CN1173762C - 蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

一种蒸馏装置包括：一个塔体；一个隔板，其用于分隔塔体内部；第一蒸馏段，其由浓缩段和萃取段构成；第二蒸馏段，其由形成在第一蒸馏段上端上方的浓缩段和邻近于第一蒸馏段的浓缩段安置的萃取段构成；第三蒸馏段，其由邻近于第一蒸馏段的萃取段安置的浓缩段和形成在第一蒸馏段下端下方的萃取段构成；一个冷凝器；一个负压产生***，其用于产生负压，以将排气抽出；一个气体冷却器，其用于冷却排气；第一排放***，其布置在塔体的侧面并且用于将富含由高熔点材料构成的中沸点成分的液体排放出来；以及第二排放***，其布置在塔体的底部并且用于将富含由高熔点材料构成的高沸点成分的液体排放出来。第一排放***包括第一防固化工具，用于防止富含中沸点成分的液体固化。第二排放***具有第二防固化工具，用于防止富含高沸点成分的液体固化。

Description

蒸馏装置

技术领域

本发明涉及一种蒸馏装置。

背景技术

一般而言，现已提供出多种蒸馏装置，用以通过蒸馏而将容纳在材料液中的多种成分分离出来，以便获得作为制品的预定成分。

例如，在材料液含有三种成分A、B和C的情况下，其中成分A的沸点低于成分B，而成分B的沸点低于成分C；即成分A是低沸点成分，成分B是中沸点成分，而成分C是高沸点成分，则可以采用下面的蒸馏装置以通过蒸馏而将材料液中的成分A至C分离出来。

图1中示意性显示了一种传统蒸馏装置。

在图1中，附图标记201表示第一蒸馏塔；附图标记202表示第二蒸馏塔；附图标记203和205表示蒸发器；而附图标记204和206表示冷凝器。第一蒸馏塔201从顶部至底部包括：第一段211、第二段212、第三段213、第四段214和第五段215。第二段212和第四段214中分别布置着未示出的填料元件，以便在第二段212中形成一个浓缩段并在第四段214中形成一个萃取段。第二蒸馏塔202从顶部至底部包括：第一段216、第二段217、第三段218、第四段219和第五段220。第二段217和第四段219中分别布置着未示出的填料元件，以便在第二段217中形成一个浓缩段并在第四段219中形成一个萃取段。

作为示例，当含有三种成分A、B和C的材料液M被供应到第一蒸馏塔201的第三段213中后，富含成分A的蒸气将从第一蒸馏塔201顶部排出并被发送到冷凝器204，在此蒸气被冷凝成富含成分A的液体。富含成分A的液体作为蒸馏液从冷凝器204中排出。一部分蒸馏液作为回流液而回流到第一蒸馏塔201中，而剩余的蒸馏液则排放到一个外部目的地中。

富含成分B和C的液体作为塔底液从第一蒸馏塔201底部排出。一部分塔底液被发送到蒸发器203，在此塔底液被加热蒸发而形成富含成分B和C的蒸气。富含成分B和C的蒸气返回到第一蒸馏塔201中。剩余的塔底液被供应到第二蒸馏塔202的第三段218中。

在塔底液被供应到第三段218中后，富含成分B的蒸气将从第二蒸馏塔202顶部排出并被发送到冷凝器206，在此蒸气被冷凝成富含成分B的液体。富含成分B的液体作为蒸馏液从冷凝器206中排出。一部分蒸馏液作为回流液而回流到第二蒸馏塔202中，而剩余的蒸馏液则排放到一个外部目的地中。

富含成分C的液体作为塔底液从第二蒸馏塔202底部排出。一部分塔底液被发送到蒸发器205，在此塔底液被加热蒸发而形成富含成分C的蒸气。富含成分C的蒸气返回到第二蒸馏塔202中。剩余的塔底液被排放到一个外部目的地中。

接下来描述一种适用于成分B和C是高熔点材料的情况下的蒸馏装置。

图2中示意性显示了一种传统蒸馏装置，该装置适用于由相应高熔点材料构成的一种中沸点成分和一种高沸点成分的情况。

在图2中，符号M表示一种含有成分A至C的材料液。附图标记201表示第一蒸馏塔；附图标记202表示第二蒸馏塔；附图标记203和205表示蒸发器；而附图标记204和206表示冷凝器。

