CN215691730U - 一种馏分收集装置和蒸馏系统 - Google Patents

Abstract

一种馏分收集装置和蒸馏系统，属于化工设备领域。馏分收集装置包括相互配合的主收集罐和次级收集罐。其中，主收集罐和次级收集罐分别设置有压力阀、进液管、负压连接管和排液阀。在该馏分收集装置中，次级收集罐可以作为主收集罐的缓冲部分，通过对二者的交替配合适用，可以方便地进行连续的馏分收集操作而不必频繁停机。

Description

一种馏分收集装置和蒸馏系统

技术领域

本申请涉及化工设备领域，具体而言，涉及一种馏分收集装置和蒸馏系统。

背景技术

在化工等领域—尤其是石化和制药等方面—生产过程中都会或多或少地涉及到蒸馏工艺；即基于不同化学物质的沸点的不同的特性，将物质进行分离。

实施蒸馏工艺就需要蒸馏设备的参与。产业化量产时，需要蒸馏的产品的量会非常大，从而会对蒸馏设备提出很高的要求。

在原料的成分复杂或者原料的处理量很大的情况下，浓蒸馏过程中需要进行多次的馏分收集。这就会涉及到频繁地暂停蒸馏和压力调节等操作，从而导致整个蒸馏过程耗时很长。

实用新型内容

本申请提出了一种馏分收集装置和蒸馏系统，其可以改善、甚至解决上述的现有的蒸馏设备在蒸馏过程中需要频繁启停的问题。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请的示例提供了一种应用于蒸馏系统中的馏分收集装置。

馏分收集装置包括：

至少一个主收集罐，每个主收集罐设置有主压力阀、主进液管、主负压连接管和主排液阀，主进液管配置有主进液阀；

次级收集罐，设置有次级压力阀、次级进液管、次级负压连接管和次级排液阀，次级收集罐与至少一个主收集罐并行或串行排布，次级进液管具有次级进液阀；

当主收集罐的数量大于等于二时，各个主收集罐并行排布；

当次级收集罐与至少一个主收集罐并行排布时，主进液管、次级进液管分别独立配置或连接于同一管路；

当次级收集罐与至少一个主收集罐串行排布时，次级进液管与主排液阀连接。

本申请示例中，设置两级收集罐且分别为主收集罐和次级收集罐；两者能够相互配合收集馏分。例如，初时由主收集罐收集馏分，当主收集罐注满时，则可以由次级收集罐收集馏分。同时，在次级收集罐收集馏分时，主收集罐可以排放其中收集的馏分。当主收集罐中的馏分排放完毕之后，可以对其抽真空形成负压，以备下次继续收集馏分，而次级收集罐同样可以依此方式操作。因此，主收集罐和次级收集罐可以交替使用，从而在整个蒸馏过程中，蒸馏设备可以持续工作。

根据本申请的一些示例，主收集罐的数量为一个，次级收集罐的数量为一个，主收集罐通过次级排液阀与次级收集罐的次级进液管连接并串行排布。

根据本申请的一些示例，主收集罐的数量为三个，次级收集罐的数量为一个；三个主收集罐与次级收集罐并行排布。

根据本申请的一些示例，三个主收集罐的主进液管在末端与第一进液合流管连接；和/或，三个主收集罐的负压连接管在末端与第一负压合并管连接。

根据本申请的一些示例，主收集罐的数量为三个，次级收集罐的数量为一个；三个主收集罐并行排布，且与次级收集罐串形排布。

根据本申请的一些示例，三个主收集罐的主排液阀通过汇流管与次级收集罐的次级进液管连接。

根据本申请的一些示例，三个主收集罐的主进液管在末端与第二进液合流管连接；和/或，三个主收集罐的负压连接管在末端与第二负压合并管连接。

根据本申请的一些示例，主压力阀、主进液阀、主排液阀、次级压力阀、次级进液阀和次级排液阀中的一者或多种为电磁阀。

根据本申请的一些示例，主压力阀和/或次级压力阀为电子压力阀。

在第二方面，本申请的示例提供了一种蒸馏系统，其包括配置真空泵和冷凝器的反应釜。该蒸馏系统还包括馏分收集装置；

馏分收集装置的主进液管与反应釜的冷凝器连接，主负压连接管和次级负压连接管与真空泵连接。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请示例中的蒸馏系统的原理框架结构示意图；

