CN204219812U - 一种提纯有机酸的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及有机酸及其衍生物生产技术领域，具体公开了一种提纯有机酸的装置，包含降膜蒸发器、气液分离罐、液相循环泵和液相出料泵，在降膜蒸发器的顶部和底部分别设有进料口和出料口；降膜蒸发器的出料口与气液分离罐的输入口相连通，气液分离罐的顶部设有气相采集口；气液分离罐的底部分别与液相循环泵和液相出料泵相连通；液相循环泵通过循环管路与降膜蒸发器的进料口相连通，液相出料泵与尾料出口相连通。本实用新型所提供的有机酸提纯装置结构合理紧凑、设备投资小、成本低，适合于有机酸提纯工业领域的应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及有机酸及其衍生物的生产技术领域，特别涉及一种提纯有机酸的装置。
背景技术
有机酸，其作为重要的有机化工原料和聚合物的中间体，其产品纯度的高低直接对后续合成产品的质量有较大的影响，而有机酸目前的分离方法常常采用精馏和萃取分离方法，通过传统的精馏装置和萃取装置完成有机酸的提纯。由于采用精馏装置进行的精馏分离压力、温度高，投资大，且分离能耗高，效率低下，并伴随自聚反应，存在设备投资费用高、工艺复杂的缺点，难以通过传统的精馏方法得到高纯度产品，而影响产品的纯度，也影响了企业的经济效益；而采用萃取装置进行的化学萃取方法带来了新的污染，往往是去掉了旧的杂质又带来了新的杂质，该化学法脱除有机酸中杂质，是通过加入少量化学试剂与有机酸酸中的醛或其他反应来脱除杂质，此法脱除杂质能力有限，且脱除过程中会产生固体残渣，制得的有机酸仍难满足高纯度有机酸的生产需求，难以大规模工业化使用。在我国对工业装置的节能、环保、高效要求的背景下，开发新型节能、环保、高效的有机酸分离装置极为重要和迫切。
实用新型内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种提纯有机酸的装置，采用该装置进行有机酸的提纯可以克服采用传统的精馏提纯装置以及化学萃取装置在提纯过程中温度高、导致有机酸分子易聚合、生产成本高的缺点。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种提纯有机酸的装置，该装置包含降膜蒸发器、气液分离罐、液相循环泵和液相出料泵，该降膜蒸发器的顶部设有进料口，供粗品有机酸输入；降膜蒸发器的底部设有出料口，供气液混合物输出；降膜蒸发器的出料口与气液分离罐的输入口相连通，气液分离罐的顶部设有气相采集口，供气相产品采集；气液分离罐的底部分别与液相循环泵和液相出料泵相连；液相循环泵通过循环管路与降膜蒸发器的进料口相连通，供返回降膜蒸发器进行循环蒸发的液相产品通过，液相出料泵与尾料出口相连通，供尾料收集。
使用本实用新型的实施方式所提供的有机酸提纯装置进行有机酸提纯操作时，将一定浓度的粗品有机酸输入降膜蒸发器进行蒸发，有机酸由于沸点较低，通过降膜蒸发器较高的换热效率和较大的换热面积将有机酸迅速加热，使其蒸发为气体状态；而重组分则由于沸点较高难以蒸发，仍保持液相状态，上述得到的气体状态的有机酸和液相的重组份的混合物在降膜蒸发器内充分的分子交换，即混合物气体中杂质再次溶解于液相中，从而降低了气体中的杂质含量，而液相中的有机酸再次蒸发，提高了有机酸的蒸发量，由此得到充分物质交换的有机酸气体及重组分液体组成的气液混合物，进入下一级气液分离罐。气液分离罐中的有机酸气体作为产品由设于气液分离罐顶部的气相采集口进行采集，得到高纯度有机酸气体。而液相产品则由气液分离罐的底部流出，一部分液相产品依次经过液相循环泵和循环管路，输送至降膜蒸发器的进料口，再次进行循环加热，液相中残留的有机酸得到再次蒸发；其余部分的液相产品经过液相出料泵输送至尾料出口，作为尾料收集。