如果冷凝器206使用普通冷却水作为冷却介质以冷却从第二蒸馏塔202顶部排出的富含成分B的蒸气，而成分B的熔点又高于冷却水温度(例如成分B的熔点比冷却水温度高30℃至35℃)，则在蒸馏装置开始操作后，在蒸气温度上升到足够高之前富含成分B的蒸气不会冷凝。在这个时段中，蒸气将在冷凝器206中固化；因此不能获得作为蒸馏液的富含成分B的液体。

为了防止富含成分B的蒸气在冷凝器206中出现上述固化，一个连接着冷凝器206的冷却***225中使用了一种被加热到高于成分B熔点温度的冷却介质，如热水、冷却油或水蒸汽，直至蒸馏装置开始操作后经过了一个预定时段。蒸馏液从冷凝器206排放到管线L11；一部分蒸馏液经管线L12回流到第二蒸馏塔202中；剩余的蒸馏液经管线L13排出。为了防止蒸馏液在管线L11、L12和L13中固化，管线L11至13采取双管结构。

作为塔底液的富含成分C的液体从第二蒸馏塔202底部排放到管线L15；一部分塔底液经管线L16发送到蒸发器205；剩余的塔底液经管线L17排出。为了在成分C的温度高于外界温度时防止该成分在管线L15至L17中固化，管线L15至17采取双管结构。双管结构包括同轴布置的一根内管和一根外管。用作加热介质的水蒸汽将流经内外管之间的空间，从而防止蒸馏液在流过内管时固化。

为了降低塔底液在蒸发器203和205中加热所消耗的能量，优选将蒸发器的温度降低。然而，当蒸发器203和205的温度降低后，塔底液的蒸发也相应地变得困难了。为了解决这种问题，真空发生器227和228分别连接着冷凝器204和206，以便在第一和第二蒸馏塔201和202中建立负压。其结果是，塔底液易于蒸发。此外，第一和第二蒸馏塔201和202中产生的排气可以被抽出并释放到大气中。

然而，如果冷凝器206与真空发生器228直接连接，会有一部分富含成分B的蒸气与排气混合并从冷凝器206发送到真空发生器228。蒸气会在真空发生器228中固化，以破坏真空发生器228。为了解决这种问题，一个排气处理装置230布置在冷凝器206与真空发生器228之间，以将富含成分B的蒸气从排气中去除。排气处理装置230包括冷凝器231和232，以将排气与蒸气彼此分开。用于连接冷凝器206与冷凝器231和232的管线L21至L23、用于连接冷凝器231和232与真空发生器228的管线L24至L26以及用于排空冷凝器231和232的管线L27至L29采取水蒸汽追踪管的结构。

然而，使用上述辅助装置将导致蒸馏装置的占用面积增加和成本提高。

图3是用于解释一种传统冷却***的视图。与图2中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

从第二蒸馏塔202中排出的富含成分B的蒸气经管线L31发送到冷凝器206，在此蒸气被冷凝并作为蒸馏液排放到管线L11中。为了防止蒸气在冷凝器206中固化，被加热到高于成分B熔点温度之上的热水作为冷却介质而供应到冷凝器206中。

冷却***225包括一个热水罐235、一个冷却器236、一个泵237和阀238和239。在蒸馏装置开始操作之前，阀238打开，以便经过一根未示出的管线和管线L32将冷却水供应到热水罐235中，以使热水罐235中储存启动冷却***225所需容量的冷却水；即储存到一个储藏量。对于蒸馏装置开始操作后的一个预定时段，阀238保持打开，以将水蒸汽经管线L32供应到热水罐235。

热水罐235中容纳的水被水蒸汽加热到高于成分B熔点的温度。以这种方式获得的热水将经管线L36、泵237和管线L35发送到冷却器236。冷却器236利用低温水将热水冷却到一个高于成分B熔点的预定温度。以这种方式调节温度后的热水经管线L34供应到冷凝器206并导致富含成分B的蒸气在冷凝器206中冷凝。通过这种方式，可以防止蒸气固化，而且可以获得温度高于成分B熔点的蒸馏液。在冷凝器206中被加热的热水经管线L33发送道热水罐235中。当热水罐235中容纳的热水的温度等于或高于一个预定温度时，阀238将关闭；而当热水罐235中容纳的热水的温度低于一个预定温度时，阀238将打开。

