CN220237794U - 一种精馏试验装置及用于精馏试验装置的连接管组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精馏试验装置，包括精馏塔、冷凝器、连接管、冷凝液罐和升气管。冷凝器的输入口与精馏塔的顶部出口连通。冷凝器的输出口具有或连接有积液腔，积液腔内具有位于下方的液体和位于上方的气体。连接管的顶部管口连通至积液腔且位于积液腔的液面以下，连接管的底部管口连通至冷凝液罐的输入口。冷凝液罐的输出口连通至精馏塔的输入口，且连通管路上设有驱动设备，用于驱动冷凝液罐内的液体进入精馏塔。升气管的第一端管口连通至积液腔且位于积液腔的液面以上，升气管的第二端管口连通至冷凝液罐内且位于冷凝液罐内液面以上。本实用新型还公开了一种用于精馏试验装置的连接管组件，包括连接管和升气管。

Description

一种精馏试验装置及用于精馏试验装置的连接管组件

技术领域

本实用新型属于化工试验仪器技术领域，尤其涉及一种精馏试验装置及用于精馏试验装置的连接管组件。

背景技术

精馏是化工中一种典型的液液分离技术，利用混合物中各组分具有不同的挥发度，通过汽化、冷凝、回流等操作形成多级气液平衡，最终实现混合物分离。精馏塔顶一般配备冷凝器对塔顶蒸汽进行冷却，并通过竖直管道流入到下方冷凝液罐中，后续通过机泵从冷凝液罐中抽料进行回流，通过回流量调节实现塔顶产品质量精准控制。

精馏试验装置作为试验设备，往往用作教学、科研等用途，装置具有设备尺寸小、调节参数小、操作弹性小等问题，装置系统不容易稳定。精馏塔顶蒸汽通过冷凝器时，由于组分原因或者冷却水调节原因或者安装结构原因，都无法保证蒸汽全部冷凝。往往是以一种气液混合的方式通过管道流入到冷凝液罐中，试验管道一般管径较小，如有大流量气液混合物经试验管道流入冷凝液罐，流通管有可能出现间歇性阻滞现象，使流入到冷凝液罐中的液体流量不稳定，进而导致液位不稳、回流控制不稳，如此，对产品质量的稳定控制带来了较大困难。

在现有技术中，更多的是关注如何通过自动化或先进控制等手段去解决后续如何进行稳定控制的问题，不但成本高，且面对一些小流量系统的试验装置时，难度也相对较大，不易实现。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种精馏试验装置及用于精馏试验装置的连接管组件，以解决现有技术中冷凝器出口和冷凝液罐之间的管道内容易出现间歇性阻滞现象的问题。

本实用新型的技术方案为：

一种精馏试验装置，包括：

精馏塔；

冷凝器，所述冷凝器的输入口与所述精馏塔的顶部出口连通；所述冷凝器的输出口具有或连接有积液腔，所述积液腔内具有位于下方的液体和位于上方的气体；

连接管和冷凝液罐，所述连接管的顶部管口连通至所述积液腔且位于所述积液腔的液面以下，所述连接管的底部管口连通至所述冷凝液罐的输入口；所述冷凝液罐的输出口连通至所述精馏塔的输入口，且连通管路上设有驱动设备，用于驱动所述冷凝液罐内的液体进入所述精馏塔；

升气管，所述升气管的第一端管口连通至所述积液腔且位于所述积液腔的液面以上，所述升气管的第二端管口连通至所述冷凝液罐内且位于所述冷凝液罐内液面以上。

本实用新型的一种精馏试验装置，所述升气管设于所述连接管内。

本实用新型的一种精馏试验装置，所述升气管的第二端管口伸出所述连接管的底部管口。

本实用新型的一种精馏试验装置，所述升气管的第二端管口伸出所述连接管的底部管口的长度为1.5～2.5厘米。

本实用新型的一种精馏试验装置，所述升气管固定于所述连接管的内壁。

本实用新型的一种精馏试验装置，所述连接管包括第一管、第二管和连接部，所述第一管的顶部管口为所述连接管的顶部管口，所述第一管的底部管口和所述第二管的顶部管口通过连接部连接并连通，所述第二管的底部管口为所述连接管的底部管口；