本实用新型的实施方式所提供的有机酸提纯装置中，降膜蒸发器和气液分离罐独立设置。现有技术中降膜蒸发器内自带的分离室主要功能为气液分离，但适用范围较窄，对于气相流量较大的工况，难以实现有效气液分离。本实用新型的实施方式所提供的降膜蒸发器与现有技术的区别在于，降膜蒸发器无自带的分离室，而是采用外置的气液分离罐，气液两相在气液分离罐中发生分离，液相得到沉降而汇集于罐体底部并保持一定液位，高纯气相产品则由从罐体顶部排出，实现了气流较大情况下的气液分离。本实用新型的实施方式所提供的有机酸提纯装置结构合理紧凑、设备投资小，有利于降低有机酸提纯操作的成本，适合于有机酸提纯工业领域的应用。
相对于现有技术而言，本实用新型的实施方式所提供的提纯有机酸的装置，通过降膜蒸发器和气液分离罐的配合使用，无需添加其他化学试剂对有机酸中的杂质进行脱除，也无需加入阻聚剂，解决了化学法脱除有机酸中杂质纯度不高的问题，同时避免了有机酸提纯过程中易聚合、纯度不稳定的问题。
优选地，本实用新型的实施方式中，气液分离罐为立式罐体，其输入口设于气液分离罐的中部，确保了气液分离罐中气液分离作用的实现。气液两相混合物从气液分离罐的中部进入罐体，气相流速小于悬浮液滴的浮动流速，液相得到沉降而汇集于罐体底部并保持一定液位，高纯气相产品从罐体顶部采出。
进一步地，本实用新型的实施方式所提供的提纯有机酸的装置中，降膜蒸发器的内部设有相连的布膜器和加热阵列管。当粗品有机酸经设于降膜蒸发器顶部的进料口进入降膜蒸发器进行蒸发时，先经过降膜蒸发器的布膜器(也可称为分布器)流入加热列管管阵，在管内壁均匀布膜进行加热。有机酸由于沸点较低，经列管加热蒸发为气体；而重组分由于沸点较高在加热列管上难以蒸发，仍保持液相流过加热管，有机酸气体及重组分液体的气液混合物经降膜蒸发器底部的出料口流出，进入下一级气液分离罐的输入口。
作为一种优选，本实用新型的实施方式所提供的提纯有机酸的装置中，降膜蒸发器内部所设的布膜器包含筒体，该筒体的周向均匀分布有槽缝，该槽缝的起始端延伸至筒体的进口处，槽缝的终止端截止在筒体的内壁上；槽缝的一侧与筒体的内壁构成筒体的导流面，导流面的根部具有一个倾斜角。当料液从布膜器筒体的槽缝流入筒体的内壁时，料液会从槽缝一侧的导流面流入，由于导流面的根部具有一个倾斜角，所以使得料液流入时不会从上而下贴壁流入降膜蒸发器的加热阵列管内，而是顺着导流面的倾斜角顺势流入降膜蒸发器的加热阵列管内，加大了料液流经的面积，从而保证料液流入换热管内时，使其管壁上形成均匀厚度的液膜，避免了降膜蒸发器的加热阵列管的管壁上有部分传热面未被料液湿润从而影响蒸发的效果。进一步地，槽缝至少分布有三组。由于筒体上的槽缝至少设有三组，从而保证料液流入降膜蒸发器的加热阵列管内时，使其管壁上形成均匀厚度的液膜。
进一步地，筒体的内、外径，分别和降膜蒸发器的加热阵列管的内、外径的尺寸相同。由于筒体的内、外径与降膜蒸发器的加热阵列管的内、外径的尺寸相同，所以当料液通过筒体流入降膜蒸发器的加热阵列管时，可进一步保证料液流动时的连续性和延展性，更好使液膜厚度的一致性得到控制。
进一步优选地，槽缝的深度为40mm至100mm；槽缝的宽度为2.0mm至3.5mm。由于槽缝具有一定的宽度和深度，所以保证了料液能够顺利的从槽缝流入筒体内。
附图说明
图1是本实用新型的第一实施方式所提供的提纯有机酸的装置的结构示意及物料流向；
图2是使用本实用新型的第一实施方式所提供的提纯有机酸的装置进行有机酸提纯操作的工艺流程图；
图3为本实用新型第三实施方式的降膜蒸发器中布膜器的结构示意图；
