CN114307536B - 一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及有机高分子化合物化学加工技术领域，具体是一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔，包括下端固定连接有分离塔座的分离塔壳体，所述分离塔壳体的下端固定连接有进气管组，所述分离塔壳体的内顶部连接有分离机构，所述分离机构包括主分离箱和一对副分离箱，所述主分离箱与副分离箱之间设置有连续更换式分离带，所述进气管组的内部连接有风力驱动件，所述风力驱动件与连续更换式分离带之间连接有传动组件，本发明通过设置的风力驱动件、传动组件和连续更换式分离带配合作用，可保持连续更换式分离带的持续稳定分离作用，无需停止送入正丁烷与异丁烷混合物，提高分离效率。
Description
技术领域
本发明涉及有机高分子化合物化学加工技术领域，具体是一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔。
背景技术
正丁烷异构化是石化工业中一个很重要的反应，其产物异丁烷是生产高辛烷值汽油的原料之一，异J烷的脱氢产物异丁烯可用于生产无铅汽油添加剂甲基叔J基醚和乙基叔丁基醚.正J烷的异构化反应机理与催化剂的类型有关，目前主要采用传统精馏法方法分离，然而由于正丁烷和异丁烷的沸点接近，导致采用精馏的方法分离正丁烷和异丁烷的过程非常耗能。因此，需要研究环保型的新技术分离正丁烷和异丁烷。
公开号为CN113277927A中国实用新型公开的一种微孔分子筛在正丁烷异丁烷吸附分离中的应用，微孔分子筛为具有CHA型拓扑结构的SSZ-13分子筛，所述SSZ-13分子筛的结构由AlO4和SiO4四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼和三维交叉孔道结构。在实际使用过程中，需要频繁停用微孔分子筛等待释放正丁烷，导致分离效率低下。
发明内容
本发明的目的在于提供一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明的技术方案是：一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔，包括下端固定连接有分离塔座的分离塔壳体，所述分离塔壳体的下端固定连接有进气管组，所述分离塔壳体的内顶部连接有分离机构，所述分离机构包括主分离箱和一对副分离箱，所述主分离箱和副分离箱均与分离塔壳体的内侧壁固定连接，且一对副分离箱分别固定连接于主分离箱的相对两侧端，所述进气管组的上端贯穿主分离箱，所述主分离箱与副分离箱之间设置有连续更换式分离带，所述连续更换式分离带呈首尾闭合的环状，且连续更换式分离带的一端转动连接于其中一个副分离箱的内侧，所述连续更换式分离带的另一端贯穿主分离箱并转动连接于另一个副分离箱的内侧，所述主分离箱的侧端设置有供连续更换式分离带贯穿的输送通孔，所述进气管组的内部连接有风力驱动件，所述风力驱动件与连续更换式分离带之间连接有传动组件，所述副分离箱的内侧连接有变温构件，且变温构件位于连续更换式分离带的内侧。
优选的，所述副分离箱的内壁固定连接有位于连续更换式分离带内侧的固定轴，所述固定轴的外端转动连接有与连续更换式分离带相接触的滚筒。
优选的，所述连续更换式分离带包括微孔分子筛，所述微孔分子筛包括首尾相连的多段分子筛单元，且多段分子筛单元之间连接有隔热条，所述微孔分子筛的内外两端面分别连接有防护层二和防护层一，所述防护层二和防护层一上均设置有分离孔，所述防护层二与滚筒相接触。
