CN115193080B - 双丙酮醇的加工设备及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双丙酮醇的加工设备，包括：塔体，被构造成一个用于容纳双丙酮醇的腔室；置料板，设于塔体内用于放置双丙酮醇；离心风扇，设于塔体顶部导向塔体内的气体流动；集料罩，设于离心风扇底部将气流导向至离心风扇上；电机，驱动离心风扇绕一个中轴线转动；其中，集料罩与塔体顶部形成冷却腔，离心风扇在冷却腔内将形成屏障以使气流在冷却腔边缘液化；本发明能够避免液滴滴落回塔体溶液内、保证溶液精馏效果。

Description

双丙酮醇的加工设备及其制备方法

技术领域

本发明属于双丙酮醇制备技术领域，尤其是涉及双丙酮醇的加工设备及其制备方法。

背景技术

双丙酮醇是一种有机化合物，化学式为C6H12O2，为无色透明液体，能与水、醇、醚、酮、酯、芳香烃、卤代烃等多种溶剂混溶，但不与高级脂肪烃混溶，主要用作树脂、静电喷漆、赛璐珞、硝基纤维、脂肪、油脂和蜡等的溶剂，也可用于有机合成。

双丙酮醇的制备过程中需要经过精馏步骤，溶液中易挥发的部分随蒸汽飘向精馏塔顶部后液化收集，由于气体在精馏塔顶部液化，部分的液滴仍会掉落在精馏塔内的溶液内，影响溶液纯度，使得溶液反复蒸馏，降低溶液精馏效果。

发明内容

本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种双丙酮醇的加工设备及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种双丙酮醇的加工设备，包括：塔体，被构造成一个用于容纳双丙酮醇的腔室；置料板，设于塔体内用于放置双丙酮醇；离心风扇，设于塔体顶部导向塔体内的气体流动；集料罩，设于离心风扇底部将气流导向至离心风扇上；电机，驱动离心风扇绕一个中轴线转动；其中，集料罩与塔体顶部形成冷却腔，离心风扇在冷却腔内将形成屏障以使气流在冷却腔边缘液化。

进一步的，集料罩为绕中轴线形成的回转体。

进一步的，将集料罩在垂直于中轴线的一个投影面的投影定义为横向截面投影，集料罩的横向投影截面由塔体顶部向塔体底部逐渐增大。

进一步的，集料罩为隔热材料制成。

进一步的，双丙酮醇的加工设备还包括：冷却环，设于冷却腔内；冷却腔内设有定位环以将冷却环固定在离心风扇的出风位置。

进一步的，冷却环上设有多个第一通孔和输料腔，塔体侧壁上设有与输料腔相通的第一入口和第一出口。

进一步的，塔体上设有与冷却腔相通的出料管，出料管设于冷却腔底部。

进一步的，双丙酮醇的加工设备还包括：刮板，设于冷却腔内与集料罩顶面相接触；传动环，带动刮板绕中轴线转动；电机驱动离心扇叶转动时带动传动环转动。

进一步的，双丙酮醇的加工设备还包括：传动轴，与电机的输出轴相连；第一传动轮，套设于传动轴上；第二传动轮，用于传动第一传动轮和传动环；传动环套设于第一传动轮和第二传动轮外侧。

作为本发明的另一个方面还提供一种双丙酮醇的制备方法，包括以下步骤：a、将丙酮经过换热后放入到常压反应器内反应；b、将上述步骤获得的产物放入到上述的双丙酮醇的加工设备内进行精馏；c、将未反应的丙酮收集在收集罐内，将高纯度双丙酮醇收集到中间罐内，获得双丙酮醇产品。

本发明具有以下优点：提供一种避免液滴滴落回塔体溶液内、保证溶液精馏效果的双丙酮醇的加工设备及其制备方法。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

在附图中：

图1为根据本发明一种实施例中的双丙酮醇的加工设备的结构示意图。

图2为图1所示实施例中的双丙酮醇的加工设备的剖视图。

图3为图1所示实施例中的双丙酮醇的加工设备的塔顶示意图。

图4为图1所示实施例中的双丙酮醇的加工设备的集料罩示意图。

图5为根据本发明另一种实施例中的双丙酮醇的加工设备中的刮板示意图。

图6为图5所示实施例中的双丙酮醇的加工设备的刮板处的放大图。

图7为根据本发明又一种实施例中的双丙酮醇的加工设备的刮板示意图。

图8为图7所示实施例中的双丙酮醇的加工设备的刮板处的放大图。

图9为图7所示实施例中的双丙酮醇的加工设备的导槽示意图。

图中附图标记的含义如下：

101、塔体；102、进料管；103、进气管；104、置料板；105、塔板；106、格栅；107、安装架；108、电机；109、出料管；110、集料罩；111、离心风扇；112、冷却环；113、定位环；114、传动轴；