图4为图3的主视图；
图5为图3的俯视图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
实施例1
本实用新型的第一实施方式涉及一种用于提纯有机酸的装置，包含降膜蒸发器1、气液分离罐2、液相循环泵3和液相出料泵4，降膜蒸发器1的顶部设有进料口，供粗品有机酸输入；降膜蒸发器1的内部设有相连通的布膜器和加热阵列管；降膜蒸发器1的底部设有出料口，供气液混合物输出；降膜蒸发器1的出料口与气液分离罐2的输入口相连通，气液分离罐2为立式罐体，且输入口设于气液分离罐2的中部；气液分离罐2的顶部设有气相采集口，供气相产品采集；气液分离罐2的底部分别与液相循环泵3和液相出料泵4相连通；液相循环泵3通过循环管路5与降膜蒸发器1的进料口相连通，供返回降膜蒸发器进行循环蒸发的液相产品通过，液相出料泵4设有尾料出口，供尾料收集。
将一定浓度的粗品有机酸输入降膜蒸发器进行蒸发，有机酸由于沸点较低，通过降膜蒸发器1较高的换热效率和较大的换热面积将有机酸迅速加热，使其蒸发为气体状态；而重组分则由于沸点较高难以蒸发，仍保持液相状态，上述得到的气体状态的有机酸和液相的重组份的混合物在降膜蒸发器1内充分的分子交换，即混合物气体中杂质再次溶解于液相中，从而降低了气体中的杂质含量，而液相中的有机酸再次蒸发，提高了有机酸的蒸发量，由此得到充分物质交换的有机酸气体及重组分液体组成的气液混合物。上述得到充分物质交换的气液混合物经降膜蒸发器1流出后，进入下一级气液分离罐2进行分离，气液分离罐2为立式罐体，其输入口设于气液分离罐2的中部，确保了气液分离罐2中气液分离作用的实现。
在气液分离罐2中，气相流速小于悬浮液滴的浮动流速，液相发生沉降而汇集于气液分离罐2的罐体底部并保持一定液位，气相产品从罐体顶部采出，该气相产品即为提纯得到的高纯度有机酸气体；液相产品(即有机酸粗品中的重组分及少量有机酸)中的一部分返回降膜蒸发器1进行循环加热，这部分用于循环蒸发的液相中残留的有机酸得到再次蒸发，通过对循环蒸发用液相产品的循环量的控制，即控制蒸发后气体与液体的物质交换时间，气液分离罐顶部采得高纯度的有机酸气体。剩余的液相产品则作为尾料进行收集。
实施例2
本实用新型的第二实施方式以提纯甲基丙烯酸的具体操作为例，来具体说明本装置的工作过程和效果。将纯度为98.5％的甲基丙烯酸粗品以5000kg/h的流量经降膜蒸发器1的进料口输入降膜蒸发器1，在温度为61℃，压强为1.5kPa条件下进行蒸发，经降膜蒸发器1处理后的甲基丙烯酸料液汽化率为11.5％；所得的气液混合物经降膜蒸发器1底部的出料口流出，由气液分离罐2的输入口输入气液分离罐，进行气液分离，气液分离罐的操作条件控制在温度为60.8℃，压强为1.4kPa；气液分离罐分离所得气相为纯度99.9％的甲基丙烯酸气体，由气液分离罐2顶部的气相采集口采出；气液分离罐2分离所得的液相分两部分进行处理：一部分依次经由液相循环泵3和循环管路5返回降膜蒸发器1进行循环蒸发，循环量为甲基丙烯酸粗品供液量7倍，即35000kg/h；另一部分经由液相出料泵4输送至尾料出口，进行尾料收集，尾料收集的量为甲基丙烯酸粗品供液量的9.8％，即492kg/h。
实施例3
本实用新型的第三实施方式涉及降膜蒸发器内部所设的布膜器的具体结构。如图3至5所示，本实施方式中，降膜蒸发器中所设的布膜器由筒体11构成，筒体的周向均匀分布有槽缝12，槽缝12的起始端延伸至筒体11的进口处，槽缝12的终止端截止在筒体11的内壁上；
另外，槽缝12的一侧与筒体11的内壁构成筒体11的导流面13，导流面13的根部具有一个倾斜角14，整个导流面13呈一个梯形结构。
