CN112403012A - 一种循环控温式分子蒸馏设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于液态物料蒸发装置技术领域，尤其为一种循环控温式分子蒸馏设备，现提出如下方案，其包括密封盖、换热装置、回流装置、蒸发装置、馏出物管道、料液输入管道，所述密封盖设置于换热装置的顶部，密封盖与换热装置的密封顶板形成可拆卸式的密封连接，所述换热装置设置于蒸发装置的上方；所述换热装置包括密封顶板、预热箱和冷凝箱外壳，预热箱嵌套设置于冷凝箱外壳的外部，密封顶板固定设置在预热箱和冷凝箱外壳的顶部，对预热箱和冷凝箱外壳进行密封。本发明中料液在换热装置、回流装置与蒸发装置内进行循环蒸馏，设备稳定工作时，设备各部分内的液体温度可保持不变，馏出液可以稳定产出，设备的稳定性好。

Description

一种循环控温式分子蒸馏设备

技术领域

本发明涉及液态物料蒸发装置技术领域，尤其涉及一种循环控温式分子蒸馏设备。

背景技术

蒸馏是一种简单而高效的物理液液提纯分离或固液提纯分离的方法，它是在一定气压并伴有一定热量的条件下所发生的液体气化现象，而气化后的液体在低温遇冷的条件下又发生还原成液体的现象,本述两种现象之和即为蒸馏。

抑制坚硬固相物生成和清除已生成的坚硬固相物,是蒸馏装置运行及保养中的一大难题,清除精密部件上的坚硬固相物是维护保养中的更大难题,稍加不慎或清理次数过多,即会影响精密部件的精度甚至使其报废。

工业化蒸馏提纯工作应该是一种增值的加工活动,而对于高沸点﹑热敏性要求较高、内含较多杂质且加工附加值较低的料液而言,通过现有蒸馏提纯技术进行提纯分离而实现明显的经济效益是目前蒸馏提纯领域的一项重大难题,其主要原因在于：因较大程度的热解破坏,使馏出物的内部结构品质下降；容易造成短路蒸发即待蒸馏提纯的料液,因故在未经过气化蒸发而被馏出物收集机构所收集的现象；装置造价太高且产能太低；在装置结构的复杂区域使用了受热蒸发方式,非常容易生成坚硬固相物且清除困难；现有技术料液往往在静止状态下进行蒸馏，静压过大会抑制料液的蒸馏速度。

上述内容中：

固相物：经蒸馏提纯分离后剩余的固相物料,该固相物料由两种工况条件形成，即：因受热蒸发而凝结形成的坚硬固相物和因自然蒸发后所剩余的松软固化物,它们均是蒸馏装置运行的障碍。

受热蒸发：在高于料液温度的蒸发体上产生的蒸发现象。

自然蒸发：在等于或低于料液温度的蒸发体上产生的蒸发现象。

静压：流体在静止时液面以下所产生的压力,流体液面以下越深，所产生的压力越大料液是指待蒸馏提纯的物料,即馏出物产品的原料馏出物：经加热气化分离由馏出物出口得到的纯净馏份，即主产品。

残液：经蒸馏提纯分离后剩余的液相流体料液,即中间产品或终端副产品。

发明内容

本发明正是鉴于以上问题而做出的，本发明通过一种循环控温式分子蒸馏设备的设计，提供一种结构简单实用，抑制短路蒸发，抑制形成坚硬固相物，能耗低加工效率高，工作周期长运行成本低，稳定性高，可控性好，适用于热敏性物质的蒸馏设备。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种循环控温式分子蒸馏设备，包括密封盖、换热装置、回流装置、蒸发装置、馏出物管道、料液输入管道，所述密封盖设置于换热装置的顶部，密封盖与换热装置的密封顶板形成可拆卸式的密封连接，所述换热装置设置于蒸发装置的上方；

所述换热装置包括密封顶板、预热箱和冷凝箱外壳，预热箱嵌套设置于冷凝箱外壳的外部，密封顶板固定设置在预热箱和冷凝箱外壳的顶部，对预热箱和冷凝箱外壳进行密封，所述冷凝箱外壳下方固定套设在蒸发装置的隔热外壳的外表面上方，冷凝箱外壳和隔热外壳之间形成馏出液收集槽，馏出液收集槽上开设有馏出液出口，所述馏出液出口与馏出物管道连通；

