组合式精馏柱及其应用制造技术

本发明专利技术涉及组合式精馏柱及其应用。具体地说，本发明专利技术涉及一种组合式精馏柱，其特征在于，其包括：外柱体、中间套管、和内套管，三者各自的主体部分为同轴心设置的管状物。本发明专利技术还涉及一种包括该组合式精馏柱的精馏装置，以及使用本发明专利技术组合式精馏柱和精馏装置对待精馏物料进行精馏的方法。本发明专利技术装置和方法具有易清洗，可使用多种填料且更换方便，产物纯度高、质量稳定，精馏产率较高、分离成本低，精馏过程无安全隐患的特点，并可以根据不同需要改变填料种类和使用量，具有溶剂提纯、回收，天然产物提取等多种用途。

【技术实现步骤摘要】
组合式精馏柱及其应用
本申请涉及化学化工领域中的化合物分离纯化装置，具体涉及精馏用的部件以及使用该部件的组合式多用途精馏装置，还涉及它们的用途。
技术介绍
精馏一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法，其基本原理是将液体混合物部分气化，利用其中各组份挥发度(相对挥发度)不同的特性，实现分离目的的单元操作。精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置，又称为蒸馏塔。习惯上，工业上大规模的精馏装置称为精馏塔，实验室中小规模的精馏装置称为精馏柱。目前小规模的精馏柱多为简单的单管式设计，通常根据管径的大小来选用适合的填料。这种类型的精馏柱很难同时实现小体积和高塔板数，因为在处理量一定的条件下，增加柱长可增大塔板数，但同时也导致精馏柱体积增大。而通过减少处理量来实现小体积和高塔板数则与提高精馏效率的初衷相背离。 专利技术专利申请公开CN101642630A设计了一种实验室用精馏柱，包括外管和外管内并联的若干根精馏柱本体。该专利技术通过将若干根精馏柱本体并联设置用于精馏，解决现有技术中单根精馏柱的长度、管径等与处理量之间的矛盾，实现了精馏技术中高通量、高效率的要求。但是该专利技术由于并联了若干精馏柱，其精馏产物的纯度受到塔板数最低的精馏柱限制，精馏产物的质量不易控制。 技术专利CN201299982Y公开了一种串联式多级精馏溶剂回收器，该回收器依次串联有三组加热器、塔体和冷凝器。该设备在很大程度上解决了传统溶剂分离回收塔对于含有多种溶剂的体系只能进行选择性的若干溶剂进行分离且分离不完全的问题。同时具有结构紧凑、成本低廉和操作简单等特点。 技术专利CN201426987Y公开的新型有机试剂常压精馏提纯设备中，在精馏釜上设有加热夹套、防爆膜、压力表、泄压阀以及静电导出装置来提高设备的安全性能。该设备组成相对较繁杂，不适用于小规模溶剂分离和回收。 专利技术专利申请公开CN101433773A中涉及一种用于从玫瑰花中提取玫瑰精油的旋转蒸发减压精馏仪。包括精馏仪、冷凝器；精馏仪包括保温套和置于保温套内的填料精馏柱，保温套设有载热液体的进口与出口，填料精馏柱下端口装有减速器；冷凝器位于精馏仪的上方；冷凝器包括壳体和置于壳体内的双蛇冷凝器，填料精馏柱上端口与冷凝器的壳体相通，壳体上端设真空吸口，壳体下端设物料出口，物料出口上装有真空活塞，壳体下部设冷凝水入口和冷凝水出口。本设备结构简单，提取的玫瑰精油香味自然，水分和蜡质的含量极低。该专利技术也可用于其它物料提取。 因此，本领域仍然需要有化学品精馏装置，期待其具有易清洗，可使用多种填料且更换方便，产物纯度高、质量稳定，精馏产率较高、分离成本低，精馏过程无安全隐患的特点，并可以根据不同需要改变填料种类和使用量，具有溶剂提纯、回收，天然产物提取等多种用途。此外，本领域仍然有使用上述装置进行化学品纯化的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种化学品精馏装置，期待其具有易清洗，可使用多种填料且更换方便,产物纯度高、质量稳定,精馏产率较高、分离成本低,精馏过程无安全隐患的特点，并可以根据不同需要改变填料种类和使用量，具有溶剂提纯、回收，天然产物提取等多种用途。此外，本专利技术的另一目的在于提供一种使用上述装置进行化学品纯化的方法。期待本专利技术的这些装置可使用多种填料且更换方便，能够广泛应用于较小规模的高纯化合物制备、溶剂回收和挥发性天然产物分离等多种领域。 