CN110121381A - 一种蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸馏装置，更具体地，是一种利用热能和离心力，将待蒸馏物质中的挥发性组分进行分拣，以回收高纯度产品的蒸馏装置，其通过降低因驱动产生的压降，使装置中的温度差异最小化，从而能够在待蒸馏物质不受较大损伤的情况下回收高纯度产品。

Description

一种蒸馏装置

技术领域

本发明涉及一种蒸馏装置，更具体地，涉及一种利用热能和离心力，将待蒸馏物质中的挥发性组分进行分拣，以回收高纯度产品的蒸馏装置。

背景技术

汽提塔(stripping column)是一种在多段蒸馏塔中利用气体(燃气或蒸汽)将液相待蒸馏物质中的挥发性组分进行蒸发，以回收高纯度产品的蒸馏装置。

此时，通过所述汽提塔从待蒸馏物质中回收高纯度产品时，需要高温热能，因此会存在对高温脆弱的食品类或高分子等中则难以分拣并回收高纯度产品的问题。

SSC(Spinning Cone Colunm)是一种利用热能的同时还利用离心力的机械能的装置，在日本专利公告第1995-022646号中公开了与此相关的现有文献。

所述SSC是通过从上部通入的待蒸馏物质和从下部通入的气体(蒸汽)，并利用离心力即机械能来从待蒸馏物质中回收高纯度产品，因此待蒸馏物质与热能接触的时间较短，从而可以在低于汽提塔的温度的条件下回收高纯度产品。

此时，由于SSC的压降大，因此产生SSC主机内的纵向的温度差异，而这种温度差异随着通过旋转圆锥体和固定圆锥体而形成的主机内的层数越多而其相对温度差异就越大。

也就是说，由于扩大了驱动SSC的温度条件范围，因此存在均匀地分拣出高纯度产品的操作上的局限性。

[专利文献]

专利文献1日本专利授权公告第1995-022646号

发明内容

[解决的技术问题]

本发明是为解决上述问题而提出的，本发明的目的是提供一种蒸馏装置，更具体地说，是一种利用热能和离心力，将待蒸馏物质中的挥发性组分进行分拣，以回收高纯度产品的蒸馏装置，其通过降低因驱动产生的压降，使装置中的温度差异最小化，从而能够在蒸馏物质不受较大损伤的情况下回收高纯度产品。

[技术方案]

根据本发明一个实施方式的蒸馏装置，包括：主机，从其上部通入待蒸馏物质，从其下部则通入气体；旋转轴，其在所述主机内部纵向设置，且旋转轴的轴能够旋转；旋转圆锥体，其下端固定在所述旋转轴的外周面，构造为越往上端，其水平直径越来越宽；固定圆锥体，其与所述旋转圆锥体以纵向隔开，上端固定在所述主机的内表面，其构造为越往下端，水平直径越小；引脚，其设置在所述旋转圆锥体的下表面，以从上端至下端的方向延伸形成，并在所述旋转轴的旋转方向上与所述旋转圆锥体下表面形成锐角。

在一个实施方式中，所述引脚与所述旋转圆锥体的下表面形成30°至60°的角度。

根据本发明一个实施方式的蒸馏装置，包括：主机，从其上部通入待蒸馏物质，从其下部则通入气体；旋转轴，其在所述主机内部以纵向设置，且旋转轴的轴能够旋转；旋转圆锥体，其下端固定在所述旋转轴的外周面，构造为越往上端，其水平直径越来越宽；固定圆锥体，其与所述旋转圆锥体以纵向隔开，上端固定在所述主机的内表面，其构造为越往下端，水平直径越小；引脚，其设置在所述旋转圆锥体的下表面，以从上端至下端的方向延伸形成；以及扇叶，其选择性地在所述旋转轴的外周面纵向设置，下端向所述旋转轴的旋转方向与所述旋转轴的轴形成锐角。

在一个实施方式中，所述扇叶与所述旋转轴的轴形成10°至60°的角度。

在一个实施方式中，所述引脚在所述旋转轴的旋转方向上与所述旋转圆锥体的下表面形成锐角。

在一个实施方式中，所述引脚与所述旋转圆锥体的下表面形成30°至60°的角度。

在一个实施方式中，所述主机包括，待蒸馏物质通入部，其设置在上部的一侧，通过此通入部通入待蒸馏物质；气体通入部，其设置在下部的另一侧，通过此通入部通入气体；回收部，其设置在下部一侧，以回收高纯度产品。

[发明的效果]

根据本发明的蒸馏装置，通过改变设置在旋转圆锥体下表面用于增加气体上升速度的引脚形状来降低压降，使蒸馏装置中的温度差异最小化，从而能够在待蒸馏物质不受较大损伤的情况下回收高纯度产品。

