CN107523696A - 一种内热式连续真空精馏炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内热式连续真空精馏炉，包括炉壳本体、料池、塔体，所述炉壳本体包括炉盖、炉侧壁和炉底，炉侧壁上设有入水口和出水口，炉底通过管道与真空泵连通，炉壳本体内有隔热罩，隔热罩为无底的长方体，且将塔体包裹，所述塔体固定安装在支撑台上，支撑台固定在炉底上方，所述塔体包括塔盘组和塔体侧壁，所述料池包括料池Ⅰ，料池Ⅱ，料池Ⅲ，料池Ⅰ通过管道与塔盘Ⅰ连通，料池Ⅱ通过管道与精馏罩连通，料池Ⅲ通过管道与塔盘侧壁连通，本发明装置制作简单，实现了真空连续进料及物料的回流，可利用本发明装置对合金分离提纯技术和气液相平衡过程进行基础理论研究，本发明装置结构简单，适用范围广，具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于合金分离提纯技术领域，具体涉及一种内热式连续真空精馏炉。
背景技术
真空炉即在炉体内部利用真空系统（真空泵、真空测量装置、真空阀等）使炉体内部压强小于一个标准大气压，从而使炉体内部空间实现真空状态。
专利CN 205316969U公开了一种内热式连续真空精馏炉，所述的内热式多级连续真空精馏炉不能实现物料的回流，对于互溶难分离合金或多组元合金，分离效果不好，无法实现对于物料的精馏，制约真空炉广泛应用和发展。
专利CN 105969997A公开了一种高沸点合金间断式真空分离炉，所述的高沸点合金间断式真空分离炉无法实现真空连续进料，且物料回流效果不佳，无法实现精馏。因此，需要开发一种内热式连续真空精馏炉，实现对于互溶难分离合金的高效分离，得到精制的金属。
发明内容
本发明的目的在于提供一种内热式连续真空精馏炉，可实现真空连续进料及物料的回流，分离效果较好。
本发明内热式连续真空精馏炉包括炉壳本体、料池、塔体；
所述炉壳本体包括炉盖、炉侧壁和炉底，炉侧壁上设有入水口和出水口，炉底通过管道与真空泵连通，炉壳本体内有隔热罩，隔热罩为无底的长方体，且将塔体包裹；
所述塔体固定安装在平台上，平台固定在炉底上方，所述塔体包括塔盘组和塔体侧壁，塔盘组包括塔盘Ⅰ、一个以上的塔盘Ⅱ和一个以上的塔盘Ⅲ，塔盘Ⅰ、塔盘Ⅱ、塔盘Ⅲ均为开口向上的盘体，一个以上的塔盘Ⅱ叠放在一起并置于塔盘Ⅰ上方，一个以上的塔盘Ⅲ叠放在一起并置于塔盘Ⅱ上方，塔盘Ⅱ上设有通孔及泡罩，泡罩上有通气孔，塔盘Ⅱ底部倾斜，一个以上的塔盘Ⅱ按照底部倾斜方向相反的顺序叠放，塔盘Ⅲ上设有通孔，塔盘Ⅲ底部倾斜，一个以上的塔盘Ⅲ按照底部倾斜方向相反的顺序叠放，塔体侧壁内侧上设有一个以上的热电偶，塔体侧壁和隔热罩之间设有发热体，塔盘组上方设有精馏罩，精馏罩底部为梯形；
所述料池包括料池Ⅰ，料池Ⅱ，料池Ⅲ，料池Ⅰ通过管道与塔盘Ⅰ连通，料池Ⅱ通过管道与精馏罩连通，料池Ⅲ通过管道与塔盘侧壁连通，三个料池通过控制液位与炉体保持密闭，维持炉体内部真空度。
所述塔盘Ⅱ的底部倾斜角度为5~10°。
所述塔盘Ⅲ的底部倾斜角度为2~5°。
所述泡罩上有通气孔，当同时有液体和气体时，若管道被液体堵住，则气体可从泡罩通过。
所述塔盘Ⅰ的与料池Ⅰ连通，用于导出液相组分，塔盘Ⅱ和塔盘Ⅲ有一定的倾斜角度，可以方便物料回流。本发明装置可用于分离具有饱和蒸气压差的两类金属，得到一种或两种精制金属。
本发明的工作原理：