优选的，所述传动组件的外侧罩设有齿轮箱，所述齿轮箱与进气管组固定连接，所述传动组件包括主动齿轮、从动齿轮和多个齿块，所述主动齿轮与风力驱动构件相连接，所述从动齿轮转动连接于齿轮箱的内壁上并与主动齿轮相啮合，多个所述齿块等距固定连接于防护层一的周侧，且齿块与从动齿轮相啮合，所述输送通孔的厚度大于相邻两个齿块之间的距离。
优选的，所述风力驱动构件包括风轮和转轴，所述风轮位于进气管组的内侧并与转轴固定连接，所述转轴转动连接于进气管组上，且转轴的端部贯穿进气管组并与主动齿轮固定连接。
优选的，所述转轴的一端延伸至贯穿分离塔壳体，且转轴位于分离塔壳体外侧的端部设置有凸块，所述凸块的外侧套设有透明的防护罩，且防护罩与分离塔壳体的外壁固定连接。
优选的，所述进气管组包括自下而上依次固定连通的第一进气管、变径管和第二进气管，所述风轮位于第二进气管的内侧，所述风轮的轮叶外端部均固定连接有第一磁吸块，所述第二进气管的内壁固定连接有与第一磁吸块相吸引的第二磁吸块，所述齿轮箱与第二进气管的外壁固定连接，所述转轴与第二进气管转动连接，所述变径管的内径自上而下依次变大，且第二进气管和第一进气管的内径分别于变径管上下两端口的内径一致。
优选的，所述主分离箱的上端固定连通有排气管二，其中一个所述副分离箱的上端固定连通有排气管一，另一个所述副分离箱的下端固定连通有排气管三，所述排气管二、排气管一和排气管三均贯穿分离塔壳体。
优选的，所述排气管二、排气管一和排气管三的内侧均连接有自动开合结构，所述变温构件包括隔热座和分别固定连接于隔热座相对两端的加热装置和冷却装置，所述隔热座与副分离箱的内壁固定连接。
优选的，所述自动开合结构包括中轴、挡板和一对密封板，所述中轴固定连接于排气管一的内壁上，一对所述密封板分别转动连接于中轴的相对两侧端，所述挡板位于中轴的上侧并与排气管一的内侧壁固定连接，一对所述密封板的上端与挡板之间均固定连接有压缩弹簧。
本发明通过改进在此提供一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
其一：本发明通过设置的风力驱动件、传动组件和连续更换式分离带配合作用，风力驱动件利用正丁烷与异丁烷混合物进入的气流推动力转动，从而通过传动组件驱动环状的连续更换式分离带持续转动，输入副分离箱内侧的连续更换式分离带接受加热装置的加热作用，微孔分子筛受热释放之前吸收的正丁烷，释放完毕后经由冷却装置冷却，接着再次送入主分离箱中对正丁烷与异丁烷混合物进行分离，保持连续更换式分离带的持续稳定分离作用，无需停止送入正丁烷与异丁烷混合物，提高分离效率；
其二：本发明通过设置的风轮、主动齿轮、从动齿轮和齿块配合作用，正丁烷与异丁烷混合物进入进气管组的气流推动力驱动风轮转动，风轮通过转轴带着主动齿轮同步转动，主动齿轮通过从动齿轮和齿块驱动连续更换式分离带持续转动，保持连续更换式分离带的持续稳定分离作用，提高分离效率；
其三：本发明通过设置包括自下而上依次固定连通的第一进气管、变径管和第二进气管的进气管组，变径管内径自上而下依次变大的设置对气流起到一个聚集压缩的作用，增强气流在第二进气管处对风轮的推动力，从而保证风轮稳定转动，进而保持连续更换式分离带的持续再生；
其四：本发明通过将微孔分子筛设置为包括首尾相连的多段分子筛单元，且多段分子筛单元之间连接的隔热条可防止位于主分离箱中的微孔分子筛部分受热导致正丁烷重新混入异丁烷中，同时可避免微孔分子筛受热和冷却作用的相互干扰；微孔分子筛的内外两端面分别连接的防护层二和防护层一可有效保护微孔分子筛；
其五：本发明通过在排气管二、排气管一和排气管三的内侧均连接自动开合结构，分离出来的异丁烷经由排气管二排出，分离后的正丁烷则通过排气管一和排气管三排出，分离后的正丁烷和异丁烷排出时，一对密封板在气流的推动作用下向外打开，气流排出结束后，一对密封板在压缩弹簧的弹力作用下自动闭合，保持排气管二、排气管一和排气管三闭合，防止外部污染物进入，实现排气管二、排气管一和排气管三的自动开合。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释：
