CN116020153A - 具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，涉及醋酸甲酯精馏技术领域，包括精馏罐，所述精馏罐的内部设置有电热网，所述精馏罐的内部上方设置有冷凝管，所述冷凝管的一侧设置有进水管，所述冷凝管的中部下方设置有主轴，冷凝管、进水管和主轴相连通，所述主轴的外壁设置有混合组件、精馏组件和随动组件，所述精馏罐的内部下方设置有暂存腔，所述电热网设置于暂存腔内部，所述主轴的下端位于暂存腔内。本发明通过改变醋酸甲酯溶液的进料位置，将醋酸甲酯溶液通入冷凝管中，进而吸收上升蒸汽内部的热量，对上升的蒸汽进行冷却液化，降低醋酸甲酯溶液精馏期间的能量损耗，进而降低高纯度醋酸甲酯生产的加工成本。

Description

具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置

技术领域

本发明涉及醋酸甲酯精馏技术领域，具体为具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置。

背景技术

醋酸甲酯是一种优良的环保型溶剂，由于其高性能、绿色环保、价格适中等优良特点，逐步得到下游市场的认可和大量使用，目前国内醋酸甲酯产品的供需关系是供过于求，市场竞争非常激烈，高纯度的产品市场比较畅销，应用的行业在不断的扩大发展，作为溶剂在胶黏剂、油漆、皮革、医药行业都有较强的替代丙酮、丁酮和醋酸乙酯的能力。

醋酸甲酯在精馏期间，需要对醋酸甲酯溶液进行加热，醋酸甲酯内部上方设置有冷凝管，醋酸甲酯经过加热蒸发，蒸发后汽化的溶液上升至冷凝管所在的区域液化呈液滴，液体下降期间会与上升的蒸汽形成气液两相流，蒸汽与液滴在气液两相流的区域发生交换，进而实现对醋酸甲酯进行精馏；

醋酸甲酯溶液内部的杂质在精馏期间，冷凝管将上升的蒸汽进行冷却液化形成液滴，冷凝管所吸收的热量也是庞大的，现有的精馏装置并未对这处热能进行处理。

发明内容

本发明的目的在于提供具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，包括精馏罐，所述精馏罐的内部设置有电热网，所述精馏罐的内部上方设置有冷凝管，所述冷凝管的一侧设置有进水管，所述冷凝管的中部下方设置有主轴，冷凝管、进水管和主轴相连通，所述主轴的外壁设置有混合组件、精馏组件和随动组件，所述精馏罐的内部下方设置有暂存腔，所述电热网设置于暂存腔内部，所述主轴的下端位于暂存腔内；

所述混合组件用于混合蒸汽和液滴，所述精馏组件对溶液进行二次精馏，所述随动组件配合蒸汽带动主轴旋转；

精馏罐的外侧设置有若干个出料管，所述主轴和精馏组件的连接处下方设置有出料箱，所述出料箱与主轴转动连接，所述出料箱与出料管相连接，醋酸甲酯在精馏期间，需要对醋酸甲酯溶液进行加热，醋酸甲酯内部上方设置有冷凝管，醋酸甲酯经过加热蒸发，蒸发后汽化的溶液上升至冷凝管所在的区域液化呈液滴，液体下降期间会与上升的蒸汽形成气液两相流，蒸汽与液滴在气液两相流的区域发生交换，进而实现对醋酸甲酯进行精馏。

进一步的，所述冷凝管内部设置有若干个吸热片，所述吸热片呈倾斜设置，所述吸热片的上下两端均设置有集流板，所述集流板与吸热片相连通，所述进水管与下方所述集流板相连接，所述主轴与上方所述集流板相连接，进水管将醋酸甲酯溶液输入至吸热片下方的集流板内后，集流板内部的醋酸甲酯溶液通过吸热片内部的空间向上方的集流板处运动，直至通过上方的集流板运动至主轴内，主轴为中空设置，随后醋酸甲酯溶液通过主轴进入精馏罐下方的暂存腔内；吸热片倾斜设置，用于增大西吸热片与上升的蒸汽的接触概率，同时醋酸甲酯溶液由下向上的运动方式，使得醋酸甲酯溶液在进入吸热片后，吸热片的下方相对吸热片的上方呈低温状态。

