CN110478930B - 一种分馏塔 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工蒸馏设备技术领域，具体的说是一种分馏塔，包括加热装置、塔体、密封盖和控制器；所述塔体底部开有第一空腔；所述塔体内壁开有凹槽；所述凹槽一侧通过橡胶环安装有加热板；所述加热板与凹槽形成第二空腔；所述密封盖下表面波浪形设计；所述密封盖下表面开有第三空腔；所述密封盖下表面通过导杆固连有导流槽；所述导流槽下表面开有第四空腔；所述第四空腔与第二空腔通过导槽连通，实现热循环；所述第一空腔与第二空腔通过通气管连通；所述通气管外壁包裹有橡胶层；所述橡胶层开有气腔；所述两通气管之间固连有电动双轴推杆；本发明通过加热装置输送高温气体，进而对原液进行加热，在密封盖上凝结，从而快速分离原液。

Description

一种分馏塔
技术领域
本发明涉及化工蒸馏设备技术领域，具体的说是一种分馏塔。
背景技术
混合物分馏设备用于分离沸点不同的混合物，通过对某一混合物进行多次蒸馏，利用混合液体或液-固体系中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝成液体，而残留物中却含有较多量的高沸点组分(难挥发组分)，实现将混合物分离成相对纯净的单一物质。混合物分馏设备通常为分馏塔，例如板式分馏塔通过流体经过多级塔板实现多次蒸馏分离混合物，填料式分馏塔通过流体经过填料实现分离混合物。目前使用的分馏塔包括塔体、与塔体底部连接的再沸器、与塔体顶部连接的冷凝器和回流罐，再沸器、冷凝器和回流罐等均位于塔体外部，通过管道与塔体连接。分馏过程通过将混合物物料从塔中部进入塔体，在塔体内与再沸器产生的气相互进行传质传热，低沸点组分气体上升至塔顶，部分气体进入冷凝器冷凝成为液体再次进入塔体，剩余部分气体排出收集，而高沸点组分液体下降至塔底，部分液体进入再沸器加热气化后再次进入塔体，剩余部分液体排出收集，实现将混合物中不同沸点物质分离的过程。
现有技术至少存在以下问题：分馏塔占地面积较大，设备结构复杂，安装复杂，成本较高，施工难度较大。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，解决分馏塔占地面积较大，设备结构复杂，安装复杂，成本较高，施工难度较大的问题，本发明提出的一种分馏塔。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种分馏塔，包括加热装置、塔体、密封盖和控制器，所述加热装置固定于塔体底部；所述塔体底部开设有第一空腔；所述加热装置通过导管与第一空腔导通；所述塔体内壁开设有凹槽；所述凹槽内安装有加热板；所述加热板远离凹槽一侧与塔体内壁水平；所述凹槽与加热板之间形成第二空腔；所述第一空腔与第二空腔之间通过通气管导通；所述密封盖安装在塔体顶部且向一侧倾斜设置；所述密封盖下表面呈波浪形；所述密封盖靠近波浪形内壁开有第三空腔；所述第三空腔与密封盖下表面形状一致；所述第三空腔在密封盖较高一端与塔体上开设的进水口导通、较低一端与塔体开设的出水口导通；所述密封盖下表面的波峰处均通过均匀布置的导杆固连有导流板；所述导流板弧形设计且弧形开口朝向密封盖；所述导流板内远离密封盖一侧开有第四空腔，所述第四空腔在密封盖较高一端开口与第二空腔通过导槽导通，第四空腔在密封盖较低一端开口通过导管与加热装置导通；所述塔体上开有进液口，且进液口低于导流板下表面；所述塔体靠近导流板较低一端开有多个出液口；所述出液口与导流板上表面水平；
工作时，通过进液口向分馏塔内注入原液，同时加热装置启动，通过导管将高温气体通入第一空腔内，高温气体具有向上运动的趋势，顺着通气管进入第二空腔内对加热板进行加热，从而加热原液；当原液温度上升到一定程度时，原液中部分液体气化，气体向上升腾，同时第二空腔内的高温气体顺着导管进入第四空腔，对导流板的下表面加热，导致升腾的气体绕过导流板聚集在密封盖下表面处；此时通过塔体开设的进水口与出水口实现第三空腔内不断有水流流动，降低密封盖下表面的温度，聚集在密封盖下表面的气体遇冷降温凝结成小液滴，顺着波浪形盖体滴落在导流板上，由于导流板与密封盖均为倾斜设置，液体顺着导流板流入出液口；高温气体对原液持续加热，利用液体沸点的差异，从而实现对原液的分离、收集工作；同时第四空腔内高温气体顺着导管重新进入加热装置，可以实现高温气体的不断流动，加强高温气体的加热效果，而回流至加热装置的高温气体还可以节约能量，实现降低加热成本的作用。