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的分离塔壳体的剖切结构示意图；
图3是本发明的分离塔壳体的内部结构示意图；
图4是本发明的进气管组处的剖切结构示意图；
图5是本发明的连续更换式分离带处的立体结构示意图；
图6是本发明的排气管一密封状态下的剖切结构示意图；
图7是本发明的排气管一打开状态下的结构示意图；
图8是本发明的变温构件处的立体结构示意图；
图9是本发明的风轮处的结构示意图。
附图标记说明：
1、分离塔壳体；2、分离塔座；3、进气管组；301、第一进气管；302、变径管；303、第二进气管；4、主分离箱；5、副分离箱；6、排气管一；7、排气管二；8、转轴；9、风轮；10、主动齿轮；11、从动齿轮；12、齿轮箱；13、防护罩；14、凸块；15、微孔分子筛；16、防护层一；17、防护层二；18、分离孔；19、齿块；20、滚筒；21、固定轴；22、隔热座；23、加热装置；24、冷却装置；25、密封板；26、中轴；27、压缩弹簧；28、挡板；29、排气管三；30、输送通孔；31、第一磁吸块；32、第二磁吸块；33、弧板。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明，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。
本发明通过改进在此提供一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔，本发明的技术方案是：
如图1-图9所示，一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔，包括下端固定连接有分离塔座2的分离塔壳体1，分离塔壳体1的下端固定连接有进气管组3，分离塔壳体1的内顶部连接有分离机构；将进气管组3连接正丁烷与异丁烷混合物的输送端，正丁烷和异丁烷一同送入分离塔壳体1中经由分离机构实现分离。
分离机构包括主分离箱4和一对副分离箱5，主分离箱4和副分离箱5均与分离塔壳体1的内侧壁固定连接，且一对副分离箱5分别固定连接于主分离箱4的相对两侧端，主分离箱4的上端固定连通有排气管二7，其中一个副分离箱5的上端固定连通有排气管一6，另一个副分离箱5的下端固定连通有排气管三29，排气管二7、排气管一6和排气管三29均贯穿分离塔壳体1，进气管组3的上端贯穿主分离箱4，主分离箱4与副分离箱5之间设置有连续更换式分离带；利用连续更换式分离带将正丁烷与异丁烷相分离，分离出来的异丁烷经由排气管二7排出，分离后的正丁烷则通过排气管一6和排气管三29排出。
具体的，连续更换式分离带呈首尾闭合的环状，且连续更换式分离带的一端转动连接于其中一个副分离箱5的内侧，连续更换式分离带的另一端贯穿主分离箱4并转动连接于另一个副分离箱5的内侧，主分离箱4的侧端设置有供连续更换式分离带贯穿的输送通孔30，副分离箱5的内壁固定连接有位于连续更换式分离带内侧的固定轴21，固定轴21的外端转动连接有与连续更换式分离带相接触的滚筒20；进气管组3的内部连接有风力驱动件，风力驱动件与连续更换式分离带之间连接有传动组件，副分离箱5的内侧连接有变温构件，且变温构件位于连续更换式分离带的内侧；风力驱动件利用正丁烷与异丁烷混合物进入的气流推动力转动，从而通过传动组件驱动环状的连续更换式分离带持续转动，保持连续更换式分离带的持续稳定分离作用，无需停止送入正丁烷与异丁烷混合物，提高分离效率。
