CN115228122B - 一种高效节能蒸馏塔及提取松香、松节油的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效节能蒸馏塔及提取松香、松节油的方法，本发明涉及松香提取技术领域，所述蒸馏塔包括换热管，所述换热管设置在塔体内部上端、油塔板的上方，所述换热管的一端连接有输入管进气，所述换热管连接有第一连接管出气；加热器，所述加热器安装在塔体的外侧，所述加热器与第一连接管连接并对气体进行加热，所述加热器连接有用于出气的第二连接管。本发明能够更好的与气体进行接触及可以利用余热对其他进行加热，降低了后续加热器的能耗，降低生产成本；同时还能解决松香局部过度加热容易发生炭化现象，降低松香的品质，或局部过热松香汽化后使得松节油酸价升高，从而降低松节油品质的技术问题，提高了松香和松节油的品质。

Description

一种高效节能蒸馏塔及提取松香、松节油的方法

技术领域

本发明涉及松香提取技术领域，尤其涉及一种高效节能蒸馏塔及提取松香、松节油的方法。

背景技术

松香是松树脂经过深加工后得到的林化产品，松香由于具有氢化菲环骨架结构，含有易化学改性的双键和羧基活性官能团，通过化学反应可将松香分子引入高分子新材料中，再结合松香防腐、防潮、绝缘等优良物理化学性能，目前已经广泛应用在生物、医药、涂料、汽车轮胎、胶粘剂、油漆、油墨制革等领域。

松节油是我国重要的林产化工产品之一，是我国丰富的可再生资源产品，产量约占全世界的1/4。松节油主要成分有α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、月桂烯、柠檬烯、对伞花烃、水芹烯、1,8-桉叶素、长叶烯和石竹烯等，其中α-蒎烯、β-蒎烯占80％以上。α-蒎烯和β-蒎烯是香料、医药及精细有机合成工业的重要原料。

松香的深加工方法主要是松油脂粉碎后输送至溶解罐，利用蒸汽加热使其溶解，再经高位锅、澄清锅除杂处理，最后经过蒸馏罐蒸馏分离出松香，蒸馏过程中整出水和松节油的混合蒸汽，再经过冷凝及油水分离，即可得到松节油。

蒸馏塔的功能主要是为了分离混合液体，利用不同液体在不同条件下，如温度不同，挥发性(沸点)不同的原理进行液体分离，从而达到提纯效果。蒸馏是松香和松节油提取的最为关键的技术，蒸馏效果将会直接影响松香及松香油的产品得率及产品质量。目前蒸馏塔中蒸汽管存在能源浪费的问题，具体如下：图1为现有技术中，蒸馏塔内蒸汽管的结构示意图，由供气管17和多个径向设置的排气管18构成，排气管18可以从多个方向排气，但是采用如此多的排气管18进行连续出气，导致蒸汽的连续供应过于饱和，使得蒸汽发生器的为了满足蒸汽足额供应导致能耗高，不利于节能环保，生产成本提高；且现有的蒸馏塔还容易出现局部过热的情况(排气管长时间对油塔板的某个位置定点输出蒸汽)，容易导致松香局部过度加热容易发生炭化现象，降低松香的品质，或局部过热松香汽化后使得松节油酸价升高，从而影响松节油品质。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的问题，而提出的一种高效节能蒸馏塔及提取松香、松节油的方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高效节能蒸馏塔及提取松香、松节油的方法，包括塔体，所述塔体的顶端设置有收集管，所述塔体的底端设置有出料管，所述塔体的上侧塔壁上设置有进料管，所述塔体内从上至下间隙径向设置有多个油塔板，所述油塔板上设置有限位板和降液口，还包括：

换热管，所述换热管设置在塔体内部上端、油塔板的上方，所述换热管的一端连接有输入管进气，所述换热管连接有第一连接管出气；

加热器，所述加热器安装在塔体的外侧，所述加热器与第一连接管连接并对气体进行加热，所述加热器连接有用于出气的第二连接管；

活动蒸汽管组件，所述塔体的底部设置有底塔板，所述底塔板上开设有通气孔，所述底塔板的下方设置有活动蒸汽管组件，所述活动蒸汽管组件间歇排气，所述活动蒸汽管组件与第二连接管连通；