201、电机；202、传动轴；203、集料罩；204、第一传动轮；205、第二传动轮；206、传动环；207、第二连接杆；208、刮板；209、进水管；210、盖板；

301、集料罩；302、刮板；303、第二连接杆；304、第三连接杆；305、连接弹簧；306、凸块。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

本公开实施方式中的多个装置之间所交互的消息或者信息的名称仅用于说明性的目的，而并不是用于对这些消息或信息的范围进行限制。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

如图1至图4所示的双丙酮醇的加工设备包括塔体101、置料板104、离心风扇111、集料罩110、电机108、若干塔板105及若干格栅106。

塔体101被构造成一个用于容纳双丙酮醇的腔室；置料板104设于塔体101内用于放置双丙酮醇；离心风扇111设于塔体101顶部导向塔体101内的气体流动；集料罩110设于离心风扇111底部将气流导向至离心风扇111上；电机108驱动离心风扇111绕一个中轴线转动，该中轴线即为塔体101中轴线；塔体101顶部设有安装架107，电机108设于安装架107上，电机108的输出轴上设有传动轴114，传动轴114连接于离心风扇111实现电机108对离心风扇111的传动；多个塔板105通过一个第一连接杆相连，相邻塔板105之间存在间隙，塔板105上设有缺口和多个第二通孔，置料板104设于塔板105下方，格栅106设于置料板104下方，为塔体101内壁提供支撑力，增加塔体101整体结构强度；集料罩110与塔体101顶部形成冷却腔，冷却腔处于离心风扇111的四周。

预热后的双丙酮醇进入到塔体101内处于置料板104上，从塔体101底部通入水蒸气，水蒸气往上运动将溶液中的丙酮带出，丙酮往塔顶方向飘散进入到集料罩110内，利用集料罩110将丙酮导入到离心风扇111上，电机108驱动离心风扇111转动，丙酮从离心风扇111轴向进入后被离心风扇111径向甩出，经由离心风扇111甩出的气流直径进入到冷却腔内，使得气流在冷却腔边缘部分液化，使液化后的气流均掉落在冷却腔内，避免液滴回落至置料板104上对置料板104上的溶液造成影响。

利用离心风扇111的方式对气流起引导作用，对塔体101内的气流起到引流作用，使得水蒸气能够快速地往上流动，将溶液中的丙酮带出，保证对溶液的精馏效果；离心风扇111转动在冷却腔中部形成往冷却腔边缘流动的气流，利用该部分气流在冷却腔内形成保温屏障，使得低温气流均往冷却腔内流动，对冷却腔起到保温作用，保证低温空气均在冷却腔内，从而保证气体均在冷却腔内液化，使液化后的液滴均掉落在冷却腔底壁上，避免液滴重新落回置料板104上，以将挥发出的丙酮进行收集。

具体的，集料罩110为绕中轴线形成的回转体，将集料罩110在垂直于中轴线的一个投影面的投影定义为横向截面投影，集料罩110的横向投影截面由塔体101顶部向塔体101底部逐渐增大，即集料罩110呈锥形结构，集料罩110底部截面积大于集料罩110顶部截面积，集料罩110以漏斗倒扣的形式安装在塔顶，以对气流起导流作用，将气流导入到冷却腔内，避免丙酮汽化后形成的液滴掉落在置料板104上。

集料罩110为隔热材料制成，集料罩110顶部的温度无法传递至集料罩110底部，集料罩110顶部作为冷却腔底壁，使冷却腔形成独立的腔室；将集料罩110顶部和底部的温度隔绝，避免气体在集料罩110底部时即液化成液滴直接往下流动。

冷却腔内设有冷却环112，冷却环112上输料腔和多个第一通孔，塔体101侧壁上设有与输料腔相通的第一入口和第一出口；冷却腔内设有定位环113，冷却环112设于定位环113底部，定位环113将冷却环112固定在离心风扇111的出风位置处，离心风扇111送出的气流直接吹在冷却环112上，冷却液从第一入口进入到输料腔内沿输料腔内壁流动后从第一出口处流出，使得冷却环112上具有较低温度；气流直接撞击在冷却环112上后受冷液化，液滴掉落在冷却腔底部，使液滴沿冷却腔底面流动对液滴做收集。

塔体101侧壁上设有出料管109，出料管109与冷却腔相通，在集料罩110的设置下使冷却腔底部形成倾斜的锥面，出料管109设于锥面底部，液滴掉落在冷却腔底部后沿冷却腔底壁往下流动，液滴在冷却腔底部集合后从出料管109处排出，以便对液化后的丙酮做收集。