图2示出了本申请示例中的第一种馏分收集装置的结构示意图；

图3示出了本申请示例中的第二种馏分收集装置的结构示意图；

图4示出了本申请示例中的第三种馏分收集装置的结构示意图。

图标：100-蒸馏系统；101-反应釜；102-馏分收集装置；103-真空泵；104-冷凝器；200-馏分收集装置；201-主收集罐；2011-主压力阀；2012-主进液管；2013-主负压连接管；2014-主排液阀；202-次级收集罐；2021-次级压力阀；2022-次级进液管；2023-次级负压连接管；2024-次级排液阀；203-共用管；300-馏分收集装置；301-第一进液合流管；302-第一负压合并管；400-馏分收集装置；402-第二负压合并管。

具体实施方式

目前，在蒸馏过程中，当蒸馏设备的馏分储存装置装满时，需要停机排放馏分，以便进行下一批次的收集动作。

因此，对于原料的成分复杂，或者说原料量较大的情况，需要分多次对气体冷凝收集液进行收集和排放。并且，每次放液前，需先将釜内料液降温到选定温度。当料液温度降到选定温度后，关闭排气口，打开进气口，并开始使用气体对釜内负压置换至常压。然后打开收集器放液口，放出冷凝液。冷凝液放液完成后，关闭进气口、放液口。随后开启升温系统，打开真空排气口继续蒸馏。

如上述，整个排液和继续蒸馏过程会涉及到控温、置换、放液、开始浓缩等步骤和相关操作，在一些情况下可能需要诸如30分钟左右。这会严重地影响浓缩效率，同时消耗大量惰性气体及人工。

有鉴于此，在本申请的示例中，发明人提出了一种新的蒸馏系统，其可以实现在不停机的情况下，连续地排放和收集馏分，从而显著地提高设备的利用率，同时也可以减少人工和工艺气体的浪费。

换言之，本申请示例中的蒸馏系统能够实现浓缩蒸馏过程不暂停，保证连续控温浓缩。并且，收集冷凝液和放液都不影响浓缩，从而可以达到节约成本、提高工作效率。

在整体上而言，本申请示例的方案主要通过对蒸馏设备的改进提出了一种新颖的蒸馏系统。利用该蒸馏系统，并且配合于其结构特点，对应地进行蒸馏操作可以达到高效蒸馏的效果。

在本申请示例中，蒸馏系统的改进点之一在于：

对收集馏分(受热蒸发的气体通过冷凝器冷却而凝聚为液体的物质)的设备配置了主收集罐和次级收集罐。二者可以交替使用。例如，初始阶段，主收集罐收集馏分，次级收集罐可以排空为负压。当主收集罐装满馏分时，将其关闭。然后通过次级收集罐收集馏分，并且将主收集罐排空。二者交替作业，因此，在整个蒸馏过程中，均存在收集罐在对馏分进行收集，并不需要暂停蒸馏/停机等待排放掉收集的馏分后再继续蒸馏和收集。

本申请示例中的蒸馏系统的原理框架结构示意图，请参阅图1。

整体上而言，本申请示例中的蒸馏系统100包括反应釜101、真空泵103、冷凝器104和馏分收集装置102。其中，真空泵和冷凝器分别与反应釜连接。由于真空泵、冷凝器和反应釜均为本领域中的常规设备或者市售现有的设备，本领域技术人员知晓如何对上述设备实现使用，因此，本申请中不对其进行详述。其中的馏分收集装置将后文中进行详述。

在前述蒸馏系统中，蒸馏的主要过程发生在反应釜内。真空泵与反应釜连接，用以调节其内部的压强，以便根据需要的馏分的沸点将对应馏分蒸出。冷凝器与反应釜连接，用以将由反应釜内蒸出的气体状态的馏分液化。液化的馏分则通过馏分收集装置进行收集；因此，馏分收集装置液与真空泵、冷凝器连接。

