CN110026142B - 一种溶剂分离装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及溶剂分离领域，具体是一种溶剂分离装置及其使用方法，本发明所公开的一种溶剂分离装置使用的方法是将真空泵输送来的溶剂蒸汽冷却，在经过冷却的溶剂与空气的混合气流进入填料层，经过填料的多层阻挡，混合气流与填料的撞击和在填料缝隙内的流动会将溶剂凝结在填料上，经过填料的收集，溶剂与空气分离，不再含有溶剂的空气或含有溶剂较少的空气经过冷却器的压缩机预热后重新加热返回反应釜内对反应釜内的物料进行加热，空气在反应釜、空压机、溶剂分离装置内循环运行，空气的循环运行减少了空气进入时的过滤程序避免引入杂质，本发明适合针对固液物料或沸点区分明显的液体混合物料进行溶剂分离。

Description

一种溶剂分离装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及溶剂分离领域，具体涉及一种溶剂分离装置及其使用方法。

背景技术

化工生产过程中需要浓缩提纯各种物料，其中在浓缩过程中经常使用的是萃取法和溶剂蒸发分离法，化工设备在蒸发过程中一般使用的方法为减压升温以达到溶剂快速蒸发汽化分离的方式，但是溶剂蒸发过程中加热和溶剂冷却浓缩使用不同的设备，造成过大的能源浪费，并且引入空气可能造成原料的污染。

发明内容

本发明为解决化工生产过程中溶剂分离时可能出现引入的空气污染原料及过大的能源分离过程中较大能源浪费问题，目的在快速蒸发分离溶剂的同时具有安全节约的效果，减少消耗。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种溶剂分离装置，包含冷凝器和溶剂分离器壳体，所述的冷凝器包括套管、芯柱、螺旋叶片、冷却管和与冷却管连接的压缩机，所述的套管为两端无盖的圆筒体，套管内同轴设置有与套管高度一致的芯柱，所述的芯柱为圆柱体，芯柱与套管之间形成环状空间，芯柱与套管形成的环状空间的内部由下到上分别设置有螺旋叶片、冷却管和填料,所述的螺旋叶片的内沿与芯柱的外侧面固定连接，螺旋叶片的外沿与套管内侧面固定连接；螺旋叶片上方设置有冷却管，所述的冷却管为螺旋向上的管体，冷却管内部流动冷却液，冷却管的出口和入口固定在套管侧壁上，冷却管与套管和芯柱之间留有间隙；冷却管上方设置有填料架，所述的填料架为两端无盖的锥台形，填料架的底部直径大于顶部直径，填料架的底部与套管内壁固定连接；填料架上方的环状空间内填充有填料；填料架上方的套管侧壁上设置引水管，所述的引水管为弯曲呈“C”字形的透明管体，引水管上端穿过套管侧壁与套管内部的空间连通，引水管下端与溶剂分离器壳体连通；套管顶端出口连接预热盘管，所述的预热盘管为薄壁金属管，预热盘管螺旋向上连续缠绕于压缩机周围，压缩机固定在冷凝器顶部；冷凝器固定在溶剂分离器壳体顶端，溶剂分离器壳体下端为底部开口的中空圆柱体结构、上端为顶部开口的中空圆锥体结构。

上述的螺旋叶片的高度占套管高度的五分之一到三分之一，冷却管占套管高度的五分之一到三分之一，填料高度占套管高度的三分之一到五分之三。

上述的压缩机和预热盘管外部包覆有隔热层，所述的隔热层内部固定预热盘管和压缩机。

上述的冷却管与套管、芯柱之间的间隙为2～5mm。

上述的螺旋叶片的螺距大于冷却管的螺距，螺旋叶片的旋转方向与冷却管的旋转方向相反。

上述的预热盘管与套管相接处设置压力阀。

上述的溶剂分离器壳体上设置有气体入口、压力计及放空阀，所述的气体入口设置在溶剂分离器壳体中部，压力计固定在溶剂分离器壳体的圆柱形外侧面上，所述的放空阀位于溶剂分离器壳体底部，套管深入溶剂分离器壳体内部，其开口处于气体入口下方。

任意一项上述的一种溶剂分离装置的使用方法，包含以下步骤：

A.关闭放空阀，将溶剂分离器壳体的气体入口通过管道连接到真空泵的出口，预热盘管出口连接到反应釜的空气加热器的入口，使反应釜、真空泵、空气加热器和本溶剂分离装置以及使它们连通的管路形成一个环状封闭回路。

