CN208553183U - 一种蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

一种蒸馏装置，至少包括蒸馏室，所述的蒸馏室包括壳体、降膜蒸发盘、雾化器、螺旋管加热器和环形填料层。所述的壳体上部开有易挥发相出口，下部开有难挥发相出口，本实用新型的蒸馏装置，不仅高效节能，而且环保性强。

Description

一种蒸馏装置

技术领域

本实用新型涉及蒸馏和精馏设备，特别涉及一种蒸馏装置。

背景技术

蒸馏过程是通过多级冷凝蒸发，实现不同沸点组分从混合液中分离。

从能量本质来分析，蒸馏过程是将物理有效能(热能、压力能、动量、浓度梯度等)转化为扩撒、吸收有效能的过程。

问题是在蒸馏过程中，伴随有物理有效能的降阶损失。传统的蒸馏塔，再沸器，冷凝器组成的蒸馏(精馏)系统，再沸器95％的热能被冷凝器里的冷媒带走。所以，蒸馏是化工领域耗能大户。

原因就在于蒸馏过程中，混合相浓度不平衡物流间的传质，不同温度物流间的传热。

所以，提高扩撒和吸收效率成了节约传质传热过程中有效物理能降阶消耗的主要手段。

传统的蒸馏塔，有孔板塔，填料塔，下部为提馏段，上部为精馏段，至今此项技术还在不断复制使用。不管有多少改进，都还没有脱离塔的束缚，气液接触面积有限。但占据空间大，耗能大。生产连续性差，自动化进程不快。

2008年国内先后出现了折流式和填料式旋转超重力床，高速旋转的转子取代了孔板塔或填料塔，扩展了气液传质传热交换的空间和时间，但是增加了大电机动力消耗，仍然保留了再沸器。所以，节能效果不明显。但是，开启了提高扩撒和吸收的新航道。精馏分离效果明显。

2016年后国内出现了喷雾精馏床。并且在生产实践中取得了明显的节能效果。比传统精馏塔节能50％以上。喷雾精馏床就是利用压力泵和喷嘴将混合液雾化成无数微小颗粒，使其表面积瞬间增加5000到10000倍，为传质传热，有效能转化为扩撒能吸收能创造了极大的空间。其热量主要来自螺旋盘管加热器间接加热的混合液蒸汽或是直接喷入精馏床的水蒸气。从而取代了传统的再沸器。设备高度和制做成本都相对减小。不过，不管是间接加热还是水蒸气直接喷入加热，目前出现的几种喷雾精馏装置都存在一个共性缺陷，就是喷雾下来的混合液雾滴，不是都被传质传热置换成了难挥发相(水滴)，有相当数量的混合液滴会穿过下部的加热器(管缝)，直接掉到难挥发相出口，给残液处理带来了困难。给残液环保达标排放带来困难。

实用新型内容

针对现有的技术不足，本实用新型提供一种蒸馏装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：一种蒸馏装置，包括蒸馏室，所述蒸馏室包括壳体、降膜蒸发盘、雾化器、螺旋管加热器和环形填料层；所述的壳体顶部开有易挥发相出口，底部开有难挥发相出口；所述壳体和保温外壳形成保温材料层，其内装满保温材料；所述壳体内的上部安装有雾化器，下部安装有降膜蒸发盘；在所述的雾化器和所述的降膜蒸发盘之间安装有螺旋管加热器；所述的螺旋管加热器和壳体之间形成环形填料层。

蒸馏室内部的降膜蒸发盘设有蒸发盘围堰，蒸发盘围堰固定连接圆盘上下面从而形成蒸发盘加热腔；在蒸发盘加热腔的圆盘上下面上开有若干个孔，并将若干个降膜蒸发管焊接在圆盘上下面上；降膜蒸发管两端超出蒸发加热腔的圆盘上下面，且所有降膜蒸发管的上端面形成一个水平面并低于蒸发盘围堰；蒸发盘加热腔的圆盘上下面开设若干个螺孔，通过若干螺栓和螺母固连于壳体大法兰；圆盘下面固定连接漏斗，还包括至少一根残液排出管，残液排出管在蒸发盘围堰圈外穿过并固连蒸发盘加热腔上端面与圆盘上面平齐，下端连接漏斗；在蒸发盘围堰圈外开有若干个孔并安装若干透气帽；其蒸发盘加热腔的蒸汽进口通过球阀与进气分气缸连接，蒸发盘冷凝水管与集水器连接。

