CN114470839B

CN114470839B - 一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备

Info

Publication number: CN114470839B
Application number: CN202210136399.0A
Authority: CN
Inventors: 赵毅; 计燕秋; 李文博; 石琳; 寻虎; 刘兴强
Original assignee: Quanjiao Kelide Electronic Materials Co ltd
Current assignee: Quanjiao Kelide Electronic Materials Co ltd
Priority date: 2022-02-15
Filing date: 2022-02-15
Publication date: 2022-11-11
Anticipated expiration: 2042-02-15
Also published as: CN114470839A

Abstract

本发明公开了一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，包括竖立固定安装于地面上方的处理罐，所述处理罐的下端安装有裙座，且所述裙座内侧的再沸器与处理罐的下端之间连接有进气管；冷凝罐，固定安装于所述处理罐的上端外侧，还包括：平直堰，固定安装于所述处理罐的内壁，所述平直堰的上表面设置有固定筒；溢流堰，固定安装于所述平直堰的端部上表面，用来实现对原液的阻拦。该高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备可以利用蒸馏过程中的蒸汽驱动冷凝和蒸发设备，实现对原液的高效蒸馏和冷凝，有效提高了装置的精馏精度，同时可以对内部气压进行自动调控，有效避免压强发生变化而影响精馏效果，实用性强。

Description

一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备

技术领域

本发明涉及高纯丙烯电子气体制备技术领域，具体为一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备。

背景技术

电子级丙烯是一种非常重要的工业基础材料，广泛应用于半导体集成电路IC、液晶显示器LCD、半导体发光器件LED以及太阳能电池PV等行业，随着近年来半导体技术的蓬勃发展，高纯丙烯电子气体的需求量也越来越大，在高纯丙烯电子气体制备过程中需要使用精馏设备，但是现有的精馏设备仍存在着一些不足，比如：

1、现有的高纯丙烯电子气体制备用精馏设备大多采用结构固定的板式蒸发结构，其与原液的换热效率较低，无法对原液进行高效的加热、蒸发，从而降低了装置的蒸馏效率；

2、现有的高纯丙烯电子气体制备用精馏设备在使用过程中不便对罐体内侧的气压进行自适应调节，从而使得设备内部的气压容易过高或者过低，从而影响原液的气化温度，进而导致精馏的提纯精度受到影响，存在着一定的使用缺陷。

所以我们提出了一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，以解决上述背景技术提出的目前市场上高纯丙烯电子气体制备用精馏设备与原液的换热效率较低，无法对原液进行高效的加热、蒸发，从而降低了装置的蒸馏效率和不便对罐体内侧的气压进行自适应调节，从而使得设备内部的气压容易过高或者过低，从而影响原液的气化温度，进而导致精馏的提纯精度受到影响的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，包括竖立固定安装于地面上方的处理罐，所述处理罐的下端安装有裙座，且所述裙座内侧的再沸器与处理罐的下端之间连接有进气管；

冷凝罐，固定安装于所述处理罐的上端外侧，所述冷凝罐与处理罐的顶端之间连接有排气管，且所述冷凝罐与处理罐之间还分别连接有回流管和进水管；

还包括：

平直堰，固定安装于所述处理罐的内壁，所述平直堰的上表面设置有固定筒，且所述平直堰的表面开设有气孔；

轴杆，轴连接于所述固定筒的上端，所述轴杆的上端固定安装有盖筒；

溢流堰，固定安装于所述平直堰的端部上表面，用来实现对原液的阻拦；

溢流辅堰，固定安装于所述平直堰的端部下表面，用来实现对原液的导流。

优选的，所述平直堰设置有两组，且所述平直堰均匀固定安装于所述处理罐的两侧内壁，并且所述处理罐内壁两侧的两组平直堰交替设置，同时各所述平直堰相互平行。

通过采用上述技术方案，使得对称且交替分布的平直堰，可以将处理罐内部的空间隔离呈弯曲状，从而有效延长原液在处理罐内部流动的时间和路程，进而使得原液的受热时间更加，使得原液可以充分受热、蒸发。