为此，本专利技术第一方面提供了一种组合式精馏柱，其特征在于， 其包括:外柱体、中间套管、和内套管,三者各自的主体部分为同轴心设置的管状物； 所述外柱体的下端开口，并在该下端开口处设置有用于与精馏装置中提供精馏蒸汽的装置(例如精馏瓶等，它们是一种精馏操作中的常规部件，用于盛装待精馏的液体物料)连接的接口 ；所述外柱体上端部的内沿用于与所述中间套管上端部密封套合； 所述中间套管的下端部的口径逐渐缩小并形成开口向上的弯钩，从而在中间套管的下端部形成可以实现液封功能的U形管形状，U形管的一侧为向上的小开口，另一侧口径逐渐增加并与中间套管的主体部分形成一体； 所述中间套管上端部的口径逐渐增加以形成中间套管膨胀部，该中间套管膨胀部的外沿与所述外柱体上端部的内沿密封套合，该中间套管膨胀部的内沿用于与所述内套管上部密封套合； 所述中间套管膨胀部的下方设置有若干通孔以供蒸汽通过； 所述内套管上部的口径增加以形成内套管膨胀部，该内套管膨胀部的外沿与所述中间套管膨胀部的内沿密封套合； 所述内套管底端部设置有筛板，该筛板可供蒸汽通过但是不能使精馏操作中所使用的填料通过； 所述内套管膨胀部的上方为内套管上开口，该内套管上开口的管径小于该内套管膨胀部，该内套管上开口可用于与其它的精馏装置部件连接； 所述外柱体、中间套管、和内套管三者由此密封套合，形成蒸汽从外柱体的下端开口进入，从内套管的上开口离开精馏柱的精馏回路。 根据本专利技术第一方面任一实施方案的组合式精馏柱，其特征在于，所述外柱体主体部分的半径与中间套管主体部分的半径之比为1: 0.4?0.9。 根据本专利技术第一方面任一实施方案的组合式精馏柱，其特征在于，所述中间套管主体部分的半径与内套管主体部分的半径之比为1: 0.4?0.9。 根据本专利技术第一方面任一实施方案的组合式精馏柱，其特征在于，所述外柱体、中间套管、和内套管三者的制造材质各自独立地选自玻璃或者不锈钢。在一个实施方案中，所述外柱体、中间套管、和内套管三者的制造材质均为玻璃。 根据本专利技术第一方面任一实施方案的组合式精馏柱，其特征在于，所述外柱体下端开口处设置的用于与精馏瓶连接的接口是外磨口结构的接口(这样，使得该接口的口径比与其连接的精馏瓶的口径小)。 根据本专利技术第一方面任一实施方案的组合式精懼柱,其特征在于，所述外柱体上端部的内沿用于与所述中间套管膨胀部的外沿密封套合，该密封套合是一体成形的结构或者是可拆卸的结构。 根据本专利技术第一方面任一实施方案的组合式精馏柱，其特征在于，所述外柱体上端部的内沿用于与所述中间套管膨胀部的外沿密封套合，该密封套合是一体成形的结构，由此，外柱体与中间套管是一体式的，二者不可拆解。这样的设计好处是显著的，即外柱体与中间套管二者一体成形，加强了二者在此位置的密封性。 根据本专利技术第一方面任一实施方案的组合式精馏柱，其特征在于，所述外柱体上端部的内沿与所述中间套管膨胀部的外沿密封套合，该密封套合是可拆卸的结构，由此，夕卜柱体与中间套管二者是可分离的，二者可拆解。这样的设计好处是显著的，即外柱体与中间套管二者可分别加工生产，只要能够使二者在此位置密封套合即可；还便于内部清洗；而且如果二者之一有损坏，替换其中之一即可与另一未损坏的构件组合。 根据本专利技术第一方面任一实施方案的组合式精馏柱，其特征在于，在所述外柱体上端部的内沿与所述中间套管膨胀部的外沿密封套合的状态下，所述呈U形管形状的弯钩部分与外柱体的内壁不会接触。在一个实施方案中，所述中间套管主体部分的俯视所观察到的圆圈，所述呈U形管形状的弯钩部分处于该圆圈内。呈U形管形状的弯钩部分的这种设计是有利的，例如，当外柱体与中间套管二者是可分离、可拆解的设计时，向外柱体内插入中间套管时不会因为U形管形状的弯钩部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式精馏柱，其特征在于，其包括：外柱体、中间套管、和内套管，三者各自的主体部分为同轴心设置的管状物；所述外柱体的下端开口，并在该下端开口处设置有用于与精馏装置中提供精馏蒸汽的装置连接的接口；所述外柱体上端部的内沿用于与所述中间套管上端部密封套合；所述中间套管的下端部的口径逐渐缩小并形成开口向上的弯钩，从而在中间套管的下端部形成可以实现液封功能的U形管形状，U形管的一侧为向上的小开口，另一侧口径逐渐增加并与中间套管的主体部分形成一体；所述中间套管上端部的口径逐渐增加以形成中间套管膨胀部，该中间套管膨胀部的外沿与所述外柱体上端部的内沿密封套合，该中间套管膨胀部的内沿用于与所述内套管上部密封套合；所述中间套管膨胀部的下方设置有若干通孔以供蒸汽通过；所述内套管上部的口径增加以形成内套管膨胀部，该内套管膨胀部的外沿与所述中间套管膨胀部的内沿密封套合；所述内套管底端部设置有筛板，该筛板可供蒸汽通过但是不能使精馏操作中所使用的填料通过；所述内套管膨胀部的上方为内套管上开口，该内套管上开口的管径小于该内套管膨胀部，该内套管上开口可用于与其它的精馏装置部件连接；所述外柱体、中间套管、和内套管三者由此密封套合，形成蒸汽从外柱体的下端开口进入，从内套管的上开口离开精馏柱的精馏回路。...