塔体101侧壁上设有进料管102和进气管103，进料管102和进气管103分别设于置料板104两侧，双丙酮醇通过进料管102进入到塔体101内置于置料板104上，进气管103内通入热气对置料板104上的双丙酮醇做预热处理，使得双丙酮醇受热更均匀，提升对双丙酮醇的精馏效果。

由于出料管仅设置一个在塔体上，而冷却腔是圆周型的腔室，故而会造成部分的液体无法从冷却腔内流出，造成液体积留在冷却腔内的情况，因此申请人提出一种改进方案。

如图5至6所示，该方案中的塔体顶部还设有第一传动轮204、第二传动轮205、传动环206及刮板208。

第一传动轮204套设于传动轴202上，第二传动轮205和传动环206转动连接于塔体顶部，第一传动轮204和传动环206通过第二传动轮205形成传动配合，传动环206设于第一传动轮204和第二传动轮205外侧；刮板208通过一个第二连接杆207固连于传动环206上，刮板208抵在集料罩203顶面。

电机201驱动离心风扇转动时带动第一传动轮204转动，传动环206随第一传动轮204转动时带动刮板208在冷却腔内转动，刮板208沿集料罩203顶面移动时对集料罩203顶面的液滴进行刮除，刮板208推动集料罩203顶部的液滴往同一方向流动，刮板208将冷却腔内的液滴推送至出料管位置处，液化后的丙酮从出料管处排出，完成对丙酮的收集。

通过刮板208的设置，能够推动整个冷却腔内的丙酮从出料管内流出，减少丙酮在冷却腔内的残留，对丙酮做充分的收集，减少丙酮的损耗；利用第一传动轮204、第二传动轮205及传动环206的设置，对刮板208的转动起到减速作用，使得刮板208能够更好地刮除冷却腔底面的丙酮液体，减小刮板208和集料罩203顶部的磨损，同时保证离心风扇的转速以确保离心风扇处能够形成足够强度的气流对丙酮气流起导向作用。

塔体侧壁上设有多个进水管209，进水管209设置于冷却腔顶部，进水管209内设有单向阀；在对冷却腔做清洗时，从进水管209处通入清水，电机201驱动离心风扇转动时带动传动环206一同转动，刮板208推动清水在冷却腔内流动，利用刮板208和清水的配合对冷却腔内壁做清理，降低对冷却腔内部的清理难度，提升设备的使用方便性。

传动轴202上套设有盖板，传动轴202安装完成后，盖板盖在传动环206上，利用盖板将传动环206、第一传动轮204及第二传动轮205遮挡，避免丙酮气体进入到第一传动轮204、第二传动轮205和传动环206位置处，减轻对冷却腔内的清理难度，减小丙酮在精馏过程中的损耗。

在实际应用中，发现刮板在推送冷却腔内丙酮溶液时有部分的丙酮溶液仍粘附在刮板侧壁上无法从冷却腔内排出，故而申请人再对刮板做了进一步的改进。

如图7至9所示，在该改进的方案中，在刮板302的侧壁上设有倾斜的导槽使得刮板302侧壁上产生缺口，刮板302底端的导槽相对于刮板302顶端的导槽往内凹进，刮板302沿集料罩301顶面移动时部分液体被收集在刮板302侧壁的缺口处，在刮板302斜面设置下，使处于缺口处的液体自动产生往刮板302底端流动的运动趋势，减少刮板302上的液体残留。

第二连接杆303上设有活动槽，活动槽内插设有第三连接杆304，第三连接杆304底端固连于刮板302上，第三连接杆304顶端设有连接弹簧305，连接弹簧305顶端固连于活动槽顶部；集料罩301顶面上设有多个凸块306，凸块306侧壁上设有圆弧面，凸块306设于靠近出料管位置处。

刮板302在冷却腔内转动时先与凸块306相接触后再移动至出料管位置处；刮板302移动至凸块306位置处时被凸块306顶起，刮板302从凸块306上经过后，连接弹簧305推动第三连接杆304往活动槽外移动，第三连接杆304带动刮板302移动时刮板302撞击到集料罩301顶部，在刮板302上产生震动，将附着在刮板302上的液滴抖落，使得小液滴汇聚后形成大液滴，从而使液滴能够更快速地从刮板302上流落，减少液滴在刮板302上的残留。

