真空套式多层精馏塔和螺旋塔板柱制造技术

本发明专利技术涉及化工精馏领域，具体涉及一种真空套式多层精馏塔，部件包括外层真空套塔、中层回流塔、内层填充塔，三者由外而内依次嵌套，形成一种蒸汽上下往复流动的多层精馏塔结构。本发明专利技术还涉及一种螺旋塔板柱，外观成螺旋状，放置在桶状精馏塔内配合使用，与精馏塔塔体内壁形成螺旋式腔体结构，是一种特殊形式的塔板结构。本发明专利技术的真空套式多层精馏塔与螺旋塔板柱组合使用，具有精馏产物纯度高、质量稳定、精馏速度稳定、小体积也可使精馏产物纯度很高、节省能源等特点。本发明专利技术的装置可根据不同的使用需求采用不同的组合方式，具有搭配灵活、适用性广等特点，能满足实验室和工业使用需求。

Vacuum Sleeve Multilayer Distillation Column and Spiral Column

The invention relates to the field of chemical distillation, in particular to a vacuum nested multi-layer distillation tower, which comprises an outer vacuum nested tower, a middle reflux tower and an inner packing tower, which are nested sequentially from outside to inside to form a multi-layer distillation tower structure with upward and downward reciprocating flow of steam. The invention also relates to a spiral tray column, which is spiral in appearance and is placed in a barrel distillation column to cooperate with it, forming a spiral cavity structure with the inner wall of the distillation column, and is a special type of tray structure. The vacuum sleeve multilayer distillation column combined with spiral column has the advantages of high purity, stable quality, stable distillation speed, small volume, high purity of distillation products and energy saving. The device of the invention can adopt different combination modes according to different use needs, has the characteristics of flexible collocation and wide applicability, and can meet the needs of laboratory and industrial use.