所述升气管依次穿设所述第一管、所述连接部和所述第二管，所述升气管与所述第一管的内壁固定连接。

本实用新型的一种精馏试验装置，所述升气管与所述连接管的内壁焊接连接。

本实用新型的一种精馏试验装置，所述冷凝器为列管式冷凝器，所述列管式冷凝器输出端的封头内部形成所述积液腔。

本实用新型的一种精馏试验装置，所述冷凝器为板式冷凝器，所述板式冷凝器的输出口连接有积液容器，所述积液容器的内部形成所述积液腔。

一种用于精馏试验装置的连接管组件，包括连接管和升气管，所述升气管固定连接于所述连接管内，且所述升气管两端的管口均伸出于所述连接管两端的管口。

本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

本实用新型通过设置升气管，平衡了连接管两端连通区域(即积液腔和冷凝液罐)内的气压，从而使得从精馏塔的顶部出口离开的蒸汽经冷凝器冷凝后能够稳定流入冷凝液罐内，不会发成间歇性阻滞现象，保证冷凝液罐液位稳定，最终只需通过常规控制手段即可达到回流稳定控制效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。

图1为本实用新型的一种精馏试验装置(采用列管式冷凝器)的结构示意图；

图2为本实用新型的一种连接管组件的结构示意图。

附图标记说明：

1：精馏塔；2：冷凝器；3：积液腔；4：连接管；41：第一管；42：第二管；43：连接部；5：升气管；6：冷凝液罐；7：驱动设备。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

实施例1

参看图1和图2，本实施例提供一种精馏试验装置，包括精馏塔1、冷凝器2、连接管4、冷凝液罐6和升气管5。冷凝器2的输入口与精馏塔1的顶部出口连通。冷凝器2的输出口具有或连接有积液腔3，积液腔3内具有位于下方的液体和位于上方的气体。连接管4的顶部管口连通至积液腔3且位于积液腔3的液面以下，连接管4的底部管口连通至冷凝液罐6的输入口。冷凝液罐6的输出口连通至精馏塔1的输入口，且连通管路上设有驱动设备7，用于驱动冷凝液罐6内的液体进入精馏塔1。升气管5的第一端管口连通至积液腔3且位于积液腔3的液面以上，升气管5的第二端管口连通至冷凝液罐6内且位于冷凝液罐6内液面以上。

从精馏塔1的顶部出口离开的蒸汽，经过冷凝器2冷凝后，以液态的形式经过连接管4流入冷凝液罐6内，随着冷凝液不断流入冷凝液罐6，冷凝液罐6内的气压可能会高于积液腔3内的气压，导致会有气体从冷凝液罐6经过连接管4逆流至积液腔3，气体在连接管4内与冷凝液相遇会阻碍冷凝液的流动，从而出现阻滞现象；当气体流到积液腔3内使得积液腔3内气压和冷凝液罐6内气压平衡后，气体不再逆流，但经过一段时间后，冷凝液罐6内的气压又会高于积液腔3内的气压，从而再次出现气体逆流现象，最后呈现为间歇性阻滞现象。且由于在冷凝器2内蒸汽可能无法完全冷凝成液态，冷凝液从积液腔3内经过连接管4流向冷凝液罐6时，冷凝液中会携带部分气体，从而使得会更快地使得冷凝液罐6内的气压可能会高于积液腔3内的气压，使得间歇性阻滞现象出现得更频繁。

对于此，本实施例通过设置升气管5，升气管5两端分别连通至积液腔3和冷凝液罐6内，且连通口均位于液面以上，从而实时平衡积液腔3和冷凝液罐6内的气压，杜绝了连接管4内阻滞现象的发生。

下面对本实施例的精馏试验装置的具体结构进行进一步说明。

如图1所示，为方便冷凝液的向下流动，连接管4一般竖直设置。连接管4的顶部管口连接至积液腔3的底部，从积液腔3的底部连通积液腔3内部。连接管4的底部管口连接至冷凝液罐6的顶部，从冷凝液罐6的顶部连通至冷凝液罐6内部。

升气管5主要用于连通积液腔3和冷凝液罐6内的气体空间，为节省空间，可以将升气管5设置在连接管4内。为了方便安装，升气管5可以固定在连接管4的内壁上。升气管5的第一端从连接管4的顶部管口伸入积液腔3内，且升气管5伸入积液腔3的高度(也就是升气管5的第一端管口伸出连接管4顶部管口的高度d1)根据精馏塔1最大蒸发量产生的冷凝量进行确认，确保积液腔3内的存液量液面高度不会超过升气管5的第一端管口。升气管5的第二端管口伸出连接管4的底部管口，而后伸入冷凝液罐6内。升气管5的第二管42管口略微超过连接管4的底部管口，超过长度d2一般为1.5～2.5厘米，更优的在2厘米左右。

