CN102908793B - 适于粘稠物系连续分离的卧式双轴蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于粘稠物系连续分离的卧式双轴蒸馏装置。包括有W型筒体、上盖板、左端盖、右端盖共同围城的封闭容器，以及有二个左轴头、多个扇形空心加热盘、二根空心转轴、二个右轴头、一套传动机构共同构成的转子系统。W型筒体的中部和下部焊有加热夹套，釜体的上盖板的内侧中部沿轴向焊有角钢固定架，角钢固定架上等距均匀布置了与扇形空心加热盘数量相同的刮刀。本发明能连续高效的完成粘稠物系中低沸点组分的分离，有效克服了传统分离装置物料粘壁及间歇运行的弊端，其采用集成化的结构设计模式，结构紧凑，具有宽适应性，自洁能力强，热损失小，能量利用率高。

Description

适于粘稠物系连续分离的卧式双轴蒸馏装置

技术领域

本发明涉及一种卧式双轴蒸馏装置，特别是涉及一种适于粘稠物系连续分离的卧式双轴蒸馏装置。

背景技术

以化工、石化、轻工、食品、制药为代表的过程工业中，混合物的分离是最为常见的单元操作。其中分离方法的选取，主要取决于待分离物系的特点。一般，颗粒大小相差较大的物系可过滤分离，沸点差异较大的液相可采用精馏分离，溶解度差别较大的则可借助萃取方法分离。

粘稠体系是粘度较大且浓度较高的混合溶液，它在过程工业中较为常见。典型的如磷化工行业中，基于甲酸钠磷酸酸化法制取甲酸的过程中，甲酸与磷酸钠盐的混合物就是一种粘稠体系。聚合工业的很多场合，同样也存在着粘稠体系分离的问题。粘稠体系由于流动性较差且无明显颗粒物，其分离无法通过过滤实现，且由于粘度较大萃取分离也很难操作。因此粘稠体系往往依据各组分沸点的差异，通过将低沸点组分蒸出实现分离，但随着低沸点组分的蒸出，体系粘度往往越来越大，极易粘壁，影响传热，严重时会导致生产停滞。

传统上粘稠体系的分离往往采用立式间歇搅拌装置进行，盛放待分离物系的釜体的外侧焊有加热夹套、内侧则安装不同类型的搅拌器。但这种装置一旦搅拌器选型不当，粘稠物料极易粘壁，越积越厚，直接增加热阻，导致传热效率大幅下降。此外，搅拌型蒸馏分离装置用于粘稠体系时，物料除粘壁外还容易聚团并与搅拌轴同步旋转，导致团内物料被表层干物料包覆而无法蒸出。基于以上分析可知，良好的粘稠物系蒸馏装置必须同时满足三个条件：（1）应避免粘壁，确保加热面及时更新；（2）提供高效搅动，避免结团、结块；（3）在有限体积内要提供尽可能大的换热面积。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适于粘稠物系连续分离的卧式双轴蒸馏装置，解决高粘变粘物料的粘壁、结团与传热问题，通过将低沸点组分蒸出，最终获得高质量的液态产品和固态产品。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括釜体、转子系统；其中釜体是由W型筒体、上盖板、左端盖和右端盖共同围成的封闭容器；转子系统包括两个左轴头、多个扇形空心加热盘、两根空心转轴、两个右轴头和传动机构；两根空心转轴分别置于W型筒体中，并且相对于W型筒体水平安装，二根空心转轴两端的左、右轴头都伸出W型筒体外，第一空心转轴经第一左、右滚动轴承支撑在第一左、右支座上，第二空心转轴经第二左、右滚动轴承支撑在第二左、右支座上；W型筒体外侧的中部和下部焊有加热夹套，加热夹套一端两侧分别设有蒸汽入口管，另一端底部设有冷凝水排出管，W型筒体下部右侧设有两个固体物料出口；传动机构中的主动齿轮带动安装在第一转轴上的从动轮转动，安装在第二转轴上的齿轮与第一转轴上的齿轮相互啮合，并由第一转轴上的齿轮带动转动；两根中间蒸汽入口管与各自的左旋转接头、各自的左轴头、各自的空心转轴、各自的右轴头、各自的右旋转接头和各自的中间冷凝水出口管相连通；第一根空心转轴沿轴向等距交错180°安装有多个扇形空心加热盘，并且第二根空心转轴在沿轴向与第一根转轴上的扇形空心加热盘交错的位置上安装有多个扇形空心加热盘；釜体的上盖板的内侧中部沿轴向焊有角钢固定架，角钢固定架上在相邻抄板的中间间隙处等距均匀布置了与扇形空心加热盘数量相同的刮刀。

