CN109045735A - 一种用于强酸强碱的蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于强酸强碱的蒸馏装置，本发明蒸馏效率高、蒸发表面积大、换热效率高、冷凝效果好；通过第一冷凝箱、第二冷凝箱分别完成热蒸汽的初次冷凝和二次冷凝，利用冷凝板与内壳之间的迷宫性通道增加热蒸汽在第一冷凝箱中的热交换时间，利用冷凝板的V形结构增加热蒸汽与冷凝板的接触面积，提高冷凝效率；通过多个蒸发室增加液料的蒸发表面积，保证液料的充分蒸发；通过多个导流盘与挂液板的对应设置，进一步增大布料面积，增大液料加热的受热面积，提高蒸馏效果；利用液料随导流件转动产生的离心力从导流孔中甩向挂液件、釜体内壁，液料在挂液板上、釜体内壁上快速发散成液体薄膜向下流淌，利用实现液料的高效薄膜蒸发。

Description

一种用于强酸强碱的蒸馏装置

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，具体涉及一种用于强酸强碱的蒸馏装置。

背景技术

蒸馏是一种质量传递过程（传质过程），其利用液体混合物中各组分挥发性的差异来分离液体混合物的传质过程，蒸馏操作用于均相液体混合物的分离，达到提纯或回收组分的目的，蒸馏在化学实验和农药制造等化工生产过程中常用的提纯分离方法，与其它的分离手段，如萃取、过滤结晶等相比，它的优点在于不需使用系统组分以外的其他溶剂，从而保证不会引入新的杂质。但是现有的蒸馏装置存在以下问题：一是在液料蒸发过程中，蒸发表面积少，由于液料蒸发的快慢是由液体的温度、液体的表面积和液体表面空气体流动的快慢共同决定的，所以蒸发表面积少大幅降低了蒸馏效率，延长了蒸馏时间；二是冷凝效果差，换热效率低，无法保证充分冷凝。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于强酸强碱的蒸馏装置，具有蒸馏效率高、换热效率高的特点。

本发明解决上述问题的技术方案为：一种用于强酸强碱的蒸馏装置，包括蒸发釜、冷凝器、集液筒、储液筒；

冷凝器包括第一冷凝箱、第二冷凝箱、冷凝管，第一冷凝箱位于第二冷凝箱上方，第一冷凝箱与第二冷凝箱相连成一体结构；

第一冷凝箱包括内壳、外壳，内壳与外壳之间形成密闭区域，密闭区域内充满冷却液；

第一冷凝箱下部设有第一进液口，第一冷凝箱上部设有第一出液口，第一进液口、第二出液口均与密闭区域连通；第一冷凝箱上端设有第一蒸汽进口，第一冷凝箱下端设有第一蒸汽出口，第一蒸汽出口伸入第二冷凝箱内；

内壳内设有多个冷凝板，冷凝板沿内壳中心轴线方向均匀分布，相邻两个冷凝板错位分布，冷凝板与内壳之间形成迷宫型通道；冷凝板为中空结构，冷凝板与密闭区域连通，冷凝板截面为倒“V”形；

第二冷凝箱下部设有第二进液口，第二冷凝箱上部设有第二出液口；第二冷凝箱内设有多个冷凝管；冷凝管包括第一冷却管、第二冷却管、第三冷却管。

第一冷却管、第三冷却管分别位于第二冷却管的上下两端，第一冷却管一端与第二冷却管连通，另一端与第一蒸汽出口连通，第三冷却管一端与第二冷却管连通，另一端伸出第二冷凝箱通过第二管道与集液筒连接。

