CN107789854A - 一种内热式分子蒸馏设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内热式分子蒸馏设备，它包括外部的密封装置和内部的加热器，外部密封装置的密封本体为设有底端的空心圆柱状或圆桶状结构，密封本体上设有顶端封头，顶端封头设有物料进口管，内部的加热器外形为圆台或圆锥或圆柱形结构，加热器安装在密封本体的内底端或成为密封本体底端的一部分；加热器外壁加热面上有多个物料分布器；真空管设在密封本体上，密封本体内部和加热器之间的空间与真空管连通；低沸点物料出口设在密封本体内壁下方，高沸点物料出口加热器下端边沿处。本发明物料自上而下沿着斜面自动形成薄膜，生产连续化，物料通过加热面的时间短，产品品质好，热能利用率高，生产成本低。

Description

一种内热式分子蒸馏设备

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，涉及一种食用油产品、油脂化工产品、其他各类化工产品、植物提取物的蒸馏提纯和分离不同成分的设备，具体地说是一种内热式分子蒸馏设备。

技术背景

分子蒸馏亦称短程蒸馏，它是一项较新的尚未广泛应用于工业化生产的液—液分离技术，其应用能解决大量常规蒸馏技术所不能解决的问题。它比常规蒸馏技术相比有以下先进性: 1．普通蒸馏是在沸点温度下进行分离操作，而分子蒸馏只要冷热两个面之间达到足够的温度差.就可以在任何温度下进行分离.因而分子蒸馏操作温度远低于物料的沸点。2．普通蒸馏有鼓泡、沸腾现象，而分子蒸馏是液膜表面的自由蒸发，操作压力很低.一般为0．1-1Pa数量级，受热时间很短，一般仅为十秒至几分钟。 3．普通蒸馏的蒸发和冷凝是可逆过程，液相和气相之间处于动态相平衡，而在分子蒸馏过程中，从加热面逸出的分子直接飞射到冷凝面上，理论上没有返回到加热面的可能性，所以分子蒸馏没有不易分离的物质。

本申请人的相关联专利于2012年8月7日申请过一个发明专利，发明专利号为ZL201210277674.7，分子蒸馏设备包括分子蒸馏设备本体和真空管，分子蒸馏设备本体为上圆环大于下圆环的倒置本体环状圆台，其中顶部的物料分布器和冷却水管的分子蒸馏设备，制造要求很高，制造工艺复杂，同时在真空腔内，制造和检修十分复杂。

本申请人一直致力于分子蒸馏设备研发工作，在2017年2月还申请过一个专利CN201710082649.6，所述的分子蒸馏设备本体为半圆形或半椭圆形的空心柱体，空心柱体的长方形侧平面为物料加热面板。物料自上而下沿着斜面自动形成薄膜，生产连续化，物料通过加热面的时间短，产品品质好。

但在不断的创新过程中，本申请人正在对现有技术进行持续突破。

发明内容

本发明的目的针对现有技术的不足，提供一种内热式分子蒸馏设备冷却面积更大，制造成本更低，制造更方便，运行维护成本也很低的分子蒸馏设备，增加了物料蒸发面积。

本发明技术的方案是：

一种内热式分子蒸馏设备，它包括外部的密封装置和内部的加热器，外部密封装置的密封本体为设有底端的空心圆柱状或圆桶状结构，密封本体上设有顶端封头，顶端封头设有物料进口管，内部的加热器外形为圆台或圆锥或圆柱形结构，加热器安装在密封本体的内底端或成为密封本体底端的一部分；加热器外壁加热面上有多个物料分布器；真空管设在密封本体上，密封本体内部和加热器之间的空间与真空管连通；低沸点物料出口设在密封本体内壁下方，高沸点物料出口设在加热器下端边沿处。