驱动组件，所述塔体的底端设置有用于驱动活动蒸汽管组件间歇排气的驱动组件。

优选地，所述换热管呈螺旋状绕设在塔体的塔壁上。

优选地，所述第二连接管延伸至塔体内并连通有多个柔性管，所述柔性管远离第二连接管的一端与活动蒸汽管组件连通。

优选地，所述活动蒸汽管组件包括硬管、进气口、伸缩管、蒸汽管、逆止阀和间歇驱动机构，所述硬管上开设有用于与第二连接管连通的进气口，所述硬管的两端均与伸缩管连通，所述伸缩管远离硬管的一端连通有蒸汽管，所述伸缩管与蒸汽管之间设置有逆止阀，所述蒸汽管通过支架固定在塔体的塔壁上，所述蒸汽管具备至少一个出气口；所述间歇驱动机构设置在塔体的塔壁上且与硬管连接并驱动其间歇运动。

优选地，所述间歇驱动机构由直齿、转轴、齿轮组和不完全齿轮，所述不完全齿轮对称设置在硬管的两侧，且不完全齿轮轴连接在塔体的塔壁延伸处，所述硬管上对称设置有直齿，所述硬管通过直齿与不完全齿轮啮合，两个所述不完全齿轮与齿轮组传动连接，所述转轴与齿轮组传动连接。

优选地，所述齿轮组由两个一个主动齿轮和两个从动齿轮构成，所述主动齿轮位于两个从动齿轮之间，所述主动齿轮与转轴键连接，两个所述从动齿轮分别与两个不完全齿轮同轴键连接。

优选地，所述驱动组件由电机、皮带传动机构、轴承座、蜗杆和蜗轮构成，所述电机安装在塔体的外表面，所述电机的输出轴与蜗杆固定连接，所述蜗杆通过轴承座转动连接在塔体上，所述蜗杆与蜗轮啮合，所述蜗轮与转轴键连接。

本发明还公开了一种利用高效节能蒸馏塔提取松香、松节油的方法，包括如下步骤：

S1:将松脂粉碎后加入熔解锅，加入松脂质量0.1-0.5％的草酸、5-10％的松节油，加热至95-105℃使其溶解，观察溶解锅无粒状松脂后，压脂出料，获得松油油脂；

S2:将松油油脂输送至高位锅初步除杂，再进入澄清锅澄清；

S3:将澄清后的脂液脂液通过进料管送入塔体内，通过加热器对松脂液加热，在压力为0.1-0.15MPa、温度为140-143℃前收集优级松节油馏分，在0.15-0.2MPa、温度为193-195℃下收集中油馏分、0.2-0.24MPa、温度为198-200℃下收集重油馏分，蒸馏剩余的液体通过出料管排出为松香液；

S4:松香液从塔中放出，经管道至包装卧式贮槽中，贮槽中的液体松香流入镀锌铁皮桶包装，冷却后即为松香固体；

S5：步骤S3收集的松香油馏分经过冷凝器冷凝、油水分离器进行油水分离，上层液即为松节油，下层液为水，松节油再进入松节油储罐储存。

本发明相比现有技术，具备以下优点：

1、本发明通过设置螺旋形的换热管，可以更好的与气体进行接触，从而可以利用塔体顶部的热量与换热管内的气体进行热交换，从而可以利用余热对其他进行加热，降低了后续加热器的能耗，降低生产成本。

2、本发明通过降低蒸汽管的数量并改进其结构，并通过与硬管、伸缩管和逆止阀配合，当伸缩管收缩时，由于出气口处的压力小于进气口处的压力，因而气体由高压向低压穿过逆止阀、蒸汽管排出。其中间歇驱动机构驱动硬管往复运动可以带动一侧的伸缩管伸展积蓄，另一侧的收缩放气。采用此方式可以避免连续排气造成的蒸汽浪费，气体积蓄在伸缩管内时，可以通过管壁与外界气体热交换，也使得热量利用更加充分、高效；还能解决直接通入蒸汽导致松香局部过度加热容易发生炭化现象，降低松香的品质，或局部过热松香汽化后使得松节油酸价升高，从而影响松节油品质的技术问题，提高了松香和松节油的品质。

3、本发明通过设置间歇驱动机构，通过驱动组件给转轴提供扭矩，通过转轴带动齿轮组转动，齿轮组带动两侧的不完全齿轮交替与硬管上的直齿啮合，从而可以带动硬管交替往复运动，实现了两侧伸缩管的往复运动，从而可以实现两侧蒸汽管的蒸汽交替且间歇的输出蒸汽，相比传统技术中固定连续式排气，可以极大的降低蒸汽需求量，降低蒸汽发生器的能耗。

