CN111803986A - 一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及分子蒸馏技术领域，公开了一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，包括塔身，塔身的底端一侧设置有出料换热器，且塔身的底端另一侧设置有再沸器，塔身的中部外侧设置有进料换热器，且塔身的顶端中部连通有气相物排出管，气相物排出管的另一端连接有塔顶换热器，塔身的内部设置有内腔，所述内腔的内部环绕设置有第一循环管，塔身的内部由下至上分布若干个塔板，且塔身的内部贯穿塔板的中心处设置有中心管。本发明实现了热量的回收利用，方便对塔身进行保温，避免塔身的热量流失，而且可以对料物的预热处理，并利用中心管和气环配合，方便在塔身内形成若干个蒸汽层，确保蒸汽与料物更好的接触，提高料物的精馏效率。
Description
技术领域
本发明涉及分子蒸馏技术领域，具体是一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔。
背景技术
精馏塔是进行精馏的一种塔式气液接触装置。利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸气压不同这一性质，使液相中的轻组分(低沸物)转移到气相中，而气相中的重组分(高沸物)转移到液相中，从而实现分离的目的。
但是目前的踏板填料式精馏塔在应用过程中，料物经过精馏处理时，热量的流失较多，不能合理的回收利用，造成能源的浪费，而且蒸汽进入塔内后，其与料物的接触面积不够完善，使得精馏的效率有待提高。因此，本领域技术人员提供了一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，包括塔身，所述塔身的底端一侧设置有出料换热器，且塔身的底端另一侧设置有再沸器，所述塔身的中部外侧设置有进料换热器，且塔身的顶端中部连通有气相物排出管，所述气相物排出管的另一端连接有塔顶换热器，所述塔身的内部设置有内腔，所述内腔的内部环绕设置有第一循环管，所述塔身的内部底端位于内腔内设置有下料管，所述塔身的内部由下至上分布若干个塔板，且塔身的内部贯穿塔板的中心处设置有中心管，所述塔板的上表面一侧设置有溢流堰，且塔板的上表面临近溢流堰的一侧贯穿有降液管，所述再沸器的上端侧面与塔身之间设置有蒸汽进入管，所述出料换热器的一端上表面与下料管之间设置有连接管，所述塔身的中部与进料换热器之间设置有进料管，且塔身的顶端一侧面设置有排液管。
作为本发明进一步的方案：所述出料换热器的一端下表面设置有第一出液管，且出料换热器的另一端上表面设置有第一进液管，所述出料换热器的另一端上表面临近第一进液管处设置有第一排料管，所述连接管的一端与出料换热器相连通，且连接管的另一端与下料管相连通，所述第一出液管的一端贯穿内腔与第一循环管的一端相连通，所述排液管的一端贯穿内腔与第一循环管的另一端相连通。
作为本发明再进一步的方案：所述再沸器的底端连通有料物进管，所述料物进管的一端与下料管相连通，且料物进管与下料管之间以及连接管与下料管之间均设置有控制阀，所述再沸器与塔身通过蒸汽进入管贯通连接。
作为本发明再进一步的方案：所述进料换热器的一端上表面连接有给料管，且进料换热器的一端下表面连接有第二出液管，所述进料换热器的另一端上表面设置有第二进液管，且进料换热器的内壁环绕设置有第二循环管。
作为本发明再进一步的方案：所述进料换热器与塔身通过进料管贯通连接，所述第二循环管的一端与第二进液管相连通，且第二循环管的另一端与第二出液管相连通。
作为本发明再进一步的方案：所述塔顶换热器的一端上表面连接有第三进液管，且塔顶换热器的一端下表面连接有回流管，所述塔顶换热器的另一端下表面连接有第三出液管，所述回流管的一端与塔身相连通，且回流管与塔身之间设置有回流阀，所述回流管的中部下表面连通有出料管，所述出料管与回流管之间设置有排料阀，所述第三出液管的一端与第三进液管相连通，且第三出液管的另一端与第二进液管相连通。
作为本发明再进一步的方案：所述回流管的另一端与塔顶换热器相连通，所述出料管与回流管之间通过排料阀相连通，所述气相物排出管的一端与塔顶换热器相连通，且气相物排出管的另一端贯穿塔身的顶部并延伸至其内部。