进一步，第一物料分布器设在加热器的上端，即圆台和圆柱的上端，根据加热器的大小，第一物料分布器处于圆台和圆柱的上端位置离顶端位置还有一定的距离，一般在1-5厘米，第一物料分布器处于圆锥的上端位置离顶端位置的距离会更大，其它的物料分布器设在加热器外壁加热面上。

进一步，所述物料分布器为圆环管或圆环板状结构；物料分布器圆环管或圆环板底部或预留若干个小孔或物料分布器与加热面之间有一定的缝隙。

进一步，所述真空管设在密封本体顶端封头上，顶端封头内部和加热器之间的空间与真空管连通，真空管根据密封本体的大小设有一个或二个或多个。

进一步，在密封本体内壁下方设有一个或二个或多个低沸点物料出口，加热器下端边沿处设有一个或二个或多个高沸点物料出口。

进一步，除了加热器底面，加热器其它面均为加热面，加热器采用内部使用加热介质或其它加热方式，使用加热介质时，加热器设有加热介质进口和加热介质出口，加热介质进口和加热介质出口相对于加热器形成一个热循环。

进一步，加热介质进口设在加热器底部，加热介质出口设在加热器底部或顶部，且加热介质进口和加热介质出口引出密封本体外。

进一步，加热器内底为一个空心结构或二个并列空心结构或多个并列空心结构。

进一步，加热器内底为一个圆台状或圆锥或圆柱状空心结构；

或加热器内底为二个或多个并列的梯台，或加热器内底为二个或多个并列的圆柱状空心结构。

进一步，密封本体的体壁为水冷夹套装置。

本发明分子蒸馏设备单独使用，或与各种现有的蒸馏设备联合使用。

本发明具有密封效果好，设备制造和运行维护成本较低，它不需要搅拌装置，物料自上而下沿着斜面自动形成薄膜，生产连续化，物料通过加热面的时间短，产品品质好，同时节省了电力资源，热能利用率高，生产成本低等有益效果；如果能够在相关行业中得到推广应用，将是相关行业提升设备、提升工艺技术有力的保障。

本发明密封本体还可以是一个天然的冷却装置，可以充分地利用空气冷却，节约了冷却水资源，从而减少了冷却废水的排放，有利环保节约资源；如果内部加热装置是圆台或圆柱，那么顶端就自然的多了一个加热面，从而蒸馏效果更好。

附图说明

图1为本发明实施例1小型分子蒸馏设备中心线竖剖视示意图。

图2为本发明实施例2大中型分子蒸馏设备中心线竖剖视示意图。

图3为本发明实施例2大中型分子蒸馏设备上俯视示意图。

图4为本发明实施例2加热介质进出口在底部的分子蒸馏设备中心线竖剖视示意图。

图5为本发明实施例3有冷却夹套的分子蒸馏设备中心线竖剖视示意图。

图6为本发明实施例3有冷却夹套的分子蒸馏设备上俯视示意图。

图7 本发明小型圆柱形分子蒸馏设备中心线竖剖视示意图1。

图8 本发明大中型圆柱形分子蒸馏设备中心线竖剖视示意图2。

图9为本发明实施例4本分子蒸馏设备和各种现有的蒸馏设备联合使用安装示意图。

图中，物料进口1，低沸点物料出口2，高沸点物料出口3，真空管口4，加热介质进口5，加热介质出口6，第一物料分布器7-1，第二物料分布器7-2，第三物料分布器7-3，冷却水进口8，冷却水出口9，分子蒸馏设备本体10。

具体实施方式

实施例1

它包括分子蒸馏设备本体10和真空管4，分子蒸馏设备本体10内部的加热器为圆台形状，圆台相对的两条母线与下底线相交所成的角度可以为2度—小于90度，即圆台的底角可以为2度—小于90度，优选在30度—小于90度；外部的密封装置为密封本体，密封本体的顶端与顶端封头连接，顶端封头与物料进口管1连接，加热器圆台上有多个物料分布器。加热器圆台安装在密封本体底端或加热器圆台底为密封本体底的一部分；真空管4设在密封本体顶端封头上，真空管4与顶端封头内部和加热器圆台之间的缝隙连通；低沸点物料出口2设在密封本体内壁下方，高沸点物料出口3加热器圆台下端边沿处；加热介质由设在密封本体底部的加热介质进口5通向设在密封本体顶部的加热介质出口6。

