CN204582972U - 一种无塔顶冷凝器膜精馏塔节及膜精馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无塔顶冷凝器膜精馏塔节，所述膜精馏塔节为中空圆柱形精馏塔塔节，塔节内轴向平行间隔安装多个膜精馏换热管，在塔节内缘同轴上、下间隔径向固装多个密封板，膜精馏换热管外缘密封穿过密封板，相邻密封板之间的膜精馏塔节形成一个密封的冷凝腔，在每个冷凝腔的外缘上部连通安装冷媒出口，冷凝腔的外缘下部连通安装冷媒入口。本实用新型提供的无塔顶冷凝器膜精馏塔在塔身设置为多段相互密封的冷凝腔，冷凝腔上、下部设置循环进、出水(冷媒)口，通过循环的进出水将该段冷凝腔内的换热管冷凝，进而将换热管内的物料冷却，达到循环精馏的目的，保证该装置的换热管内蒸汽和液体之间的平衡，确保在塔顶能得到合格产品。

Description

一种无塔顶冷凝器膜精馏塔节及膜精馏装置

技术领域

本实用新型属于膜精馏领域，涉及精馏装置，尤其是一种无塔顶冷凝器膜精馏塔节及膜精馏装置。

背景技术

现代膜精馏塔的塔顶必须配套塔顶冷凝器，区别在于采用外回流或内回流，在精馏塔内必须有填料或塔盘等传质单元。在很多制药企业，由于不允许精馏塔超出设计厂房，而物系分离难度又较大，理论塔板数多，塔器高度也大。传统精馏只能在增减传质单元效率上下功夫，但难于从根奔上解决问题。

根据检索，发现以下几款主要的膜精馏装置，具体公开内容如下：

专利文献CN103170245A公开了一种膜蒸馏器,该膜蒸馏器包括矩形的壳体、与壳体相连接上、下盖板、壳体内的中空纤维膜组件单元、中空管组件单元以及置于中空纤维膜组件单元和中空管组件单元之间的隔网组成，盖板上设置料液进出口，壳体腔分三段结构，其中上、下腔为对称的双腔结构，在上、下腔的同一侧腔内由胶黏剂固定至少两排中空纤维膜组件单元，在上、下腔的另外同一侧腔内由胶黏剂固定至少两排中空管组件单元，在上、下腔内分别设有方向一致的一块分隔板，在上、下腔之间的是连通的单腔。

专利文献CN203303840U公开了一种新型升膜精馏装置，包括预热器、升膜蒸发器、气液分离器、一级冷凝器和二级冷凝器；所述预热器与所述升膜蒸发器连接，所述升膜蒸发器与气液分离器连接，所述气液分离器与预热器连接；所述一级冷凝器和二级冷凝器相互连通，所述一级冷凝器与预热器连通。

专利文献CN202191712U公开了一种高效降膜精馏塔，包括依次导通的降膜蒸发器(1)、蒸馏釜(2)、蒸馏塔(3)、第一冷凝器(4)、第二冷凝器(6)，所述降膜蒸发器(1)通过管道与塔釜连接，塔釜配置有输送物料的物料泵(7)，第二冷凝器(6)带有出口端(10)，蒸馏釜(2)通过第一回收管道(8)与塔釜导通。

上述装置均采用塔顶冷凝器的方式对塔顶蒸汽进行冷凝后再循环，不能从根 本解决现有技术的问题，而本申请完全不需要任何冷凝器，蒸汽在上升过程中即得到冷凝，增加精馏效率，减低精馏塔高度。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单，精馏效率高的无塔顶冷凝器膜精馏塔节及膜精馏装置。

本实用新型实现目的的技术方案是：

一种无塔顶冷凝器膜精馏塔节，所述膜精馏塔节为中空圆柱形精馏塔塔节，塔节内轴向平行间隔安装多个膜精馏换热管，在塔节内缘同轴上、下间隔径向固装多个密封板，膜精馏换热管外缘密封穿过密封板，相邻密封板之间的膜精馏塔节形成一个密封的冷凝腔，在每个冷凝腔的外缘上部连通安装冷媒出口，冷凝腔的外缘下部连通安装冷媒入口。