本申请示例中的馏分收集装置主要包括两级收集罐，且该两级收集罐分别与蒸馏系统中的真空泵和冷凝器连接。根据前文的分析讨论可知，目前的蒸馏系统的蒸馏效率低下的一个原因在于通过反应釜蒸馏出的液化馏分需要排放，以备下一批次的蒸馏。但是，现有的蒸馏设备中，收集馏分的设备是与真空系统连接的，尤其是与反应釜的真空系统连接。排放收集的馏分需要对反应釜进行操作，例如压力和温度等控制。因此，排放馏分需要停机操作，从而导致耗时耗力。即使将馏分收集设备与反应釜的真空系统独立开，也会存在设备复杂化大大增加，并且操作时也需要一定的时间。

考虑到上述的实际现状，发明人提出配置两套收集设备，即上述的二级收集罐。通过对二级收集罐的搭配、交替操作，来实现确保正常蒸馏的情况下，仍然能够进行馏分排放和收集。

以下将结合附图对本申请示例中的馏分收集装置进行详述。

实施例1

本示例中，馏分收集装置可以被用于单台设备(主要指反应釜)，并且具有充足的安装空间的蒸馏系统。该单台反应釜，通过升腾管连接冷凝器，冷凝器的另一端则连接收集罐的冷凝液收集罐。

如图2所示，馏分收集装置200包括一个主收集罐201和一个次级收集罐202。主收集罐和次级收集罐呈高度差排布的方式连接，即沿着重力方向或者说竖直方向排布。因此，主收集罐中所收集的液体可以在重力作用下，进入到次级收集罐中。并且，通过使次级收集罐呈负压状态，液体可以更快地从主收集罐进入到次级收集罐中。

其中，主收集罐设置201有主压力阀2011、主进液管2012、主负压连接管2013和主排液阀2014。并且，其中的主进液管配置有主进液阀(图未标)。其中，主压力阀、主进液管、主负压连接管和主排液阀分别通过诸如螺纹连接的方式与主收集罐的罐体连接。

其中的次级收集罐202则设置有次级压力阀2021、次级进液管2022、次级负压连接管2023和次级排液阀2024，次级收集罐与主收集罐串行排布，并且，次级进液管具有次级进液阀(未绘示)。

上述各种阀门，即主压力阀、主进液阀、主排液阀、次级压力阀、次级进液阀和次级排液阀可以分别独立地采用市售的各种适用的阀门，本申请中不对其做具体的限定。一些示例中，这些阀门也可以为电磁阀。对于馏分收集装置中的主压力阀和/或次级压力阀而言，同样可以分别独立地采用市售的各种适用的阀门，本申请中不对其做具体的限定；一些示例中选择为电子压力阀。

在图2中，次级进液管的次级进液阀并未绘出，或者在另一些情况下，该相邻且连接的主收集罐和次收集罐可以在管道连接处共用一个阀门。即主收集罐的主排液阀与次级收集罐中的次级进液阀由同一个阀门提供。另外，为了方便于管路布置、减小连接的复杂度，图2中主收集罐的主负压连接管和次级收集罐的次级负压连接管还可以通过共用管203连接，从而通过共用管203与真空泵连接。

示例中的馏分收集装置还可以将主收集罐的主进液管与反应釜的冷凝器连通，并且将主收集罐的主负压连接管、次收集罐的次级进液管连接真空泵，从而构成蒸馏系统。

基于上述的蒸馏系统的蒸馏过程如下：

浓缩前关闭主收集罐和次级收集罐的所有功能口。

打开主收集罐与次级收集罐之间的联通口；即主排液阀和次级进液管处于开启状态，从而允许馏分经过主收集罐进入到次级收集罐。

然后开启次级收集罐的真空口及反应釜内的加热系统开始浓缩蒸馏。此时主收集罐的真空口处于关闭状态。

随着蒸馏的进行，浓缩的冷凝液经过主收集罐流入次级收集罐中。

待次级收集罐中的冷凝液达到一定体积后，打开主收集罐的真空口，且关闭次级收集罐的真空口及关闭主收集罐与次级收集罐间的联通口；即关闭主收集罐的主排液阀。此时，冷凝液收集在主收集罐内，而次级收集罐中的冷凝液在惰性气体保护，通过打开次级排液阀而被放出。