为方便现场安装，连接管4一般包括第一管41、第二管42和连接部43，第一管41的顶部管口为连接管4的顶部管口，第一管41的底部管口和第二管42的顶部管口通过连接部43连接并连通，第二管42的底部管口为连接管4的底部管口。在现场组装前，第一管41先安装在冷凝器2上，第二管42先安装在冷凝液罐6上，而后在现场组装时通过连接部43连接并密封连通。当然在其他实施例中，连接管4可以是整体不可拆分的一根管，或者由三根或者更多根管连接而成，此处不做限制。

升气管5依次穿设第一管41、连接部43和第二管42。升气管5可以与第一管41内壁固定连接，也可以与第二管42内壁固定连接，又或者同时与第一管41内壁和第二管42内壁固定连接。在本实施例中，出于升气管5第一端管口伸出连接管4顶部管口的长度相比于升气管5第二端管口伸出连接管4底部管口的长度更难以控制，故，升气管5与第一管41的内壁固定连接。

从耐腐蚀性、使用寿命等方面考虑，连接管4和升气管5一般采用金属管材，升气管5和连接管4内壁通过焊接连接。

冷凝器2有多种类型，现有的大部分类型均可使用在本实施例中，具体可根据实际情况选择冷凝器2类型。在一些冷凝器2中，冷凝器2的输出口处具有较大的一部分空间，在这部分空间内存有经过冷凝器2冷凝后待流出的冷凝液，该部分空间即可作为上述提到的积液腔3，例如列管式冷凝器2，其输出端的封头内部形成积液腔3。而在另一些冷凝器2中，冷凝器2的输出口处不具备上述的能够存储有部分冷凝液的空间，在采用这些冷凝器2时，需要在冷凝器2的输出口上额外连接积液容器，连接管4的顶部管口连接并连通至积液容器内，升气管5的第一端管口也伸入至积液容器内，例如板式冷凝器2，其输出口连接有积液容器，积液容器的内部形成积液腔3。

驱动设备7可以采用离心泵、齿轮泵等，串联在冷凝液罐6的输出口和精馏塔1的输入口之间的管路上。

本实施例的精馏试验装置，正常运行时如图1所示，气相的物质从精馏塔1内上升进入冷凝器2内，在冷凝器2中进行换热，气相物质换热冷凝后流入积液腔3内。由于冷凝器2在进行冷凝操作时，冷凝剂用量控制不同，则冷凝器2内蒸汽冷凝效果不同，容易在积液腔3内可能形成气液混合物，积液腔3内下半部分一般为液相，上方形成一定压力。在前端压力(也就是积液腔3上部分空间的气压)的推动下气液混合物会一同通过连接管4进入冷凝液罐6中。在没有升气管5的情况下，运行一段时间后或瞬时流量过大时，一般会在连接管4内形成间歇性阻滞现象，使得流体流量不稳定。本实施例通过设置升气管5，保证了积液腔3和冷凝液罐6内的压力平衡，使气液混合物流经连接管4时平稳。如此，冷凝液罐6内的液位就会相对稳定。最后，通过驱动设备7使冷凝液罐6内冷凝液回流到精馏塔1中。这样可以保证精馏塔1顶部出口和冷凝器2输入口之间的管路内的气相稳定，冷凝器2内的冷凝过程稳定，经过积液腔3、连接管4流入冷凝液罐6的流量稳定，确保冷凝液罐6的液位稳定，最后通过驱动设备7流入精馏塔1的流量稳定，保证整个回流系统稳定，即可通过对回流量的调节达到精馏塔1塔顶质量控制的要求。

本实施例的精馏试验装置，从系统角度进行考虑，解决了从冷凝器2输出口到冷凝液罐6的输入口之间的管道(也就是连接管4)内容易出现间歇性阻滞现象的问题，从而解决了系统中的不稳定性。本实施例中的连接管组件(包括连接管4和固定在连接管4内的升气管5)，加工方便，安装简单，成本低。本实施例解决了连接管4内容易出现间歇性阻滞现象的问题，使得本实施例的精馏试验装置可以采用相对较小的冷凝液罐6来完成稳定的回流控制，同时使得本实施例的精馏试验装置可以适用于流量较小的系统(一般回流量小于10L/h)——在没有升气管的情况下，现有的自控系统需要采用高精度、小流量的检测控制仪表来防止间歇性阻滞现场的发生，而本实施例通过升气管的设置解决了自控系统在采用高精度、小流量检测控制仪表时带来的高成本问题。