所述蒸发装置包括隔热外壳、支撑座和蒸发体，所述隔热外壳顶端开口设置于预热箱的正下方，隔热外壳下方分别设置有回流口和料液入口，料液入口与料液输入管道连通，所述支撑座其两端固定设置在隔热外壳的两对立的内壁的中下方，支撑座上方固定设置有蒸发体；

且蒸发装置与预热箱之间连接有回流装置。

优选的，所述预热箱包括隔热饰板和四个换热壁，四个换热壁围成矩形并固定在隔热底板上，换热壁由导热材料制成，隔热底板由隔热材料制成，隔热底板上开设有多个蒸馏液通孔，且蒸馏液通孔绕隔热底板的顶面中心均匀环状分布。

优选的，所述蒸发体包括蒸发体圆柱面、蒸发体圆锥面、发热体，发热体的外部设有蒸发体圆柱面，发热体的顶端设有蒸发体圆锥面，蒸发体的顶面圆的中心固定设置在换热装置的隔热底板的底面中心，且蒸发体的顶面位于蒸馏液通孔形成的圆环的内部；

发热体与外部电源连接，蒸发体圆锥面上套设有中空圆柱式的挡套，挡套与蒸发体通过四个固定销进行固定连接，所述预热区位于隔热外壳内部且位于支撑座的下方。

优选的，所述回流装置包括回流管道和回流泵，回流管道的下端与蒸发装置的回流口连通，回流管道的上端穿过冷凝箱外壳后与预热箱连通，回流管道上安装有回流泵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的换热装置设置于蒸发装置的上方，蒸馏气能够容易的从蒸发装置进入换热装置冷凝，能够利用料液自身的重力完成料液从蒸发体自上而下流过的过程。

2.本发明的料液在换热装置、回流装置、蒸发装置内进行循环蒸馏，设备稳定工作时，设备各部分内的液体的温度可保持不变，馏出液可以稳定产出，设备的稳定性好，且实现用残液和蒸馏气的余热对新通入的料液进行两次预加热，使料液在加热体上加热时的温差不会过大，加热时间缩短，进而保护料液不因为加热时温差过大而热解破坏，循环加热的方式使蒸馏温度不用过高，也能减少料液因高温而热解破坏，使装置适用于热敏性物质的低温蒸馏。

3.本发明的加热体设置在蒸发体的内部且料液从蒸发体自上而下流过时进行蒸馏气的产出，加热体只对进行蒸馏的料液加热，提高了加热效率，降低了能量损耗，料液从蒸发体自上而下流过时进行蒸馏气的产出，在加热料液和蒸发料液时料液均在流动，动态化的过程让蒸馏效率提升，且避免了固相物质附着在加热体和蒸发体上阻碍设备的运行。

4.本发明的挡套和蒸发体圆锥部分的设置，挡套的最下端略低于蒸发体的圆锥部分与圆柱部分的交界处，挡套的最下端低于隔热外壳顶端的开口，以防止未蒸馏的料液从隔热外壳顶端的开口溅出而污染馏出液，挡套和蒸发体共同对料液的流动进行限位和引流。

5.本发明的预热箱内液体上方空间密封，所以从蒸馏液通孔内流出液体的速度受到回流泵输入液体的速度的影响，可通过调节回流泵的抽取速度来调节从蒸馏液通孔内流出液体的速度，料液循环蒸馏加热的方式使人们可通过调节加热体的发热功率来调节设备各部分液体的温度，设备的可控性好。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的剖面结构示意图。

图3为本发明的蒸发装置和换热装置的连接处的剖面结构细节示意图。

图中：1密封盖、2换热装置、3回流装置、4蒸发装置、5馏出物管道、6料液输入管道、21密封顶板、22预热箱、23冷凝箱外壳、221换热壁、222隔热底板、223蒸馏液通孔、231馏出液收集槽、232馏出液出口、31回流管道、32回流泵、41隔热外壳、42支撑座、43蒸发体、44固定销、45挡套、46预热区、412回流口、413料液入口、431蒸发体圆柱面、432蒸发体圆锥面、433发热体。