加热器圆台上的物料分布器是一个1-5厘米宽的圆环板；物料分布器圆环板底部预留若干个0.1-3毫米的小孔，这个小孔的作用是最后能把物料分布器中的物料排放完全，不残留不影响下一批次的产品。第一物料分布器7-1焊接在圆台的顶部，其它的物料分布器焊接在圆台的侧面。

如图1所示，物料从物料进口1进入第一物料分布器7-1，满溢出后顺着加热斜面往下流，自然流淌成薄膜状，流到第二物料分布器7-2时，物料在第二物料分布器7-2的作用下满溢出使得物料更均匀，在受到加热介质夹套中加热介质的加热时，低沸点的物质首先蒸发，经真空一部分由真空管4抽出到蒸馏设备外冷凝器冷凝后回收，一部分由密封本体内部的空冷壁空冷下来，经过低沸点物料出口2回收；未蒸发的物质继续流淌到第三物料分布器7-3时，物料在第三物料分布器7-3的作用下满溢出使得物料又进一步均匀，原来的物料在第三物料分布器7-3中有一个缓冲作用同时又是一个物料再分配成薄膜的过程，再从第三物料分布器7-3的外沿溢出向下流动。第三物料分布器7-3组成的再分配环状圆台可对加热器圆台起到加强圈的作用，物料在加热面上低沸点的物质首先蒸发，剩下的高沸点的物质都经过加热面后，最后汇集到底部，经过高沸点物料出口3进入下一道工序。

实施例2

它包括分子蒸馏设备本体10和真空管4，分子蒸馏设备本体10内部的加热器为圆台形状，圆台相对的两条母线与下底线相交所成的角度可以为2度—小于90度，即圆台的底角可以为2度—小于90度，优选在30度—小于90度；外部的密封装置为密封本体，密封本体的顶端与顶端封头连接，顶端封头与物料进口管1连接，加热器圆台上有多个物料分布器。加热器圆台内设置为局部空心结构，如圆台状空心或相邻的两个或多个梯台状空心结构。加热器圆台安装在密封本体底端或加热器圆台底为密封本体底的一部分。

真空管4根据蒸馏设备本体10的大小可分二处或多处设在密封本体顶端封头上，真空管4与顶端封头内部和加热器圆台之间的缝隙连通；低沸点物料出口2设在密封本体内壁下方，高沸点物料出口3加热器圆台下端边沿处；加热介质由设在加热器底部的加热介质进口5通向设在加热器顶部的加热介质出口6。加热介质进口5根据加热器圆台的形状和大小可分二处或多处。

加热器圆台上的物料分布器是一个1-5厘米宽的圆环板；物料分布器圆环板底部预留若干个0.1-3毫米的小孔，这个小孔的作用是最后能把物料分布器中的物料排放完全，不残留不影响下一批次的产品。第一物料分布器7-1焊接在圆台的顶部，其它的物料分布器焊接在圆台的侧面。

如图2所示，为了减少大中型分子蒸馏设备加热介质用量过多，所以设计了这个空心状态；物料从物料进口1进入第一物料分布器7-1，满溢出后顺着加热斜面往下流，自然流淌成薄膜状，流到第二物料分布器7-2时，物料在第二物料分布器7-2的作用下满溢出使得物料更均匀，在受到加热介质夹套中加热介质的加热时，低沸点的物质首先蒸发，经真空一部分由真空管4抽出到蒸馏设备外冷凝器冷凝后回收，一部分由空冷壁空冷下来，经过低沸点物料出口2回收；未蒸发的物质继续流淌到第三物料分布器7-3时，物料在第三物料分布器7-3的作用下满溢出使得物料又进一步均匀，原来的物料在第三物料分布器7-3中有一个缓冲作用同时又是一个物料再分配成薄膜的过程，再从第三物料分布器7-3的外沿溢出向下流动。第三物料分布器7-3组成的再分配环状圆台可对加热器圆台起到加强圈的作用，物料在加热面上低沸点的物质首先蒸发，剩下的高沸点的物质都经过加热面后，最后汇集到底部，经过高沸点物料出口3进入下一道工序。

