CN109011676A - 一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，它包括精馏塔本体、塔底加热釜和设于塔底加热釜内部的雾化器，精馏塔本体上设有塔顶升气口和塔顶回流口，精馏塔本体的内部设有填料；塔底加热釜上设有进料口和釜底出料口，塔底加热釜的外壁上绕有电磁线圈，电磁线圈的两端连接有控温电路系统；所述雾化器与塔底加热釜上的进料口管路连接，雾化器的侧部设置喷射口。本发明的精馏塔尤其适合于高沸点、热敏性物料的精馏分离，精馏时将物料雾化，雾化的液滴与加热表面直接接触，不产生液层厚度，实现物料的高真空汽化；同时，以液滴的形式加热汽化，换热效率高，可实现物料的快速升温汽化，减小物料在高温表面的停留时间，防止物料的变性与结焦。

Description

一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔

技术领域

本发明属于精馏技术领域，具体涉及一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔。

背景技术

在化工生产过程中，高沸点、热敏性物料通常采用高真空精馏分离，操作压力通常小于1000Pa，而在高真空精馏过程，物料的加热汽化是关键，尤其需要在高真空下加热汽化。中国专利CN203090512U，CN206081699U，CN206577407U公开的高真空精馏装置采用釜式再沸器，这类再沸器在加热汽化高沸点物料时，持液量大，加热盘管表面液层厚，使加热盘管的表面压力大大增加。例如，以甘油（密度1260 kg/m³）为例，液层厚度每增加1cm，加热盘管的表面压力将增加123 Pa，在工业生产中，如釜式再沸器的加热盘管表面的液层厚度50cm时，加热盘管的实际汽化压力比塔内操作压力高出约6kPa，无法实现物料加热汽化过程的高真空（小于1000Pa），且停留时间长，使得物料需要在更高的温度下汽化，造成热敏性物料部分变性或结焦，降低精馏得率。

中国专利 CN101033411B公开了一种降膜式再沸器，虽能在一定程度上减小液层厚度，但在管内汽化，容易在管内形成压降，也难以实现物料加热汽化过程的高真空；中国专利CN102533309A公开了一种多层蒸发的精馏塔，加热液层厚度较釜式有所降低，但液层厚度仍在10-20cm（约1-2kPa），也无法实现物料加热汽化过程的高真空。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，本发明的结构设计简单、合理、加热温度稳定、物料升温汽化快、加热效率高、能耗低、物料停留时间短，适合于高真空下高沸点、热敏性物料快速升温汽化。

所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于包括精馏塔本体、塔底加热釜和设于塔底加热釜内部的雾化器，所述精馏塔本体上设有塔顶升气口和塔顶回流口，精馏塔本体内部设有填料；所述塔底加热釜上设有进料口和釜底出料口，塔底加热釜的外壁上绕有电磁线圈，所述电磁线圈的两端连接有控温电路系统；所述雾化器与塔底加热釜上的进料口管路连接，雾化器向塔底加热釜的侧壁喷射雾化的物料，实现物料的快速升温汽化。

所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于雾化器为压力喷嘴或旋转喷嘴。

所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于控温电路系统包括电磁加热电源、温控仪和温度传感器，所述电磁线圈的两端与电磁加热电源连接。

所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于精馏塔本体内部自上而下设有百叶窗集液板和环板，百叶窗集液板设于填料的下方，所述精馏塔本体的下部侧壁设有环板出料口，百叶窗集液板将回流液收集至环板上，由环板出料口排出。

所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于环板由圆形环板和连接于圆形环板上的升气管构成，所述圆形环板固定连接于精馏塔本体内壁上；圆形环板、升气管侧壁以及精馏塔本体内壁之间形成环形液体通道，所述环板出料口设于环形液体通道上。

所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于塔底加热釜的材质为不锈铁、碳钢或铁。

所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于雾化器的材质为不锈钢或铜。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过采用电磁加热方式代替传统的导热油或蒸汽加热方式，形成稳定的高温表面，使塔底加热釜内部侧壁的温度均匀、热效率高、热惯性小，且热启动快、能耗低，容易实现装置和产能的放大；