另外，根据本发明的蒸馏装置还包括扇叶，其与旋转轴的轴形成一定的角度，与旋转轴相同的速度旋转，通过物理方式将气体上升，从而能够增加扇叶所覆盖的范围内的湍流动能(turbulent kinetic energy)和湍流耗散(turbulent dissipation)，以此提高传送效率，从而能够改善其性能。

附图说明

图1是本发明一个实施例的蒸馏装置；

图2是本发明一个实施例的组成蒸馏装置的引脚的构造；

图3是本发明第一实施例和第二实施例的蒸馏装置；

图4是本发明第一实施例的组成蒸馏装置的引脚的构造；

图5是本发明第一实施例的组成蒸馏装置的扇叶的构造；

图6是根据本发明的蒸馏装置的效果显示图；

图7是根据本发明的蒸馏装置的另一个效果显示图。

附图标记：

100、主机；

110、待蒸馏物质通入部；

120、气体通入部；

130、气体排出部；

140、回收部；

200、旋转轴；

220、旋转轴控制部；

300、旋转圆锥体；

400、固定圆锥体；

410、固定圆锥体延伸部；

500、引脚；

600、扇叶；

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明一个实施例的蒸馏装置进行详细说明。

在说明之前，本说明书和权利要求中使用的术语或词语不应以常规或字典意义解释，依据发明人为了通过最佳的方法来说明其发明时可以适当地定义术语概念的原则，对术语理应以符合本发明技术思想的意义和概念来加以解释。

因此在本说明书中记载的实施例和附图中示出的结构仅仅是本发明最佳的一个实施方式，在本申请的出发点上，对此理应理解为，还会有能够替代它们的各种等同物和替代物。

参照图1，本发明一个实施例的蒸馏装置1000，大致包括，主机100、旋转轴200、旋转圆锥体300、固定圆锥体400以及引脚500。

所述主机100，构造为能够收纳旋转轴200、旋转圆锥体300、固定圆锥体400以及引脚500，从上部通入待蒸馏物质，从下部则通入气体(蒸汽)。

所述主机100包括，待蒸馏物质通入部110，用于待蒸馏物质的通入，其设置在主机100上部一侧，使得待蒸馏物质从上部通入后，通过重力向下移动；气体通入部120，用于气体的通入，其设置在主机100的下部，与待蒸馏物质相反，气体从下部通入，从而使气体向上上升。

同时，所述主机100还可以包括，气体排出部130，其设置在上部另一侧，用于将从上部通入的气体中剩余的残留气体排出至外部；回收部140，其用于回收从上部通入的待蒸馏物质中已分拣出挥发性物质的高纯度产品。

不过，所述待蒸馏物质通入部110、气体通入部120、气体排出部130以及回收部140的设置位置上则不受限制，因为可以进行各种实施例。

所述旋转轴200可以在所述主机100内部以纵向设置，且旋转轴的轴可沿所选定的方向旋转。

此时，所述主机100还可以设置旋转轴控制部210，用于提供动力以旋转旋转轴200。

所述旋转圆锥体300，其下端固定在所述旋转轴200的外周面上，其构造为越往上端，水平直径越宽，且随着旋转轴200的轴的旋转而同步旋转。

所述旋转圆锥体300，其下端被固定，并沿旋转轴200的旋转方向同步旋转，其构造为越往上端，水平直径越宽(上部较宽的器皿形状)，使得已通入的待蒸馏物质因旋转圆锥体300的旋转所产生的离心力而得以铺开，从而使待蒸馏物质的厚度变薄，并且移动至上端后，下落到下部的固定圆锥体400。

所述固定圆锥体400，其与所述旋转圆锥体300以纵向隔开，上端固定在所述主机100的内表面，其构造为越往下端，水平直径越小。

也就是说，所述旋转圆锥体300与固定圆锥体400设置为以纵向彼此隔开，并且在主机内部形成多个层，所述旋转圆锥体300，通过旋转轴200的旋转，在所述固定圆锥体400的纵向区间，沿旋转轴200的轴的旋转方向同步旋转。

所述固定圆锥体400，可以设置为与旋转圆锥体的截面相对应的形状，其能够起到将从旋转圆锥体300的上端下落的待蒸馏物质引导到下部的旋转圆锥体300的作用。

同时，所述固定圆锥体400还可以包括，固定圆锥体的延伸部410，其形成为从纵向彼此连接，从而使所述固定圆锥体牢固地固定在主机100的内部，但是并不限于此。

所述引脚500，其设置在所述旋转圆锥体300的下表面，以从上端至下端的方向延伸形成。

所述引脚500，其设置在所述旋转圆锥体300的下表面，与旋转圆锥体300同步旋转，从而提高从主机100下部通入的气体的上升速度，不仅其能够促进待蒸馏物质中所含的挥发性组分的分拣效率，而且还通过增加待蒸馏物质的停留时间来提高待蒸馏物质中的挥发性组分的分拣效率。