具体的，变温构件包括隔热座22和分别固定连接于隔热座22相对两端的加热装置23和冷却装置24，隔热座22与副分离箱5的内壁固定连接；输入副分离箱5内侧的连续更换式分离带接受加热装置23的加热作用，连续更换式分离带受热释放之前吸收的正丁烷，释放完毕后经由冷却装置24冷却，接着再次送入主分离箱4中对正丁烷与异丁烷混合物进行分离。
具体的，连续更换式分离带包括微孔分子筛15，微孔分子筛15为具有CHA型拓扑结构的SSZ-13分子筛，SSZ-13分子筛的结构由AlO4和SiO4四面体通过氧原子首尾相接，有序地排列成具有八元环结构的椭球形笼和三维交叉孔道结构，可高效吸收正丁烷与异丁烷混合物中的正丁烷，从而将异丁烷分离出去，实现正丁烷与异丁烷的高效分离。
微孔分子筛15包括首尾相连的多段分子筛单元，且多段分子筛单元之间连接有隔热条，隔热条可防止位于主分离箱4中的微孔分子筛15部分受热导致正丁烷重新混入异丁烷中，同时可避免微孔分子筛15受热和冷却作用的相互干扰。
微孔分子筛15的内外两端面分别连接有防护层二17和防护层一16，防护层二17和防护层一16上均设置有分离孔18，防护层二17与滚筒20相接触；防护层二17和防护层一16的设置可有效保护微孔分子筛15。
具体的，传动组件的外侧罩设有齿轮箱12，齿轮箱12与进气管组3固定连接，传动组件包括主动齿轮10、从动齿轮11和多个齿块19，主动齿轮10与风力驱动构件相连接，从动齿轮11转动连接于齿轮箱12的内壁上并与主动齿轮10相啮合，多个齿块19等距固定连接于防护层一16的周侧，且齿块19与从动齿轮11相啮合，输送通孔30的厚度大于相邻两个齿块19之间的距离，风力驱动构件包括风轮9和转轴8，风轮9位于进气管组3的内侧并与转轴8固定连接，转轴8转动连接于进气管组3上，且转轴8的端部贯穿进气管组3并与主动齿轮10固定连接；正丁烷与异丁烷混合物进入进气管组3的气流推动力驱动风轮9转动，风轮9通过转轴8带着主动齿轮10同步转动，主动齿轮10通过从动齿轮11和齿块19驱动连续更换式分离带持续转动，保持连续更换式分离带的持续稳定分离作用，无需停止送入正丁烷与异丁烷混合物，提高分离效率。
进一步的，转轴8的一端延伸至贯穿分离塔壳体1，且转轴8位于分离塔壳体1外侧的端部设置有凸块14，凸块14的外侧套设有透明的防护罩13，且防护罩13与分离塔壳体1的外壁固定连接；凸块14随着转轴8同步转动，工作人员可通过观察凸块14的转动状态得知连续更换式分离带的更换情况。
具体的，进气管组3包括自下而上依次固定连通的第一进气管301、变径管302和第二进气管303，风轮9位于第二进气管303的内侧，风轮9的轮叶外端部均固定连接有第一磁吸块31，第二进气管303的内壁固定连接有与第一磁吸块31相吸引的第二磁吸块32，没有气流进入时，风轮9在第一磁吸块31与第二磁吸块32相吸引的作用下保持第二进气管303不导通，当单位时间内进入的气流量较少时，较少的气流无法推动风轮9转动，此时需要聚集足够的气流量才能转动风轮9，使得第二进气管303导通，这种结构的设置可防止长时间通过少量气流而导致连续更换式分离带不能进行持续再生作用，另外，为了保证风轮9的顺利转动，在第二进气管303的内壁固定连接弧板33，该弧板33的内壁与风轮9的轮叶外端部滑移配合，齿轮箱12与第二进气管303的外壁固定连接，转轴8与第二进气管303转动连接，变径管302的内径自上而下依次变大，且第二进气管303和第一进气管301的内径分别于变径管302上下两端口的内径一致；变径管302内径自上而下依次变大的设置对气流起到一个聚集压缩的作用，增强气流在第二进气管303处对风轮9的推动力，从而保证风轮9稳定转动，进而保持连续更换式分离带的持续再生。