【技术实现步骤摘要】
真空套式多层精馏塔和螺旋塔板柱
本专利技术涉及化工精馏领域，具体涉及真空套式多层精馏塔设备和螺旋塔板柱。
技术介绍
精馏塔是进行精馏的一种塔式汽液接触装置。利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即在同一温度下各组分的蒸汽压不同这一性质，使液相中的轻组分(低沸物)转移到气相中，而气相中的重组分(高沸物)转移到液相中，从而实现分离的目的。精馏塔也是石油化工生产中应用极为广泛的一种传质传热装置。往往精馏塔为了达到更好的精馏效果，需要较长的蒸汽流动通路，所设计的精馏塔的高度一般都比较高，对于精馏塔径向方向的空间利用率不足。专利技术专利申请公开CN104353259B中涉及一种组合式精馏柱，蒸汽在通过过程中，热量容易通过热传导散失，需要耗费的能源多，且容易受到外部环境温度影响，导致精馏过程中冷凝回流不稳定，影响精馏速度的稳定性和精馏效果。中间套管U形管液封不易倾斜倒出清洗，若加工大尺寸重质量的中间套管，无法做支撑结构。内层管中冷凝的液体受蒸汽上行影响，无法回流。精馏塔精馏纯度一方面也取决于塔板数，塔板数越多，精馏纯度越高，如何在有限的空间内设置更多的塔板数是个技术难点。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的技术缺陷，提供一种真空套式多层精馏塔和一种螺旋塔板柱，具有精馏产物纯度高、质量稳定、精馏速度稳定、体积小等特点。所述真空套式多层精馏塔，其结构包括外层真空套塔、中层回流塔、内层填充塔。所述外层真空套塔，为本专利技术中组合式精馏塔最外层塔结构；所述外层真空套塔，下端开口，采用球磨口、锥磨口或法兰结构与其他蒸汽来源装置连接，且连接方式不限于这几种；所述外层真空套塔，塔壁面为双层结构，夹层为真空或半真空密封腔室，这种设计方式可以减少热传导，主要靠热辐射耗散热量，在真空套式多层精馏塔内形成良好稳定的热耗散梯度，从而有效降低外界环境温度变化对精馏稳定性造成的影响；所述外层真空套塔，上端开口，以保证中层回流塔能够从开口中放入；所述外层真空套塔，上端设置有圆形端面，作为单独部件使用时，可以在圆形端面上通过法兰机构与其他部件连接密封。所述中层回流塔，嵌套于外层真空套塔之内；所述中层回流塔，上端外侧与外层真空套塔形成密封结构；所述中层回流塔，上端中间有一开口，以保证内层填充塔能够从开口中嵌套放入；所述中层回流塔，上端壁面开若干通孔，蒸汽通过通孔从中层回流塔上方；所述中层回流塔，下端有一开口，且采用浅碗状结构盖在下端开口处，当液体盛满浅碗时，可形成液封封住下端开口，浅碗状的机构设计便于在实验室环境使用时进行清洗，只需将其倾斜便可将液封的残留液体倒出；所述中层回流塔，上端设置有圆形端面，作为单独部件使用时，可以在圆形端面上通过法兰机构与其他部件连接密封。所述内层填充塔，嵌套于中层回流塔之内；所述内层填充塔，上端外侧与中层回流塔形成密封结构；所述内层填充塔，上端中间有一开口，采用球磨口、锥磨口或法兰结构与其他蒸汽处理装置连接，连接方式不限于这几种，同时开口足够大，以保证螺旋塔板柱能够从开口放入；所述内层填充塔，下端底部有一开口，回流的液体从该开口中流出；所述内层填充塔，下端底部开口内侧壁有若干凸起结构，用于托住螺旋塔板柱，同时留有间隙防止螺旋塔板柱将下端开口封死；所述内层填充塔，塔壁下端开若干孔，蒸汽通过这些开孔进入内层填充塔内部；所述内层填充塔，上端设置有圆形端面，作为单独部件使用时，可以在圆形端面上通过法兰机构与其他部件连接密封。所述螺旋塔板柱，外观形状成螺旋结构，放置在桶状精馏塔内配合使用，与周边精馏塔塔体形成螺旋式腔体结构，蒸汽沿螺旋腔体螺旋上行通过，液体沿螺旋腔体螺旋下行流出。所述螺旋塔板柱，有两种结构形式：1）在圆柱体圆柱面上开螺旋槽；2）在圆柱体圆柱面上螺旋缠绕一条或多条螺旋柱。所述螺旋塔板柱，螺旋塔板柱下端设置锥形底座；所述螺旋塔板柱，螺旋塔板柱上端设置圆环状结构便于安装吊起。所述螺旋塔板柱，可与周围塔体做成一体结构。本专利技术部分实施方案的真空套式多层精馏塔，在外层真空套塔与中层回流塔间隙中，设置若干支撑点，以避免两者相对位置晃动，造成部件损伤；本专利技术部分实施方案的真空套式多层精馏塔，在中层回流塔与内层填充塔的间隙中，设置若干支撑点，以避免两者相对位置晃动，造成部件损伤。