待次级收集罐中的冷凝液全部放出后，开启次级收集罐的真空口，同时打开主收集罐与次级收集罐的联通口，再将主收集罐真空口关闭。

本示例中，采用主收集罐和次收集罐串联安装且使用相同的收集罐内压力下，通过间歇式的调节系统功能口进行排液。使整个浓缩蒸馏连续浓缩直至达到目的。

实施例2

本示例中，馏分收集装置可以被用于单台设备(主要指反应釜)，也可以用于多台设备。对于安装空间不足，不便进行高度落差配置收集管的情况尤其适用。

参阅图3，在本示例中，馏分收集装置300具有三个主收集罐201和一个次级收集罐202。并且，针对高度差空间不足的情况，三个主收集罐并行排布，且与次级收集罐并排布置。换言之，该三个主收集罐和一个次级收集罐并行排布。需要指出的是，三个主收集罐并行排布的方案也可以改变为串形布置。如此，串形排布连接的主收集罐中的部分收集罐也可以作为缓冲罐使用，即起到次级收集罐的作用。

针对单台反应釜的情况，本示例中的馏分装置的三个主收集罐分别独立地或者通过要一根管道与反应釜的连接。即三个主收集罐的主进液管与反应釜的冷凝器连接，同时三个收集罐的主负压连接管与反应釜的真空泵连接。

正如前述，为了方便管道的布置和安装的简便，三个主收集罐的主进液管在末端与第一进液合流管连接，并通过该第一进液合流管301与反应釜的冷凝器连接。同样，三个主收集罐的负压连接管可以在末端与第一负压合并管302连接，并通过该第一负压合并管302与反应釜的真空泵连接。

进一步地，对于本示例中，主收集罐和次级收集罐的配合方式，既可以是各个主收集罐的主进液管和次级进液管分别独立配置并据此与冷凝器连接。或者，各个主收集罐的主进液管和次级进液管先连接一个公共管道，并经由该公共管道与冷凝器连接。一些示例中，主进液管通过分支管与次级进液管连接，并且分支管连接于主进液管的远离主收集罐和主进液阀处。换言之，在主收集罐的主进液管通过阀门/主进液阀关闭之后，冷凝器排放的冷凝液是经过分支管，再与次级收集罐的次级进液管连接。

各个主收集罐的主负压连接管和次级收集罐的次级负压连接管也可以先连接一个公共管道，并经由该公共管道与真空泵连接。

本示例中，主收集罐和次级收集罐的结构可以与实施例1中的收集罐相同，或者也可以根据需要进行适当的调整。

使用本示例中的馏分收集装置时，其主收集罐和次级收集罐的进液管均与冷凝器连接，且负压连接管还与真空泵连接。其蒸馏过程如下：

三个主级收集罐可以同时或先后收集馏分，在三个罐都满液后，将次级收集罐内的真空控制和浓缩釜真空基本一致。然后关闭三个主收集罐的冷凝液收集管口，并且打开冷凝液收集管的联通阀，使冷凝液经过冷凝管流入次级收集罐内。

主收集罐内的馏分则可以在氮气保护下放出。然后，将主收集罐的真空拉至和浓缩釜内真空一致。此后，关门次级收集罐的进液管的联通管口，打开主收集罐的冷凝液收集管口，冷凝液流入主收集罐内，继续浓缩直至浓缩结束。

实施例3

本示例与实施例2的主要区别在于：

参阅图4，本示例中的馏分收集装置400的三个主收集罐并行排布，且与次级收集罐串行排布。

其中三个主收集罐与次级收集罐的串行排布方式，可以是三者的主排液阀分别独立地通过管道与次级收集罐的进液管连接。在另一些情况下，可以选择三个主收集罐的主排液阀通过汇流管与次级收集罐的次级进液管连接。