所述的扇形空心加热盘由两片扇形侧板、一片三角形圆弧封板和一片矩形后盖板，以及与矩形后盖板相连接的抄板共同构成，其一端宽，另一端呈尖角，扇形空心加热盘的开口端沿轴向交错焊于两根空心转轴上，抄板固定在矩形后盖板远离空心转轴的一端上，在轴截面处均有对称分布的扇形空心加热盘。

所述的釜体从进料口至固体物料出口与水平面成3~6度向下倾斜放置，在空心转轴上焊有的所有扇形空心加热盘的部位并沿旋转方向均依次焊接了冷凝液管和蒸汽管，冷凝液管的一端与空心转轴外壁平齐，冷凝液管的另一端伸入空心转轴内，蒸汽管的一端伸入空心转轴内，蒸汽管的另一端伸出空心转轴外。

本发明能连续高效的完成粘稠物系中低沸点组分的分离，有效克服了传统分离装置物料粘壁及间歇运行的弊端，本发明具有的有益效果是：

（1）采用集成化的结构设计模式，结构紧凑。该蒸馏装置除外部加热夹套外，还在釜体内部设置了两根空心转轴和密集排列的空心加热盘作为主要加热元件，单位体积换热面积大，占地面积小，设备投资少；

（2）具有宽适应性。该蒸馏装置可根据物料特性和生产要求，通过合理调整热媒的流量与温度、空心轴转速、抄板倾斜角、装置水平坡度、固体物料出口处堰板高度等，灵活调整物料在釜体内的停留时间，实现物料从入口到出口刚好分离完毕；

（3）装置自洁能力强，能有效避免粘壁。粘稠体系分离过程随着低沸点组分的分离，体系粘度往往越来越大，极易粘壁。为此，本装置在空心加热盘末端固定了抄板，该抄板与W型筒体的间隙较小，能对粘附在釜体内壁的物料进行清除；同时为任一轴截面位置的空心加热盘均配置了对应的静止刮刀，能对粘在旋转加热盘表面的物料进行刮除；此外，空心加热盘的倾斜侧板与物料间相对运动所产生的分散力，有利于附着于斜面的物料自动脱落，且双轴以相反方向旋转，存在径向重叠的空心加热盘对其斜面上粘附的物料进行反复压缩和膨胀，这也对避免粘壁有利；

（4）热损失小，能量利用率高。本装置采用间壁式换热方式，加热介质与待分离物料不直接接触，这样被蒸馏分离的低沸点组分携带损失的热量就少，同时在抄板、刮刀以及加热盘倾斜侧面的共同作用下，物料被不断搅动，加热面也得到及时更新，系统总体传热得到强化。

附图说明

图1是本发明适于粘稠物系连续化分离的卧式双轴蒸馏装置的结构示意图。

图2是图1中的A-A剖视图。

图中：1、左旋转接头， 2、左轴头，3、左滚动轴承，4、左支座，5、加热夹套，6、转子系统，7、扇形空心加热盘，7.1、扇形侧板，7.2、三角形圆弧封板，7.3、矩形后盖板，7.4、抄板，8、空心转轴，8.1、冷凝液管，8.2、蒸汽管，9、冷凝水排出管，10、W型筒体，11、固体物料出口，12、右支座，13、传动机构，14、右旋转接头，15、右滚动轴承，16、右轴头，17、右端盖，18、釜体，19、排气口，20、上盖板，21、刮刀，22、固定架，23、进料口，24、左端盖，25、中间蒸汽入口管，26、中间冷凝水出口管，27、蒸汽入口管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施作进一步说明。