进一步的，所述精馏组件包括设置在主轴外侧的集流管和导向板，所述集流管的两侧均设置有导向板，所述集流管和导向板之间设置有翅片，所述集流管内部设置有收集板和精馏板，所述翅片与精馏板相连接，暂存腔内的醋酸甲酯溶液经过电热网加热之后，产生蒸汽，蒸汽经过集流管和导向板的间隙向上运动，主轴带动精馏组件旋转，旋转状态下的与下降的液滴相接触，随后液滴沿着导向板的外壁下降，下降的液滴与上升的蒸汽相接触；液滴与蒸汽接触期间，液滴内部的易挥发物向跟随蒸汽向上运动，蒸汽内的难挥发物跟随液滴向下运动；蒸汽在集流管和导向板的间隙中运动时，蒸汽携带的部分热量被翅片所吸收，翅片与精馏板相连接。

进一步的，所述收集板呈弧形，收集板呈倾斜设置，收集板靠近主轴的一侧设置有开口，部分液滴沿着导向板进入集流管后，沿着收集板的弧形外壁集中形成液流，由于收集板呈倾斜设置，收集板靠近主轴的一侧高度低于远离主轴的一侧高度，同时收集板靠近主轴的一侧设置有开口，最后液流沿着收集板的斜面掉落至精馏板上。

进一步的，所述精馏板上方设置有若干个直角板，所述精馏板呈倾斜设置，所述集流管两侧导向板的长度不同，精馏板上设置有若干个直角板，直角板的倾斜面朝向主轴所在的一侧，直角板之间相互配合，使得直角板之间形成凹槽，主轴带到精馏组件进行旋转，精馏板上方的液流在离心力作用下沿着精馏板的上方表面运动，其中精馏板与翅片相连接，翅片将吸收的热量导向至精馏板上，再次对液流进行加热，加热产生的蒸汽通过收集板上的开口溢出，同时溢出的蒸汽与从开口处的液流相接触，接触期间同时发生易挥发物和难挥发物的交换，实现对进入的液流进行精馏提纯，最后提纯的液流离开精馏板，离开精馏板的液流掉落在集流管的下方空间中，最后沿着集流管的下方的倾斜内壁进入出料箱中；出料箱与集流管呈连通设置，集流管由内环和外环构成，其中内环和外环为中空设置，内环和外环之间转动密封连接，内环与集流管相连接，内环与集流管跟随主轴同步旋转，外环与精馏罐相连接呈静止状态，出料箱同等高度的精馏罐外侧设置有出料管，出料管与出料箱相连接，出料管用于将出料箱内精馏的醋酸甲酯溶液及时导出；集流管两侧导向板的长度不同，集流管运动方向一侧的导向板的长度大于另一侧的导向板的长度，集流管运动方向一侧的导向板上方高度略高于集流管，较长的导向板中部高度与集流管的上方开口处相持平，集流管两侧的导向板差异化设置主要作用在于：其一，集流管开口处下方区域的导向板用于增大迎风角，使得导向板在旋转过程中，以最大的迎风开口吸收上升的蒸汽，进而增大气流经过导向板和集流管的间隙，其二，集流管开口处上方区域的导向板用于增大与下落液滴的接触面积，进而吸收更多的液滴从导向板和集流管的间隙经过。

进一步的，所述混合组件包括设置在主轴外侧的导风板和若干个扰流板，所述导风板和扰流板均为倾斜设置，上升的蒸汽与导风板和扰流板发生接触，导风板和扰流板和主轴相连接，主轴带动导风板和扰流板同步旋转，导风板和扰流板均为倾斜设置，导风板推动蒸汽向上运动，若干个扰流板呈梳齿形状，若干个扰流板安装于导风板的一侧，扰流板用于改变蒸汽之间的相对位置，扰流板旋转期间，使得与扰流板接触的蒸汽和非与扰流板接触的蒸汽形成错位；混合组件跟随主轴同步旋转，使得混合组件的旋转方向为扰流板在导风板的运动方向上，即混合组件所在高度中上升的蒸汽率先与扰流板发生接触，随后蒸汽与导风板进行接触。

进一步的，所述随动组件包括设置在精馏罐内部的回收管，所述回收管的内部设置有若干个风叶，所述风叶设置于主轴的外侧，暂存腔内的醋酸甲酯溶液经过加热后产生蒸汽，上升的蒸汽与风叶相接触，进而上升的气流通过风叶带动主轴进行旋转。