图4所示，加热介质由设在加热器底部的加热介质进口5通向设在加热器底部中央的加热介质出口6。

实施例3

它包括分子蒸馏设备本体10和真空管4，分子蒸馏设备本体10内部的加热器为圆台形状，圆台相对的两条母线与下底线相交所成的角度可以为2度—小于90度，即圆台的底角可以为2度—小于90度；优选在30度—小于90度；外部的密封装置为密封本体，密封本体的体壁为水冷夹套装置，低端设有冷却水进口8，高端设有冷却水出口9；密封本体的顶端与顶端封头连接，顶端封头与物料进口管1连接，加热器圆台上有多个物料分布器。加热器圆台内设置为局部空心结构，如圆台状空心或相邻的两个或多个梯台状空心结构。加热器圆台安装在密封本体底端或加热器圆台底为密封本体底的一部分。

真空管4根据蒸馏设备本体10的大小可分二处或多处设在密封本体顶端封头上，真空管4与顶端封头内部和加热器圆台之间的缝隙连通；低沸点物料出口2设在密封本体内壁下方，高沸点物料出口3加热器圆台下端边沿处；加热介质由设在加热器底部的加热介质进口5通向设在加热器底部中央的加热介质出口6。加热介质进口5根据加热器圆台的形状和大小可分二处或多处。

加热器圆台上的物料分布器是一个1-5厘米宽的圆环板；物料分布器圆环板底部预留若干个0.1-3毫米的小孔，这个小孔的作用是最后能把物料分布器中的物料排放完全，不残留不影响下一批次的产品。第一物料分布器7-1焊接在圆台的顶部，其它的物料分布器焊接在圆台的侧面。

如图5所示，为了使一些低沸点物质的蒸汽得到充分的冷却，同时减少真空泵的抽气量减少真空泵的能耗，所以有必要设计这种水冷夹套情况；物料从物料进口1进入第一物料分布器7-1，满溢出后顺着加热斜面往下流，自然流淌成薄膜状，流到第二物料分布器7-2时，物料在第二物料分布器7-2的作用下满溢出使得物料更均匀，在受到加热介质夹套中加热介质的加热时，低沸点的物质首先蒸发，经真空小部分由真空管4抽出到蒸馏设备外冷凝器冷凝后回收，大部分由水冷夹套下来，经过低沸点物料出口2回收；未蒸发的物质继续流淌到第三物料分布器7-3时，物料在第三物料分布器7-3的作用下满溢出使得物料又进一步均匀，原来的物料在第三物料分布器7-3中有一个缓冲作用同时又是一个物料再分配成薄膜的过程，再从第三物料分布器7-3的外沿溢出向下流动。第三物料分布器7-3组成的再分配环状圆台也起到一个对分子蒸馏设备本体10加强圈的作用，物料在加热面上低沸点的物质首先蒸发，剩下的高沸点的物质都经过加热面后，最后汇集到底部，经过高沸点物料出口3进入下一道工序。

实施例4

如图9所示，待蒸馏的物料进入第一级分子蒸馏设备，在真空和加热的作用下，残留水分残留溶剂等最低沸点的轻物质首先蒸发，剩下的物质进入第二级分子蒸馏设备，在真空和加热的作用下，低沸点的物质蒸发，回收得到第一个低沸点物质；剩下的物质进入第三级分子蒸馏设备，在真空和加热的作用下，