而且，在冷媒出口连接一冷媒箱，冷媒箱出口连接压力泵，压力泵出口连接冷媒入口。

而且，在冷媒出口和入口之间安装流量计。

而且，在每个冷凝腔冷媒的入口和出口处对应的塔节上均安装温度监测仪。

而且，所述冷凝腔至少设置三个。

而且，所述换热管的管壁轴向间隔制有径向凹环。

一种无塔顶冷凝器的膜精馏装置，包括再沸器、膜精馏塔节、物料冷却器以及储料罐，再沸器上部出口同轴固装膜精馏塔节，膜精馏塔节顶部同轴连接物料冷却器，冷却器的成品出口连接储料罐，所述膜精馏塔节为上述无塔顶冷凝器膜精馏塔节。

而且，在物料冷却器顶端连接一真空泵。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型提供的无塔顶冷凝器膜精馏塔在塔身设置为多段相互密封的冷凝腔，冷凝腔上、下部设置循环进、出水(冷媒)口，通过循环的进出水将该段冷凝腔内的换热管冷凝，进而将换热管内的物料冷却，达到循环精馏的目的，在冷凝过程中，在换热管不同位置，传热量不同，保证该装置的换热管内蒸汽和液体之间的平衡，确保在塔顶能得到合格产品。

2、本实用新型提供的无塔顶冷凝器膜精馏塔可通过分段调节冷媒量来调节 该段冷凝腔内物料的冷凝速率，从塔内蒸汽离开再沸器进入底层填料或塔盘开始，在换热管间通入冷媒，通过模拟计算确定不同位置的冷媒量和冷媒温度，塔外采用流量计，冷水泵和塔内循环水(冷媒)出口温度进行自控，通过准确控制冷媒量和冷媒温度，其中顶端换热段冷媒温度接近塔顶物料泡点温度。

3、本实用新型提供的无塔顶冷凝器膜精馏塔可用于靠膜精馏方法分离的两组份有机物系，在塔顶得到合格产品，和同类工艺相比，该工艺设计塔器高度降低1/4-1/3，适合于厂房高度要求严格场合。

4、本实用新型提供的无塔顶冷凝器膜精馏塔的塔内可以不设填料或塔盘传质单元，但精馏后塔顶能达到原传统精馏工艺的产品质量。

附图说明

图1为本实用新型的膜精馏塔节的结构示意图；

图2为无塔顶冷凝器膜精馏塔的结构示意图；

图3为换热管的轴向剖视图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种无塔顶冷凝器膜精馏塔，包括再沸器2-4、膜精馏塔节9、物料冷却器2-2以及储料罐2-3，再沸器上部出口同轴固装膜精馏塔节，膜精馏塔节顶部同轴连接物料冷却器，冷却器的成品出口连接储料罐。

本申请的创新点在于膜精馏塔节，因此重点描述膜精馏塔节的结构，其中膜精馏塔节的结构如下：

所述膜精馏塔节为中空圆柱形精馏塔塔节，塔节内轴向平行间隔安装多个膜精馏换热管7，在塔节内缘同轴上、下间隔径向固装多个密封板6，膜精馏换热管外缘密封穿过密封板，相邻密封板之间的膜精馏塔节形成一个密封的冷凝腔，冷凝腔至少设置三个，即塔节内最少设置有两个密封板，在每个冷凝腔的外缘上部连通安装冷媒出口1，冷凝腔的外缘下部连通安装冷媒入口2，每个冷媒腔可以形成一个封闭的冷媒循环系统，调节该段冷凝腔内换热管的温度。