2、采用喷雾换热，雾化的液滴与加热表面直接接触，不产生液层厚度，可实现物料的高真空汽化；同时，以液滴的形式加热汽化，换热效率高，可实现物料的快速升温汽化，减小物料在高温表面的停留时间，防止物料的变性与结焦；

3、精馏与电磁加热、喷雾换热耦合，可有效降低精馏能耗，提高精馏得率，尤其适合于高沸点、热敏性物料的精馏分离。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中：1-精馏塔本体，2-塔顶升汽口，3-塔顶回流口，4-填料，5-百叶窗集液板，6-环板出料口，7-塔底加热釜，8-进料口，9-雾化器，10-电磁线圈，11-温度传感器，12-温控仪，13-电磁加热电源，14-釜底出料口，15-环板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1：对照图1

一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，包括精馏塔本体1、设于馏塔本体1下方的塔底加热釜7和设于塔底加热釜7内部的雾化器9。精馏塔本体1上自上而下设置塔顶升气口2、塔顶回流口3、填料4、百叶窗集液板5、环板15和环板出料口6，所述填料4、百叶窗集液板5和环板15设于精馏塔本体1内部，所述环板出料口6设于精馏塔本体1的下部侧壁。环板15由圆形环板和连接于圆形环板上的升气管构成，所述圆形环板固定连接于精馏塔本体1内壁上；圆形环板、升气管侧壁以及精馏塔本体1内壁之间形成环形液体通道，所述环板出料口6设于环形液体通道上（即出料口6的高度小于升气管顶部的高度，大于或等于圆形环板的高度），自填料4流下的回流液经百叶窗集液板5流到环形液体通道上，回流液可从环板出料口6流出。

塔底加热釜7的外壁上绕有电磁线圈10，所述电磁线圈10的两端连接有控温电路系统（以对电磁线圈10进行加热，使塔底加热釜7的侧壁均匀升温）；所述控温电路系统包括电磁加热电源13、温控仪12和温度传感器11，所述电磁加热电源13上连接有温控仪12，温度传感器11连接于温控仪12上，所述电磁线圈10的两端与电磁加热电源13连接，工作时温度传感器11的测温端接触塔底加热釜7的壁面进行测温，测量的温度信号反馈于温控仪12上，以控制塔底加热釜7壁面温度的稳定。所述塔底加热釜7上设有进料口8和釜底出料口14，塔底加热釜7的材质可以为耐高温且导磁性好的不锈铁、碳钢或铁。

雾化器9的材质可以为耐高温且导磁性差的不锈钢或铜，所述雾化器9与塔底加热釜7上的进料口8管路连接。雾化器9根据物料的特性可选择压力喷嘴、旋转喷嘴等现有技术喷嘴。雾化器9的喷射口位于其侧部，以向塔底加热釜7的侧壁喷射雾化的物料，实现物料的快速升温汽化。

本发明的精馏塔工作时，需要连接塔顶冷凝器、进料泵和储液罐，具体如下：

精馏塔本体1的顶部通过塔顶升气口2与塔顶冷凝器的进气管管路连接，塔顶冷凝器的出液管分为两路，一路与精馏塔本体1的塔顶回流口3管路连接，另一路与储液罐管路连接，实现精馏产品的收集。

塔底加热釜7的侧部通过进料口8与进料泵的出液管管路连接（即进料泵的出液管经进料口8与雾化器9管路连接）；进料泵的进液管来自两路，一路与环板出料口6管路连接（进料泵的进液管和环板出料口6之间的管路上设置截止阀调节流量），另一路与原料进液管管路连接，使得回流液与原料液经进料泵混合，且输送至雾化器9实现雾化。