将三种不同的熔融物料置于三个料池中，并打开真空泵抽真空，将料池Ⅰ内物料进入炉内，同时控制料池Ⅱ和料池Ⅲ的液面高度，发热体通过辐射传热，将电能转化为热能，对塔盘组上的物料进行加热，使物料蒸发，金属蒸汽在塔盘内上升，由于塔盘内存在温度梯度，部分金属蒸汽会液化下滑，并与上升蒸汽接触进行热交换，如此反复实现精馏，且不同种类的金属会在塔体不同位置实现冷凝，可通过调节塔盘数量，根据热电偶反馈的温度调节发热体温度，控制精馏炉，实现高效分离。经过精馏，达到分离提炼金属的目的，本发明可通过对精馏时间以及精馏温度的控制，实现分离效果的最大化。
本发明装置与现有技术相比，具有的优点及有益效果：
1、本发明在精馏的过程中，可以实现真空连续进料，加热后的物料由于物相不同可在塔盘内向上向下运动，在气液相交的过程中，易挥发组分将更多的由液相转移到气相，而难挥发组分将更多由气相转移到液相，达到热量的传递。
2、本发明在处理多组分合金时，发生热交换后，不同组分的金属会在不同塔盘及料池处收集，实现分离的目的。
3、本发明实现了真空连续进料及物料的回流，并可利用本发明装置对合金分离提纯技术和气液相平衡过程进行基础理论研究。
本发明装置为连续进料及回收有用物料提供了一条有效途径，本发明装置结构简单，适用范围广，具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的塔盘Ⅰ的结构示意图，其中A为剖视图，B为俯视图；
图3为本发明的塔盘Ⅱ的结构示意图，其中A为剖视图，B为俯视图；
图4为本发明的塔盘Ⅲ的结构示意图，其中A为剖视图，B为俯视图；
图5为本发明的精馏罩的结构示意图，其中A为剖视图，B为俯视图；
图中：1-炉侧壁；2-真空泵；3-隔热罩；4-支撑台；5-塔体侧壁；6-塔盘Ⅰ；7-塔盘Ⅱ；8-塔盘Ⅲ；9-热电偶；10-发热体；11-精馏罩；12-料池Ⅰ；13-料池Ⅱ；14-料池Ⅲ；15-泡罩。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围不局限于所述内容。
实施例1：如图1-5所示，本发明内热式连续真空精馏炉包括炉壳本体、料池、塔体；
所述炉壳本体包括炉盖、炉侧壁1和炉底，炉侧壁上设有入水口和出水口，炉底通过管道与真空泵2连通，炉壳本体内有隔热罩3，隔热罩3为无底的长方体，且将塔体包裹；
所述塔体固定安装在支撑台4上，支撑台4固定在炉底上方，所述塔体包括塔盘组和塔体侧壁5，塔盘组包括塔盘Ⅰ6、6个塔盘Ⅱ7和7个塔盘Ⅲ8，塔盘Ⅰ6、6个塔盘Ⅱ7、7个塔盘Ⅲ8均为开口向上的盘体，塔盘Ⅱ7上盘中心一侧设有通孔及泡罩15，泡罩15上设有通气孔，塔盘Ⅱ7底部倾斜5°，6个塔盘Ⅱ7叠放在一起并置于塔盘Ⅰ6上方，6个塔盘Ⅱ7按照底部倾斜方向相反的顺序叠放，7个塔盘Ⅲ8叠放在一起并置于6个塔盘Ⅱ7上方，塔盘Ⅲ8上盘中心一侧设有通孔，塔盘Ⅲ8底部倾斜2°，7个塔盘Ⅲ8按照底部倾斜方向相反的顺序叠放，塔体侧壁5内侧上设有2个的热电偶9，位于炉体中部和顶部，塔体侧壁5和隔热罩3之间设有石墨发热体10，塔盘组上方设有精馏罩11，精馏罩11底部为梯形；
所述料池包括料池Ⅰ12，料池Ⅱ13，料池Ⅲ14，料池Ⅰ12通过管道与塔盘Ⅰ6连通，料池Ⅱ13通过管道与精馏罩11连通，料池Ⅲ14通过管道与塔盘侧壁5连通。
具体应用如下：
实验原料为含锌12.25%的废铝合金。
