037]1、甲醇:水質(zhì)量比50%。經(jīng)過本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)的膜精餾裝置，塔接高度lm，三段換熱后，塔頂甲醇含量達(dá)到90%。塔內(nèi)可以不設(shè)置填料或塔盤等傳質(zhì)單元。
[0038]2、同樣裝置，將膜精餾塔接換成傳統(tǒng)塔節(jié)，內(nèi)部不安裝填料的塔節(jié)，只是一次分離，甲醇純度為70%，塔節(jié)高度為1.5m。
[0039]3、同樣裝置，將膜精餾塔接換成傳統(tǒng)塔節(jié)，內(nèi)部安裝填料的塔節(jié)，頂部冷卻器變?yōu)槔淠?，塔?nèi)有回流，甲醇純度為90%，塔節(jié)高度為1.5m。
[0040]經(jīng)對比，達(dá)到同樣產(chǎn)品質(zhì)量情況下，本申請?jiān)O(shè)計(jì)的膜精餾塔節(jié)高度比傳統(tǒng)塔接減少 1/3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)，所述膜精餾塔節(jié)為中空圓柱形精餾塔塔節(jié)，塔節(jié)內(nèi)軸向平行間隔安裝多個(gè)膜精餾換熱管，其特征在于:在塔節(jié)內(nèi)緣同軸上、下間隔徑向固裝多個(gè)密封板，膜精餾換熱管外緣密封穿過密封板，相鄰密封板之間的膜精餾塔節(jié)形成一個(gè)密封的冷凝腔，在每個(gè)冷凝腔的外緣上部連通安裝冷媒出口，冷凝腔的外緣下部連通安裝冷媒入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)，其特征在于:在冷媒出口連接一冷媒箱，冷媒箱出口連接壓力泵，壓力泵出口連接冷媒入口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)，其特征在于:在冷媒出口和入口之間安裝流量計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)，其特征在于:在每個(gè)冷凝腔冷媒的入口和出口處對應(yīng)的塔節(jié)上均安裝溫度監(jiān)測儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)，其特征在于:所述冷凝腔至少設(shè)置三個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)，其特征在于:所述換熱管的管壁軸向間隔制有徑向凹環(huán)。
7.—種無塔頂冷凝器的膜精餾裝置，包括再沸器、膜精餾塔節(jié)、物料冷卻器以及儲料罐，再沸器上部出口同軸固裝膜精餾塔節(jié)，膜精餾塔節(jié)頂部同軸連接物料冷卻器，冷卻器的成品出口連接儲料罐，其特征在于:所述膜精餾塔節(jié)為權(quán)利要求1所述的無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無塔頂冷凝器的膜精餾裝置，其特征在于:在物料冷卻器頂端連接一真空泵。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種無塔頂冷凝器膜精餾塔節(jié)，所述膜精餾塔節(jié)為中空圓柱形精餾塔塔節(jié)，塔節(jié)內(nèi)軸向平行間隔安裝多個(gè)膜精餾換熱管，在塔節(jié)內(nèi)緣同軸上、下間隔徑向固裝多個(gè)密封板，膜精餾換熱管外緣密封穿過密封板，相鄰密封板之間的膜精餾塔節(jié)形成一個(gè)密封的冷凝腔，在每個(gè)冷凝腔的外緣上部連通安裝冷媒出口，冷凝腔的外緣下部連通安裝冷媒入口。本實(shí)用新型提供的無塔頂冷凝器膜精餾塔在塔身設(shè)置為多段相互密封的冷凝腔，冷凝腔上、下部設(shè)置循環(huán)進(jìn)、出水(冷媒)口，通過循環(huán)的進(jìn)出水將該段冷凝腔內(nèi)的換熱管冷凝，進(jìn)而將換熱管內(nèi)的物料冷卻，達(dá)到循環(huán)精餾的目的，保證該裝置的換熱管內(nèi)蒸汽和液體之間的平衡，確保在塔頂能得到合格產(chǎn)品。
【IPC分類】B01D61-36
【公開號】CN204582972
【申請?zhí)枴緾N201520128767
【發(fā)明人】簡春貴, 詹先華, 丁憶, 程龍, 王嘉雯, 蔣詩逸
【申請人】天津天大天久科技股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年3月6日