塔底加热釜7的底部通过釜底出料口14与储液罐管路连接，实现釜液的收集。

实施例2 采用本发明装置的甘油蒸馏

本发明的精馏塔与塔顶冷凝器、进料泵和储液罐进行连接。精馏原料为甘油含量为85%的粗产品（其他成分为高沸点重组分），精馏连续稳定运行时，精馏原料预热至100℃，塔底加热釜7的壁面温度200℃，操作压力500Pa，回流比为0.1，釜液从釜底出料口14流出收集，塔顶甘油产品纯度为98%，收率为95%。

实施例3 采用本发明装置的三羟甲基丙烷脂肪酸酯的蒸馏

本发明的精馏塔与塔顶冷凝器、进料泵和储液罐进行连接。精馏原料为三羟甲基丙烷脂肪酸甲酯含量80%的粗产品（其他成分主要为高沸点重组分），精馏连续稳定运行时，精馏原料预热至100℃，塔底加热釜7的壁面温度300℃，在操作压力100Pa下，回流比为0.1，釜液从釜底出料口14流出收集，塔顶三羟甲基丙烷脂肪酸甲酯产品纯度为90%，收率为92%。

实施例4 采用本发明装置的二聚甘油蒸馏

本发明的精馏塔与塔顶冷凝器、进料泵和储液罐进行连接。精馏原料为二聚甘油含量85%的粗产品（其他成分主要为高沸点重组分），精馏连续稳定运行时，精馏原料预热至130℃，塔底加热釜7的壁面温度275℃，在操作压力400Pa下，回流比为0，釜液从釜底出料口14流出收集，塔顶二聚甘油产品纯度为95%，收率为95%。

实施例5 采用本发明装置的二聚酸蒸馏

本发明的精馏塔与塔顶冷凝器、进料泵和储液罐进行连接。精馏原料为二聚酸含量80%的粗产品（其他成分主要为高沸点重组分），精馏连续稳定运行时，精馏原料预热至300℃，塔底加热釜7的壁面温度400℃，在操作压力100Pa下，回流比为0.05，釜液从釜底出料口14流出收集，塔顶二聚酸产品纯度为90%，收率为90%。

本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也仅仅于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于包括精馏塔本体（1）、塔底加热釜（7）和设于塔底加热釜（7）内部的雾化器（9），所述精馏塔本体（1）上设有塔顶升气口（2）和塔顶回流口（3），精馏塔本体（1）内部设有填料（4）；所述塔底加热釜（7）上设有进料口（8）和釜底出料口（14），塔底加热釜（7）的外壁上绕有电磁线圈（10），所述电磁线圈（10）的两端连接有控温电路系统；

所述雾化器（9）与塔底加热釜（7）上的进料口（8）管路连接，雾化器（9）向塔底加热釜（7）的侧壁喷射雾化的物料，实现物料的快速升温汽化。

2.根据权利要求1所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于雾化器（9）为压力喷嘴或旋转喷嘴。

3.根据权利要求1所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于控温电路系统包括电磁加热电源（13）、温控仪（12）和温度传感器（11），所述电磁线圈（10）的两端与电磁加热电源（13）连接。

4.根据权利要求1所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于精馏塔本体（1）内部自上而下设有百叶窗集液板（5）和环板（15），百叶窗集液板（5）设于填料（4）的下方，所述精馏塔本体（1）的下部侧壁设有环板出料口（6），百叶窗集液板（5）将回流液收集至环板（15）上，由环板出料口（6）排出。

5.根据权利要求4所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于环板（15）由圆形环板和连接于圆形环板上的升气管构成，所述圆形环板固定连接于精馏塔本体（1）内壁上；圆形环板、升气管侧壁以及精馏塔本体（1）内壁之间形成环形液体通道，所述环板出料口（6）设于环形液体通道上。

6.根据权利要求1所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于塔底加热釜（7）的材质为不锈铁、碳钢或铁。

7.根据权利要求1所述的一种可实现物料快速升温汽化的精馏塔，其特征在于雾化器（9）的材质为不锈钢或铜。