B.调节压力阀的压力值，依次启动反应釜搅拌器、真空泵、冷却管的压缩机、空气加热器的开关，设备开始运行。

C.预热盘管端部设置有压力阀，限制溶剂分离器壳体内的压力，真空泵抽取反应釜内的混合气体到溶剂分离器壳体内部，随着气体增多，压强增大，混合气体内的溶剂开始凝结。

D.在溶剂分离器壳体内的混合气体压力达到压力阀设定上限后，真空泵继续泵入混合气体，溶剂分离器壳体内的气压推动原本溶剂分离器壳体内的混合气体上行，进入螺旋叶片，经过螺旋叶片的引导螺旋向上；由于螺旋叶片与冷却管旋向相反，混合气体正面冲击冷却管并形成局部湍流扰动。

E.冷却后的混合气体进入填料层，在填料之间形成局部湍流，与填料充分接触，进一步凝结。

F.去除部分溶剂后的混合气体通过压力阀进入预热盘管，混合气体在预热盘管内流动，吸收冷却管的压缩机放出的热量进行预热，预热后进入气体加热器加热开始在反应釜内重新曝气吸收溶剂。

G.混合气体重复上述C到F的步骤，在上述设备组成的环状密闭空间内循环运行，将反应釜内的溶剂分离出去。

在运行前预先抽除10%～30%封闭空间内的空气以提高溶剂分离效率。

在运行前将反应釜内的空气使用惰性气体排除。

通过上述技术方案，本发明的有益效果为：

本发明一种溶剂分离装置的溶剂分离器壳体上部设置冷凝器、冷凝器内部设置螺旋叶片、冷却管和填料，在同一套设备内将达到溶剂分离的目的，结构简单，操作方便。

本发明一种溶剂分离装置的冷凝器流出的气体经过预热盘管后才进入空气加热器，充分利用了冷却管的压缩机余热，有效节能降耗。

本发明一种溶剂分离装置的螺旋叶片与冷却管旋向相反，在螺旋叶片引导下形成的螺旋气流可以正面冲击冷却管，形成湍流扰动，与冷却管充分接触，达到快速冷却的目的。

本发明一种溶剂分离装置的预热盘管与冷凝器套管连接附近设置压力阀，保证对溶剂分离装置内的空气进行压力操作，气体由反应釜内负压吸出，溶剂在溶剂分离器壳体内凝结。

本发明一种溶剂分离装置的使用方法在整个密闭空间内不引入新的空气，不会对生产的物料造成污染或其他不利影响。

本发明一种溶剂分离装置的使用方法在运行前预先抽除10%～30%封闭空间内的空气，可以优先保证反应釜内的负压真空度，有利于反应釜内溶剂的快速蒸发，而因为减压阀的存在，溶剂分离器壳体内的压力可以得到保证，确保溶剂分离器壳体内的空气仍旧为正压，促进溶剂的凝结。

附图说明

图1是本发明一种溶剂分离装置的结构示意图；

图2是本发明一种溶剂分离装置中螺旋叶片与冷冷却管的结构示意图；

图3是图2中B-B向剖视图；

图4是本发明一种溶剂分离装置中冷却管和填料的结构示意图；

图5是图5中C-C向剖视图；

图6是本发明一种溶剂分离装置使用方法的流程图；

图7是本发明一种溶剂分离装置使用方法的连接装置示意图。

附图中标号为：1为放空阀，2为溶剂分离器壳体，3为螺旋叶片，4为气体入口，5为套管，6为冷却管，7为填料架，8为填料，9为芯柱，10为压力阀，11为预热盘管，12为压缩机，13为引水管，14为压力计，15为真空泵，16为反应釜，17为空气加热器，18为冷凝器, 19为冷却管出口，20为冷却管入口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