优选的，所述平直堰的表面均匀设置有换热翅片，且所述换热翅片与盖筒的位置交错分布。

通过采用上述技术方案，使得换热翅片可以有效提高平直堰与高热蒸汽的接触面积，从而提高平直堰与高热蒸汽的换热效率，使得平直堰可以对其上方的原液进行充分加热、蒸发。

优选的，所述固定筒的高度高于溢流堰的高度，且所述固定筒与气孔相连通。

通过采用上述技术方案，使得处理罐底部的蒸汽在气压作用下可以通过固定筒和气孔进入上层平直堰至上的空间，使得蒸汽可以对各平直堰进行逐一加热，确保原液的多级蒸发。

优选的，所述盖筒与固定筒两者的中轴线相互重合，且所述盖筒的下端侧壁周向等角度开设有排气侧孔，并且所述排气侧孔的内壁呈弧形设置。

通过采用上述技术方案，使得蒸汽通过固定筒后会进入盖筒，并通过盖筒外侧的排气侧孔排出，从而可以在反作用下推动盖筒进行自动旋转。

优选的，所述盖筒的外壁周向等角度一体化设置有拨片，且所述拨片呈弧形结构设置，并且所述拨片的下表面低于溢流堰的上表面。

通过采用上述技术方案，使得盖筒在蒸汽驱动下可以进行自动旋转，从而带动其外壁设置的拨片对水体进行搅拌，进而提高平直堰上方原液的流动性，使得原液受热更加均匀，进一步促进了蒸馏的效率。

优选的，所述排气管和回流管的均上端轴连接有连接管，且所述连接管的内侧固定安装有叶轮，并且所述连接管与排气管构成旋转结构，同时所述排气管和回流管两者外侧连接的连接管之间周向等角度连接有换热管。

通过采用上述技术方案，使得蒸汽可以通过排气管进入连接管中，进而推动叶轮，使得叶轮可以带动连接管进行旋转，从而可以对连接管外侧的换热管的位置进行自动调节。

优选的，所述换热管呈倾斜状设置，且所述换热管的为导热材料制成，所述冷凝罐中的原液漫过换热管。

通过采用上述技术方案，使得换热管可以依次浸入换热管中，从而实现对换热管内部蒸汽的快速冷凝，同时换热管的旋转可以加速冷凝罐内部的空气流动，进而促进冷凝罐内部的热量快速散热，进一步提高了冷凝罐的持续冷凝效果。

优选的，所述溢流堰的上表面开设有容置腔，且所述容置腔的内侧设置有活动挡板，并且所述活动挡板与容置腔的内壁之间连接有气囊。

通过采用上述技术方案，当处理罐内部气压过高时，气囊会在气压作用下进行收缩，从而推动活动挡板与溢流堰进行伸缩调节，继而改变平直堰上方囤积的原液深度，当原液深度超过固定筒的高度时，平直堰上方的原液会通过固定筒、气孔直接排向下方，从而减少原液在平直堰上方停留的时间，进而减缓蒸馏效率，从而降低处理罐内部的气压，实现工作气压的自动调控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备可以利用蒸馏过程中的蒸汽驱动冷凝和蒸发设备，实现对原液的高效蒸馏和冷凝，有效提高了装置的精馏精度，同时可以对内部气压进行自动调控，有效避免压强发生变化而影响精馏效果，实用性强，其具体内容如下；

1、设置有固定筒和盖筒，当蒸汽上升时，会通过固定筒、气孔进入盖筒的内侧，并通过盖筒下端侧壁开设的排气侧孔喷出，从而驱动盖筒进行同步旋转，使得盖筒外侧的拨片可以对平直堰上表面的原液进行搅动，从而进一步促进了原液的受热效果和蒸馏效率；

2、设置有冷凝罐、换热管和叶轮，当蒸馏后的蒸汽通过排气管进入连接管中时，可以吹动叶轮，使得叶轮带动连接管进行自动旋转，此时可以对连接管外侧连接的换热管进行位置调节，使得各个换热管可以逐一经过冷凝罐中的原液，从而实现高效换热，使得换热管中的蒸汽快速冷凝，同时也实现了对后续加注原液的预热，有效提高了能量的利用率，使得装置的环保性能更强；

3、设置有溢流堰、活动挡板和气囊，当处理罐内部压强过高时，气囊会受到气压作用而发生收缩，从而使得气囊带动活动挡板与溢流堰进行伸缩调节，使得活动挡板从容置腔中探出，从而提高平直堰上方蓄存原液的深度，当液位高于固定筒时，原液可以通过固定筒、气孔快速流向下方，进而减小原液在平直堰上方的蒸馏时间，从而减小装置内部的蒸汽量，实现对处理罐内部气压的自动调控，避免气压变化而影响精馏精度。