本发明包括釜体、转子系统；其中釜体是由W型筒体10、上盖板20、左端盖24和右端盖17共同围成的封闭容器；转子系统6包括两个左轴头2、多个扇形空心加热盘7、两根空心转轴8、两个右轴头16和传动机构13；两根空心转轴8分别置于W型筒体10中，并且相对于W型筒体10水平安装，二根空心转轴8两端的左、右轴头都伸出W型筒体10外，第一空心转轴经第一左、右滚动轴承支撑在第一左、右支座上，第二空心转轴经第二左、右滚动轴承支撑在第二左、右支座上；W型筒体10外侧的中部和下部焊有加热夹套5，加热夹套5一端两侧分别设有蒸汽入口管27，另一端底部设有冷凝水排出管9，W型筒体10下部右侧设有两个固体物料出口11；传动机构13中的主动齿轮带动安装在第一转轴上的从动轮转动，安装在第二转轴上的齿轮与第一转轴上的齿轮相互啮合，并由第一转轴上的齿轮带动转动；两根中间蒸汽入口管25与各自的左旋转接头1、各自的左轴头2、各自的空心转轴8、各自的右轴头16、各自的右旋转接头14和各自的中间冷凝水出口管26相连通；第一根空心转轴沿轴向等距交错180°安装有多个扇形空心加热盘7，并且第二根空心转轴在沿轴向与第一根转轴上的扇形空心加热盘7交错的位置上安装有多个扇形空心加热盘7；釜体的上盖板20的内侧中部沿轴向焊有角钢固定架22，角钢固定架22上在相邻抄板7.4的中间间隙处等距均匀布置了与扇形空心加热盘7数量相同的刮刀21。

所述的扇形空心加热盘7由两片扇形侧板7.1、一片三角形圆弧封板7.2和一片矩形后盖板7.3，以及与矩形后盖板相连接的抄板7.4共同构成，其一端宽，另一端呈尖角，扇形空心加热盘7的开口端沿轴向交错焊于两根空心转轴8上，扇形侧板7.1的扇形夹角的大小可以根据实际需要调节，抄板7.4焊接在矩形后盖板7.3远离空心转轴8的一端上，在轴截面处均有两个扇形空心加热盘7对称分布。

所述的釜体18从进料口至固体物料出口11与水平面成3~6度向下倾斜放置，在空心转轴8上焊有的所有扇形空心加热盘7的部位，均对应开有2个孔，并沿旋转方向在开孔处均依次焊接了冷凝液管8.1和蒸汽管8.2，用于扇形空心加热盘7内热媒的进出，冷凝液管8.1的一端与空心转轴8外壁平齐，冷凝液管8.1的另一端伸入空心转轴8内，蒸汽管8.2的一端伸入空心转轴8内，蒸汽管8.2的另一端伸出空心转轴8外。

该蒸馏装置通过合理调整热媒的流量与温度、空心转轴8转速、抄板7.4倾斜角、装置水平倾斜度、固体物料出口处堰板高度等，灵活调整物料在釜体18内的停留时间，实现物料从入口到出口刚好分离完毕。

本发明的工作原理如下：

本发明工作过程中，待分离物料经左侧顶部进料口23进入封闭釜体18，在抄板7.4的作用下被不断的翻起和洒落，同时借助倾斜安装的抄板7.4的轴向推动和装置整体的水平坡度的联合作用，从装置一端向另一端连续移动。物料在移动过程中，通过与通有高温蒸汽的扇形空心加热盘7、空心转轴8以及加热夹套5的接触不断吸热升温，当温度达到一定程度后，低沸点组分即不断汽化蒸出，并通过排气口19被外界及时抽出，经历一定行进历程后剩余的净干物料则经装置右端的固体物料出口11排出。高温蒸汽应在待分离物料进入釜体18前提前通入对装置进行预热，其中经中间蒸汽入口管25进入空心转轴8的蒸汽会分配到各个扇形空心加热盘7里，被吸热降温冷凝后经由外平齐的冷凝液管8.1汇入空心转轴8，最后从右端的中间冷凝水出口26排出。为了避免空心转轴8内的冷凝液进入扇形空心加热盘7，冷凝液管8.1和蒸汽管8.2相对于空心转轴8都有内伸管段，同时为避免扇形空心加热盘7内的冷凝液流入蒸汽管8.2而阻塞高温蒸汽的流动，蒸汽管8.2相对于空心转轴8还有外凸管段。扇形空心加热盘7作为最主要的加热元件，扇形空心加热盘7的扇形侧板7.1是有一定倾斜度的斜面，既可对洒落的物料有撞击作用，又可使斜面上的物料易于自动清除。此外，对于粘稠物系来说，随着低沸点组分的不断蒸出，物料的粘度在一定时间段内往往越来越粘，极易粘壁，而装置的固定刮刀21和旋转抄板7.4能使粘附在空心加热盘7表面和W型筒体10内壁的物料不断得到清理，使传热面得到更新。加热夹套5根据需要可经蒸汽入口管27通入高温蒸汽进行辅助加热，能有效增大换热面积。