实施例一

如图1～图5所示，一种溶剂分离装置，包含冷凝器18和溶剂分离器壳体2，所述的冷凝器18包括套管5、芯柱9、螺旋叶片3、冷却管6和与冷却管6连接的压缩机12，所述的套管5为两端无盖的圆筒体，套管5内同轴设置有与套管5高度一致的芯柱9，所述的芯柱9为圆柱体，芯柱9与套管5之间形成环状空间，芯柱9与套管5形成的环状空间的内部由下到上分别设置有螺旋叶片3、冷却管6和填料8,所述的螺旋叶片3的内沿与芯柱9的外侧面固定连接，螺旋叶片3的外沿与套管5内侧面固定连接，螺旋叶片将芯柱与套管之间的空间分割成螺旋向上的旋转空间，用于引导空气携带容器蒸汽旋转上升；螺旋叶片3上方设置有冷却管6，所述的冷却管6为螺旋向上的管体，冷却管6的出口19和入口20固定在套管5侧壁上，冷却管6与套管5和芯柱9之间留有间隙，使用时持续向冷却管6冲入冷却液，当空气和溶剂蒸汽螺旋上升，遇到内部流动有冷却液的冷却管后降温冷凝；冷却管6上方设置有填料架7，所述的填料架7为两端无盖的锥台形，填料架7的底部直径大于顶部直径，填料架7的底部与套管5内壁固定连接；填料架7上方的换装空间内填充有填料8，填料8采用金属丝网波纹填料，此填料的优点在于由金属丝制成，压降低，内阻小，填料内为多孔结构，填料8的多孔结构可以使溶剂蒸汽在孔内流通时加速冷凝效果；填料架7上方的套管5侧壁上设置引水管13，所述的引水管13为弯曲呈“C”字形的透明管体，引水管13上端穿过套管5侧壁与套管5内部的空间连通，引水管13下端与溶剂分离器壳体2可以连通，冷凝下来的溶剂液滴被填料架承托在填料架7与套管5的缝隙中，经过引水管13向下进入溶剂分离器壳体2内；套管5顶端出口连接预热盘管11，所述的预热盘管11为薄壁铜管，预热盘管11绕于冷却管的压缩机12周围，冷却管的压缩机12固定在冷凝器顶部；冷凝器18固定在溶剂分离器壳体2顶端，溶剂分离器壳体2下端为底部开口的中空圆柱体结构、上端为顶部开口的中空圆锥体结构。

上述的螺旋叶片3的高度占套管5高度的五分之一到三分之一，冷却管6占套管5高度的五分之一到三分之一，填料8高度占套管5高度的三分之一到五分之三。

上述的压缩机12和预热盘管11外部包覆有隔热层，所述的隔热层内部固定预热盘管11和压缩机12，预热盘管11可以充分利用压缩机12产生的预热来对管内的空气进行与预热，降低后续空气加热的能耗。

上述的冷却管6与套管5、芯柱9之间的间隙为2～5mm，狭缝可以加速气流速度，有利于形成湍流，加快气流与冷却管的接触。

上述的螺旋叶片3的螺距大于冷却管6的螺距，螺旋叶片3的旋转方向与冷却管6的旋转方向相反，相反的旋向可以使螺旋向上的气流正面冲击冷却管6，产生湍流扰动，气流充分与冷却管6接触，快速降温。

上述的预热盘管11与套管5 相接处设置压力阀10，压力阀10可以在设定压力之下阻隔气流流出，保证溶剂分离器壳体2及冷凝器18内由足够的压力，加速溶剂凝结，在溶剂分离器壳体2及冷凝器18内的压力达到设定值后随着后续继续进入的空气开始逐渐泄压，同时确保溶剂分离器壳体2和冷凝器28内的压力，套管5深入溶剂分离器壳体2内部，其开口处于气体入口4下方，增加气体流动回路长度，提高凝结效率。

上述的溶剂分离器壳体2上设置有气体入口4、压力计14及放空阀1，所述的气体入口4设置在溶剂分离器壳体2中部，压力计14固定在溶剂分离器壳体2的圆柱形外侧面上，所述的放空阀1位于溶剂分离器壳体2底部，放空阀1具有两个作用，一个是适时排空溶剂分离器内冷凝下来的溶剂，另一个作用是在停机后泄压；压力计14的作用为检测压力阀的正常工作。

上述的压缩机采用上海市望泉制冷设备有限公司生产的JT170G-K1YE型变频压缩机，压力计为艾雷柯测控设备（淮安）有限公司生产的ALKC600精密数显仪压力计，压力阀为成都赛德维尔空压机有限公司生产的42542803型英格索兰最小压力阀。