所述的蒸馏室内部的雾化器连接在原料液进口管上的喷嘴座上，安装有若干个喷嘴；雾化器的安装位置在蒸馏室的上部轴心线上，并且喷嘴的喷出方向在水平面以下。

蒸馏室内部的螺旋管加热器通过若干个螺旋管定位锔子把若干根螺旋盘管固定在三根以上螺旋管定位架上，从而形成圆筒形螺旋管加热器，并同轴安装在雾化器和降膜蒸发盘之间；圆筒形填料护板围在螺旋盘管外面，在填料护板的外面固定连接若干圈内圈折流板，所有螺旋盘管的蒸汽进口通过阀门与进气分气缸连接，所有螺旋盘管的蒸汽冷凝水出口与集水器连接。

蒸馏室内部的环形填料层由填料护板为内筒、壳体为外筒且壳体的内表面固连数圈外折流板，圆筒上下两端面由填料篦子封闭，填料篦子内圈与填料护板固连，外圈与壳体内壁固连，从而形成了环形填料层，内装填料；在上面的填料篦子上安装有洒水圈。

所述蒸馏室的洒水圈是由管材对接成一圈圆环，且圆环接口处封闭，管材横截面为圆形、椭圆形、方形或矩形，至少一圈洒水圈通过洒水圈连接板组成同心环，每一根洒水圈至少开有一个进口与回流液进口管固连，所有洒水圈的底面开有若干个小孔。

本实用新型的有益效果：保留了雾化扩撒功能促成的节能先进性，克服了雾滴直接下落排出的缺陷，从而加强了环保功能。具体说有如下几点：

1、下落液滴暂短停留继续蒸发：降膜蒸发盘，由于蒸发盘围堰高于降膜蒸发管的上口端面，又由于降膜蒸发管的上口端面又高于蒸发盘加热腔的上圆盘，所以，掉下来的混合液滴会积聚在降膜蒸发盘上面一段时间；即为传热提供了向上的蒸汽，又为没有蒸发上去的易挥发相创造了继续蒸发的机会。

2、降膜蒸发管的降膜蒸发作用，使残液受热蒸发效率提高。当下落的残液面超过降膜蒸发管上口端面之后，残液就会沿降膜蒸发管的内壁下流，使残液蒸发充分，残液里含易挥发相比例减少。环保功能从而得到加强。

3、还有一个好处就是混合液里的粘性物质下落到液面之上，没有机会粘附在底盘加热腔表面，即使沉淀下去也会被气泡冲起之后随残液下排，不易在降膜蒸发盘上形成热阻。螺旋管加热器的表面因为不断受到雾滴的冲刷，也不易结垢。

附图说明

图1为本实用新型蒸馏室中剖结构示意图；

图2为本实用新型蒸馏室外形示意图；

图3为本实用新型蒸馏室里洒水圈示意图；

图4为本实用新型蒸馏室里螺旋管加热器示意图；

图5为本实用新型蒸馏室里降膜蒸发盘示意图；

图6为本实用新型蒸馏室里降膜蒸发盘半剖示意图；

图7为本实用新型蒸馏室里雾化器示意图；

图8为本实用新型蒸馏室里透气帽示意图；

图9为本实用新型蒸馏室实施例示意图。

1、壳体；2、雾化器；3、螺旋管加热器；4、降膜蒸发盘；5、环形填料层；6、保温材料层；7、壳体小法兰；8、易挥发相出口；9、难挥发相出口；10、原料液进口管；11、残液排出管；12、漏斗；13、喷嘴座；14、喷嘴；15、视镜；16、吊钩；17、螺旋盘管；18、填料护板；19、内圈折流板；20、螺旋管定位架；21、螺旋管定位锔子；22、外圈折流板；23、壳体大法兰；24、阀门；25、进气分气缸；26、集水器；27、螺栓；28、球阀；29、透气帽；30、洒水圈；31、螺母；32、回流液进口管；33、填料篦子；34、温度计；35、压力计；36、保温外壳；37、蒸汽进口；38、蒸汽冷凝水出口；39、蒸发盘加热腔；40、降膜蒸发管；41、蒸发盘冷凝水管；42、洒水圈连接板；43、蒸发盘围堰；44、圆盘；45、圆盘螺孔；46、蒸发盘保温层；47、管道；48、冷凝器；49、预热器；50蒸馏室；51、过滤器；52、压力泵；53、原料液储罐；54、易挥发相储罐；55、难挥发相储罐；56、储罐外壳；57、加热管；58、小法兰；59蒸汽总进口管；60、冷凝水总出口管；61、保温材料；62、填料。

具体实施方式

如图1～图9所示，一种蒸馏装置，包括蒸馏室50，所述蒸馏室50包括壳体1、降膜蒸发盘4、雾化器2、螺旋管加热器3和环形填料层5；所述的壳体1顶部开有易挥发相出口8，底部开有难挥发相出口9；所述壳体1和保温外壳36形成保温材料层6，其内装满保温材料61；所述壳体1内的上部安装有雾化器2，下部安装有降膜蒸发盘4；在所述的雾化器2和所述的降膜蒸发盘4之间安装有螺旋管加热器3；所述的螺旋管加热器3和壳体1之间形成环形填料层5。