进一步的，蒸发釜包括釜体、釜盖，釜体为中空结构，釜体的中空结构内设有多根电加热管；

釜体为圆柱状，釜体上端面设有釜盖；釜体内设有多个蒸发室，蒸发室沿釜体中心轴线方向均匀分布，相邻两个蒸发室之间设有隔板；

蒸发室上部设有入液口、蒸发口，蒸发室下部设有出液口，蒸发口位于入液口上方；

蒸发口通过第一管道与第一蒸汽进口连接；

出液口通过主管道与出液管道连通，主管道一端与储液筒连接；

釜体内设有搅拌轴，搅拌轴一端与电机轴连接，电机固定在釜盖上；搅拌轴贯穿每个蒸发室；搅拌轴上设有多个导流件，导流件沿搅拌轴中心轴线方向均匀分布，一个导流件对应一个蒸发室；导流件上方设有喷淋管，喷淋管与入液管连通，喷淋管上设有多个喷淋嘴；

蒸发室内设有挂液件，挂液件固定在隔板上端面，挂液件包括第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板，第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板在水平面的投影均为圆环状，第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板中心轴线均与隔板中心轴线重合；

第一挂液板位于第二挂液板内，第二挂液板位于第三挂液板内，

第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板圆柱面上均设有多个挂液槽，挂液槽围绕隔板中心轴线环形阵列；

第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板均为中空结构，第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板的中空结构内均设有电加热管；

导流件包括多个第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘，第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘为上小下大喇叭结构，第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘的中心轴线均与搅拌轴中心轴线重合；

第一导流盘位于第二导流盘内，第二导流盘位于第三导流盘内；

第一导流盘与第二导流盘之间通过多根支撑柱连接，第二导流盘与第三导流板之间通过多根支撑柱连接，第三导流盘通过多根支撑柱固定在搅拌轴上；

第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘上设有多个导流孔，第一导流盘下端伸入第一挂液板内，第二导流盘下端伸入第一挂液板与第二挂液板之间，第三导流盘下端伸入第二挂液板与第三挂液板之间。

进一步的，第一冷凝箱、第二冷凝箱为圆柱体结构或立方体结构。

进一步的，冷却液为水。

进一步的，冷凝管在第二冷凝箱内呈多行多列矩阵分布或围绕第二冷凝箱中心轴线环形阵列。

进一步的，入液口、蒸发口、出液口上均设有单向阀。

进一步的，第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板半径分别为R1、R2、R3，高度分别为H1，H2、H3，R1<R2<R3，H1<H2<H3。

进一步的，第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘半径分别为R5、R6、R7，高度分别为H5，H6、H7，R5<R6<R7，H7<H6<H5。

本发明具有有益效果：

（1）本发明蒸馏效率高、蒸发表面积大、换热效率高、冷凝效果好；

（2）通过第一冷凝箱完成热蒸汽的初次冷凝，利用冷凝板与内壳之间的迷宫性通道增加热蒸汽在第一冷凝箱中的热交换时间，利用冷凝板的V形结构增加热蒸汽与冷凝板的接触面积，提高冷凝效率；通过第二冷凝箱完成热蒸汽的二次冷凝，进一步提高冷凝效果，保证充分冷凝；

（3）通过多个蒸发室增加液料的蒸发表面积，保证液料的充分蒸发；通过用喷淋嘴与导流件进行布料，布料均匀，多个导流盘与挂液板的对应设置，进一步增大布料面积，增大液料加热的受热面积，提高蒸馏效果；通过电机带动导流件转动，液料，随导流件转动产生的离心力从导流孔中甩向挂液件、釜体内壁，液料在挂液板上、釜体内壁上快速发散成液体薄膜向下流淌，利用实现液料的高效薄膜蒸发；通过出液口将完成蒸馏后，蒸发室内剩余的液料排入集液筒内，将液料进行二次蒸发冷凝，提高液料利用率，节约能源。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明蒸发釜结构示意图。