实施例二

如图1～图7所示，实施例一中所述的一种溶剂分离装置的使用方法，包含以下步骤：

A.关闭放空阀，将溶剂分离器壳体2的气体入口4通过管道连接到真空泵15的出口，预热盘管11出口连接到反应釜16的空气加热器17的入口，使反应釜16、真空泵15、空气加热器17和本溶剂分离装置以及使它们连通的管路形成一个环状封闭的空间。

B.调节压力阀10的压力值，依次启动反应釜16搅拌器、真空泵15、冷却管的压缩机12、空气加热器17的开关，设备开始运行。

C.预热盘管11端部设置有压力阀10，限制溶剂分离器壳体2内的压力，真空泵15抽取反应釜内的混合气体到溶剂分离器壳体2内部，随着气体增多，压强增大，混合气体内的溶剂开始凝结。

D.在溶剂分离器壳体2内的混合气体压力达到压力阀10设定上限后，真空泵15继续泵入混合气体，溶剂分离器壳体2内的气压推动原本溶剂分离器壳体2内的混合气体上行，进入螺旋叶片3，经过螺旋叶片3的引导螺旋向上；由于螺旋叶片3与冷却管6旋向相反，混合气体正面冲击冷却管6并形成局部湍流扰动。

E.冷却后的混合气体进入填料层，在填料8之间形成局部湍流，与填料8充分接触，进一步凝结。

F.去除部分溶剂后的混合气体通过压力阀10进入预热盘管11，混合气体在预热盘管11内流动，吸收冷却管6的压缩机放出的热量进行预热，预热后进入气体加热器17加热开始在反应釜16内重新曝气吸收溶剂。

G.混合气体重复上述三到六的步骤，在上述设备组成的环状密闭空间内循环运行，将反应釜16内的溶剂分离出去。

在运行前预先抽除10%～30%封闭空间内的空气以提高溶剂分离效率。

在运行前将反应釜16内的空气使用（如氦气等）惰性气体排除，对于易燃易爆的溶剂或溶质易与空气中某些组分发生反应的，可以使用（如氦气等）惰性气体排除空气。

上述的溶剂分离装置的使用方法，在运行前将反应釜内的空气使用惰性气体排除。

上述的反应釜16为新国泰（肇庆）化工机械制造有限公司生产的F型对焊法兰式不锈钢反应釜，真空泵15为杭州非耀真空设备有限公司制造的2BE3水环式真空泵，空气加热器为江苏通亚电热科技有限公司生产的TY-401型风管加热器。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明仅仅列举了比较常用的一种实施例，本发明并不限于上述实施例，在不违背本发明的精神即公开范围内，可以对本发明的技术方案进行多种变形。

Claims (10)

1.一种溶剂分离装置，包含冷凝器(18)和溶剂分离器壳体(2)，其特征在于：所述的冷凝器(18)包括套管（5）、芯柱（9）、螺旋叶片（3）、冷却管（6）和与冷却管（6）连接的压缩机（12），所述的套管（5）为两端无盖的圆筒体，套管（5）内同轴设置有与套管（5）高度一致的芯柱（9），所述的芯柱（9）为圆柱体，芯柱（9）与套管（5）之间形成环状空间，芯柱（9）与套管（5）形成的环状空间的内部由下到上分别设置有螺旋叶片（3）、冷却管（6）和填料（8）,所述的螺旋叶片（3）的内沿与芯柱（9）的外侧面固定连接，螺旋叶片（3）的外沿与套管（5）内侧面固定连接；螺旋叶片（3）上方设置有冷却管（6），所述的冷却管（6）为螺旋向上的管体，冷却管（6）内部流动冷却液，冷却管（6）的出口（19）和入口（20）固定在套管（5）侧壁上，冷却管（6）与套管（5）和芯柱（9）之间留有间隙；冷却管（6）上方设置有填料架（7），所述的填料架（7）为两端无盖的锥台形，填料架（7）的底部直径大于顶部直径，填料架（7）的底部与套管（5）内壁固定连接；填料架（7）上方的环状空间内填充有填料（8）；填料架（7）上方的套管（5）侧壁上设置引水管（13），所述的引水管（13）为弯曲呈“C”字形的透明管体，引水管（13）上端穿过套管（5）侧壁与套管（5）内部的空间连通，引水管（13）下端与溶剂分离器壳体(2)连通；套管（5）顶端出口连接预热盘管（11），所述的预热盘管（11）为薄壁金属管，预热盘管（11）螺旋向上连续缠绕于压缩机（12）周围，压缩机（12）固定在冷凝器顶部；冷凝器(18)固定在溶剂分离器壳体(2)顶端，溶剂分离器壳体(2)下端为底部开口的中空圆柱体结构、上端为顶部开口的中空圆锥体结构。