料池Ⅰ12填充熔融废铝合金，料池Ⅱ13填充熔融铝，料池Ⅲ14填充熔融锌。抽真空至10Pa，调节料池液面高度，使料池Ⅰ12缓慢进料，料池Ⅱ13、料池Ⅲ14液面保持不变。设定发热体温度为973K，可根据位于炉体中部和顶部的两个热电偶9，测量温度，使塔体内形成合理温度梯度。塔盘组、精馏罩11等经过热辐射而升温，塔体内部的物料融化后开始蒸发，金属蒸汽通过塔盘组上升，冷却下来的金属溶液则在塔盘组内向下滑落。此时塔盘组中，气液交互，实现了热量的传递，金属蒸汽通过精馏罩11进入料池Ⅲ14，其他部分则会回流至塔盘，并通过发热体的加热重新蒸发，从而达到合金精馏的目的，为了提高进一步提高内热式连续真空精馏炉的工作效率，隔热罩3可以使炉壳温度保持在相对低的温度下，使得塔盘内外部形成温度差，经过精馏，达到分离提炼金属的目的。
在此条件下，可以得到纯度为99.65%的金属锌。
实施例2：本实施例装置结构同实施例1，不同之处在于，塔盘Ⅱ7底部倾斜7°，塔盘Ⅲ8底部倾斜3°，利用该装置处理原料为含锡95%的粗铅，使用方法同实施例1，不同之处在于，料池Ⅰ12填充熔融粗铅，料池Ⅱ13填充熔融粗铅，料池Ⅲ14填充精铅，设置发热体的温度为1173K，最终得到纯度为99.99%的精铅。
实施例3：本实施例装置结构同实施例1，不同之处在于，塔盘Ⅱ7底部倾斜10°，塔盘Ⅲ8底部倾斜5°，利用该装置处理原料含铅30%的铅锡锑合金，使用方法同实施例1，不同之处在于，料池Ⅰ12填充熔融铅锡锑合金，料池Ⅱ13填充熔融锡，料池Ⅲ14填充熔融铅，设置发热体的温度为1273K，最终可以得到纯度为99.95%的锡和纯度为99%的粗铅。
Claims (4)
1.一种内热式连续真空精馏炉，其特征在于，包括炉壳本体、料池、塔体；
所述炉壳本体包括炉盖、炉侧壁（1）和炉底，炉侧壁（1）上设有入水口和出水口，炉底通过管道与真空泵（2）连通，炉壳本体内有隔热罩（3），隔热罩（3）为无底的长方体，且将塔体包裹；
所述塔体固定安装在支撑台（4）上，支撑台（4）固定在炉底上方，所述塔体包括塔盘组和塔体侧壁（5），塔盘组包括塔盘Ⅰ（6）、一个以上的塔盘Ⅱ（7）和一个以上的塔盘Ⅲ（8），塔盘Ⅰ（6）、塔盘Ⅱ（7）、塔盘Ⅲ（8）均为开口向上的盘体，一个以上的塔盘Ⅱ（7）叠放在一起并置于塔盘Ⅰ（6）上方，一个以上的塔盘Ⅲ（8）叠放在一起并置于塔盘Ⅱ（7）上方，塔盘Ⅱ（7）上设有通孔及泡罩（15），泡罩（15）上有通气孔，塔盘Ⅱ（7）底部倾斜，一个以上的塔盘Ⅱ（7）按照底部倾斜方向相反的顺序叠放，塔盘Ⅲ（8）上设有通孔，塔盘Ⅲ（8）底部倾斜，一个以上的塔盘Ⅲ（8）按照底部倾斜方向相反的顺序叠放，塔体侧壁（5）内侧上设有一个以上的热电偶（9），塔体侧壁（5）和隔热罩（3）之间设有发热体（10），塔盘组上方设有精馏罩（11），精馏罩（11）底部为梯形；
所述料池包括料池Ⅰ（12），料池Ⅱ（13），料池Ⅲ（14），料池Ⅰ（12）通过管道与塔盘Ⅰ（6）连通，料池Ⅱ（13）通过管道与精馏罩（11）连通，料池Ⅲ（14）通过管道与塔盘侧壁（5）连通。
2.根据权利要求1所述的内热式连续真空精馏炉，其特征在于：所述发热体（10）为石墨发热体。
3.根据权利要求1所述的内热式连续真空精馏炉，其特征在于：所述塔盘Ⅱ（7）的倾斜角度为5~10°。
4.根据权利要求1所述的内热式连续真空精馏炉，其特征在于：所述塔盘Ⅲ（8）的倾斜角度为2~5°。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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