相关低沸点的物质蒸发，回收得到第二个低沸点物质；剩下的物质进入第四级分子蒸馏设备，在真空和加热的作用下，相关低沸点的物质蒸发，回收得到第三个低沸点物质；剩下的物质进入第五级分子蒸馏设备，在真空和加热的作用下，相关低沸点的物质蒸发，回收得到第四个低沸点物质和最高沸点的物质。

在实施例1—4中加热器为圆台形状，说明圆台顶端可以为加热面，而在其它实施例中，加热器也可以设计成圆锥状，也可以设计成圆柱状如图7和图8所述。物料分布器可为一个1-10厘米宽的圆环板或直径为1-10厘米圆环管。

因为本发明分子蒸馏设备制造工艺更为简单，制造成本相对于现有的分子蒸馏设备极为低廉，为了保护本发明分子蒸馏设备，特此要求在任何产品的生产过程中使用本发明分子蒸馏设备及采用本发明构思，均属于等效的替换，都在本发明专利的保护范围之内。

本发明装置并不受上述实例的限制，其它任何使用本装置应用的实例均属于等效的替换，都在本发明专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种内热式分子蒸馏设备，它包括外部的密封装置和内部的加热器，其特征在于，外部密封装置的密封本体为设有底端的空心圆柱状或圆桶状结构，密封本体上设有顶端封头，顶端封头设有物料进口管(1)，内部的加热器外形为圆台或圆锥或圆柱形结构，加热器安装在密封本体的内底端或成为密封本体底端的一部分；加热器外壁加热面上有多个物料分布器；真空管(4)设在密封本体上，密封本体内部和加热器之间的空间与真空管(4)连通；低沸点物料出口(2)设在密封本体内壁下方，高沸点物料出口(3)设在加热器下端边沿处。

2.根据权利要求1所述的一种内热式分子蒸馏设备，其特征在于，第一物料分布器(7-1)设在加热器的上端，其它的物料分布器设在加热器外壁加热面上。

3.根据权利要求1或2所述的一种内热式分子蒸馏设备，其特征在于，所述物料分布器为圆环管或圆环板状结构；物料分布器圆环管或圆环板底部或预留若干个小孔或物料分布器与加热面之间有一定的缝隙。

4.根据权利要求1所述的一种内热式分子蒸馏设备，其特征在于，所述真空管(4)设在密封本体顶端封头上，顶端封头内部和加热器之间的空间与真空管(4)连通，真空管(4)根据密封本体的大小设有一个或二个或多个。

5.根据权利要求1所述的一种内热式分子蒸馏设备，其特征在于，在密封本体内壁下方设有一个或二个或多个低沸点物料出口(2)，加热器下端边沿处设有一个或二个或多个高沸点物料出口(3)。

6.根据权利要求1所述的一种内热式分子蒸馏设备，其特征在于，除了加热器底面，加热器其它面均为加热面，加热器采用内部使用加热介质或其它加热方式，使用加热介质时，加热器设有加热介质进口(5)和加热介质出口(6)，加热介质进口(5)和加热介质出口(6)相对于加热器形成一个热循环。

7.根据权利要求6所述的一种内热式分子蒸馏设备，其特征在于，加热介质进口(5)设在加热器底部，加热介质出口(6)设在加热器底部或顶部，且加热介质进口(5)和加热介质出口(6)引出密封本体外。

8.根据权利要求1所述的一种内热式分子蒸馏设备，其特征在于，加热器内底为一个空心结构或二个并列空心结构或多个并列空心结构。

9.根据权利要求8所述的一种内热式分子蒸馏设备，其特征在于，加热器内底为一个圆台状或圆锥或圆柱状空心结构；

或加热器内底为二个或多个并列的梯台，或加热器内底为二个或多个并列的圆柱状空心结构。

10.根据权利要求1-9任一所述的一种内热式分子蒸馏设备，其特征在于，密封本体的体壁为水冷夹套装置。