附图说明

图1为现有技术中蒸馏塔出气管结构示意图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明中活动蒸汽管组件仰视结构示意图。

图4为本发明中驱动组件结构示意图；

图5为本发明中伸缩管的伸缩运动示意图。

图中：1塔体、2收集管、3出料管、4进料管、5输入管、6换热管、7驱动组件、71电机、72皮带传动机构、73轴承座、74蜗杆、75蜗轮、8油塔板、9限位板、10降液口、11第一连接管、12加热器、13第二连接管、14柔性管、15活动蒸汽管组件、151硬管、152直齿、153进气口、154转轴、155齿轮组、156不完全齿轮、157蒸汽管、158伸缩管、159逆止阀、16底塔板、17供气管、18出气管。

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。

参照图2，一种高效节能蒸馏塔，包括塔体1，塔体1的顶端设置有收集管，塔体1的底端设置有出料管3，塔体1的上侧塔壁上设置有进料管4，塔体1内从上至下间隙径向设置有多个油塔板8，油塔板8上设置有限位板9和降液口，蒸馏塔的原理如下：将松脂液从进料管4送入松脂液会在油塔板上聚集，溢出的松脂液会穿过限位板9并通过降液口10流下，通过蒸汽对油塔板8上松脂液进行加热，水蒸气把脂液中的松节油蒸出，并按不同馏分收集优油、中油和重油，松节油和水蒸气的混合蒸汽经出气管3排出并经由冷凝后进入油水分离器(图中未画出)，借油水间的密度差分离水分，完成松节油的提取，蒸馏剩余的液体通过出料管3排出为松香液，此为蒸馏塔的现有技术，此处不再赘述。

参照图2，换热管6设置在塔体1内部上端、油塔板8的上方，换热管6的一端连接有输入管5进气，换热管6连接有第一连接管11出气。

参照图2，在本实施例中，换热管6呈螺旋状绕设在塔体1的塔壁上，可以更好的与气体进行接触，从而可以利用塔体1顶部的热量与换热管6内的气体进行热交换，从而可以利用余热对其他进行加热，降低了后续加热器12的能源消耗。

参照图2，加热器12安装在塔体1的外侧，加热器12与第一连接管11连接并对气体进行加热，加热器12连接有用于出气的第二连接管13；

参照图2，塔体1的底部设置有底塔板16，底塔板16上开设有通气孔，底塔板16的下方设置有活动蒸汽管组件15，活动蒸汽管组件15间歇排气，通过间歇排气来解决现有技术中连续蒸汽能耗高，且容易造成局部过度加热的问题。

活动蒸汽管组件15与第二连接管13连通，在本实施例中，第二连接管13延伸至塔体1内并连通有多个柔性管14，柔性管14可以采用柔性金属材质，柔性管14远离第二连接管13的一端与活动蒸汽管组件15连通。

参照图3，活动蒸汽管组件15包括硬管151、进气口153、伸缩管158、蒸汽管157、逆止阀159和间歇驱动机构，硬管151上开设有用于与第二连接管13连通的进气口153，硬管151的两端均与伸缩管158连通，伸缩管158远离硬管151的一端连通有蒸汽管157，在本实施例中，伸缩管158可以金属波纹管。

伸缩管158与蒸汽管157之间设置有逆止阀159，蒸汽管157通过支架固定在塔体1的塔壁上，蒸汽管157具备至少一个出气口，该出气口通过柔性管14与第二连接管13连通。在本实施例中，蒸汽管157采用弧形管，且出气口为两个分别位于蒸汽管157的两端口。

活动蒸汽管组件15的原理如下：由于逆止阀159的设置，当伸缩管158伸展时只能从进气口153进气；同理当伸缩管158收缩时，由于出气口处的压力小于进气口153处的压力，因而气体由高压向低压穿过逆止阀159、蒸汽管157排出。其中间歇驱动机构驱动硬管151往复运动可以带动一侧的伸缩管158伸展积蓄，另一侧的收缩放气。采用此方式可以避免连续排气造成的蒸汽浪费，气体积蓄在伸缩管158内时，可以通过管壁与外界气体热交换，也使得热量利用更加充分。

参照图3，间歇驱动机构设置在塔体1的塔壁上且与硬管151连接并驱动其间歇运动，间歇驱动机构由直齿152、转轴154、齿轮组155和不完全齿轮156，不完全齿轮156对称设置在硬管151的两侧，且不完全齿轮156轴连接在塔体1的塔壁延伸处，硬管151上对称设置有直齿152，硬管151通过直齿152与不完全齿轮156啮合，两个不完全齿轮156与齿轮组155传动连接，转轴154与齿轮组155传动连接。