所述引脚500，其构造为越往旋转圆锥体300的上端，引脚的高度越高，从而能够增加上升气流。

另外，所述引脚500可以有各种形状的实施例，如可以将其构造为越往上端越宽的形状，以此相对应于旋转圆锥体300直径的增加，因此所述引脚的形状不受限制。

此时，根据本发明一个实施例的蒸馏装置1000的引脚500，如图2所示，向所述旋转轴200的旋转方向与所述旋转圆锥体300的下表面形成锐角。(根据本发明的一个实施例，引脚500与旋转圆锥体的下表面形成的锐角用β来表示。)

所述引脚500，优选地，与所述旋转圆锥体300的下表面形成30°至60°的锐角，从而向旋转轴200的旋转方向倾斜形成，进一步优选地，所述引脚与旋转圆锥体300的下表面形成45°的锐角。

所述引脚500，由于其构造为向旋转轴200的旋转方向形成锐角，因此从一定程度上降低因受重力的影响而落下的待蒸馏物质产生的压降，使得主机100内部中的层与层之间的温度差异最小化。

表1及图6、图7是为了证明根据所述的引脚500的形状产生的效果而进行的实验资料，也就是说，将本发明一个实施例的具有引脚500向旋转轴200的旋转方向倾斜形状的蒸馏装置1000与现有的SSC进行比较的资料。

此时，以实验为目的的主机的半径为0.17m、旋转轴的半径为0.033m、旋转圆锥体的半径为0.15m、固定旋转圆锥体的半径为0.17m，所述引脚与旋转圆锥体的下表面形成的锐角为45°。

同时，所述旋转轴的旋转速度为52.36转/秒，而从所述主机下部通入的气体则以110升/分的流量来供应，然后通过所述主机上部向外流出。

表1的对比例1是不包括引脚的SSC，对比例2是如图4所示的SSC，即引脚与旋转圆锥体的下表面形成垂直(α)的SSC。

本发明一个实施例的蒸馏装置1000，如表1和图6所示，与对比例1和对比例2相比，随着引脚500角度的变化而压降也随之降低，如表1和图7所示，本发明蒸馏装置与没有引脚结构的对比例1相比，其湍流动能(turbulent kinetic energy,k)和湍流耗散(turbulentdissipation,epsilon)都比对比例1高。

表1

	对比例1	对比例2	本发明
				压降[Pa]	23.95	21.17	18.72
湍流动能[m<sup>2</sup>/sec<sup>2</sup>]	0.11	0.20	0.18
				湍流耗散[m<sup>2</sup>/sec<sup>3</sup>]	8.60	23.15	21.36

也就是说，本发明蒸馏装置与没有引脚结构的对比例1相比，根据湍流动能和湍流耗散的增加，本发明蒸馏装置的驱动效率也增加，同时，相比于对比例2，本发明的压降一定程度减少，从而能够使装置内部的温度差异最小化。

因此具有在待蒸馏物质不受较大损伤的情况下提高高纯度产品的分拣和回收作业效率的优点。

<本发明第一实施例的蒸馏装置>

参照图3，本发明第一实施例的蒸馏装置1000，大致包括，主机100、旋转轴200、旋转圆锥体300、固定圆锥体400、引脚500以及扇叶600。

关于所述主机100、旋转轴200、旋转圆锥体300以及固定圆锥体400的说明由于在上面已描述过，因此将省略与此有关的详细说明。

参照图4，所述引脚500，其设置在所述旋转圆锥体300的下表面，以从上端至下端的方向延伸形成，如图4所示，所述引脚与旋转圆锥体300的下表面形成垂直(α)。

参照图5，所述扇叶600，其选择性地在所述旋转轴200的外周面以纵向延伸设置，下端向所述旋转轴200的旋转方向与所述旋转轴200的轴形成锐角。(根据本发明的第一实施例，扇叶600与旋转轴200的轴形成的锐角用γ来表示。)

所述扇叶600，可以在旋转轴200的外周面以矩形形状突出设置，并且可以与旋转轴200同步旋转，从而增加从主机100的下部通入的气体的上升气流。

此时，所述扇叶600，优选地构造为，其下端与所述旋转轴200的轴形成10°至60°的锐角，进一步优选地，构造为倾斜的结构，以便与旋转轴200的轴形成30°的锐角，从而能够增加所述主机内部的湍流动能和湍流耗散。