进一步的，排气管二7、排气管一6和排气管三29的内侧均连接有自动开合结构；实现排气管二7、排气管一6和排气管三29的自动开合。
具体的，自动开合结构包括中轴26、挡板28和一对密封板25，中轴26固定连接于排气管一6的内壁上，一对密封板25分别转动连接于中轴26的相对两侧端，挡板28位于中轴26的上侧并与排气管一6的内侧壁固定连接，一对密封板25的上端与挡板28之间均固定连接有压缩弹簧27；需要进一步说明的是，中轴26和挡板28与排气管二7和排气管三29之间的设置与排气管一6相同，故在此不作赘述；分离后的正丁烷和异丁烷排出时，一对密封板25在气流的推动作用下向外打开，气流排出结束后，一对密封板25在压缩弹簧27的弹力作用下自动闭合，保持排气管二7、排气管一6和排气管三29闭合，防止外部污染物进入，实现排气管二7、排气管一6和排气管三29的自动开合。
工作原理：将进气管组3连接正丁烷与异丁烷混合物的输送端，正丁烷和异丁烷一同送入分离塔壳体1中经由分离机构实现分离；具体的，正丁烷与异丁烷混合物进入进气管组3的气流推动力驱动风轮9转动，风轮9通过转轴8带着主动齿轮10同步转动，主动齿轮10通过从动齿轮11和齿块19驱动连续更换式分离带持续转动，混合物经由进气管组3导入主分离箱4中，位于主分离箱4内侧混合物中的正丁烷被连续更换式分离带吸附，异丁烷则直接通过连续更换式分离带，并经由排气管二7直接排出，吸附于连续更换式分离带中的正丁烷随着连续更换式分离带进入副分离箱5内侧接受加热处理，在加热作用下，正丁烷从连续更换式分离带中分离出来，并经由排气管一6和排气管三29排出，随着连续更换式分离带继续转动，当连续更换式分离带转动至冷却装置24处接受冷却，接着再次送入主分离箱4中对正丁烷与异丁烷混合物进行分离，此时连续更换式分离带可重新保持稳定吸附正丁烷的作用，此加热冷却过程相当于更换微孔分子筛15，该结构设置可保持连续更换式分离带的持续稳定分离作用，无需停止送入正丁烷与异丁烷混合物，提高分离效率；其中，变径管302内径自上而下依次变大的设置对气流起到一个聚集压缩的作用，增强气流在第二进气管303处对风轮9的推动力，从而保证风轮9稳定转动，进而保持连续更换式分离带的持续再生，相当于微孔分子筛15的连续式更换，多段分子筛单元之间连接有隔热条，隔热条可防止位于主分离箱4中的微孔分子筛15部分受热导致正丁烷重新混入异丁烷中，同时可避免微孔分子筛15受热和冷却作用的相互干扰；微孔分子筛15的内外两端面分别连接的防护层二17和防护层一16可有效保护微孔分子筛15；分离出来的异丁烷经由排气管二7排出，分离后的正丁烷则通过排气管一6和排气管三29排出，分离后的正丁烷和异丁烷排出时，一对密封板25在气流的推动作用下向外打开，气流排出结束后，一对密封板25在压缩弹簧27的弹力作用下自动闭合，保持排气管二7、排气管一6和排气管三29闭合，防止外部污染物进入，实现排气管二7、排气管一6和排气管三29的自动开合。
上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔，包括下端固定连接有分离塔座（2）的分离塔壳体（1），其特征在于：所述分离塔壳体（1）的下端固定连接有进气管组（3），所述分离塔壳体（1）的内顶部连接有分离机构，所述分离机构包括主分离箱（4）和一对副分离箱（5），所述主分离箱（4）和副分离箱（5）均与分离塔壳体（1）的内侧壁固定连接，且一对副分离箱（5）分别固定连接于主分离箱（4）的相对两侧端，所述进气管组（3）的上端贯穿主分离箱（4），所述主分离箱（4）与副分离箱（5）之间设置有连续更换式分离带，所述连续更换式分离带呈首尾闭合的环状，且连续更换式分离带的一端转动连接于其中一个副分离箱（5）的内侧，所述连续更换式分离带的另一端贯穿主分离箱（4）并转动连接于另一个副分离箱（5）的内侧，所述主分离箱（4）的侧端设置有供连续更换式分离带贯穿的输送通孔（30），所述进气管组（3）的内部连接有风力驱动件，所述风力驱动件与连续更换式分离带之间连接有传动组件，所述副分离箱（5）的内侧连接有变温构件，且变温构件位于连续更换式分离带的内侧；