【技术特征摘要】
1.一种组合式精馏柱，其特征在于，其包括:外柱体、中间套管、和内套管，三者各自的主体部分为同轴心设置的管状物； 所述外柱体的下端开口，并在该下端开口处设置有用于与精馏装置中提供精馏蒸汽的装置连接的接口 ；所述外柱体上端部的内沿用于与所述中间套管上端部密封套合； 所述中间套管的下端部的口径逐渐缩小并形成开口向上的弯钩，从而在中间套管的下端部形成可以实现液封功能的U形管形状，U形管的一侧为向上的小开口，另一侧口径逐渐增加并与中间套管的主体部分形成一体； 所述中间套管上端部的口径逐渐增加以形成中间套管膨胀部，该中间套管膨胀部的外沿与所述外柱体上端部的内沿密封套合，该中间套管膨胀部的内沿用于与所述内套管上部密封套合； 所述中间套管膨胀部的下方设置有若干通孔以供蒸汽通过； 所述内套管上部的口径增加以形成内套管膨胀部，该内套管膨胀部的外沿与所述中间套管膨胀部的内沿密封套合； 所述内套管底端部设置有筛板，该筛板可供蒸汽通过但是不能使精馏操作中所使用的填料通过； 所述内套管膨胀部的上方为内套管上开口，该内套管上开口的管径小于该内套管膨胀部，该内套管上开口可用于与其它的精馏装置部件连接； 所述外柱体、中间套管、和内套管三者由此密封套合，形成蒸汽从外柱体的下端开口进入，从内套管的上开口离开精馏柱的精馏回路。2.根据权利要求1的组合式精馏柱，其特征在于以下任一项或多项: (1)所述外柱体主体部分的半径与中间套管主体部分的半径之比为1: 0.4?0.9 ; (2)所述中间套管主体部分的半径与内套管主体部分的半径之比为1: 0.4?0.9 ; (3)所述外柱体、中间套管、和内套管三者的制造材质各自独立地选自玻璃或者不锈钢； (4)所述外柱体下端开口处设置的用于与精馏瓶连接的接口是外磨口结构的接口； (5)所述外柱体上端部的内沿用于与所述中间套管膨胀部的外沿密封套合，该密封套合是一体成形的结构或者是可拆卸的结构； (6)所述外柱体上端部的内沿用于与所述中间套管膨胀部的外沿密封套合，该密封套合是一体成形的结构； (7)所述外柱体上端部的内沿与所述中间套管膨胀部的外沿密封套合，该密封套合是可拆卸的结构； (8)在所述外柱体上端部的内沿与所述中间套管膨胀部的外沿密封套合的状态下，所述呈U形管形状的弯钩部分与外柱体的内壁不会接触。3.根据权利要求1的组合式精馏柱，其特征在于以下任一项或多项: (1)位于中间套管膨胀部上方的中间套管顶沿形成口径比所述外柱体外径大的顶沿； (2)所述中间套管膨胀部的下方设置有若干通孔以供蒸汽通过，通孔的大小和数量设计以能够确保实现蒸汽从外柱体内进入中间套管为准，和/或以能够确保中间套管有足够的结构强度为准。4.根据权利要求1的组合式精馏柱，其特征在于以下任一项或多项: (1)所述内套管膨胀部的外沿与所述中间套管膨胀部的内沿密封套合，该密封套合是一体成形的结构或者是可拆卸的结构； (2)所述内套管膨胀部的外沿与所述中间套管膨胀部的内沿密封套合，该密封套合是一体成形的结构； (3)所述内套管膨胀部的外沿与所述中间套管膨胀部的内沿密封套合，该密封套合是可拆卸的结构； (4)所述外柱体上端部的内沿用于与所述中间套管膨胀部的外沿密封套合、以及所述内套管膨胀部的外沿与所述中间套管膨胀部的内沿密封套合，此两处密封套合各自独立地是呈一体成形的结构或者是呈可拆卸的结构。5.根据权利要求1的组合式精馏柱，其特征在于以下任一项或多项: (1)所述外柱体、中间套管、内套管三...

【专利技术属性】
技术研发人员：李桂芳，
申请(专利权)人：李桂芳，
类型：发明
国别省市：北京;11