作为本发明再进一步的方案：所述中心管的表面等距离环绕有若干个气环，所述气环的表面呈环形分布有若干个气孔，所述中心管与塔板的中部固定连接，且中心管的下端与蒸汽进入管贯通连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计了一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，在实际操作时，通过利用出料换热器配合再沸器对塔底料物进行冷却处理，并对高温料物进行冷却时产生的热量进行回收利用，以便于对塔身实现保温，避免塔身的热量流失，确保塔身的精馏效率，而且塔顶换热器的利用，可以实现对塔顶排出高温蒸汽进行冷却处理，并通过对冷却处理时产生的高温进行回收利用，方便对进料换热器内的料物进行热交换，实现对料物的预热处理，以便于提高料物的温度，提高精馏效率，而再沸器的运用，可以将塔底产生的液体进行气化，产生高温蒸汽，通过中心管排入塔身内，通过中心管以及其表面的气环配合，方便在塔身内由下至上等距离形成若干个蒸汽层，确保蒸汽与料物更好的接触，提高料物的精馏效率，本设计不仅成本低，而且热量回收利用率高，同时蒸汽与料物的接触面积更广，其精馏效率更高。
附图说明
图1为一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔的结构示意图；
图2为一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔中A部分的放大示意图；
图3为一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔中塔身的内部结构示意图；
图4为一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔中踏板与中心管的连接示意图；
图5为一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔中第二循环管的安装示意图。
图中：1、塔身；2、出料换热器；3、下料管；4、再沸器；5、进料换热器；6、塔顶换热器；7、排液管；8、气相物排出管；9、进料管；10、第一循环管；11、塔板；12、中心管；13、内腔；14、气环；15、溢流堰；16、降液管；21、第一排料管；22、第一进液管；23、第一出液管；24、连接管；41、蒸汽进入管；42、料物进管；51、第二出液管；52、给料管；53、第二进液管；54、第二循环管；61、回流管；62、第三出液管；63、第三进液管；64、出料管；65、回流阀；66、排料阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～5，本发明实施例中，一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，包括塔身1，塔身1的底端一侧设置有出料换热器2，且塔身1的底端另一侧设置有再沸器4，塔身1的中部外侧设置有进料换热器5，且塔身1的顶端中部连通有气相物排出管8，气相物排出管8的另一端连接有塔顶换热器6，塔身1的内部设置有内腔13，内腔13的内部环绕设置有第一循环管10，塔身1的内部底端位于内腔13内设置有下料管3，塔身1的内部由下至上分布若干个塔板11，且塔身1的内部贯穿塔板11的中心处设置有中心管12，塔板11的上表面一侧设置有溢流堰15，且塔板11的上表面临近溢流堰15的一侧贯穿有降液管16，再沸器4的上端侧面与塔身1之间设置有蒸汽进入管41，出料换热器2的一端上表面与下料管3之间设置有连接管24，塔身1的中部与进料换热器5之间设置有进料管9，且塔身1的顶端一侧面设置有排液管7。
出料换热器2的一端下表面设置有第一出液管23，且出料换热器2的另一端上表面设置有第一进液管22，出料换热器2的另一端上表面临近第一进液管22处设置有第一排料管21，连接管24的一端与出料换热器2相连通，且连接管24的另一端与下料管3相连通，第一出液管23的一端贯穿内腔13与第一循环管10的一端相连通，排液管7的一端贯穿内腔13与第一循环管10的另一端相连通，工作时，通过出料换热器2可以对精馏塔底部排出的料物进行冷却处理，具体操作是，打开连接管24与下料管3之间的控制阀，通过精馏塔处理后的料物通过下料管3排出，然后料物经过下料管3和连接管24进入到出料换热器2内，与此同时通过第一进液管22将冷却液注入，方便利用冷却液配合第一进液管22和出料换热器2对进入到其内部的料物进行换热冷却，进而，低温冷却液经过吸取高温料物的热量，从而进行换热后，低温冷却液变成高温气体冷却液，并通过第一出液管23进入到第一循环管10内，由于第一循环管10环绕于塔身1内部的内腔13内，从而利用高温气体冷却液对塔身1内部的内腔13内进行保温，由于内腔13内的温度相对于高温气体冷却液的温度较低，因此经过第一循环管10的作用，使得高温气体冷却液与内腔13内的气体相接触，实现热交换，从而可以提高内腔13内的温度，防止塔身1内部的热量流失，热交换后的高温气体冷却液的温度会降低，并通过排液管7排出第一循环管10，而冷却后的料物则通过第一排料管21排出，操作简捷。
再沸器4的底端连通有料物进管42，料物进管42的一端与下料管3相连通，且料物进管42与下料管3之间以及连接管24与下料管3之间均设置有控制阀，再沸器4与塔身1通过蒸汽进入管41贯通连接，通过再沸器4可以产生蒸汽，并通过蒸汽进入管41排入到塔身1内部，操作简捷。