如前所述，冷却***225需要使用热水罐235和冷却器236以及其他辅助装置，从而导致蒸馏装置的占用面积增加和成本提高。

图4是用于解释另一种传统冷却***的视图。与图3中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

为了防止富含成分B的蒸馏液在冷凝器206中固化，被加热到高于成分B熔点的温度的冷却油作为冷却介质而供应到冷凝器206中。

一个冷却***241包括一个油罐242、一个冷却器236、一个泵237和阀238和239。在蒸馏装置开始操作之前，阀238打开，以便经过管线L32将加热到高于成分B熔点的温度的冷却油供应到油罐242中，以使油罐242中储存的冷却油达到冷却***241的储藏量。冷却油从油罐242经管线L36、泵237和管线L35发送到冷却器236。冷却器236利用低温水将冷却油冷却到一个高于成分B熔点的预定温度。以这种方式调节温度后的冷却油经管线L34供应到冷凝器206并导致富含成分B的蒸气在冷凝器206中冷凝。

通过上述方式，可以防止富含成分B的蒸气固化，而且可以获得温度高于成分B熔点的蒸馏液。在冷凝器206中被加热的冷却油经管线L33发送油罐242。当油罐242中容纳的冷却油的温度等于或高于一个预定温度时，阀238将关闭；而当油罐242中容纳的冷却油的温度低于一个预定温度时，阀238将打开。

如前所述，冷却***225需要使用冷却器236和油罐242以及其他辅助装置，从而导致蒸馏装置的占用面积增加和成本提高。

图5是用于解释另一种传统冷却***的视图。

在图5中，附图标记252表示第二蒸馏塔，而附图标记256表示安置在蒸馏塔252中的冷凝器。为了防止富含成分B的蒸馏液在冷凝器256中固化，被加热到高于成分B熔点的温度的热水作为冷却介质而供应到冷凝器256中。

一个冷却***261包括一个热水罐262和阀263至266。对于蒸馏装置开始操作后的一个预定时段，阀263打开，以便经过管线L41将水蒸汽供应到热水罐262中。在热水罐262中，水蒸汽与热水是彼此分开的。被加热到高于成分B熔点的温度的热水经管线L42供应到冷凝器256中并导致富含成分B的蒸气在冷凝器256中冷凝。通过这种方式，可以防止蒸气固化，而且可以获得温度高于成分B熔点的蒸馏液。在冷凝器256中被加热的热水(净化水)变成高压热水，其温度等于冷凝器256中的处理水蒸汽的温度。高压热水经管线L43发送到热水罐262。在上述操作过程中，阀264至266保持关闭。

当蒸馏装置进入稳态操作后，供应到热水罐262中的高压热水将分离成水蒸汽和热水。接下来，阀263关闭而阀264至266打开。其结果是，净化水经管线L44供应到热水罐262中，而热水罐262中容纳的热水经管线L42供应到冷凝器256中。热水罐262中容纳的水蒸汽经管线L45和阀265排出。热水罐262中容纳的热水经管线L46和阀262周期性***出来。通过热水的***，冷却***261的内部可以被清洁。

如前所述，冷却***261需要使用热水罐262和阀263至266以及其他辅助装置，从而导致蒸馏装置的占用面积增加和成本提高。

图6是用于解释一种传统排气处理装置的视图。与图2中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

一个排气处理装置230中采用了冷凝器变换操作。冷凝器206伴有两个并联布置的冷凝器231和232。当两个冷凝器231和232中的一个，例如冷凝器231操作时，另一个冷凝器232备用。冷却剂被供应到工作冷凝器231，以将与排气混合的富含成分B的蒸气冷却到一个低于成分B熔点的温度。蒸气被固化而在冷凝器231中变成富含成分B的固体物质。

上述固化将导致冷凝器231的传热面积减小。当传热面积减小到一个预定极限以下时，冷凝器231被导入备用状态，而冷凝器232启动。压缩空气被供应到冷凝器231中，以将冷凝管中的剩余冷却剂吹出。随后，水蒸汽供应到冷凝器231中，以将形成在冷凝器231中的富含成分B的固体物质熔化成富含成分B的液体物质。液体经管线L28排出。水蒸汽冷凝成冷凝液而从冷凝器231中排出。在富含成分B的液体从冷凝器231中排出后，冷却剂被供应到冷凝器231中以预冷后者。

