CN105694737A - 一种松脂波纹面蒸馏器 - Google Patents

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Abstract

一种松脂波纹面蒸馏器,包括带有盖连接法兰1,脂液进料口2,真空表座3的顶盖A;由外筒体5,外筒体上、下端的连接法兰4、8,导热油出口7和导热油进口6,真空接口9,蒸发筒10,液流分佈器11组成的蒸发器B;由顶部密封的冷却筒12、蒸出液收集环13、连接法兰14、蒸余液出口15、冷却液进口16和冷却液出口17、冷却器底部封板构成的冷却器C;螺栓螺母M;所述蒸发筒10的内圆筒壁表面是由凸环和两凸环之间形成的凹环排布成环状波纹面,环状波纹面自内筒顶向下排列到内筒底。本发明的蒸馏器简单易操作,比水蒸汽蒸馏设备节约三分之二的热能,没有污水排放,生产成本也大隔度下降,生产的松香颜色更浅,质量更优。

Description

一种松脂波纹面蒸馏器
技术领域
本发明属于松脂加工技术领域。
背景技术
将松脂蒸馏就可分离出松节油和松香,两者都是重要工业原料。目前松脂加工行业以水蒸汽蒸馏为主流生产工艺。使用水蒸汽蒸馏工艺生产松香要耗费大量的温度约300o以上的高温水蒸汽。通常每生产1吨松香约要耗用1吨水蒸汽,耗能是巨大的,而这吨水蒸汽完成蒸馏过程后变成等量的废渣水,必须经处理后才能排放,否则会严重污染环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种不使用水蒸汽蒸馏的,蒸馏原理完全不同于水蒸汽蒸馏工艺的松香波纹面蒸馏器,从而达到在松香蒸馏生产中大量节省热能和避免污水产生的目的。
本发明的一种松脂波纹面蒸馏器,包括用金属制成的顶盖、蒸发器、冷却器和连接螺栓螺母;其特征在于所述的顶盖设有盖连接法兰,脂液进料口,真空表座;所述的蒸发器包括外筒体,外筒体的上端连接法兰和下端连接法兰,设在外筒体上部的导热油出口,设在外筒体下部的导热油进口和真空接口,装在外筒体内的蒸发筒,装在蒸发筒顶端上方的液流分佈器;其中蒸发筒的内圆筒壁表面加工成水平的环状波纹面,环状波纹面自内筒顶向下排列到内筒底;所述的冷却器由置于蒸发筒内部、顶部密封的冷却筒,套在冷却筒下部的蒸出液收集环和与蒸出液收集环相连通的蒸出液出口,冷却器底部封板及连接法兰,设在冷却器底部封板的蒸余液出口,设在冷却筒下端的冷却液进口和冷却液出口构成;所述的顶盖与蒸发器之间和蒸发器与冷却器之间均通过连接法兰及螺栓螺母连接。
本发明所述的蒸发筒的大小是按生产要求设定,蒸发筒的内直径D设在250-1000毫米之间;蒸发筒的有效蒸发面垂直长度H值设在1000-2000毫米之间;蒸发筒内圆筒壁表面的环状波纹面由凸环和两凸环之间形成的凹环排布构成,各凸环的宽度为2-4毫米,凸环凸高是凸环宽度的1/2-2/3,凹环的宽度为2-4毫米。
本发明所述的冷却筒的内直径d要比蒸发筒的内直径D小,两者相差为30-60毫米,冷却筒的有效冷却面垂直长度与蒸发筒的有效蒸发面垂直长度H值相等。
本发明的松脂波纹面蒸馏器的工作原理及工艺过程如下:
本蒸馏器是垂直安装使用的,工作时先将经过溶解、稀释、过滤、预热的松脂液体在真空状态下,经由脂液进料口进入本蒸馏器内的液流分佈器内,由液流分佈器将松脂液均匀分佈成薄层液流,自蒸发筒顶部向下流。松脂液沿蒸发面流下时,会不断被加热升温,在真空状态下,松脂液中的松节油分子到达预先设定温度时就会从松脂液面逸出,撞向对面的冷却筒的表面,被冷却成松节油向下流入蒸出液收集环,再经蒸出液出口流出蒸馏器,进入油储罐。而松脂中的松香分子逸出温度比松节油分子高,因未能达到需要的更高温条件不能蒸发逸出,继续沿蒸发面向下流,从蒸余液出口流出进入松脂储罐,再放入包装桶后经自然冷却成为固体松香产品。本蒸馏器可连续进行蒸馏。
本发明的松脂波纹面蒸馏器的优点是:第一是由于波纹面的阻尼作用,使松脂液流的速度减慢,由此得到更充足的加热时间;第二是波纹面面积比平面大一倍以上,传热更充分,脂液升温加快;第三是由于波纹面的阻尼作用,松脂液体在减速的同时也会向两边渗漫,很快与相邻的液流接触融合成液膜,避免了偏流、滴流等现象,使蒸馏过程更顺利,产品的货量更纯洁;第四,由于松香在真空状态下会自动脱色的特征,因此使用本蒸馏器生产松香产品与使用水蒸汽蒸馏工艺相比颜色更浅;第五,本蒸馏器采用的是真空低温分子短程蒸发原理,无需大量的高温过热水蒸汽。本蒸馏器比水蒸汽蒸馏设备节约三分之二的热能,没有污水排放,生产成本也大幅度下降。
附图说明
图1是本发明松脂波纹面蒸馏器的正面剖面示意图;图2是图1蒸发筒内表面环状波纹面Z的剖面放大图;图中A是顶盖,B是蒸发器,C是冷却器,M是螺栓螺母,D是蒸发筒内直径,d是冷却筒内直径,H是蒸发筒的有效蒸发面垂直长度,1是盖连接法兰,2是脂液进料口,3是真空表座,5是外筒体,4是外筒体的上端连接法兰,6是导热油进口,7是导热油出口,8是外筒体的下端连接法兰,9是真空接口,10是蒸发筒,11是液流分佈器,12是冷却筒,13是蒸出液收集环,14是冷却器底部封板的连接法兰,15是蒸余液出口,16是冷却液进口,17是冷却液出口,18是蒸出液出口,19是蒸发筒内的环状波纹面Z的凸环,20是两凸环之间形成的凹环,21是凸环凸高。