进一步的，所述回收管设置于暂存腔的上方，所述回收管的上下两端端面均为弧形，回收管的内径小于精馏罐的内径，电热网位于暂存腔内，电热网将醋酸甲酯溶液加热后形成热气流，热气流由暂存腔运动至回收管内过程中，热气流的通过截面半径缩小，进而使得热气流的气流强度增大，风叶位于回收管中；回收管上方的弧形区域，用于将掉落的液滴重新回收至暂存腔内，回收管下方的弧形区域，用于改变热气流上升的路径，使得热气流的上升路径更加流畅，进而减小热气流上升过程中的动能损耗。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1、该具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，通过精馏组件的设置，精馏组件在主轴的配合下，精馏组件在精馏罐内部旋转，旋转期间精馏组件通过收集上升的蒸汽，进而增大蒸汽与液滴的接触概率，提高精馏罐对醋酸甲酯溶液的精馏效果，同时精馏组件内部设置有二次精馏结构，同时配合出料箱将精馏后的精馏组件进行输出，醋酸甲酯溶液在精馏罐内部实现进料和出料同步进行，提高精馏罐的产量；

2、该具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，通过冷凝管的设置，冷凝管和进水管的相互配合，改变进水管的进料方式，实现醋酸甲酯溶液在进入精馏罐期间，醋酸甲酯吸收蒸汽的热量，对自身进行升温，实现热能回收效果，其次升温后的醋酸甲酯溶液吸收电热网的热量降低，进而降低醋酸甲酯精馏期间的生产成本；

3、该具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，通过随动组件的设置，随动组件通过吸收上升气流所携带的动能，通过气流通过主轴带动混合组件旋转，进而提高气液两相流的交换效果，减少醋酸甲酯精馏在生产期间的能量损耗，其次随动组件通过主轴带动精馏组件工作，提高醋酸甲酯溶液的精馏质量以及精馏效果。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的主视全剖结构示意图；

图2是本发明的精馏组件主视全剖结构示意图；

图3是本发明的图2中A处放大结构示意图；

图4是本发明的精馏组件左侧视结构示意图；

图5是本发明的精馏组件右侧视结构示意图；

图6是本发明的冷凝管底侧视结构示意图；

图7是本发明的混合组件俯视结构示意图；

图8是本发明的随动组件俯视结构示意图。

图中：1、精馏罐；2、电热网；3、冷凝管；301、吸热片；302、集流板；4、进水管；5、主轴；6、混合组件；601、导风板；602、扰流板；7、精馏组件；701、集流管；702、导向板；703、收集板；704、精馏板；705、翅片；8、随动组件；801、回收管；802、风叶；9、暂存腔；11、出料箱。

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-图8，本发明提供技术方案：具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，包括精馏罐1，精馏罐1的内部设置有电热网2，精馏罐1的内部上方设置有冷凝管3，冷凝管3的一侧设置有进水管4，冷凝管3的中部下方设置有主轴5，冷凝管3、进水管4和主轴5相连通，主轴5的外壁设置有混合组件6、精馏组件7和随动组件8，精馏罐1的内部下方设置有暂存腔9，电热网2设置于暂存腔9内部，主轴5的下端位于暂存腔9内；

混合组件6用于混合蒸汽和液滴，精馏组件7对溶液进行二次精馏，随动组件8配合蒸汽带动主轴5旋转；

精馏罐1的外侧设置有若干个出料管，主轴5和精馏组件7的连接处下方设置有出料箱11，出料箱11与主轴5转动连接，出料箱11与出料管相连接；

冷凝管3内部设置有若干个吸热片301，吸热片301呈倾斜设置，吸热片301的上下两端均设置有集流板302，集流板302与吸热片301相连通，进水管4与下方集流板302相连接，主轴5与上方集流板302相连接，冷凝管3和进水管4的相互配合，改变进水管4的进料方式，实现醋酸甲酯溶液在进入精馏罐1期间，醋酸甲酯吸收蒸汽的热量，对自身进行升温，实现热能回收效果，其次升温后的醋酸甲酯溶液吸收电热网2的热量降低，进而降低醋酸甲酯精馏期间的生产成本；

精馏组件7包括设置在主轴5外侧的集流管701和导向板702，集流管701的两侧均设置有导向板702，集流管701和导向板702之间设置有翅片705，集流管701内部设置有收集板703和精馏板704，翅片705与精馏板704相连接；

收集板703呈弧形，收集板703呈倾斜设置，收集板703靠近主轴5的一侧设置有开口；

精馏板704上方设置有若干个直角板，精馏板704呈倾斜设置，集流管701两侧导向板702的长度不同，精馏组件7在主轴5的配合下，精馏组件7在精馏罐1内部旋转，旋转期间精馏组件7通过收集上升的蒸汽，进而增大蒸汽与液滴的接触概率，提高精馏罐1对醋酸甲酯溶液的精馏效果，同时精馏组件7内部设置有二次精馏结构，同时配合出料箱11将精馏后的精馏组件7进行输出，醋酸甲酯溶液在精馏罐1内部实现进料和出料同步进行，提高精馏罐1的产量；