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。

如图1所示，一种循环控温式分子蒸馏设备，包括密封盖1、换热装置2、回流装置3、蒸发装置4、馏出物管道5和料液输入管道6；

如图2所示，所述换热装置2包括密封顶板21、预热箱22、冷凝箱外壳23，所述预热箱22包括换热壁221、隔热底板222和蒸馏液通孔223；所述冷凝箱外壳23包括馏出液收集槽231、馏出液出口232；

如图2所示，所述回流装置3包括回流管道31和回流泵32；

如图2所示，所述蒸发装置4包括隔热外壳41、支撑座42、蒸发体43、固定销44、挡套45和预热区46；

所述隔热外壳41包括回流口412和料液入口413；、

所述蒸发体43包括蒸发体圆柱面431、蒸发体圆锥面432和发热体433；

如图2所示，所述密封盖1设置于换热装置2的顶部，密封盖1与换热装置2的密封顶板21形成可拆卸式的密封连接；

如图2所示，所述换热装置2设置于蒸发装置4的上方，所述换热装置2包括密封顶板21，预热箱22和冷凝箱外壳23，预热箱22嵌套设置于冷凝箱外壳23的外部，密封顶板21固定设置在预热箱22和冷凝箱外壳23的顶部，密封顶板21对预热箱22和冷凝箱外壳23进行密封，预热箱22包括隔热饰板222和四个换热壁221，四个换热壁221围成矩形并固定在隔热底板222上，换热壁221由导热材料制成，隔热底板222由隔热材料制成，隔热底板222上开设有多个蒸馏液通孔223，且蒸馏液通孔223绕隔热底板222的顶面中心均匀环状分布；冷凝箱外壳23下方固定套设在蒸发装置4的隔热外壳41的外表面上方，冷凝箱外壳23和隔热外壳41之间形成馏出液收集槽231，馏出液收集槽231上开设有馏出液出口232，所述馏出液出口232与馏出物管道5连通；

如图2所示，所述蒸发装置4设置于换热装置2的下方，所述蒸发装置4包括隔热外壳41，支撑座42，蒸发体43，固定销44，挡套45，预热区46；所述隔热外壳41包括回流口412，料液入口413；所述隔热外壳41顶端开口，隔热外壳41设置于预热箱22的正下方，隔热外壳41上端的面积应小于预热箱22的底面积，以防止馏出液流回蒸发装置4，其下方分别设置有回流口412和料液入口413，回流口412与回流装置3连通，料液入口413与料液输入管道6连通，所述支撑座42其两端固定设置在隔热外壳41的两对立的内壁的中下方，支撑座42上方固定设置有蒸发体43，所述蒸发体43包括蒸发体圆柱面431，蒸发体圆锥面432，发热体433；所述蒸发体43为圆柱形，蒸发体43上端为一个切断锥角的圆锥体，所述蒸发体43的顶面圆的中心固定设置在换热装置2的隔热底板222的底面中心，所述蒸发体43的顶面应在蒸馏液通孔223形成的圆环的内部，使蒸馏液通孔223内流下的料液能够滴落在蒸发体圆锥面432上，料液经过蒸发体圆锥面432的引流再从蒸发体圆柱面431自上而下流过，所述发热体433与外部电源连接，发热体433设置于蒸发体43内部，蒸发体43上端圆锥部分套设有中空圆柱式的挡套45，挡套45的最下端应略低于蒸发体43的圆锥部分与圆柱部分的交界处，挡套45的最下端也应低于隔热外壳41顶端的开口，以防止未蒸馏的料液从隔热外壳41顶端的开口溅出而污染馏出液，挡套45与蒸发体43通过四个固定销44进行固定连接，所述预热区46位于隔热外壳41内部且位于支撑座42的下方；

如图2所示，所述回流装置3包括，回流管道31，回流泵32，回流管道31的下端与蒸发装置4的回流口412连通，回流管道31的上端穿设过冷凝箱外壳23后与预热箱22连通，回流泵32以抽取预热区46的液体进入预热箱22。