图3为本发明挂液件结构示意图。

图4为本发明导流件结构示意图。

图5为本发明冷凝器结构示意图。

图中：1-蒸发釜，2-冷凝器，3-储液筒，4-釜体，5-釜盖，6-电加热管，7-蒸发室，8-隔板，9-入液口，10-蒸发口，11-出液口，12-单向阀，13-主管道，15-第一管道，16-第二管道，17-集液筒，18-搅拌轴，19-导流件，20-喷淋管，21-喷淋嘴，22-挂液件，23-第一挂液板，24-第二挂液板，25-第三挂液板，26-挂液槽，27-第一导流盘，28-第二导流盘，29-第三导流盘，30-支撑柱，31-导流孔，32-电机，33-出液管道，34-第一冷凝箱，35-第二冷凝箱，36-冷凝管，37-内壳，38-外壳，39-第一进液口，40-第一出液口，41-密闭区域，42-冷却液，43-第一蒸汽出口，44-第一蒸汽进口，45-冷凝板，46-第二进液口，47-第二出液口，48-第一冷却管，49-第二冷却管，50-第三冷却管。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的说明。

一种用于强酸强碱的蒸馏装置，包括蒸发釜1、冷凝器2、集液筒17、储液筒3；

冷凝器2包括第一冷凝箱34、第二冷凝箱35、冷凝管36，第一冷凝箱34位于第二冷凝箱35上方，第一冷凝箱34与第二冷凝箱35相连成一体结构；第一冷凝箱34、第二冷凝箱35可以为圆柱体结构、立方体结构；

第一冷凝箱34包括内壳37、外壳38，内壳37与外壳38之间形成密闭区域41，密闭区域41内充满冷却液42；冷却液42可以为水；

第一冷凝箱34下部设有第一进液口39，第一冷凝箱34上部设有第一出液口40，第一进液口39、第二出液口47均与密闭区域41连通；第一冷凝箱34上端设有第一蒸汽进口44，第一冷凝箱34下端设有第一蒸汽出口43，第一蒸汽出口43伸入第二冷凝箱35内；

内壳37内设有多个冷凝板45，冷凝板45沿内壳37中心轴线方向均匀分布，相邻两个冷凝板45错位分布，冷凝板45与内壳37之间形成迷宫型通道；冷凝板45为中空结构，冷凝板45与密闭区域41连通，冷凝板45截面为倒“V”形；通过第一冷凝箱34完成热蒸汽的初次冷凝，利用冷凝板45与内壳37之间的迷宫性通道增加热蒸汽在第一冷凝箱34中的热交换时间，利用冷凝板45的V形结构增加热蒸汽与冷凝板45的接触面积，提高冷凝效率；

第二冷凝箱35下部设有第二进液口46，第二冷凝箱35上部设有第二出液口47；第二冷凝箱35内设有多个冷凝管36，冷凝管36可以是多行多列矩阵分布，也可以为围绕第二冷凝箱35中心轴线环形阵列；冷凝管36包括第一冷却管48、第二冷却管49、第三冷却管50，第二冷却管49为螺旋状或蛇形盘状；

第一冷却管48、第三冷却管50分别位于第二冷却管49的上下两端，第一冷却管48一端与第二冷却管49连通，另一端与第一蒸汽出口43连通，第三冷却管50一端与第二冷却管49连通，另一端伸出第二冷凝箱35通过第二管道16与集液筒17连接；通过第二冷凝箱35完成热蒸汽的二次冷凝，进一步提高冷凝效果，保证充分冷凝；

蒸发釜1包括釜体4、釜盖5，釜体4为中空结构，釜体4的中空结构内设有多根电加热管6；

釜体4为圆柱状，釜体4上端面设有釜盖5；釜体4内设有多个蒸发室7，蒸发室7沿釜体4中心轴线方向均匀分布，相邻两个蒸发室7之间设有隔板8，隔板8在水平面的投影为圆形，隔板8与釜体4之间固定连接；利用多个蒸发室7增加液料的蒸发表面积，保证液料的充分蒸发；

蒸发室7上部设有入液口9、蒸发口10，蒸发室7下部设有出液口11，蒸发口10位于入液口9上方；入液口9、蒸发口10、出液口11上均设有单向阀12；

蒸发口10通过第一管道15与第一蒸汽进口连接；

出液口11通过主管道13与出液管道33连通，主管道13一端与储液筒3连接；完成蒸馏后，将蒸发室7内剩余的液料通过出液口11排入集液筒17内，将液料进行二次蒸发冷凝，提高液料利用率，节约能源；