蒸馏室50内部的降膜蒸发盘4设有蒸发盘围堰43，蒸发盘围堰43固定连接圆盘44上下面从而形成蒸发盘加热腔39；在蒸发盘加热腔39的圆盘44上下面上开有若干个孔，并将若干个降膜蒸发管40焊接在圆盘44上下面上；降膜蒸发管40两端超出蒸发加热腔39的圆盘44上下面，且所有降膜蒸发管40的上端面形成一个水平面并低于蒸发盘围堰43；蒸发盘加热腔的圆盘44上下面开设若干个螺孔45，通过若干螺栓27和螺母31固连于壳体大法兰23；圆盘44下面固定连接漏斗12，还包括至少一根残液排出管11，残液排出管11在蒸发盘围堰43圈外穿过并固连蒸发盘加热腔39上端面与圆盘44上面平齐，下端连接漏斗12；在蒸发盘围堰43圈外开有若干个孔并安装若干透气帽29；其蒸发盘加热腔39的蒸汽进口37通过球阀28与进气分气缸25连接，蒸发盘冷凝水管41与集水器26连接。

所述的蒸馏室50内部的雾化器2连接在原料液进口管10上的喷嘴座13上，安装有若干个喷嘴14；雾化器2的安装位置在蒸馏室50的上部轴心线上，并且喷嘴14的喷出方向在水平面以下。

蒸馏室50内部的螺旋管加热器3通过若干个螺旋管定位锔子21把若干根螺旋盘管17固定在三根以上螺旋管定位架20上，从而形成圆筒形螺旋管加热器3，并同轴安装在雾化器2和降膜蒸发盘4之间；圆筒形填料护板18围在螺旋盘管17外面，在填料护板18的外面固定连接若干圈内圈折流板19，所有螺旋盘管17的蒸汽进口37通过阀门24与进气分气缸25连接，所有螺旋盘管17的蒸汽冷凝水出口38与集水器26连接。

蒸馏室50内部的环形填料层5由填料护板18为内筒、壳体1为外筒且壳体1的内表面固连数圈外折流板22，圆筒上下两端面由填料篦子33封闭，填料篦子33内圈与填料护板18固连，外圈与壳体1内壁固连，从而形成了环形填料层5，内装填料62；在上面的填料篦子33上安装有洒水圈30。

所述蒸馏室50的洒水圈30是由管材对接成一圈圆环，且圆环接口处封闭，管材横截面为圆形、椭圆形、方形或矩形，至少一圈洒水圈30通过洒水圈连接板42组成同心环，每一根洒水圈30至少开有一个进口与回流液进口管32固连，所有洒水圈30的底面开有若干个小孔。

对于蒸馏室50，有上述技术实施方案，在此不再赘述。

现在结合附图9对本实用新型精馏装置，做进一步描述：图9是这种精馏装置最简单的实施例示意图。通过管道47将蒸馏室50、冷凝器48、预热器49、过滤器51、压力泵52、原料液储罐53、易挥发相储罐54和难挥发相储罐55，按图9所示连接而成。

所述的难挥发相储罐55与降膜蒸发盘4的圆盘44下面通过法兰螺栓连接。难挥发相储罐55内设置加热管57，所述加热管57的进口通过小法兰58、管道和阀门24与进气分气缸24连接；所述加热管57的冷凝水出口通过小法兰58和管道与集水器26的冷凝水总出口管60连接。所述的难挥发相储罐55的底部开有难挥发相出口9。所述的难挥发相储罐55的作用其一是为蒸馏室50下来的难挥发相进一步加热处理，蒸发里面残留的易挥发相。其二是为环形填料层5提供自下而上的热源蒸汽，为回流残液处理达标提供条件。

本实用新型所述的精馏装置工作过程是这样进行的：

1、原料混合液蒸发分离：原料混合液通过压力泵52，经过过滤器51，经过预热器49，通过管道47连接原料进口管10，打进雾化器2的各个喷嘴里，在压力和喷嘴的作用下，原料混合液连续不断的被打进，并形成连续不断的雾滴自上而下扩撒充满整个蒸馏室50的壳体1内，与下面蒸发上来的蒸汽形成对流(涡流)传质传热，在连续的多频次的扩撒吸收过程中，易挥发相蒸发上行，难挥发相冷凝下行。