具体实施方式
实施例1
以下以每小时蒸馏1000升松脂液的蒸馏器的使用工作过程为例,进一步说明本发明的松脂波纹面蒸馏器的结构及其松脂蒸馏过程;
参照附图,本实施例的一种松脂波纹面蒸馏器,包括用金属制成的顶盖A、蒸发器B、冷却器C和连接螺栓螺母M,所述的顶盖A设有盖连接法兰1,脂液进料口2,真空表座3;所述的蒸发器B包括外筒体5,外筒体的上端连接法兰4和下端连接法兰8,设在外筒体5上部的导热油出口7,设在外筒体5下部的导热油进口6和真空接口9,装在外筒体5内的蒸发筒10,装在蒸发筒10顶端上方的液流分佈器11;其中,蒸发筒10的内圆筒壁表面加工成水平的环状波纹面Z,环状波纹面Z自内圆筒顶向下排列到内圆筒底;所述的冷却器C由置于蒸发筒10内部、顶部密封的冷却筒12,装在冷却筒12下部的蒸出液收集环13和与蒸出液收集环13相连通的蒸出液出口18,冷却器底部封板及连接法兰14,设在冷却器底部封板的蒸余液出口15,设在冷却筒12下端的冷却液进口16和冷却液出口17构成;所述的顶盖A与蒸发器B之间和蒸发器B与冷却器C之间均通过各自的连接法兰和螺栓螺母M连接。
(1)按上述结构和要求计算本蒸馏器的适合数据,按时间产量计算每秒进入蒸发器的液体流量,选择适合的液膜厚度、测定液膜流速、每个蒸馏流程时间等因素来计算。本实施例的松脂液适合蒸馏的液膜厚度为0.8毫米,液膜在蒸发筒的波纹面的流速实测得为200毫米每秒,每个蒸馏行程时间为8秒,由此计算得蒸发筒10的内直径D为600毫米,冷却筒12的内直径d为550毫米,蒸发筒10的有效蒸发面垂直长度H值为1600毫米,环状波纹面Z的凸环19宽度为3毫米,凸环凸高21为2毫米,凹环20的宽为2毫米。
(2)安装,垂直固定安装本蒸馏器,在真空接口9处连接相配合的真空系统,真空度定为50毫米汞柱,在导热油进口6、导热油出口7处连接导热油循环加热系统,导热油设定进入温度为150oC,导热油流量5倍于进料量。在冷却液进口16、冷却液出口17处连接循环冷却系统,冷却水温度为25oC以下,流量10倍于进料量。在脂液进料口2处连接松脂液供给系统,松脂输入温度设定在80oC;在蒸余液出口15处连接松香储罐;在蒸出液出口18处连接松节油储罐。
(3)上述设备安装完后即可通入导热油加热,启动抽真空,通入冷水,再由松脂液供级系统以每分钟17升速度从脂液进料口2处将松脂液泵入液流分佈器11内,由液流分佈器11将松脂液按0.8毫米厚液流层沿蒸发筒10的顶部圆周,向下流入波纹蒸发面,松脂液流在蒸发面的波纹面上得到不断减速,渗漫成膜,并不断被加热升温,在此过程中,松节油分子在真空度50毫米汞柱的真空中温度达到100oC到150oC时就会从松脂液中逸出,撞向对面的冷却筒12表面被冷却捕获,不断聚集成松节油,向下流到蒸出液收集环13内,再经蒸出液出口18流入松节油储罐,再由真空出料泵抽入包装桶,由此得到松节油产品。而在波纹面的松脂液中的松香分子需要更高的温度即150oC以上才能逸出,因未能满足条件不能逸出,只能继续向下流到蒸余液出口15处,离开蒸馏器进入松香储罐,再由真空出料泵泵入松香包装桶,自然冷却成固体,由此得到松香产品。
实施例2
以每小时将600kg普通松香蒸馏脱色成为浅色松香为例:
(1)按上述实施例1的结构和计算方法,计算得本蒸馏器的数据为:计算得蒸发筒10的内直径D为400毫米,冷却筒12的内直径d为360毫米,蒸发筒10的有效蒸发面垂直长度H值为1600毫米,环状波纹面的凸环19宽度为3毫米,凸环凸高21为2毫米,凹环20的宽为3毫米。
(2)安装设备同上实施例1相同做法。配合设备数据为:真空度为5毫米汞柱,导热油输入温度180oC,流量5T/小时,冷却液用110oC导热油作冷却,流量每小时5T,松香预热温度为140oC,进料速度每分钟10kg。
(3)操作方法同上述实施例1,在蒸余液出口15处得到浅色松香,在蒸出液出口18处有少量残余杂物流出,得到的浅色松香颜色达到加纳色号3号色左右,浅色松香得率可达99%左右。
实施例3
以每小时将400kg松节油蒸馏分离出液稀成份为例:
(1)按上述实施例1的结构和计算方法,计算得本蒸馏器的数据为:液膜厚度定为0.5毫米,蒸发筒10的内直径D为380毫米,冷却筒12的内直径d为330毫米,蒸发筒10的有效蒸发面垂直长度H值为1400毫米,环状波纹面的凸环19宽度为2毫米,凸环凸高21为1.2毫米,凹环20的宽为2毫米。
(2)安装,本蒸馏器及配合各系统设备同实施例1。配合的系统设备数据为:真空度=50毫米汞柱,导热油输入温度90oC,流量5倍于进料量。冷却水输入温度25oC以下,流量10倍于进料量。进料预热温度70oC,进料速度每分钟7kg。
(3)操作方法同实施例1,在蒸余液出口15处得到蒎烯,在蒸出液出口18处得到蒸余重油。