釜体4内设有搅拌轴18，搅拌轴18一端与电机32轴连接，电机32固定在釜盖5上；搅拌轴18贯穿每个蒸发室7，搅拌轴18与蒸发室7之间通过滚动轴承连接，连接处机械密封；搅拌轴18上设有多个导流件19，导流件19沿搅拌轴18中心轴线方向均匀分布，一个导流件19对应一个蒸发室7；导流件19上方设有喷淋管20，喷淋管20与入液管连通，喷淋管20上设有多个喷淋嘴21；液料从入液口9进入喷淋管20，利用喷淋嘴21将液料均匀喷入导流件19内，为导流件19分配液料做好准备；

蒸发室7内设有挂液件22，挂液件22固定在隔板8上端面，挂液件22包括第一挂液板23、第二挂液板24、第三挂液板25，第一挂液板23、第二挂液板24、第三挂液板25在水平面的投影均为圆环状，第一挂液板23、第二挂液板24、第三挂液板25中心轴线均与隔板8中心轴线重合；

第一挂液板23位于第二挂液板24内，第二挂液板24位于第三挂液板25内，第一挂液板23、第二挂液板24、第三挂液板25半径分别为R1、R2、R3，高度分别为H1，H2、H3，R1<R2<R3，H1<H2<H3；

第一挂液板23、第二挂液板24、第三挂液板25圆柱面上均设有多个挂液槽26，挂液槽26围绕隔板8中心轴线环形阵列；

第一挂液板23、第二挂液板24、第三挂液板25均为中空结构，第一挂液板23、第二挂液板24、第三挂液板25的中空结构内均设有电加热管6；

导流件19包括多个第一导流盘27、第二导流盘28、第三导流盘29，第一导流盘27、第二导流盘28、第三导流盘29为上小下大喇叭结构，第一导流盘27、第二导流盘28、第三导流盘29的中心轴线均与搅拌轴18中心轴线重合；

第一导流盘27位于第二导流盘28内，第二导流盘28位于第三导流盘29内，第一导流盘27、第二导流盘28、第三导流盘29半径分别为R5、R6、R7，高度分别为H5，H6、H7，R5<R6<R7，H7<H6<H5；

第一导流盘27与第二导流盘28之间通过多根支撑柱30连接，第二导流盘28与第三导流板之间通过多根支撑柱30连接，第三导流盘29通过多根支撑柱30固定在搅拌轴18上；

第一导流盘27、第二导流盘28、第三导流盘29上设有多个导流孔31，第一导流盘27下端伸入第一挂液板23内，第二导流盘28下端伸入第一挂液板23与第二挂液板24之间，第三导流盘29下端伸入第二挂液板24与第三挂液板25之间；利用导流件19进行布料，布料均匀，多个导流盘与挂液板的对应设置，进一步增大布料面积，增大液料加热的受热面积，提高蒸馏效果 ；

利用电机32带动搅拌轴18转动，导流件19转动，从喷淋嘴21喷入导流件19内的液料，随导流件19转动产生的离心力从导流孔31中甩向挂液件22、釜体4内壁，液料在挂液板上、釜体4内壁上快速发散成液体薄膜向下流淌，利用实现液料的高效薄膜蒸发。

热蒸汽从蒸发口10进入冷凝器2中冷凝后排向集液筒17，完成蒸馏。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (7)

1.一种用于强酸强碱的蒸馏装置，其特征在于，包括蒸发釜、冷凝器、集液筒、储液筒；

冷凝器包括第一冷凝箱、第二冷凝箱、冷凝管，第一冷凝箱位于第二冷凝箱上方，第一冷凝箱与第二冷凝箱相连成一体结构；

第一冷凝箱包括内壳、外壳，内壳与外壳之间形成密闭区域，密闭区域内充满冷却液；

第一冷凝箱下部设有第一进液口，第一冷凝箱上部设有第一出液口，第一进液口、第二出液口均与密闭区域连通；第一冷凝箱上端设有第一蒸汽进口，第一冷凝箱下端设有第一蒸汽出口，第一蒸汽出口伸入第二冷凝箱内；