优选的，多个所述通气管以由中间向四周距离逐渐变大的方式排布；工作时，原液注入分馏塔内，汇集在塔体底部，加热装置将高温气体注入第一空腔，第一空腔内的高温气体顺着通气管进入第二空腔对加热板进行加热，而通气管中间密集，四周逐渐扩散的分布方式不仅可以快速的对原液进行加热，实现快速加热的效果，而且在原液液面较低时可以最大化利用加热效果，避免在没有液体的部位浪费能量，实现了能量的节省，同时可以有效预防加热板边缘温度过高将不同沸点的液体一起蒸发，造成收集到的液体混杂，而高温气体恒定的温度可以限制加热板温度，避免加热时无法管控温度。
优选的，所述通气管外壁包裹有软质耐高温橡胶层；相邻两个所述通气管之间均固连有电动双轴推杆；所述电动双轴推杆均安装与通气管靠近第一空腔一侧；所述电动双轴推杆均与控制器电连接；工作时，当分馏塔内液体液面降低到一定程度时，控制器通过电连接控制电动双轴推杆工作，由于包裹在通气管外壁的橡胶层的形变密封，固连在电动双轴推杆两端的通气管在推力的作用下倾斜，且位于第二空腔的开口朝向塔体中心，集中高温气体，从而实现高温气体的集中利用，避免了能量的损耗，同时也避免了液面降低时边缘加热板温度过高，将不同沸点的液体一起蒸发，造成收集到的液体混杂。
优选的，所述橡胶层内部开有气腔且气腔内充有高压气体；所述橡胶层下端较厚且突出于第一空腔内；工作时，当电动双轴推杆工作时，通气管倾斜挤压橡胶层，气腔内高压气体迫使橡胶层下端膨胀变大，形变的橡胶层堵住通气管位于第一空腔内的开口，减弱边缘通气管的效果，将高温气体集中于中心处的通气管，从而实现高温气体的集中利用，避免了能量的损耗。
优选的，所述加热板与塔体之间通过橡胶环固连；所述橡胶环内均匀分布有弹簧；所述橡胶环为软质耐高温橡胶材料制成；工作时，进液口注入原液，原液从进液口落入分馏塔底部，液体从高处落下带有的势能冲击加热板，而加热板与塔体之间的橡胶环通过自身的伸缩性起到有效的缓冲作用，避免液体带有的势能损坏加热板，延长了加热板的使用寿命，同时橡胶环在伸缩时带动加热板振动，起到对原液的进一步搅拌作用。
优选的，所述导杆弧形设计且均匀分布；所述导杆上与导流板上均开有导流槽；工作时，当气体在密封盖下表面遇冷凝结成小液滴时顺着均匀分布的导杆上的导流槽流入导流板，避免液滴滴入原液中，重新加热气化损耗能量，同时导流板上的导流槽可以集中导流板上的液滴通过出液口快速收集。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种分馏塔，通过设置加热装置、第一空腔和通气管利用高温气体自动上升的趋势、以及加热板的导热性能做到快速对分馏塔内原液进行加热的效果，利用原液中液体沸点的不同进行液体的分离，同时利用流动水流吸收热量对高温蒸汽起到降温冷凝的作用凝结出液体，通过导流板进行液体的收集工作。
2.本发明所述的一种分馏塔，通过设置电动双轴推杆、通气管的排布，通过控制器控制电动双轴推杆对通气管进行推拉，进而调整通气管开口朝向，同时挤压橡胶层调节通气管进气口的大小从而实现能量的集中应用，避免能量的损耗，达到了节能的效果，同时通过第四空腔、导槽、导管连通了第二空腔与加热装置，做到了高温气体的循环利用，减少了加热成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的主视图；
图2时本发明的剖视图；
图3是图2中A处的局部放大图；
图4是图2中B处的局部放大图；
图中：加热装置1、塔体2、密封盖3、第一空腔21、凹槽22、加热板23、第二空腔24、通气管4、第三空腔31、进水口32、出水口33、导杆34、导流板35、第四空腔36、进液口37、出液口38、橡胶层41、电动双轴推杆42、气腔43、橡胶环5、导流槽6。