参照图3，在上述的间歇驱动机构中，齿轮组155由两个一个主动齿轮和两个从动齿轮构成，主动齿轮位于两个从动齿轮之间，主动齿轮与转轴154键连接，两个从动齿轮分别与两个不完全齿轮156同轴键连接。

间歇驱动机构的原理如下：通过驱动组件7给转轴154提供扭矩，通过转轴154带动齿轮组155转动，齿轮组155带动两侧的不完全齿轮156交替与硬管151上的直齿152啮合，从而可以带动硬管151交替往复运动。

参照图4，塔体1的底端设置有用于驱动活动蒸汽管组件15间歇排气的驱动组件7，驱动组件7由电机71、皮带传动机构72、轴承座73、蜗杆74和蜗轮75构成，电机71可以采用伺服电机并通过伺服控制器进行控制，电机71安装在塔体1的外表面，电机71的输出轴与蜗杆74固定连接，蜗杆74通过轴承座73转动连接在塔体1上，蜗杆74与蜗轮75啮合，蜗轮75与转轴154键连接，蜗杆74和蜗轮75可以起到了减速输出的作用。

驱动组件7的工作原理如下：开启电机61，电机61的输出轴驱动蜗杆74转动，蜗杆74转动后进而带动与之啮合的蜗轮75转动，蜗轮75转动后带动与之键连接的转轴154转动，从而给齿轮组155提供动力。

蒸汽管工作原理如下：纯净的导热介质(在本实施例中为水)通过输入管5送入，并在换热管6内进行预热，利用塔体1顶部的热量与换热管6内的导热介质进行热交换来达到预热的目的，降低了后续加热器12的能源消耗，最后通过加热器12对导热介质进行加热并最终输出水蒸气，水蒸气通过第二连接管13和柔性管14输出至活动蒸汽管组件15内。接着开启驱动组件5，通过驱动组件7给转轴154提供扭矩，通过转轴154带动齿轮组155转动，齿轮组155带动两侧的不完全齿轮156交替与硬管151上的直齿152啮合，从而可以带动硬管151交替往复运动。由于逆止阀159的设置，当伸缩管158伸展时只能从进气口153进气；同理当伸缩管158收缩时，由于出气口处的压力小于进气口153处的压力，因而气体由高压向低压穿过逆止阀159、蒸汽管157排出。其中间歇驱动机构驱动硬管151往复运动可以带动一侧的伸缩管158伸展积蓄，另一侧的收缩放气，从而可以间歇循环的向塔体1内输出气体来避免能源浪费。

一种高效节能蒸馏塔提取松香、松节油的方法，该方法包括如下步骤：

S1:将松脂粉碎后加入熔解锅，加入松脂质量0.5％的草酸、6％的松节油，加热至98℃使其溶解，观察溶解锅无粒状松脂后，压脂出料，获得松油油脂；

S2:将松油油脂输送至高位锅初步除杂，再进入澄清锅澄清；

S3:将澄清后的松脂液通过进料管4送入塔体1内，通过加热器12对松脂液加热，在压力为0.1-0.15MPa、温度为140-143℃前收集优级松节油馏分，在0.15-0.2MPa、温度为193-195℃下收集中油馏分、0.2-0.24MPa、温度为198-200℃下收集重油馏分，蒸馏剩余的液体通过出料管3排出为松香液；

S4:松香液从塔中放出，经管道至包装卧式贮槽中，贮槽中的液体松香流入镀锌铁皮桶包装，冷却后即为松香固体；

S5：步骤S3收集的松香油馏分经过冷凝器冷凝、油水分离器进行油水分离，上层液即为松节油，下层液为水，松节油再进入松节油储罐储存。

以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高效节能蒸馏塔，包括塔体(1)，所述塔体(1)的顶端设置有收集管，所述塔体(1)的底端设置有出料管(3)，所述塔体(1)的上侧塔壁上设置有进料管(4)，所述塔体(1)内从上至下间隙径向设置有多个油塔板(8)，所述油塔板(8)上设置有限位板(9)和降液口，其特征在于，还包括：

换热管(6)，所述换热管(6)设置在塔体(1)内部上端、油塔板(8)的上方，所述换热管(6)的一端连接有输入管(5)进气，所述换热管(6)连接有第一连接管(11)出气；