本发明的工作原理：

首先，从料液入口413通入待蒸馏的料液到预热区46，回流装置3抽取预热区46内的料液进入预热箱22，预热箱22内的料液从蒸馏液通孔223流出至蒸发体圆锥面432，蒸发体43内的发热体433开始加热，经过蒸发体圆锥面432和挡套45引流后自蒸发体43自上而下流过进行蒸发，蒸馏气从隔热外壳41上方的开口进入冷凝箱外壳23，蒸馏气与预热箱22内液体换热冷凝成馏出液流入馏出液收集槽231再流出馏出液出口232，残液流入预热区46与新加入的料液混合，新加入的料液与未蒸发的残液混合后进行第一次预热，回流装置3抽取预热区46内的料液进入预热箱22，在预热箱22内与蒸馏气换热后进行第二次预热，因预热箱22内液体上方空间密封，所以从蒸馏液通孔223内流出液体的速度受到回流泵32输入液体的速度的影响，可通过调节回流泵32的抽取速度来调节从蒸馏液通孔223内流出液体的速度，挡套45的设置可避免未蒸馏的料液从隔热外壳41顶端的开口溅出污染馏出液，以及对蒸发体43上的液体引流并降低液体流速。设备稳定工作时，设备各部分内的液体的温度可保持不变，馏出液可以稳定产出。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种循环控温式分子蒸馏设备，包括密封盖(1)、换热装置(2)、回流装置(3)、蒸发装置(4)、馏出物管道(5)和料液输入管道(6)，其特征在于：所述密封盖(1)设置于换热装置(2)的顶部，密封盖(1)与换热装置(2)的密封顶板(21)形成可拆卸式的密封连接，所述换热装置(2)设置于蒸发装置(4)的上方；

所述换热装置(2)包括密封顶板(21)、预热箱(22)和冷凝箱外壳(23)，预热箱(22)嵌套设置于冷凝箱外壳(23)的外部，密封顶板(21)固定设置在预热箱(22)和冷凝箱外壳(23)的顶部，对预热箱(22)和冷凝箱外壳(23)进行密封，所述冷凝箱外壳(23)下方固定套设在蒸发装置(4)的隔热外壳(41)的外表面上方，冷凝箱外壳(23)和隔热外壳(41)之间形成馏出液收集槽(231)，馏出液收集槽(231)上开设有馏出液出口(232)，所述馏出液出口(232)与馏出物管道(5)连通；

所述蒸发装置(4)包括隔热外壳(41)、支撑座(42)和蒸发体(43)，所述隔热外壳(41)顶端开口设置于预热箱(22)的正下方，隔热外壳(41)下方分别设置有回流口(412)和料液入口(413)，料液入口(413)与料液输入管道(6)连通，所述支撑座(42)其两端固定设置在隔热外壳(41)的两对立的内壁的中下方，支撑座(42)上方固定设置有蒸发体(43)；

且蒸发装置(4)与预热箱(22)之间连接有回流装置(3)。

2.根据权利要求1所述的一种循环控温式分子蒸馏设备，其特征在于，所述预热箱(22)包括隔热饰板(222)和四个换热壁(221)，四个换热壁(221)围成矩形并固定在隔热底板(222)上，换热壁(221)由导热材料制成，隔热底板(222)由隔热材料制成，隔热底板(222)上开设有多个蒸馏液通孔(223)，且蒸馏液通孔(223)绕隔热底板(222)的顶面中心均匀环状分布。

3.根据权利要求1所述的一种循环控温式分子蒸馏设备，其特征在于，所述蒸发体(43)包括蒸发体圆柱面(431)、蒸发体圆锥面(432)和发热体(433)，发热体(433)的外部设有蒸发体圆柱面(431)，发热体(433)的顶端设有蒸发体圆锥面(432)，蒸发体(43)的顶面圆的中心固定设置在换热装置(2)的隔热底板(222)的底面中心，且蒸发体(43)的顶面位于蒸馏液通孔(223)形成的圆环的内部；

发热体(433)与外部电源连接，蒸发体圆锥面(432)上套设有中空圆柱式的挡套(45)，挡套(45)与蒸发体(43)通过四个固定销(44)进行固定连接，所述预热区(46)位于隔热外壳(41)内部且位于支撑座(42)的下方。

4.根据权利要求1所述的一种循环控温式分子蒸馏设备，其特征在于，所述回流装置(3)包括回流管道(31)和回流泵(32)，回流管道(31)的下端与蒸发装置(4)的回流口(412)连通，回流管道(31)的上端穿过冷凝箱外壳(23)后与预热箱(22)连通，回流管道(31)上安装有回流泵(32)。

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