本专利技术任一实施方案的真空套式多层精馏塔，其特征在于，蒸汽从外层真空套塔底部的连接开口进入，沿外层真空套塔内壁与中层回流塔外壁的间隙向上流动，此过程中冷凝的液体沿着两侧壁面流下，中层回流塔外壁流下的液体进入浅碗结构，能够快速形成液封，封住中层回流塔底部，完成回流的液体最终从外层真空套塔底部开口流回，通过的蒸汽从中层回流塔上端开孔进入中层回流塔内部；本专利技术任一实施方案的真空套式多层精馏塔，其特征在于，进入中层回流塔上端开孔的蒸汽，沿中层回流塔内壁与内层填充塔外壁的间隙向下流动，此过程中冷凝的液体也沿着两侧壁面流下，并进入浅碗流回，通过的蒸汽从内层填充塔底部开孔和底部侧边开孔进入内层填充塔；本专利技术任一实施方案的真空套式多层精馏塔，其特征在于，进入内层填充塔的蒸汽，大部分从底部侧孔进入，底部直孔会有回流的液体流出，回流液体的流出和蒸汽的进入互不干扰，避免造成回流液体受蒸汽上行而无法流出的情况出现，这也是底部侧孔设计的意义所在；本专利技术任一实施方案的真空套式多层精馏塔，其特征在于，进入内层填充塔的蒸汽，通过内层填充塔内壁与螺旋塔板柱所形成的螺旋状通道向上流动，极大延长了精馏通道长度和塔板数量，能够显著提升精馏纯度；本专利技术任一实施方案的真空套式多层精馏塔，其特征在于，螺旋塔板柱的螺旋外沿与内层填充塔内壁的缝隙可以允许回流的液体以毛细现象的形式回流，回流过程中不会影响蒸汽上行。本专利技术任一实施方案的真空套式多层精馏塔，其特征在于，通过内层填充塔的蒸汽最终从内层填充塔顶部的开口流出，进入下一精馏过程。本专利技术所述的真空套式多层精馏塔与螺旋塔板柱配合使用能达到很高的精馏纯度，是一种优良的组合方式；本专利技术部分实施方案中，真空套式多层精馏塔在内层填充塔中设置其他的塔板结构以实现不同的精馏效果；本专利技术部分实施方案中，真空套式多层精馏塔在内层填充塔中添加填料以实现不同的精馏效果。根据不同的使用场景，可以选择不同的材料来加工本专利技术所述的真空套式多层精馏塔，包括不锈钢、石英、玻璃，且不限于这几种材料。根据不同的使用场景，真空套式多层精馏塔可以有不同的组合方式，外层真空套塔、中层回流塔、内层填充塔可单独成部件，通过法兰密封连接的方式组合嵌套使用；也可任意相邻两件一体成型后再与其他部件密封连接组合嵌套使用；也可三者一体成型使用，若为金属材质，可选用焊接工艺进行连接。在本专利技术任一实施方案中，所述精馏塔在本领域亦可称为精馏柱或精馏管。附图说明图1显示了本专利技术真空套式多层精馏塔与螺旋塔板柱配合使用的示意图。图2显示了本专利技术螺旋塔板柱的两种结构形式。图3显示了本专利技术真空套式多层精馏塔的外层真空套塔、中层回流塔、内层填充塔、螺旋塔板柱在分离状态下的示意图。图4显示了本专利技术真空套式多层精馏塔与螺旋塔板柱在组合状态下蒸汽流动路线示意图。图5显示了本专利技术真空套式多层精馏塔多种不同的整体成型组合方式示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进一步说明。下面具体的实施例只是对本专利技术的部分实施方式，本专利技术的保本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空套式多层精馏塔，其特征在于：其结构包括外层真空套塔、中层回流塔、内层填充塔，三者由外而内依次嵌套，并在三者上端相互形成密封结构；所述外层真空套塔，下端开口并设置连接结构与提供蒸汽的装置连接，塔壁面为双层结构，夹层为真空或半真空的密封腔室；所述中层回流塔，下端开口并用浅碗状结构在下端形成液封，靠近上端壁面处有若干开口以供蒸汽通过；所述内层填充塔，下端开若干口以供蒸汽进入，上端开口并设置连接结构与蒸汽收集处理装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种真空套式多层精馏塔，其特征在于：其结构包括外层真空套塔、中层回流塔、内层填充塔，三者由外而内依次嵌套，并在三者上端相互形成密封结构；所述外层真空套塔，下端开口并设置连接结构与提供蒸汽的装置连接，塔壁面为双层结构，夹层为真空或半真空的密封腔室；所述中层回流塔，下端开口并用浅碗状结构在下端形成液封，靠近上端壁面处有若干开口以供蒸汽通过；所述内层填充塔，下端开若干口以供蒸汽进入，上端开口并设置连接结构与蒸汽收集处理装置连接。2.根据权利要求1所述的真空套式多层精馏塔，其特征在于：塔体材料为碳化硅管体、碳钢管体、不锈钢管体、玻璃管体或石英管体。3.根据权利要求1所述的真空套式多层精馏塔，其特征在于：所述外层真空套塔内层直径为中层回流塔直径的1.1~2.5倍，所述中层回流塔的直径为内层填充塔直径的1.1~2倍。4.根据权利要求1所述的真空套式多层精馏塔，其特征在于：所述中层回流塔的内壁和外壁冷凝的液体都可进入浅碗结构，快速形成液封。5.根据权利要求1所述的真空套式多层精馏塔，其特征在于：外层真空套塔、中层回流塔和内层填充塔都可采用分节式组装，即多个管节拼装连接而成。6.根据权利要求1所述的真空套式多层精馏塔，其特征在于：所述外层真空套塔夹层真空度范围，气压值为0.0001Pa~100Pa。7.根据权利要求1所述的真空套式多层精馏塔...

【专利技术属性】
技术研发人员：史烨弘，李瑞华，杨斐，韩鹏程，赵振，李华昌，冯先进，房胜楠，董璐，
申请(专利权)人：北矿检测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11