2、冷凝回流系统：从易挥发相出口8出来的蒸汽顺着管道47进入冷凝器48，在冷媒的作用下被冷凝下行，一部分作为成品被储存在易挥发相储罐54内，另一部分经过阀门24控制通过管道47进入蒸馏室50的回流液进口管32，被洒水圈30均匀分布在环形填料层5里。与从难挥发相储罐55蒸发上来穿过透气帽29的蒸汽在填料62的帮助下传质传热，促使回流液中的易挥发相受热蒸发上行，难挥发相冷凝下行。下行的残液穿过残液排出管11进入漏斗12，再掉进难挥发相储罐55。

最后要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种蒸馏装置，其特征在于，包括蒸馏室(50)，所述蒸馏室(50)包括壳体(1)、降膜蒸发盘(4)、雾化器(2)、螺旋管加热器(3)和环形填料层(5)；所述的壳体(1)顶部开有易挥发相出口(8)，底部开有难挥发相出口(9)；所述壳体(1)和保温外壳(36)形成保温材料层(6)，其内装满保温材料(61)；所述壳体(1)内的上部安装有雾化器(2)，下部安装有降膜蒸发盘(4)；在所述的雾化器(2)和所述的降膜蒸发盘(4)之间安装有螺旋管加热器(3)；所述的螺旋管加热器(3)和壳体(1)之间形成环形填料层(5)。

2.根据权利要求1所述的一种蒸馏装置，其特征在于，蒸馏室(50)内部的降膜蒸发盘(4)设有蒸发盘围堰(43)，蒸发盘围堰(43)固定连接圆盘(44)上下面从而形成蒸发盘加热腔(39)；在蒸发盘加热腔(39)的圆盘(44)上下面上开有若干个孔，并将若干个降膜蒸发管(40)焊接在圆盘(44)上下面上；降膜蒸发管(40)两端超出蒸发加热腔(39)的圆盘(44)上下面，且所有降膜蒸发管(40)的上端面形成一个水平面并低于蒸发盘围堰(43)；蒸发盘加热腔的圆盘(44)上下面开设若干个螺孔(45)，通过若干螺栓(27)和螺母(31)固连于壳体大法兰(23)；圆盘(44)下面固定连接漏斗(12)，还包括至少一根残液排出管(11)，残液排出管(11)在蒸发盘围堰(43)圈外穿过并固连蒸发盘加热腔(39)上端面与圆盘(44)上面平齐，下端连接漏斗(12)；在蒸发盘围堰(43)圈外开有若干个孔并安装若干透气帽(29)；其蒸发盘加热腔(39)的蒸汽进口(37)通过球阀(28)与进气分气缸(25)连接，蒸发盘冷凝水管(41)与集水器(26)连接。

3.根据权利要求1所述的一种蒸馏装置，其特征在于，所述的蒸馏室(50)内部的雾化器(2)连接在原料液进口管(10)上的喷嘴座(13)上，安装有若干个喷嘴(14)；雾化器(2)的安装位置在蒸馏室(50)的上部轴心线上，并且喷嘴(14)的喷出方向在水平面以下。

4.根据权利要求1所述的一种蒸馏装置，其特征在于，蒸馏室(50)内部的螺旋管加热器(3)通过若干个螺旋管定位锔子(21)把若干根螺旋盘管(17)固定在三根以上螺旋管定位架(20)上，从而形成圆筒形螺旋管加热器(3)，并同轴安装在雾化器(2)和降膜蒸发盘(4)之间；圆筒形填料护板(18)围在螺旋盘管(17)外面，在填料护板(18)的外面固定连接若干圈内圈折流板(19)，所有螺旋盘管(17)的蒸汽进口(37)通过阀门(24)与进气分气缸(25)连接，所有螺旋盘管(17)的蒸汽冷凝水出口(38)与集水器(26)连接。

5.根据权利要求1所述的一种蒸馏装置，其特征在于，蒸馏室(50)内部的环形填料层(5)由填料护板(18)为内筒、壳体(1)为外筒且壳体(1)的内表面固连数圈外折流板(22)，圆筒上下两端面由填料篦子(33)封闭，填料篦子(33)内圈与填料护板(18)固连，外圈与壳体(1)内壁固连，从而形成了环形填料层(5)，内装填料(62)；在上面的填料篦子(33)上安装有洒水圈(30)。

6.根据权利要求1所述的一种蒸馏装置，其特征在于，所述蒸馏室(50)的洒水圈(30)是由管材对接成一圈圆环，且圆环接口处封闭，管材横截面为圆形、椭圆形、方形或矩形，至少一圈洒水圈(30)通过洒水圈连接板(42)组成同心环，每一根洒水圈(30)至少开有一个进口与回流液进口管(32)固连，所有洒水圈(30)的底面开有若干个小孔。