附图说明

图1为本发明主剖视结构示意图；

图2为本发明平直堰主剖视结构示意图；

图3为本发明图2中A处放大结构示意图；

图4为本发明图2中B处放大结构示意图；

图5为本发明平直堰俯视结构示意图；

图6为本发明平直堰仰视结构示意图；

图7为本发明盖筒仰视结构示意图；

图8为本发明连接管安装结构示意图。

图中：1、处理罐；2、裙座；3、进气管；4、冷凝罐；5、排气管；6、回流管；7、进水管；8、平直堰；9、换热翅片；10、固定筒；11、气孔；12、轴杆；13、盖筒；14、排气侧孔；15、拨片；16、溢流堰；17、溢流辅堰；18、连接管；19、换热管；20、叶轮；21、容置腔；22、活动挡板；23、气囊。

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1-8，本发明提供一种技术方案：一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，包括竖立固定安装于地面上方的处理罐1，处理罐1的下端安装有裙座2，且裙座2内侧的再沸器与处理罐1的下端之间连接有进气管3；

冷凝罐4，固定安装于处理罐1的上端外侧，冷凝罐4与处理罐1的顶端之间连接有排气管5，且冷凝罐4与处理罐1之间还分别连接有回流管6和进水管7；

还包括：平直堰8，固定安装于处理罐1的内壁，平直堰8的上表面设置有固定筒10，且平直堰8的表面开设有气孔11；轴杆12，轴连接于固定筒10的上端，轴杆12的上端固定安装有盖筒13；溢流堰16，固定安装于平直堰8的端部上表面，用来实现对原液的阻拦；溢流辅堰17，固定安装于平直堰8的端部下表面，用来实现对原液的导流。

平直堰8设置有两组，且平直堰8均匀固定安装于处理罐1的两侧内壁，并且处理罐1内壁两侧的两组平直堰8交替设置，同时各平直堰8相互平行。平直堰8的表面均匀设置有换热翅片9，且换热翅片9与盖筒13的位置交错分布。固定筒10的高度高于溢流堰16的高度，且固定筒10与气孔11相连通。盖筒13与固定筒10两者的中轴线相互重合，且盖筒13的下端侧壁周向等角度开设有排气侧孔14，并且排气侧孔14的内壁呈弧形设置。盖筒13的外壁周向等角度一体化设置有拨片15，且拨片15呈弧形结构设置，并且拨片15的下表面低于溢流堰16的上表面，如图1-3和图5-7所示，通过进水管7向处理罐1的内侧加注原液，使得原液可以沿平直堰8进行流动，当平直堰8上方的原液漫过溢流堰16时，会沿溢流辅堰17流向下层的平直堰8，从而实现原液的分层蒸馏，然后启动裙座2内侧的再沸器，使得其对处理罐1内侧的原液进行加热，此时产生的蒸汽会通过气孔11和固定筒10上移，使得蒸汽可以进入盖筒13的内侧，并通过盖筒13下端开设的排气侧孔14排出，从而推动盖筒13进行旋转，使得盖筒13带动其外侧的拨片15对平直堰8上方的原液进行搅拌，从而提高原液的流动性，进一步提高原液的受热效率，加速原液的蒸馏。

排气管5和回流管6的均上端轴连接有连接管18，且连接管18的内侧固定安装有叶轮20，并且连接管18与排气管5构成旋转结构，同时排气管5和回流管6两者外侧连接的连接管18之间周向等角度连接有换热管19。换热管19呈倾斜状设置，且换热管19的为导热材料制成，冷凝罐4中的原液漫过换热管19，如图1-2和图8所示，此时蒸馏产生的蒸汽通过排气管5进入连接管18，此时蒸汽可以推动叶轮20带动连接管18进行旋转，使得连接管18可以带动多组换热管19进行同步转动，使得换热管19可以与冷凝罐4中的原液进行换热，实现高效冷凝，同时也可以对后续加工的原液进行预热，提高热利用率，冷凝后的蒸馏物通过回流管6回流，使得冷凝的原液回流至处理罐1中的平直堰8上方，而丙烯电子气体通过管道另一侧排出、收集。

溢流堰16的上表面开设有容置腔21，且容置腔21的内侧设置有活动挡板22，并且活动挡板22与容置腔21的内壁之间连接有气囊23，如图1-2和图4所示，在精馏设备使用过程中，若其内侧的压强过高，此时气囊23会受压收缩，从而带动活动挡板22沿容置腔21进行上移，使得活动挡板22可以有效提高溢流堰16的高度，从而增加平直堰8上方的蓄水高度，当蓄水高度大于固定筒10的高度时，平直堰8上方的原液会通过气孔11下落，从而有效减少原液在平直堰8上方的换热时间和效果，避免原液进一步快速蒸发，从而实现对处理罐1内部压力的调节，而当处理罐1内部压力变小时，气囊23会带动活动挡板22下移，从恢复平直堰8上方的液面，进而可以实现对处理罐1内部压力的自动调控。