加热器(12)，所述加热器(12)安装在塔体(1)的外侧，所述加热器(12)与第一连接管(11)连接并对气体进行加热，所述加热器(12)连接有用于出气的第二连接管(13)；

活动蒸汽管组件(15)，所述塔体(1)的底部设置有底塔板(16)，所述底塔板(16)上开设有通气孔，所述底塔板(16)的下方设置有活动蒸汽管组件(15)，所述活动蒸汽管组件(15)间歇排气，所述活动蒸汽管组件(15)与第二连接管(13)连通；

所述活动蒸汽管组件(15)包括硬管(151)、进气口(153)、伸缩管(158)、蒸汽管(157)、逆止阀(159)和间歇驱动机构，所述硬管(151)上开设有用于与第二连接管(13)连通的进气口(153)，所述硬管(151)的两端均与伸缩管(158)连通，所述伸缩管(158)远离硬管(151)的一端连通有蒸汽管(157)，所述伸缩管(158)与蒸汽管(157)之间设置有逆止阀(159)，所述蒸汽管(157)通过支架固定在塔体(1)的塔壁上，所述蒸汽管(157)具备至少一个出气口；

所述间歇驱动机构设置在塔体(1)的塔壁上且与硬管(151)连接并驱动其间歇运动；

驱动组件(7)，所述塔体(1)的底端设置有用于驱动活动蒸汽管组件(15)间歇排气的驱动组件(7)。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能蒸馏塔，其特征在于，所述换热管(6)呈螺旋状绕设在塔体(1)的塔壁上。

3.根据权利要求1所述的一种高效节能蒸馏塔，其特征在于，所述第二连接管(13)延伸至塔体(1)内并连通有多个柔性管(14)，所述柔性管(14)远离第二连接管(13)的一端与活动蒸汽管组件(15)连通。

4.根据权利要求1所述的一种高效节能蒸馏塔，其特征在于，所述间歇驱动机构由直齿(152)、转轴(154)、齿轮组(155)和不完全齿轮(156)，所述不完全齿轮(156)对称设置在硬管(151)的两侧，且不完全齿轮(156)轴连接在塔体(1)的塔壁延伸处，所述硬管(151)上对称设置有直齿(152)，所述硬管(151)通过直齿(152)与不完全齿轮(156)啮合，两个所述不完全齿轮(156)与齿轮组(155)传动连接，所述转轴(154)与齿轮组(155)传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种高效节能蒸馏塔，其特征在于，所述齿轮组(155)由两个一个主动齿轮和两个从动齿轮构成，所述主动齿轮位于两个从动齿轮之间，所述主动齿轮与转轴(154)键连接，两个所述从动齿轮分别与两个不完全齿轮(156)同轴键连接。

6.根据权利要求4所述的一种高效节能蒸馏塔，其特征在于，所述驱动组件(7)由电机(71)、皮带传动机构(72)、轴承座(73)、蜗杆(74)和蜗轮(75)构成，所述电机(71)安装在塔体(1)的外表面，所述电机(71)的输出轴与蜗杆(74)固定连接，所述蜗杆(74)通过轴承座(73)转动连接在塔体(1)上，所述蜗杆(74)与蜗轮(75)啮合，所述蜗轮(75)与转轴(154)键连接。

7.根据权利要求1-5任一所述的一种利用高效节能蒸馏塔提取松香、松节油的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1:将松脂粉碎后加入熔解锅，加入松脂质量0.1-0.5％的草酸、5-10％的松节油，加热至95-105℃使其溶解，观察溶解锅无粒状松脂后，压脂出料，获得松油油脂；

S2:将松油油脂输送至高位锅初步除杂，再进入澄清锅澄清；

S3:将澄清后的脂液脂液通过进料管(4)送入塔体(1)内，通过加热器(12)对松脂液加热，在压力为0.1-0.15MPa、温度为140-143℃前收集优级松节油馏分，在0.15-0.2MPa、温度为193-195℃下收集中油馏分、0.2-0.24MPa、温度为198-200℃下收集重油馏分，蒸馏剩余的液体通过出料管(3)排出为松香液；

S4:松香液从塔中放出，经管道至包装卧式贮槽中，贮槽中的液体松香流入镀锌铁皮桶包装，冷却后即为松香固体；

S5：步骤S3收集的松香油馏分经过冷凝器冷凝、油水分离器进行油水分离，上层液即为松节油，下层液为水，松节油再进入松节油储罐储存。

Images