混合组件6包括设置在主轴5外侧的导风板601和若干个扰流板602，导风板601和扰流板602均为倾斜设置；

随动组件8包括设置在精馏罐1内部的回收管801，回收管801的内部设置有若干个风叶802，风叶802设置于主轴5的外侧；

回收管801设置于暂存腔9的上方，回收管801的上下两端端面均为弧形，随动组件8通过吸收上升气流所携带的动能，通过气流通过主轴5带动混合组件6旋转，进而提高气液两相流的交换效果，减少醋酸甲酯精馏在生产期间的能量损耗，其次随动组件8通过主轴5带动精馏组件7工作，提高醋酸甲酯溶液的精馏质量以及精馏效果。

本发明的工作原理：进水管4将醋酸甲酯溶液输入至吸热片301下方的集流板302内后，集流板302内部的醋酸甲酯溶液通过吸热片301内部的空间向上方的集流板302处运动，直至通过上方的集流板302运动至主轴5内，主轴5为中空设置，随后醋酸甲酯溶液通过主轴5进入精馏罐1下方的暂存腔9内；吸热片301倾斜设置，用于增大西吸热片301与上升的蒸汽的接触概率，同时醋酸甲酯溶液由下向上的运动方式，使得醋酸甲酯溶液在进入吸热片301后，吸热片301的下方相对吸热片301的上方呈低温状态；

暂存腔9内的醋酸甲酯溶液经过电热网2加热之后，产生蒸汽，蒸汽经过集流管701和导向板702的间隙向上运动，主轴5带动精馏组件7旋转，旋转状态下的与下降的液滴相接触，随后液滴沿着导向板702的外壁下降，下降的液滴与上升的蒸汽相接触；液滴与蒸汽接触期间，液滴内部的易挥发物向跟随蒸汽向上运动，蒸汽内的难挥发物跟随液滴向下运动；蒸汽在集流管701和导向板702的间隙中运动时，蒸汽携带的部分热量被翅片705所吸收，翅片705与精馏板704相连接；

部分液滴沿着导向板702进入集流管701后，沿着收集板703的弧形外壁集中形成液流，由于收集板703呈倾斜设置，收集板703靠近主轴5的一侧高度低于远离主轴5的一侧高度，同时收集板703靠近主轴5的一侧设置有开口，最后液流沿着收集板703的斜面掉落至精馏板704上；

精馏板704上设置有若干个直角板，直角板的倾斜面朝向主轴5所在的一侧，直角板之间相互配合，使得直角板之间形成凹槽，主轴5带到精馏组件7进行旋转，精馏板704上方的液流在离心力作用下沿着精馏板704的上方表面运动，其中精馏板704与翅片705相连接，翅片705将吸收的热量导向至精馏板704上，再次对液流进行加热，加热产生的蒸汽通过收集板703上的开口溢出，同时溢出的蒸汽与从开口处的液流相接触，接触期间同时发生易挥发物和难挥发物的交换，实现对进入的液流进行精馏提纯，最后提纯的液流离开精馏板704，离开精馏板704的液流掉落在集流管701的下方空间中，最后沿着集流管701的下方的倾斜内壁进入出料箱11中；出料箱11与集流管701呈连通设置，集流管701由内环和外环构成，其中内环和外环为中空设置，内环和外环之间转动密封连接，内环与集流管701相连接，内环与集流管701跟随主轴5同步旋转，外环与精馏罐1相连接呈静止状态，出料箱11同等高度的精馏罐1外侧设置有出料管，出料管与出料箱11相连接，出料管用于将出料箱11内精馏的醋酸甲酯溶液及时导出；集流管701两侧导向板702的长度不同，集流管701运动方向一侧的导向板702的长度大于另一侧的导向板702的长度，集流管701运动方向一侧的导向板702上方高度略高于集流管701，较长的导向板702中部高度与集流管701的上方开口处相持平，集流管701两侧的导向板702差异化设置主要作用在于：其一，集流管701开口处下方区域的导向板702用于增大迎风角，使得导向板702在旋转过程中，以最大的迎风开口吸收上升的蒸汽，进而增大气流经过导向板702和集流管701的间隙，其二，集流管701开口处上方区域的导向板702用于增大与下落液滴的接触面积，进而吸收更多的液滴从导向板702和集流管701的间隙经过；