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1至图4所示，本发明所述的一种分馏塔，包括加热装置1、塔体2、密封盖3和控制器，所述加热装置1固定于塔体2底部；所述塔体2底部开设有第一空腔21；所述加热装置1通过导管与第一空腔21导通；所述塔体2内壁开设有凹槽22；所述凹槽22内安装有加热板23；所述加热板23远离凹槽22一侧与塔体内壁水平；所述凹槽22与加热板23之间形成第二空腔24；所述第一空腔21与第二空腔24之间通过通气管4导通；所述密封盖3安装在塔体2顶部且向一侧倾斜设置；所述密封盖3下表面呈波浪形；所述密封盖3靠近波浪形内壁开有第三空腔31；所述第三空腔31与密封盖3下表面形状一致；所述第三空腔31在密封盖3较高一端与塔体2上开设的进水口32导通、较低一端与塔体2开设的出水口33导通；所述密封盖3下表面的波峰处均通过均匀布置的导杆34固连有导流板35；所述导流板35弧形设计且弧形开口朝向密封盖3；所述导流板35内远离密封盖3一侧开有第四空腔36，所述第四空腔36在密封盖3较高一端开口与第二空腔24通过导槽导通，第四空腔36在密封盖3较低一端开口通过导管与加热装置1导通；所述塔体2上开有进液口37，且进液口37低于导流板35下表面；所述塔体2靠近导流板35较低一端开有多个出液口38；所述出液口38与导流板35上表面水平；
工作时，通过进液口37向分馏塔内注入原液，同时加热装置1启动，通过导管将高温气体通入第一空腔21内，高温气体具有向上运动的趋势，顺着通气管4进入第二空腔24内对加热板23进行加热，从而加热原液；当原液温度上升到一定程度时，原液中部分液体气化，气体向上升腾，同时第二空腔24内的高温气体顺着导管进入第四空腔36，对导流板35的下表面加热，导致升腾的气体绕过导流板35聚集在密封盖3下表面处；此时通过塔体2开设的进水口32与出水口33实现第三空腔31内不断有水流流动，降低密封盖3下表面的温度，聚集在密封盖3下表面的气体遇冷降温凝结成小液滴，顺着波浪形盖体滴落在导流板35上，由于导流板35与密封盖3均为倾斜设置，液体顺着导流板35流入出液口38；高温气体对原液持续加热，利用液体沸点的差异，从而实现对原液的分离、收集工作；同时第四空腔36内高温气体顺着导管重新进入加热装置1，可以实现高温气体的不断流动，加强高温气体的加热效果，而回流至加热装置1的高温气体还可以节约能量，实现降低加热成本的作用。
作为本发明的一种实施方式，多个所述通气管4以由中间向四周距离逐渐变大的方式排布；工作时，原液注入分馏塔内，汇集在塔体2底部，加热装置1将高温气体注入第一空腔21，第一空腔21内的高温气体顺着通气管4进入第二空腔24对加热板23进行加热，而通气管中间密集，四周逐渐扩散的分布方式不仅可以快速的对原液进行加热，实现快速加热的效果，而且在原液液面较低时可以最大化利用加热效果，避免在没有液体的部位浪费能量，实现了能量的节省，同时可以有效预防加热板23边缘温度过高将不同沸点的液体一起蒸发，造成收集到的液体混杂，而高温气体恒定的温度可以限制加热板23温度，避免加热时无法管控温度。
作为本发明的一种实施方式，所述通气管4外壁包裹有软质耐高温橡胶层41；相邻两个所述通气管4之间均固连有电动双轴推杆42；所述电动双轴推杆42均安装与通气管4靠近第一空腔21一侧；所述电动双轴推杆42均与控制器电连接；工作时，当分馏塔内液体液面降低到一定程度时，控制器通过电连接控制电动双轴推杆42工作，由于包裹在通气管4外壁的橡胶层41的形变密封，固连在电动双轴推杆42两端的通气管4在推力的作用下倾斜，且位于第二空腔24的开口朝向塔体2中心，集中高温气体，从而实现高温气体的集中利用，避免了能量的损耗，同时也避免了液面降低时边缘加热板23温度过高，将不同沸点的液体一起蒸发，造成收集到的液体混杂。
作为本发明的一种实施方式，所述橡胶层41内部开有气腔43且气腔43内充有高压气体；所述橡胶层41下端较厚且突出于第一空腔21内；工作时，当电动双轴推杆42工作时，通气管4倾斜挤压橡胶层41，气腔43内高压气体迫使橡胶层41下端膨胀变大，形变的橡胶层41堵住通气管4位于第一空腔21内的开口，减弱边缘通气管4的效果，将高温气体集中于中心处的通气管，从而实现高温气体的集中利用，避免了能量的损耗。
作为本发明的一种实施方式，所述加热板23与塔体2之间通过橡胶环5固连；所述橡胶环5内均匀分布有弹簧；所述橡胶环5为软质耐高温橡胶材料制成；工作时，进液口37注入原液，原液从进液口37落入分馏塔底部，液体从高处落下带有的势能冲击加热板23，而加热板23与塔体2之间的橡胶环5通过自身的伸缩性起到有效的缓冲作用，避免液体带有的势能损坏加热板23，延长了加热板23的使用寿命，同时橡胶环5在伸缩时带动加热板23振动，起到对原液的进一步搅拌作用。