内壳内设有多个冷凝板，冷凝板沿内壳中心轴线方向均匀分布，相邻两个冷凝板错位分布，冷凝板与内壳之间形成迷宫型通道；冷凝板为中空结构，冷凝板与密闭区域连通，冷凝板截面为倒“V”形；

第二冷凝箱下部设有第二进液口，第二冷凝箱上部设有第二出液口；第二冷凝箱内设有多个冷凝管；冷凝管包括第一冷却管、第二冷却管、第三冷却管；

第一冷却管、第三冷却管分别位于第二冷却管的上下两端，第一冷却管一端与第二冷却管连通，另一端与第一蒸汽出口连通，第三冷却管一端与第二冷却管连通，另一端伸出第二冷凝箱通过第二管道与集液筒连接。

2.如权利要求1所述的一种用于强酸强碱的蒸馏装置，其特征在于，所述蒸发釜包括釜体、釜盖，釜体为中空结构，釜体的中空结构内设有多根电加热管；

釜体为圆柱状，釜体上端面设有釜盖；釜体内设有多个蒸发室，蒸发室沿釜体中心轴线方向均匀分布，相邻两个蒸发室之间设有隔板；

蒸发室上部设有入液口、蒸发口，蒸发室下部设有出液口，蒸发口位于入液口上方；

蒸发口通过第一管道与第一蒸汽进口连接；

出液口通过主管道与出液管道连通，主管道一端与储液筒连接；

釜体内设有搅拌轴，搅拌轴一端与电机轴连接，电机固定在釜盖上；搅拌轴贯穿每个蒸发室；搅拌轴上设有多个导流件，导流件沿搅拌轴中心轴线方向均匀分布，一个导流件对应一个蒸发室；导流件上方设有喷淋管，喷淋管与入液管连通，喷淋管上设有多个喷淋嘴；

蒸发室内设有挂液件，挂液件固定在隔板上端面，挂液件包括第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板，第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板在水平面的投影均为圆环状，第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板中心轴线均与隔板中心轴线重合；

第一挂液板位于第二挂液板内，第二挂液板位于第三挂液板内，

第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板圆柱面上均设有多个挂液槽，挂液槽围绕隔板中心轴线环形阵列；

第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板均为中空结构，第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板的中空结构内均设有电加热管；

导流件包括多个第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘，第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘为上小下大喇叭结构，第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘的中心轴线均与搅拌轴中心轴线重合；

第一导流盘位于第二导流盘内，第二导流盘位于第三导流盘内；

第一导流盘与第二导流盘之间通过多根支撑柱连接，第二导流盘与第三导流板之间通过多根支撑柱连接，第三导流盘通过多根支撑柱固定在搅拌轴上；

第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘上设有多个导流孔，第一导流盘下端伸入第一挂液板内，第二导流盘下端伸入第一挂液板与第二挂液板之间，第三导流盘下端伸入第二挂液板与第三挂液板之间。

3.如权利要求1所述的一种用于强酸强碱的蒸馏装置，其特征在于，所述第一冷凝箱、第二冷凝箱为圆柱体结构或立方体结构。

4.如权利要求1所述的一种用于强酸强碱的蒸馏装置，其特征在于，所述冷凝管在第二冷凝箱内呈多行多列矩阵分布或围绕第二冷凝箱中心轴线环形阵列。

5.如权利要求2所述的一种用于强酸强碱的蒸馏装置，其特征在于，所述入液口、蒸发口、出液口上均设有单向阀。

6.如权利要求2所述的一种用于强酸强碱的蒸馏装置，其特征在于，所述第一挂液板、第二挂液板、第三挂液板半径分别为R1、R2、R3，高度分别为H1，H2、H3，R1<R2<R3，H1<H2<H3。

7.如权利要求2或5或6所述的一种用于强酸强碱的蒸馏装置，其特征在于，所述第一导流盘、第二导流盘、第三导流盘半径分别为R5、R6、R7，高度分别为H5，H6、H7，R5<R6<R7，H7<H6<H5。