当料液从布膜器筒体11的槽缝12流入筒体11的内壁时，料液会从槽缝12一侧的导流面13流入，由于导流面13的根部具有一个倾斜角14，所以使得料液流入时不会从上而下贴壁流入降膜蒸发设备的加热阵列管内，而是顺着导流面13的倾斜角顺势流入加热阵列管内，加大了料液流经的面积，从而保证料液流入加热阵列管内时，使其管壁上形成均匀厚度的液膜，避免了加热阵列管的管壁上有部分传热面未被料液湿润从而影响蒸发的效果。
另外，槽缝12可设置三至五组，而在本实施方式中，槽缝12开设有三组，由于在筒体11上设有三组槽缝12，从而保证料液流入加热阵列管内时，使其管壁上形成均匀厚度的液膜。
并且，槽缝2的深度可选择40mm至100mm，宽度可选择2.0mm至3.5mm。在本实施方式中，槽缝2的深度为60mm；槽缝2的宽度为2.7mm。由于槽缝具有一定的宽度和深度，所以保证了料液能够顺利的从槽缝流入筒体内，并且保证了料液进入时流量的稳定性。
实施例4
本实用新型的第四实施方式涉及一种降膜蒸发器内部所设的布膜器的具体结构，第四实施方式是在第三实施方式的基础上做了进一步改进，主要改进在于：在本实施方式中，筒体11的内、外径，分别和降膜蒸发器中的加热阵列管的内、外径的尺寸相同。由于筒体11的内、外径与降膜蒸发器中的加热阵列管的内、外径的尺寸相同，所以当料液通过筒体流入降膜蒸发器中的加热阵列管时，可进一步保证料液流动时的连续性和延展性，更好使液膜厚度的一致性得到控制。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
Claims (9)
1.一种提纯有机酸的装置，其特征在于，包含降膜蒸发器(1)、气液分离罐(2)、液相循环泵(3)和液相出料泵(4)，
所述降膜蒸发器(1)的顶部和底部分别设有进料口和出料口；
所述降膜蒸发器(1)的出料口与所述气液分离罐(2)的输入口相连通，所述气液分离罐(2)的顶部设有气相采集口；所述气液分离罐(2)的底部分别与液相循环泵(3)和液相出料泵(4)相连通；
所述液相循环泵(3)通过循环管路(5)与降膜蒸发器(1)的进料口相连通，所述液相出料泵(4)与尾料出口相连通。
2.根据权利要求1所述的提纯有机酸的装置，其特征在于，所述气液分离罐(2)为立式罐体。
3.根据权利要求2所述的提纯有机酸的装置，其特征在于，所述输入口设于所述气液分离罐(2)的中部。
4.根据权利要求1至3任一项所述的提纯有机酸的装置，其特征在于，所述降膜蒸发器(1)的内部设有相连通的布膜器和加热阵列管。
5.根据权利要求4所述的提纯有机酸的装置，其特征在于，所述布膜器包含筒体(11)，所述筒体(11)的周向均匀分布有槽缝(12)，所述槽缝(12)的起始端延伸至所述筒体(11)的进口处，所述槽缝(12)的终止端截止在所述筒体(11)的内壁上；所述槽缝(12)的一侧与所述筒体(11)的内壁构成所述筒体(11)的导流面(13)，所述导流面(13)的根部具有一个倾斜角(14)。
6.根据权利要求5所述的提纯有机酸的装置，其特征在于，所述槽缝(12)至少分布有三组。
7.根据权利要求5所述的提纯有机酸的装置，其特征在于，所述筒体(11)的内、外径，分别和所述加热阵列管的内、外径的尺寸相同。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的提纯有机酸的装置，其特征在于：所述槽缝(12)的深度为40mm至100mm。
9.根据权利要求5至7中任一项所述的提纯有机酸的装置，其特征在于：所述槽缝(12)的宽度为2.0mm至3.5mm。
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