通过刮板302上的缺口设置，使刮板302与凸块306的接触更顺滑，保证刮板302能够沿凸块306表面移动，避免凸块306对刮板302的移动造成阻碍；刮板302从凸块306上经过后再移动至出料管处，使刮板302移动至出料管位置后液体均处于刮板302底端位置，从而使将刮板302推动液体移动至出料管处后能快速从出料管处排出，减少刮板302上的液体残留，进一步的减少丙酮的浪费。

本发明还公开了一种双丙酮醇的制备方法，包括以下步骤：a、将丙酮从原料罐由进料泵抽出后经过换热器换热控制精料温度20℃，以0.5/h的空速进入到装有催化剂的常压反应器内反应，反应器催化床层温度通过冷却水控制在40～50℃；b、将上述步骤获得的产物经过换热器换热至40℃，进入到上述的双丙酮醇的加工设备内进行精馏；精馏塔的操作压强为0.09-0.1MPa,顶温控制在50-60℃。c、塔体内未反应的丙酮汽化后在塔顶的冷却腔内液化后收集在收集罐内，控制冷却温度在30℃；收集罐内的丙酮经传输泵转至原料罐内与新鲜丙酮一起再次进入反应器重新反应，收集罐内的丙酮质量分数在99.5％；侧线将高纯度双丙酮醇收集到中间罐内，控制测线采出温度130℃，以获得纯度在99％双丙酮醇产品，塔底物料经输送泵转至收集罐内回用。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (7)

1.一种双丙酮醇的加工设备，包括：

塔体，被构造成一个用于容纳双丙酮醇的腔室；

置料板，设于所述塔体内用于放置双丙酮醇；

其特征在于：

所述双丙酮醇的加工设备还包括：

离心风扇，设于所述塔体顶部导向所述塔体内的气体流动；

集料罩，设于所述离心风扇底部将气流导向至离心风扇上；

电机，驱动所述离心风扇绕一个中轴线转动；

其中，所述集料罩与所述塔体顶部形成冷却腔，所述离心风扇在所述冷却腔内将形成屏障以使气流在冷却腔边缘液化；

双丙酮醇的加工设备还包括：冷却环，设于所述冷却腔内；

所述冷却腔内设有定位环以将所述冷却环固定在所述离心风扇的出风位置；

双丙酮醇的加工设备还包括：

刮板，设于所述冷却腔内与所述集料罩顶面相接触；

传动环，带动所述刮板绕所述中轴线转动；

所述电机驱动所述离心风扇转动时带动所述传动环转动；

双丙酮醇的加工设备还包括：

传动轴，与所述电机的输出轴相连；

第一传动轮，套设于所述传动轴上；

第二传动轮，用于传动所述第一传动轮和所述传动环；

所述传动环套设于所述第一传动轮和所述第二传动轮外侧；

第二传动轮和传动环转动连接于塔体顶部，第一传动轮和传动环通过第二传动轮形成传动配合，传动环设于第一传动轮和第二传动轮外侧；刮板通过一个第二连接杆固连于传动环上，刮板抵在集料罩顶面；第二连接杆上设有活动槽，活动槽内插设有第三连接杆，第三连接杆底端固连于刮板上，第三连接杆顶端设有连接弹簧，连接弹簧顶端固连于活动槽顶部；集料罩顶面上设有多个凸块，凸块侧壁上设有圆弧面，凸块设于靠近出料管位置处；

刮板的侧壁上设有倾斜的导槽使得刮板侧壁上产生缺口，刮板底端的导槽相对于刮板顶端的导槽往内凹进。

2.根据权利要求1所述的双丙酮醇的加工设备，其特征在于：所述集料罩为绕所述中轴线形成的回转体。

3.根据权利要求2所述的双丙酮醇的加工设备，其特征在于：将所述集料罩在垂直于所述中轴线的一个投影面的投影定义为横向截面投影，所述集料罩的横向截面投影由所述塔体顶部向所述塔体底部逐渐增大。

4.根据权利要求1所述的双丙酮醇的加工设备，其特征在于：所述集料罩为隔热材料制成。

5.根据权利要求1所述的双丙酮醇的加工设备，其特征在于：所述冷却环上设有多个第一通孔和输料腔，所述塔体侧壁上设有与所述输料腔相通的第一入口和第一出口。

6.根据权利要求1所述的双丙酮醇的加工设备，其特征在于：所述塔体上设有与所述冷却腔相通的出料管，所述出料管设于所述冷却腔底部。

7.一种双丙酮醇的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a、将丙酮经过换热后放入到常压反应器内反应；

b、将上述步骤获得的产物放入到如权利要求1至6中任一条所述的双丙酮醇的加工设备内进行精馏；

c、将未反应的丙酮收集在收集罐内，将高纯度双丙酮醇收集到中间罐内，获得双丙酮醇产品。