2.根据权利要求1所述的一种溶剂分离装置，其特征在于，所述的螺旋叶片（3）的高度占套管（5）高度的五分之一到三分之一，冷却管（6）占套管（5）高度的五分之一到三分之一，填料（8）高度占套管（5）高度的三分之一到五分之三。

3.根据权利要求1所述的一种溶剂分离装置，其特征在于，所述的压缩机（12）和预热盘管（11）外部包覆有隔热层，所述的隔热层内部固定预热盘管（11）和压缩机（12）。

4.根据权利要求1所述的一种溶剂分离装置，其特征在于，所述的冷却管（6）与套管（5）、芯柱（9）之间的间隙分别为2～5mm。

5.根据权利要求1所述的一种溶剂分离装置，其特征在于，所述的螺旋叶片（3）的螺距大于冷却管（6）的螺距，螺旋叶片（3）的旋转方向与冷却管（6）的旋转方向相反。

6.根据权利要求1所述的一种溶剂分离装置，其特征在于，所述的预热盘管（11）与套管（5）相接处设置压力阀（10）。

7.根据权利要求1所述的一种溶剂分离装置，其特征在于，所述的溶剂分离器壳体(2)上设置有气体入口（4）、压力计（14）及放空阀（1），所述的气体入口（4）设置在溶剂分离器壳体(2)中部，压力计（14）固定在溶剂分离器壳体(2)的圆柱形外侧面上，所述的放空阀（1）位于溶剂分离器壳体(2)底部，套管（5）深入溶剂分离器壳体（2）内部，其开口处于气体入口（4）下方。

8.根据权利要求1～7任意一项所述的一种溶剂分离装置的使用方法，其特征在于，包含以下步骤：

A. 关闭放空阀（1），将溶剂分离器壳体(2)的气体入口（4）通过管道连接到真空泵（15）的出口，预热盘管（11）出口连接到反应釜（16）的空气加热器（17）的入口，使反应釜（16）、真空泵（15）、空气加热器（17）和本溶剂分离装置以及使它们连通的管路形成一个循环闭合的回路；

B. 调节压力阀（10）的压力值，依次启动反应釜（16）搅拌器、真空泵（15）、冷却管的压缩机（12）、空气加热器（17）的开关，设备开始运行；

C. 预热盘管（11）端部设置有压力阀（10），限制溶剂分离器壳体（2）内的压力，真空泵（15）抽取反应釜内的混合气体到溶剂分离器壳体(2)内部，随着气体增多，压强增大，混合气体内的溶剂开始凝结；

D. 在溶剂分离器壳体(2)内的混合气体压力达到压力阀（10）设定上限后，真空泵（15）继续泵入混合气体，溶剂分离器壳体（2）内的气压推动原本溶剂分离器壳体（2）内的混合气体上行，进入螺旋叶片（3）所在的套管（5）空间，经过螺旋叶片（3）的引导螺旋向上；由于螺旋叶片（3）与冷却管（6）旋向相反，混合气体正面冲击冷却管（6）并形成局部湍流扰动；

E. 冷却后的混合气体进入填料层，在填料（8）之间形成局部湍流，与填料（8）充分接触，进一步凝结；

F. 去除部分溶剂后的混合气体通过压力阀（10）进入预热盘管（11），混合气体在预热盘管（11）内流动，吸收冷却管（6）的压缩机放出的热量进行预热，预热后进入气体加热器（17）加热开始在反应釜（16）内重新曝气吸收溶剂；

G. 混合气体重复上述C到F的步骤，在上述设备组成的循环闭合回路内循环运行，将反应釜（16）内的溶剂分离出去。

9.根据权利要求8所述的一种溶剂分离装置的使用方法，其特征在于：在运行前预先抽除10%～30%封闭空间内的空气以提高溶剂分离效率。

10.根据权利要求8所述的一种溶剂分离装置的使用方法，其特征在于：在运行前将反应釜（16）内的空气使用惰性气体排除。