作为本发明的一种实施方式，所述导杆34弧形设计且均匀分布；所述导杆34上与导流板35上均开有导流槽6；工作时，当气体在密封盖3下表面遇冷凝结成小液滴时顺着均匀分布的导杆34上的导流槽6流入导流板35，避免液滴滴入原液中，重新加热气化损耗能量，同时导流板35上的导流槽6可以集中导流板35上的液滴通过出液口38快速收集。
具体实施过程：
工作时，通过进液口37向分馏塔内注入原液，原液带有的势能冲击加热板23带动橡胶环5伸缩振动，搅拌原液，同时加热装置1启动，通过导管将高温气体通入第一空腔21内，高温气体具有向上运动的趋势，顺着通气管4进入第二空腔24内对加热板23进行加热，从而加热原液；当原液温度上升到一定程度时，原液中部分液体气化，气体向上升腾，同时第二空腔24内的高温气体顺着导管进入第四空腔36，对导流板35的下表面加热，导致升腾的气体绕过导流板35聚集在密封盖3下表面处；此时通过塔体2开设的进水口32与出水口33实现第三空腔31内不断有水流流动，降低密封盖3下表面的温度，聚集在密封盖3下表面的气体遇冷降温凝结成小液滴，顺着波浪形盖体滴落在导流板35上，由于导流板35与密封盖3均为倾斜设置，收集到的液体顺着导流板35上的导流槽6快速流入出液口38，同时第四空腔36内高温气体顺着导管重新进入加热装置1，当分馏塔体2内的原液液面降低到一定程度后，控制器通过电连接控制电动双轴推杆42工作，由于包裹在通气管4外壁的橡胶层41的形变密封，固连在电动双轴推杆42两端的通气管4在推力的作用下倾斜，且位于第二空腔24的开口朝向塔体2中心，集中高温气体，同时通气管4倾斜挤压橡胶层41，气腔43内高压气体迫使橡胶层41下端膨胀变大，形变的橡胶层41堵住通气管4位于第一空腔21内的开口，从而做到能量的集中应用。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种分馏塔，包括加热装置(1)、塔体(2)、密封盖(3)和控制器，其特征在于：所述加热装置固定于塔体(2)底部；所述塔体(2)底部开设有第一空腔(21)；所述加热装置(1)通过导管与第一空腔(21)导通；所述塔体(2)内壁开设有凹槽(22)；所述凹槽(22)内安装有加热板(23)；所述加热板(23)远离凹槽(22)一侧与塔体内壁水平；所述凹槽(22)与加热板(23)之间形成第二空腔(24)；所述第一空腔(21)与第二空腔(24)之间通过通气管(4)导通；所述密封盖(3)安装在塔体(2)顶部且向一侧倾斜设置；所述密封盖(3)下表面呈波浪形；所述密封盖(3)靠近波浪形内壁开有第三空腔(31)；所述第三空腔(31)与密封盖(3)下表面形状一致；所述第三空腔(31)在密封盖(3)较高一端与塔体(2)上开设的进水口(32)导通、较低一端与塔体(2)开设的出水口(33)导通；所述密封盖(3)下表面的波峰处均通过均匀布置的导杆(34)固连有导流板(35)；所述导流板(35)弧形设计且弧形开口朝向密封盖(3)；所述导流板(35)内远离密封盖(3)一侧开有第四空腔(36)，所述第四空腔(36)在密封盖(3)较高一端开口与第二空腔(24)通过导槽导通，第四空腔(36)在密封盖(3)较低一端开口通过导管与加热装置(1)导通；所述塔体(2)上开有进液口(37)，且进液口(37)低于导流板(35)下表面；所述塔体(2)靠近导流板(35)较低一端开有多个出液口(38)；所述出液口(38)与导流板(35)上表面水平；
多个所述通气管(4)以由中间向四周逐渐距离变大的方式排布；
所述通气管(4)外壁包裹有软质耐高温橡胶层(41)；相邻两个所述通气管(4)之间均固连有电动双轴推杆(42)；所述电动双轴推杆(42)均安装与通气管(4)靠近第一空腔(21)一侧；所述电动双轴推杆(42)均与控制器电连接；
所述橡胶层(41)内部开有气腔(43)且气腔(43)内充有高压气体；所述橡胶层(41)下端较厚且突出于第一空腔(21)内。
2.根据权利要求1所述的一种分馏塔，其特征在于：所述加热板(23)与塔体(2)之间通过橡胶环(5)固连；所述橡胶环(5)内均匀分布有弹簧；所述橡胶环(5)为软质耐高温橡胶材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种分馏塔，其特征在于：所述导杆(34)弧形设计且均匀分布；所述导杆(34)上与导流板(35)上均开有导流槽(6)。
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