实施例2

参看图2，本实施例提供一种用于精馏试验装置的连接管组件，包括连接管4和升气管5。升气管5固定连接于连接管4内，且升气管5两端的管口均伸出于连接管4两端的管口

具体，连接管4的顶部管口用于连接至精馏试验装置中的冷凝器2输出端，连接管4的底部管口用于连接至精馏试验装置中的冷凝液罐6输入端。为方便现场安装，连接管4一般包括第一管41、第二管42和连接部43，第一管41的顶部管口为连接管4的顶部管口，第一管41的底部管口和第二管42的顶部管口通过连接部43连接并连通，第二管42的底部管口为连接管4的底部管口。在现场组装前，第一管41先安装在冷凝器2上，第二管42先安装在冷凝液罐6上，而后在现场组装时通过连接部43连接并密封连通。当然在其他实施例中，连接管4可以是整体不可拆分的一根管，或者由三根或者更多根管连接而成，此处不做限制。

升气管5可以固定在连接管4的内壁上。升气管5的第一端从连接管4的顶部管口伸出，伸出高度d1根据精馏试验装置中精馏塔1最大蒸发量产生的冷凝量进行确认，确保升气管5第一端管口能够伸出积液腔3(连接管4顶部管口连通的区域，该区域内存储有经冷凝器2冷凝后形成的冷凝液，而在冷凝液液面上方具有气相空间)内的冷凝液液面。升气管5的第二端管口伸出连接管4的底部管口，具体，升气管5的第二管42管口略微超过连接管4的底部管口，超过长度d2一般为1.5～2.5厘米，更优的在2厘米左右。

升气管5依次穿设第一管41、连接部43和第二管42。升气管5可以与第一管41内壁固定连接，也可以与第二管42内壁固定连接，又或者同时与第一管41内壁和第二管42内壁固定连接。在本实施例中，出于升气管5第一端管口伸出连接管4顶部管口的长度相比于升气管5第二端管口伸出连接管4底部管口的长度更难以控制，故，升气管5与第一管41的内壁固定连接。

从耐腐蚀性、使用寿命等方面考虑，连接管4和升气管5一般采用金属管材，升气管5和连接管4内壁通过焊接连接。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种精馏试验装置，其特征在于，包括：

精馏塔；

冷凝器，所述冷凝器的输入口与所述精馏塔的顶部出口连通；所述冷凝器的输出口具有或连接有积液腔，所述积液腔内具有位于下方的液体和位于上方的气体；

连接管和冷凝液罐，所述连接管的顶部管口连通至所述积液腔且位于所述积液腔的液面以下，所述连接管的底部管口连通至所述冷凝液罐的输入口；所述冷凝液罐的输出口连通至所述精馏塔的输入口，且连通管路上设有驱动设备，用于驱动所述冷凝液罐内的液体进入所述精馏塔；

升气管，所述升气管的第一端管口连通至所述积液腔且位于所述积液腔的液面以上，所述升气管的第二端管口连通至所述冷凝液罐内且位于所述冷凝液罐内液面以上。

2.根据权利要求1所述的精馏试验装置，其特征在于，所述升气管设于所述连接管内。

3.根据权利要求2所述的精馏试验装置，其特征在于，所述升气管的第二端管口伸出所述连接管的底部管口。

4.根据权利要求3所述的精馏试验装置，其特征在于，所述升气管的第二端管口伸出所述连接管的底部管口的长度为1.5～2.5厘米。

5.根据权利要求2所述的精馏试验装置，其特征在于，所述升气管固定于所述连接管的内壁。

6.根据权利要求5所述的精馏试验装置，其特征在于，所述连接管包括第一管、第二管和连接部，所述第一管的顶部管口为所述连接管的顶部管口，所述第一管的底部管口和所述第二管的顶部管口通过连接部连接并连通，所述第二管的底部管口为所述连接管的底部管口；

所述升气管依次穿设所述第一管、所述连接部和所述第二管，所述升气管与所述第一管的内壁固定连接。

7.根据权利要求5所述的精馏试验装置，其特征在于，所述升气管与所述连接管的内壁焊接连接。

8.根据权利要求1所述的精馏试验装置，其特征在于，所述冷凝器为列管式冷凝器，所述列管式冷凝器输出端的封头内部形成所述积液腔。

9.根据权利要求1所述的精馏试验装置，其特征在于，所述冷凝器为板式冷凝器，所述板式冷凝器的输出口连接有积液容器，所述积液容器的内部形成所述积液腔。

10.一种用于精馏试验装置的连接管组件，其特征在于，包括连接管和升气管，所述升气管固定连接于所述连接管内，且所述升气管两端的管口均伸出于所述连接管两端的管口。