上升的蒸汽与导风板601和扰流板602发生接触，导风板601和扰流板602和主轴5相连接，主轴5带动导风板601和扰流板602同步旋转，导风板601和扰流板602均为倾斜设置，导风板601推动蒸汽向上运动，若干个扰流板602呈梳齿形状，若干个扰流板602安装于导风板601的一侧，扰流板602用于改变蒸汽之间的相对位置，扰流板602旋转期间，使得与扰流板602接触的蒸汽和非与扰流板602接触的蒸汽形成错位；混合组件6跟随主轴5同步旋转，使得混合组件6的旋转方向为扰流板602在导风板601的运动方向上，即混合组件6所在高度中上升的蒸汽率先与扰流板602发生接触，随后蒸汽与导风板601进行接触；

暂存腔9内的醋酸甲酯溶液经过加热后产生蒸汽，上升的蒸汽与风叶802相接触，进而上升的气流通过风叶802带动主轴5进行旋转；

回收管801的内径小于精馏罐1的内径，电热网2位于暂存腔9内，电热网2将醋酸甲酯溶液加热后形成热气流，热气流由暂存腔9运动至回收管801内过程中，热气流的通过截面半径缩小，进而使得热气流的气流强度增大，风叶802位于回收管801中；回收管801上方的弧形区域，用于将掉落的液滴重新回收至暂存腔9内，回收管801下方的弧形区域，用于改变热气流上升的路径，使得热气流的上升路径更加流畅，进而减小热气流上升过程中的动能损耗。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，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 (8)

1.具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，包括精馏罐(1)，其特征在于：所述精馏罐(1)的内部设置有电热网(2)，所述精馏罐(1)的内部上方设置有冷凝管(3)，所述冷凝管(3)的一侧设置有进水管(4)，所述冷凝管(3)的中部下方设置有主轴(5)，冷凝管(3)、进水管(4)和主轴(5)相连通，所述主轴(5)的外壁设置有混合组件(6)、精馏组件(7)和随动组件(8)，所述精馏罐(1)的内部下方设置有暂存腔(9)，所述电热网(2)设置于暂存腔(9)内部，所述主轴(5)的下端位于暂存腔(9)内；

所述混合组件(6)用于混合蒸汽和液滴，所述精馏组件(7)对溶液进行二次精馏，所述随动组件(8)配合蒸汽带动主轴(5)旋转；

精馏罐(1)的外侧设置有若干个出料管，所述主轴(5)和精馏组件(7)的连接处下方设置有出料箱(11)，所述出料箱(11)与主轴(5)转动连接，所述出料箱(11)与出料管相连接。

2.根据权利要求1所述的具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，其特征在于：所述冷凝管(3)内部设置有若干个吸热片(301)，所述吸热片(301)呈倾斜设置，所述吸热片(301)的上下两端均设置有集流板(302)，所述集流板(302)与吸热片(301)相连通，所述进水管(4)与下方所述集流板(302)相连接，所述主轴(5)与上方所述集流板(302)相连接。

3.根据权利要求1所述的具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，其特征在于：所述精馏组件(7)包括设置在主轴(5)外侧的集流管(701)和导向板(702)，所述集流管(701)的两侧均设置有导向板(702)，所述集流管(701)和导向板(702)之间设置有翅片(705)，所述集流管(701)内部设置有收集板(703)和精馏板(704)，所述翅片(705)与精馏板(704)相连接。

4.根据权利要求3所述的具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，其特征在于：所述收集板(703)呈弧形，收集板(703)呈倾斜设置，收集板(703)靠近主轴(5)的一侧设置有开口。

5.根据权利要求3所述的具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，其特征在于：所述精馏板(704)上方设置有若干个直角板，所述精馏板(704)呈倾斜设置，所述集流管(701)两侧导向板(702)的长度不同。

6.根据权利要求1所述的具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，其特征在于：所述混合组件(6)包括设置在主轴(5)外侧的导风板(601)和若干个扰流板(602)，所述导风板(601)和扰流板(602)均为倾斜设置。

7.根据权利要求1所述的具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，其特征在于：所述随动组件(8)包括设置在精馏罐(1)内部的回收管(801)，所述回收管(801)的内部设置有若干个风叶(802)，所述风叶(802)设置于主轴(5)的外侧。

8.根据权利要求7所述的具有热循环利用功能的醋酸甲酯生产用精馏装置，其特征在于：所述回收管(801)设置于暂存腔(9)的上方，所述回收管(801)的上下两端端面均为弧形。

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