Claims (3)

1.一种适于粘稠物系连续分离的卧式双轴蒸馏装置，其特征在于：包括釜体（18）、转子系统（6）；其中：

1）釜体（18）：是由W型筒体（10）、上盖板（20）、左端盖（24）和右端盖（17）共同围成的封闭容器；

2）转子系统（6）：包括两个左轴头（2）、多个扇形空心加热盘（7）、两根空心转轴（8）、两个右轴头（16）和传动机构（13）；

两根空心转轴（8）分别置于W型筒体（10）中，并且相对于W型筒体（10）水平安装，二根空心转轴（8）两端的左、右轴头都伸出W型筒体（10）外，第一空心转轴经第一左、右滚动轴承支撑在第一左、右支座上，第二空心转轴经第二左、右滚动轴承支撑在第二左、右支座上；W型筒体（10）外侧的中部和下部焊有加热夹套（5），加热夹套（5）一端两侧分别设有蒸汽入口管（27），另一端底部设有冷凝水排出管（9），W型筒体（10）下部右侧设有两个固体物料出口（11）；传动机构（13）中的主动齿轮带动安装在第一转轴上的从动轮转动，安装在第二转轴上的齿轮与第一转轴上的齿轮相互啮合，并由第一转轴上的齿轮带动转动；两根中间蒸汽入口管（25）与各自的左旋转接头（1）、各自的左轴头（2）、各自的空心转轴（8）、各自的右轴头（16）、各自的右旋转接头（14）和各自的中间冷凝水出口管（26）相连通；第一根空心转轴（8）沿轴向等距交错180°安装有多个扇形空心加热盘（7），并且第二根空心转轴在沿轴向与第一根转轴上的扇形空心加热盘（7）交错的位置上安装有多个扇形空心加热盘（7）；釜体（18）的上盖板（20）的内侧中部沿轴向焊有角钢固定架（22），角钢固定架（22）上在相邻抄板（7.4）的中间间隙处等距均匀布置了与扇形空心加热盘（7）数量相同的刮刀（21）。

2.根据权利要求1所述的一种适于粘稠物系连续分离的卧式双轴蒸馏装置，其特征在于：所述的扇形空心加热盘由两片扇形侧板（7.1）、一片三角形圆弧封板（7.2）和一片矩形后盖板（7.3），以及与矩形后盖板相连接的抄板（7.4）共同构成，其一端宽，另一端呈尖角，扇形空心加热盘（7）的开口端沿轴向交错焊于两根空心转轴上，抄板（7.4）固定在矩形后盖板（7.3）远离空心转轴的一端上，在轴截面处均有对称分布的扇形空心加热盘（7）。

3.根据权利要求1所述的一种适于粘稠物系连续分离的卧式双轴蒸馏装置，其特征在于：所述的釜体（18）从进料口至固体物料出口（11）与水平面成3~6度向下倾斜放置，在空心转轴（8）上焊有的所有扇形空心加热盘（7）的部位，并沿旋转方向均依次焊接了冷凝液管（8.1）和蒸汽管（8.2），冷凝液管（8.1）的一端与空心转轴（8）外壁平齐，冷凝液管（8.1）的另一端伸入空心转轴（8）内，蒸汽管（8.2）的一端伸入空心转轴（8）内，蒸汽管（8.2）的另一端伸出空心转轴（8）外。