所述副分离箱（5）的内壁固定连接有位于连续更换式分离带内侧的固定轴（21），所述固定轴（21）的外端转动连接有与连续更换式分离带相接触的滚筒（20）；
所述连续更换式分离带包括微孔分子筛（15），所述微孔分子筛（15）包括首尾相连的多段分子筛单元，且多段分子筛单元之间连接有隔热条，所述微孔分子筛（15）的内外两端面分别连接有防护层二（17）和防护层一（16），所述防护层二（17）和防护层一（16）上均设置有分离孔（18），所述防护层二（17）与滚筒（20）相接触；
所述传动组件的外侧罩设有齿轮箱（12），所述齿轮箱（12）与进气管组（3）固定连接，所述传动组件包括主动齿轮（10）、从动齿轮（11）和多个齿块（19），所述主动齿轮（10）与风力驱动构件相连接，所述从动齿轮（11）转动连接于齿轮箱（12）的内壁上并与主动齿轮（10）相啮合，多个所述齿块（19）等距固定连接于防护层一（16）的周侧，且齿块（19）与从动齿轮（11）相啮合，所述输送通孔（30）的厚度大于相邻两个齿块（19）之间的距离；
所述风力驱动构件包括风轮（9）和转轴（8），所述风轮（9）位于进气管组（3）的内侧并与转轴（8）固定连接，所述转轴（8）转动连接于进气管组（3）上，且转轴（8）的端部贯穿进气管组（3）并与主动齿轮（10）固定连接；
所述转轴（8）的一端延伸至贯穿分离塔壳体（1），且转轴（8）位于分离塔壳体（1）外侧的端部设置有凸块（14），所述凸块（14）的外侧套设有透明的防护罩（13），且防护罩（13）与分离塔壳体（1）的外壁固定连接；
所述进气管组（3）包括自下而上依次固定连通的第一进气管（301）、变径管（302）和第二进气管（303），所述风轮（9）位于第二进气管（303）的内侧，所述风轮（9）的轮叶外端部均固定连接有第一磁吸块（31），所述第二进气管（303）的内壁固定连接有与第一磁吸块（31）相吸引的第二磁吸块（32），所述齿轮箱（12）与第二进气管（303）的外壁固定连接，所述转轴（8）与第二进气管（303）转动连接，所述变径管（302）的内径自上而下依次变大，且第二进气管（303）和第一进气管（301）的内径分别于变径管（302）上下两端口的内径一致，所述主分离箱（4）的上端固定连通有排气管二（7），其中一个所述副分离箱（5）的上端固定连通有排气管一（6），另一个所述副分离箱（5）的下端固定连通有排气管三（29），所述排气管二（7）、排气管一（6）和排气管三（29）均贯穿分离塔壳体（1），所述排气管二（7）、排气管一（6）和排气管三（29）的内侧均连接有自动开合结构，所述变温构件包括隔热座（22）和分别固定连接于隔热座（22）相对两端的加热装置（23）和冷却装置（24），所述隔热座（22）与副分离箱（5）的内壁固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种正丁烷异构中正丁烷与异丁烷分离塔，其特征在于：所述自动开合结构包括中轴（26）、挡板（28）和一对密封板（25），所述中轴（26）固定连接于排气管一（6）的内壁上，一对所述密封板（25）分别转动连接于中轴（26）的相对两侧端，所述挡板（28）位于中轴（26）的上侧并与排气管一（6）的内侧壁固定连接，一对所述密封板（25）的上端与挡板（28）之间均固定连接有压缩弹簧（27）。
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