此外，与前述实施例2中的涉及的内容相似地，三个主收集罐的主进液管可以选择在末端与第二进液合流管(图未绘示)连接，再与反应釜的冷凝器连接。三个主收集罐的负压连接管也可以选择在末端与第二负压合并管402连接，然后再与反应釜101的真空泵103连接。

本示例中的馏分装置可以用于多台设备，且安装空间可进行落差分配缓冲储液的蒸馏系统100。配置系统时，各个反应釜101采用升腾管连接冷凝器104，冷凝器104另一端出口连接各个对应的主收集罐201。主收集罐201的液体出口则可以连接位于相对更低位置的下方的次级收集罐202。下方的次级收集罐202和主收集罐201还连接系统真空管。

本示例中的馏分收集装置102在应用于蒸馏系统100进行蒸馏时可以通过如下方式进行实施。

浓缩过程中，主收集罐201满液后，将下方的次级收集罐202内的真空控制和主收集罐201真空基本一致。打开主收集罐201和次级收集罐202之间联通阀，将液体通过高位落差流入下方的收集罐内。然后，关门联通阀，主收集罐201继续浓缩，而下方收集罐氮气保护下将液体放出。随后，将缓冲罐/次级收集罐202继续拉真空，继续浓缩直至浓缩结束。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上文结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，前文中对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“主”、“次”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，在不矛盾或冲突的情况下，本申请的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本申请中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本申请公开的内容自制。在本申请中，为了突出本申请的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种馏分收集装置，应用于蒸馏系统，其特征在于，所述馏分收集装置包括：

至少一个主收集罐，每个主收集罐设置有主压力阀、主进液管、主负压连接管和主排液阀，所述主进液管配置有主进液阀；

次级收集罐，设置有次级压力阀、次级进液管、次级负压连接管和次级排液阀，所述次级进液管具有次级进液阀，所述次级收集罐与所述至少一个主收集罐并行或串行排布；

当所述主收集罐的数量大于等于二时，各个主收集罐并行排布；

当所述次级收集罐与所述至少一个主收集罐并行排布时，所述主进液管、所述次级进液管分别独立配置或连接于同一管路；

当所述次级收集罐与所述至少一个主收集罐串行排布时，所述次级进液管与所述主排液阀连接。

2.根据权利要求1所述的馏分收集装置，其特征在于，所述主收集罐的数量为一个，所述次级收集罐的数量为一个，所述主收集罐通过所述次级排液阀与所述次级收集罐的所述次级进液管连接并串行排布。

3.根据权利要求1所述的馏分收集装置，其特征在于，所述主收集罐的数量为三个，所述次级收集罐的数量为一个；

三个主收集罐与次级收集罐并行排布。

4.根据权利要求3所述的馏分收集装置，其特征在于，三个主收集罐的主进液管在末端与第一进液合流管连接；

和/或，三个主收集罐的负压连接管在末端与第一负压合并管连接。

5.根据权利要求1所述的馏分收集装置，其特征在于，所述主收集罐的数量为三个，所述次级收集罐的数量为一个；

三个主收集罐并行排布，且与次级收集罐串形排布。

6.根据权利要求5所述的馏分收集装置，其特征在于，所述三个主收集罐的主排液阀通过汇流管与所述次级收集罐的次级进液管连接。

7.根据权利要求6所述的馏分收集装置，其特征在于，所述三个主收集罐的主进液管在末端与第二进液合流管连接；

和/或，三个主收集罐的负压连接管在末端与第二负压合并管连接。

8.根据权利要求1所述的馏分收集装置，其特征在于，所述主压力阀、所述主进液阀、所述主排液阀、所述次级压力阀、所述次级进液阀和所述次级排液阀中的一者或多种为电磁阀。

9.根据权利要求1或8所述的馏分收集装置，其特征在于，所述主压力阀和/或所述次级压力阀为电子压力阀。

10.一种蒸馏系统，包括配置真空泵和冷凝器的反应釜，其特征在于，所述蒸馏系统还包括：如权利要求1至9中任一项所述的馏分收集装置；

所述馏分收集装置的主进液管与所述反应釜的冷凝器连接，所述主负压连接管和所述次级负压连接管分别与所述真空泵连接。

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