进料换热器5的一端上表面连接有给料管52，且进料换热器5的一端下表面连接有第二出液管51，进料换热器5的另一端上表面设置有第二进液管53，且进料换热器5的内壁环绕设置有第二循环管54，进料换热器5与塔身1通过进料管9贯通连接，第二循环管54的一端与第二进液管53相连通，且第二循环管54的另一端与第二出液管51相连通，通过给料管52将料物排入到进料换热器5内，经过进料换热器5内第二循环管54内部的高温气体冷却液进行热交换，实现对料物的预热处理，经过预热后的料物可以通过进料管9进入到塔身1内，方便对料物的精馏处理，而第二循环管54内的高温气体冷却液经过与低温料物发生热交换后，由第二出液管51排出，而第二循环管54内部的高温气体冷却液则是经过第三出液管62排入。
塔顶换热器6的一端上表面连接有第三进液管63，且塔顶换热器6的一端下表面连接有回流管61，塔顶换热器6的另一端下表面连接有第三出液管62，回流管61的一端与塔身1相连通，且回流管61与塔身1之间设置有回流阀65，回流管61的中部下表面连通有出料管64，出料管64与回流管61之间设置有排料阀66，第三出液管62的一端与第三进液管63相连通，且第三出液管62的另一端与第二进液管53相连通，回流管61的另一端与塔顶换热器6相连通，出料管64与回流管61之间通过排料阀66相连通，气相物排出管8的一端与塔顶换热器6相连通，且气相物排出管8的另一端贯穿塔身1的顶部并延伸至其内部，利用塔顶换热器6可以将塔身1顶部排出的气相物进行冷却处理，同时利用由第三进液管63注入的低温液体冷却液对高温气相物进行热交换，使得低温液体冷却液吸热变成高温气体冷却液，实现对高温气相物的冷却降温，同时，利用第三出液管62将高温气体冷却液排入到第二进液管53内，再由第二进液管53进入到第二循环管54，方便利用第二循环管54和其内部的高温气体冷却液对料物进行预热处理，实现能源的回收再利用，避免热量的流失。
中心管12的表面等距离环绕有若干个气环14，气环14的表面呈环形分布有若干个气孔，中心管12与塔板11的中部固定连接，且中心管12的下端与蒸汽进入管41贯通连接，通过在塔身1内部由下至上设计一根带有气环14的中心管12，方便将蒸汽由蒸汽进入管41通入中心管12内，再由中心管12表面的气环14排出，排出时，通过气环14上开设的环形气孔，可以实现蒸汽呈环形排出，从而在塔身1内部形成若干个蒸汽层，进而多个蒸汽层在塔身1内由下至上等距离排列，可以实现对料物的完美接触，避免传统精馏塔的蒸汽由其下端注入，向上升起时，无法做到与料物的全面接触，从而使得精馏效果不够完善的问题。
本发明的工作原理是：本设计在工作时，通过利用再沸器4产生蒸汽由蒸汽进入管41排入至塔身1内部的中心管12内，再由中心管12表面的若干个气环14排出，从而在塔身1内部由下往上等距离形成若干个蒸汽层，同时通过给料管52将料物排入到进料换热器5内，经过进料换热器5对料物进行预热处理后，通过进料管9进入到塔身1内部中段，使料物由塔身1内的塔板11、溢流堰15和降液管16的配合向下流动，在料物在塔身1内部向下流动时，会与气环14排出的蒸汽层相接触，从而可以使得蒸汽与料物更好的接触，提高料物精馏效率；
而流入塔底的料物经过下料管3排出，通过开启下料管3与料物进管42之间的控制阀，可以将塔底排出的液体料物经料物进管42排入至再沸器4内，经过再沸器4的部分气化，蒸气由蒸汽进入管41进入塔身1内部上升，余下的液体作为塔底产品，经过料物进管42和连接管24排入到出料换热器2内，经过出料换热器2的冷却处理后，由第一排料管21排出，而料物经过出料换热器2冷却处理时，利用第一进液管22进入的低温液体冷却液对高温料物进行热交换，实现对料物的冷却处理，而低温液体冷却液经过热交换，形成高温气体冷却液，再经过第一出液管23进入到第一循环管10内，由于第一循环管10环绕于塔身1内部的内腔13内，从而利用高温气体冷却液对塔身1内部的内腔13内进行保温，由于内腔13内的温度相对于高温气体冷却液的温度较低，因此经过第一循环管10的作用，使得高温气体冷却液与内腔13内的气体相接触，实现热交换，从而可以提高内腔13内的温度，防止塔身1内部的热量流失，热交换后的高温气体冷却液的温度降低，并通过排液管7排出第一循环管10，而冷却后的料物则通过第一排料管21排出；