Claims (3)

1.一种松脂波纹面蒸馏器,包括用金属制成的顶盖(A)、蒸发器(B)、冷却器(C)和连接螺栓螺母(M),其特征在于所述的顶盖(A)设有盖连接法兰(1),脂液进料口(2),真空表座(3);所述的蒸发器(B)包括外筒体(5),外筒体的上端连接法兰(4)和下端连接法兰(8),设在外筒体(5)上部的导热油出口(7),设在外筒体(5)下部的导热油进口(6)和真空接口(9),装在外筒体(5)内的蒸发筒(10),装在蒸发筒(10)顶端上方的液流分佈器(11);其中蒸发筒(10)的内圆筒壁表面加工成水平的环状波纹面(Z),环状波纹面(Z)自内筒顶向下排列到内筒底;所述的冷却器(C)由置于蒸发筒(10)内部、顶部密封的冷却筒(12),套在冷却筒(12)下部的蒸出液收集环(13)和与蒸出液收集环(13)相连通的蒸出液出口(18),冷却器底部封板及连接法兰(14),设在冷却器底部封板的蒸余液出口(15),设在冷却筒(12)下端的冷却液进口(16)和冷却液出口(17)构成;所述的顶盖(A)与蒸发器(B)之间和蒸发器(B)与冷却器(C)之间均通过连接法兰及螺栓螺母(M)连接。
2.根据权利要求1所述的松脂波纹面蒸馏器,其特征在于所述蒸发筒(10)的大小是按生产要求设定,蒸发筒(10)的内直径D设在250-1000毫米之间;蒸发筒(10)的有效蒸发面垂直长度H值设在1000-2000毫米之间;蒸发筒(10)内圆筒壁表面的环状波纹面(Z)由凸环(19)和两凸环(19)之间形成的凹环(20)排布构成,各凸环(19)的宽度为2-4毫米,凸环凸高(21)是凸环宽度的1/2-2/3,凹环(20)的宽度为2-4毫米。
3.根据权利要求1或2所述的松脂波纹面蒸馏器,其特征在于所述冷却筒(12)的内直径d要比蒸发筒(10)的内直径D小,两者相差为30-60毫米,冷却筒(12)的有效冷却面垂直长度与蒸发筒(10)的有效蒸发面垂直长度H值相等。
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