如前所述，排气处理装置230需要使用冷凝器231和232以及其他辅助装置，从而导致蒸馏装置的占用面积增加和成本提高。

图7是用于解释另一种传统排气处理装置的视图。

冷凝器206和排气处理装置270通过管线L71相连。真空发生器228和排气处理装置270通过管线L74相连。排气处理装置270中采用了排气洗涤操作。排气处理装置270包括一个排气洗涤器271、一个泵273、一个热交换器274和阀275和276。排气洗涤器271包括一个沉淀段281和一个填料塔段282。

用于吸收排气和富含成分B的蒸气的溶液是通过泵273而循环的。具体地讲，从沉淀段281排放到管线L72的溶液被泵273带动着经管线L73发送到热交换器274。从热交换器274排出的溶液经管线L77供应到填料塔段282中。以这种方式供应的溶液被从填料塔段282顶部喷洒下来并在填料塔段282中下降。排气经管线L71供应到沉淀段281并在填料塔段282中上升，以便被溶液吸收。吸收了排气的溶液被排放到管线L72中，然后再在预定的时间经管线L75发送到未示出的处理装置中。管线L76用于将排气处理装置270中重新充满溶液。溶液具有这样的性能，即能够充分吸收富含高熔点成分B的蒸气。

如前所述，排气处理装置270需要使用排气洗涤器271和热交换器274以及其他辅助装置，从而导致蒸馏装置的占用面积增加和成本提高。此外，溶液必须具有这样的性能，即能够充分吸收富含高熔点成分B的蒸气，因此提高了蒸馏成本。

一种作为图1所示蒸馏装置的改型的蒸馏装置被提供出来。该蒸馏装置是以下面的方式构造的。第一蒸馏塔201的顶部连接着第二蒸馏塔202的侧面。在第一蒸馏塔201中，成分C从成分A和B中分离出来。在第二蒸馏塔202中，成分A和成分B彼此分离，以收集作为制品的成分B。

图8中示意性显示了一种传统蒸馏装置，该装置在第二蒸馏塔底部收集中沸点成分。与图1中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

作为示例，当含有三种成分A、B和C的材料液M被供应到第一蒸馏塔201的第三段213中后，富含成分A和B的蒸气将从第一蒸馏塔201顶部排出并被发送到冷凝器204，在此蒸气被冷凝成富含成分A和B的液体。富含成分A和B的液体作为蒸馏液从冷凝器204中排出。一部分蒸馏液作为回流液而回流到第一蒸馏塔201中，而剩余的蒸馏液则供应到第二蒸馏塔202的第三段218中。

富含成分C的液体作为塔底液从第一蒸馏塔201底部排出。一部分塔底液被发送到蒸发器203，在此塔底液被加热蒸发而形成富含成分C的蒸气。富含成分C的蒸气返回到第一蒸馏塔201中。剩余的蒸馏液被排放到一个外部目的地中。

在蒸馏液被供应到第三段218中后，富含成分A的蒸气将从第二蒸馏塔202顶部排出并被发送到冷凝器206，在此蒸气被冷凝成富含成分A的液体。富含成分A的液体作为蒸馏液从冷凝器206中排出。一部分蒸馏液作为回流液而回流到第二蒸馏塔202中，而剩余的蒸馏液则排放到一个外部目的地中。

富含成分B的液体作为塔底液从第二蒸馏塔202底部排出。一部分塔底液被发送到蒸发器205，在此塔底液被加热蒸发而形成富含成分B的蒸气。富含成分B的蒸气返回到第二蒸馏塔202中。剩余的塔底液被排放到一个外部目的地中。

如果成分C在第一蒸馏塔201中分离得不充分，则成分C将作为杂质而聚集在第二蒸馏塔202底部附近。当成分B和C分别在蒸发器203和205中被加热时，成分B和C将分解成高沸点改性成分B′和C′。因此，改性成分B′和C′也作为杂质而聚集在第二蒸馏塔202底部附近。其结果是，作为制品收集的成分B中含有杂质，如成分C和改性成分B′和C′。

成分C和改性成分B′和C′的分子中含有大量的碳，因此会影响制品的色泽和气味。

由于制品是在第二蒸馏塔202底部收集的，因此制品暴露在因布置在蒸馏塔底部的蒸发器205所引起的高温下。其结果是，作为制品的成分B将分解成高沸点改性成分B′，因此会损坏制品的质量。

为了解决上述问题，提供了一种蒸馏装置，其以蒸气形式而非液体形式收集制品。

图9中示意性显示了一种以蒸气形式收集制品的传统蒸馏装置。与图8中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