料物经过与高温蒸汽相接触后，蒸汽经过精馏塔塔顶的气相物排出管8排入到塔顶换热器6内，经过塔顶换热器6冷却后，一部分通过回流管61回流至塔身1内，其余部分由出料管64排出，而在对进入塔顶换热器6内的高温蒸汽进行冷却时，热交换产生的高温会送入至进料换热器5，方便将塔顶换热器6产生的高温进行回收再利用，避免热量的流失，同时也能提高对料物的预热处理，操作简捷，本设计不仅精馏效率高，而且热量的流失率低，热量的回收再利用率高。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，包括塔身(1)，其特征在于，所述塔身(1)的底端一侧设置有出料换热器(2)，且塔身(1)的底端另一侧设置有再沸器(4)，所述塔身(1)的中部外侧设置有进料换热器(5)，且塔身(1)的顶端中部连通有气相物排出管(8)，所述气相物排出管(8)的另一端连接有塔顶换热器(6)，所述塔身(1)的内部设置有内腔(13)，所述内腔(13)的内部环绕设置有第一循环管(10)，所述塔身(1)的内部底端位于内腔(13)内设置有下料管(3)，所述塔身(1)的内部由下至上分布若干个塔板(11)，且塔身(1)的内部贯穿塔板(11)的中心处设置有中心管(12)，所述塔板(11)的上表面一侧设置有溢流堰(15)，且塔板(11)的上表面临近溢流堰(15)的一侧贯穿有降液管(16)，所述再沸器(4)的上端侧面与塔身(1)之间设置有蒸汽进入管(41)，所述出料换热器(2)的一端上表面与下料管(3)之间设置有连接管(24)，所述塔身(1)的中部与进料换热器(5)之间设置有进料管(9)，且塔身(1)的顶端一侧面设置有排液管(7)。
2.根据权利要求1所述的一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，其特征在于，所述出料换热器(2)的一端下表面设置有第一出液管(23)，且出料换热器(2)的另一端上表面设置有第一进液管(22)，所述出料换热器(2)的另一端上表面临近第一进液管(22)处设置有第一排料管(21)，所述连接管(24)的一端与出料换热器(2)相连通，且连接管(24)的另一端与下料管(3)相连通，所述第一出液管(23)的一端贯穿内腔(13)与第一循环管(10)的一端相连通，所述排液管(7)的一端贯穿内腔(13)与第一循环管(10)的另一端相连通。
3.根据权利要求1所述的一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，其特征在于，所述再沸器(4)的底端连通有料物进管(42)，所述料物进管(42)的一端与下料管(3)相连通，且料物进管(42)与下料管(3)之间以及连接管(24)与下料管(3)之间均设置有控制阀，所述再沸器(4)与塔身(1)通过蒸汽进入管(41)贯通连接。
4.根据权利要求1所述的一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，其特征在于，所述进料换热器(5)的一端上表面连接有给料管(52)，且进料换热器(5)的一端下表面连接有第二出液管(51)，所述进料换热器(5)的另一端上表面设置有第二进液管(53)，且进料换热器(5)的内壁环绕设置有第二循环管(54)。
5.根据权利要求4所述的一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，其特征在于，所述进料换热器(5)与塔身(1)通过进料管(9)贯通连接，所述第二循环管(54)的一端与第二进液管(53)相连通，且第二循环管(54)的另一端与第二出液管(51)相连通。
6.根据权利要求4所述的一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，其特征在于，所述塔顶换热器(6)的一端上表面连接有第三进液管(63)，且塔顶换热器(6)的一端下表面连接有回流管(61)，所述塔顶换热器(6)的另一端下表面连接有第三出液管(62)，所述回流管(61)的一端与塔身(1)相连通，且回流管(61)与塔身(1)之间设置有回流阀(65)，所述回流管(61)的中部下表面连通有出料管(64)，所述出料管(64)与回流管(61)之间设置有排料阀(66)，所述第三出液管(62)的一端与第三进液管(63)相连通，且第三出液管(62)的另一端与第二进液管(53)相连通。
7.根据权利要求6所述的一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，其特征在于，所述回流管(61)的另一端与塔顶换热器(6)相连通，所述出料管(64)与回流管(61)之间通过排料阀(66)相连通，所述气相物排出管(8)的一端与塔顶换热器(6)相连通，且气相物排出管(8)的另一端贯穿塔身(1)的顶部并延伸至其内部。
8.根据权利要求1所述的一种分子蒸馏用的改进型塔板填料式精馏塔，其特征在于，所述中心管(12)的表面等距离环绕有若干个气环(14)，所述气环(14)的表面呈环形分布有若干个气孔，所述中心管(12)与塔板(11)的中部固定连接，且中心管(12)的下端与蒸汽进入管(41)贯通连接。
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