工作原理：在使用该高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备时，首先，如图1-8所示，通过进水管7向处理罐1的内侧加注原液，使得原液可以沿各个平直堰8进行流动，然后将蒸汽通入处理罐1下端内部，使得蒸汽可以通过固定筒10与气孔11进入盖筒13内侧，从而实现对平直堰8上方原液的蒸发，蒸发产生的蒸汽会通过排气管5进入换热管19，并在冷凝罐4中进行冷凝，然后进行回流和丙烯气体收集，同时，在处理罐1内部气压发生变化时，气囊23会带动活动挡板22进行伸缩调节，从而通过改变平直堰8上方的蓄水高度来实现压力的自动调控，从而完成一系列工作。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，包括竖立固定安装于地面上方的处理罐（1），所述处理罐（1）的下端安装有裙座（2），且所述裙座（2）内侧的再沸器与处理罐（1）的下端之间连接有进气管（3）；

冷凝罐（4），固定安装于所述处理罐（1）的上端外侧，所述冷凝罐（4）与处理罐（1）的顶端之间连接有排气管（5），且所述冷凝罐（4）与处理罐（1）之间还分别连接有回流管（6）和进水管（7）；

其特征在于，还包括：

平直堰（8），固定安装于所述处理罐（1）的内壁，所述平直堰（8）的上表面设置有固定筒（10），且所述平直堰（8）的表面开设有气孔（11）；

轴杆（12），轴连接于所述固定筒（10）的上端，所述轴杆（12）的上端固定安装有盖筒（13）；

溢流堰（16），固定安装于所述平直堰（8）的端部上表面，用来实现对原液的阻拦；

溢流辅堰（17），固定安装于所述平直堰（8）的端部下表面，用来实现对原液的导流；

所述排气管（5）和回流管（6）的上端均轴连接有连接管（18），且所述连接管（18）的内侧固定安装有叶轮（20），并且所述连接管（18）与排气管（5）构成旋转结构，同时所述排气管（5）和回流管（6）两者外侧连接的连接管（18）之间周向等角度连接有换热管（19）；所述换热管（19）呈倾斜状设置，且所述换热管（19）为导热材料制成，所述冷凝罐（4）中的原液漫过换热管（19）；所述溢流堰（16）的上表面开设有容置腔（21），且所述容置腔（21）的内侧设置有活动挡板（22），并且所述活动挡板（22）与容置腔（21）的内壁之间连接有气囊（23）；

所述固定筒（10）的高度高于溢流堰（16）的高度，且所述固定筒（10）与气孔（11）相连通，在精馏设备使用过程中，若其内侧的压强过高，此时所述气囊（23）会受压收缩，从而带动所述活动挡板（22）沿容置腔（21）进行上移，使得活动挡板（22）可以有效提高溢流堰（16）的高度，从而增加所述平直堰（8）上方的蓄水高度，当蓄水高度大于所述固定筒（10）的高度时，所述平直堰（8）上方的原液会通过气孔（11）下落，从而有效减少原液在平直堰（8）上方的换热时间和效果，避免原液进一步快速蒸发，从而实现对处理罐（1）内部压力的调节，而当所述处理罐（1）内部压力变小时，所述气囊（23）会带动活动挡板（22）下移，从而恢复平直堰（8）上方的液面，进而可以实现对处理罐（1）内部压力的自动调控。

2.根据权利要求1所述的一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，其特征在于：所述平直堰（8）设置有两组，且所述平直堰（8）均匀固定安装于所述处理罐（1）的两侧内壁，并且所述处理罐（1）内壁两侧的两组平直堰（8）交替设置，同时各所述平直堰（8）相互平行。

3.根据权利要求1所述的一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，其特征在于：所述平直堰（8）的表面均匀设置有换热翅片（9），且所述换热翅片（9）与盖筒（13）的位置交错分布。

4.根据权利要求1所述的一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，其特征在于：所述盖筒（13）与固定筒（10）两者的中轴线相互重合，且所述盖筒（13）的下端侧壁周向等角度开设有排气侧孔（14），并且所述排气侧孔（14）的内壁呈弧形设置。

5.根据权利要求1所述的一种高纯丙烯电子气体制备用强效热交换变压精馏设备，其特征在于：所述盖筒（13）的外壁周向等角度一体化设置有拨片（15），且所述拨片（15）呈弧形结构设置，并且所述拨片（15）的下表面低于溢流堰（16）的上表面。