表2及图6、图7是为了证明根据所述扇叶的结构以及与旋转轴形成锐角的形状产生的效果而进行的实验资料，也就是说，将包括所述扇叶的本发明第一实施例的蒸馏装置与现有的SSC进行比较的资料。

此时，以实验为目的的主机的半径为0.17m、旋转轴的半径为0.033m、旋转圆锥体的半径为0.15m、固定旋转圆锥体的半径为0.17m，所述引脚与旋转圆锥体的下表面形成的角度为垂直(α)，扇叶则形成30°的锐角。

同时，所述旋转轴的旋转速度为52.36转/秒，而从所述主机下部通入的气体则以110升/分的流量来供应，然后通过所述主机上部向外流出。

表2的对比例1是不包括引脚和扇叶结构的SSC，对比例2是包括引脚但不包括扇叶的SSC。

本发明第一实施例的蒸馏装置，如表2和图6所示，与对比例1和对比例2相比，压降几乎没有差别，但是如表2和图7所示，与对比例1和对比例2相比，本发明第一实施例的湍流动能(k)和湍流耗散(epsilon)相对都高。

表2

	对比例1	对比例2	本发明
				压降[Pa]	23.95	21.17	21.39
湍流动能[m<sup>2</sup>/sec<sup>2</sup>]	0.11	0.20	0.28
				湍流耗散[m<sup>2</sup>/sec<sup>3</sup>]	8.60	23.15	26.96

也就是说，根据本发明第一实施例的蒸馏装置，能够使湍流动能(k)和湍流耗散(epsilon)的值增加，从而具有提高传送效率的优点。

因此具有能够提高从待蒸馏物质中分拣挥发性物质这一作业效率的优点。

同时，根据本发明第一实施例的蒸馏装置1000，所述引脚500可以构造为在所述旋转轴200的旋转方向与所述旋转圆锥体300的下表面形成锐角。

所述引脚500，优选地，与所述旋转圆锥体300的下表面形成30°至60°的锐角，从而向旋转轴200的旋转方向倾斜形成，进一步优选地，所述引脚与旋转圆锥体300的下表面形成45°的锐角。

所述引脚500，构造为与旋转圆锥体的下表面形成锐角，从而能够降低压降。

Claims (7)

1.一种蒸馏装置，其特征在于，包括：

主机，从其上部通入待蒸馏物质，从其下部则通入气体；

旋转轴，其在所述主机内部纵向设置，且旋转轴的轴能够旋转；

旋转圆锥体，其下端固定在所述旋转轴的外周面，构造为越往上端，其水平直径越来越宽；

固定圆锥体，其与所述旋转圆锥体以纵向隔开，上端固定在所述主机的内表面，其构造为越往下端，水平直径越小；以及

引脚，其设置在所述旋转圆锥体的下表面，以从上端至下端的方向延伸形成，并向所述旋转轴的旋转方向与所述旋转圆锥体下表面形成锐角。

2.根据权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于，

所述引脚与所述旋转圆锥体的下表面形成30°至60°的角度。

3.一种蒸馏装置，其特征在于，包括：

主机，从其上部通入待蒸馏物质，从其下部则通入气体；

旋转轴，其在所述主机内部以纵向设置，且旋转轴的轴能够旋转；

旋转圆锥体，其下端固定在所述旋转轴的外周面，构造为越往上端，其水平直径越来越宽；

固定圆锥体，其与所述旋转圆锥体以纵向隔开，上端固定在所述主机的内表面，其构造为越往下端，水平直径越小；

引脚，其设置在所述旋转圆锥体的下表面，以从上端至下端的方向延伸形成；以及

扇叶，其选择性地在所述旋转轴的外周面以纵向设置，下端向所述旋转轴的旋转方向与所述旋转轴的轴形成锐角。

4.根据权利要求3所述的蒸馏装置，其特征在于，

所述扇叶与所述旋转轴的轴形成10°至60°的角度。

5.根据权利要求3或4所述的蒸馏装置，其特征在于，

所述引脚向所述旋转轴的旋转方向与所述旋转圆锥体的下表面形成锐角。

6.根据权利要求5所述的一种蒸馏装置，其特征在于，

所述引脚与所述旋转圆锥体的下表面形成30°至60°的角度。

7.根据权利要求1至4中任选一项的蒸馏装置，其特征在于，其中的所述主机包括：

待蒸馏物质通入部，其设置在上部的一侧，通过所述待蒸馏物质通入部通入待蒸馏物质；

气体通入部，其设置在下部的另一侧，通过所述气体通入部通入气体；

回收部，其设置在下部一侧，以回收高纯度产品。