为了加快冷媒的循环，同时也为了调节冷媒的流量，在冷媒出口连接一冷媒箱4，冷媒箱出口连接压力泵5，压力泵出口连接冷媒入口，同时为了检测冷媒 流量，在冷媒出口和入口之间安装流量计3。

为了实时监测并调整冷凝腔内冷媒的流量和温度，在每个冷凝腔冷媒的入口和出口处对应的塔节上均安装温度监测仪8，实时监控冷凝腔内的冷媒温度梯度变化，保证冷凝效果。

为了增加成品采出速度，可以在物料冷却器顶端连接一真空泵2-1。

为了适应本申请中膜精馏塔节的冷却方式，本申请还设计了一种冷却速率更高的膜精馏换热管(图3)，与现有膜精馏换热管相比，主要差异在于换热管的管壁形状，本换热管的管壁轴向间隔制有径向凹环10，本结构能够增加冷媒与换热管的接触面积，提高换热管的冷凝效率。

换热原理为：由图1所示，在换热段A,B,C三处，换热量不规则换热管内温度梯度逐渐拉开。换热段C处，冷媒温度接近塔顶物料泡点温度。经过三级换热，加上特殊处理结构的换热管，形成了一种新的无塔顶冷凝器的膜精馏工艺，塔顶设置冷却器，将合格物料冷却后导入产品罐。

具体精馏实例及比较实例

装置如图1，用甲醇和水混合物进行精馏对比实验。

1、甲醇：水质量比50％。经过本发明工艺设计的膜精馏装置，塔接高度1m,三段换热后，塔顶甲醇含量达到90％。塔内可以不设置填料或塔盘等传质单元。

2、同样装置，将膜精馏塔接换成传统塔节，内部不安装填料的塔节，只是一次分离，甲醇纯度为70％，塔节高度为1.5m。

3、同样装置，将膜精馏塔接换成传统塔节，内部安装填料的塔节，顶部冷却器变为冷凝器，塔内有回流，甲醇纯度为90％，塔节高度为1.5m。

经对比，达到同样产品质量情况下，本申请设计的膜精馏塔节高度比传统塔接减少1/3。

Claims (8)

1.一种无塔顶冷凝器膜精馏塔节，所述膜精馏塔节为中空圆柱形精馏塔塔节，塔节内轴向平行间隔安装多个膜精馏换热管，其特征在于：在塔节内缘同轴上、下间隔径向固装多个密封板，膜精馏换热管外缘密封穿过密封板，相邻密封板之间的膜精馏塔节形成一个密封的冷凝腔，在每个冷凝腔的外缘上部连通安装冷媒出口，冷凝腔的外缘下部连通安装冷媒入口。

2.根据权利要求1所述的无塔顶冷凝器膜精馏塔节，其特征在于：在冷媒出口连接一冷媒箱，冷媒箱出口连接压力泵，压力泵出口连接冷媒入口。

3.根据权利要求1所述的无塔顶冷凝器膜精馏塔节，其特征在于：在冷媒出口和入口之间安装流量计。

4.根据权利要求1所述的无塔顶冷凝器膜精馏塔节，其特征在于：在每个冷凝腔冷媒的入口和出口处对应的塔节上均安装温度监测仪。

5.根据权利要求1所述的无塔顶冷凝器膜精馏塔节，其特征在于：所述冷凝腔至少设置三个。

6.根据权利要求1所述的无塔顶冷凝器膜精馏塔节，其特征在于：所述换热管的管壁轴向间隔制有径向凹环。

7.一种无塔顶冷凝器的膜精馏装置，包括再沸器、膜精馏塔节、物料冷却器以及储料罐，再沸器上部出口同轴固装膜精馏塔节，膜精馏塔节顶部同轴连接物料冷却器，冷却器的成品出口连接储料罐，其特征在于：所述膜精馏塔节为权利要求1所述的无塔顶冷凝器膜精馏塔节。

8.根据权利要求7所述的无塔顶冷凝器的膜精馏装置，其特征在于：在物料冷却器顶端连接一真空泵。