第二蒸馏塔202从顶部至底部包括：第一段216、第二段217、第三段218、第四段219、第五段331、第六段332和第七段333。第二段217和第四段219中分别布置着填料元件，以便在第二段217中形成一个浓缩段并在第四段219中形成一个萃取段。第六段332中布置着一个除雾器。

作为制品的富含成分B的蒸气从第五段331中收集出来并经阀335供应到冷凝器336。在冷凝器336中，蒸气被冷凝成富含成分B的液体。富含成分B的液体作为塔底液从冷凝器336中排出。液体供应到接收器337并聚集于此。之后液体从接收器337中排出。

为了在低温区实施蒸馏，以防止制品质量受损并降低一部分塔底液在蒸发器203和205中加热所消耗的能量，布置了一个与冷凝器204和206一起使用的真空发生器338和一个与冷凝器336一起使用的真空发生器339。真空发生器338和339用于在第一和第二蒸馏塔201和202中建立负压。这样，塔底液易于蒸发。此外，第一和第二蒸馏塔201和202中产生的排气可以被抽出并释放到大气中。

即使有杂质聚集在第二蒸馏塔202底部，但富含成分B的蒸气不是从第二蒸馏塔202底部收集的，而是作为制品从第五段331中收集的。因此制品中不含杂质；这样，制品的色泽和气味不会受损。制品是从第五段331中收集的，即制品没有暴露在因布置在蒸馏塔底部的蒸发器205所引起的高温下，从而可以提高制品质量。聚集在第二蒸馏塔202底部的杂质将经管线L240排出。

还提供了一种蒸馏装置，其以液体形式收集制品并将杂质从制品中去除。

图10中示意性显示了一种能够将杂质从制品中去除的传统蒸馏装置。与图8和9中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

富含成分B的液体作为塔底液从第五段220中收集出来，并且作为制品经阀341供应到接收器342。加收器342与加热器344连接着。制品供应到接收器342，再被供应到加热器344，在此制品被蒸发而变成富含成分B的蒸气。在加热器344中，富含成分B的蒸气将与杂质如成分C和改性成分B′和C′分离。没有杂质的富含成分B的蒸气将返回接收器342。

接下来，富含成分B的蒸气将供应到用于制品的冷凝器343。在冷凝器343中，蒸气被冷凝成富含成分B的液体。富含成分B的液体从冷凝器343中排出。液体供应到接收器345中并聚集于此。之后，液体从接收器345中排出并经阀346而发送到一个外部目的地中。在上述操作过程中，杂质将聚集在接收器342中。这样，在操作进行了一个预定时段后，杂质将经管线L248排出。附图标记347表示真空发生器。

上述用于以蒸气形式收集制品的传统蒸馏装置需要使用阀335、冷凝器336和接收器337以及其他辅助装置。上述用于以液体形式收集制品并将杂质从制品中去除的传统蒸馏装置需要使用阀341和346、接收器342和345、冷凝器343和加热器344以及其他辅助装置。因此蒸馏装置的尺寸和成本会增加。

此外，蒸馏装置中要求有复杂的设施以控制和维护蒸馏装置。尤其是在蒸馏装置以蒸气形式收集制品的情况下，从第五段331中排出的蒸气的流率必须通过阀335而调节。然而，由于蒸气的控制非常复杂，因此蒸气控制所涉及到的因素将提高蒸馏装置的成本。

发明内容

本发明的一个目的是解决传统蒸馏装置中的问题，并且提供一种蒸馏装置，其能够降低占用面积并能以低成本制造和运行。

本发明的另一个目的是提供一种蒸馏装置，其能够将杂质从制品中去除，以防止因杂质而导致制品色泽和气味受到负面影响。

为了实现上述目的，本发明提供了一种蒸馏装置，其包括：一个塔体；一个隔板，其用于将塔体的内部分隔成彼此相邻的第一室和第二室；第一蒸馏段，其具有一个浓缩段，该浓缩段通过一个进料嘴而被供应材料液并且形成在高于进料嘴的位置上，以及一个萃取段，该萃取段形成在低于进料嘴的位置上；第二蒸馏段，其具有一个浓缩段，该浓缩段连接着第一蒸馏段的上端，并且形成在高于该上端的位置上，以及一个萃取段，该萃取段形成在低于该上端的位置上，并且邻近于第一蒸馏段的浓缩段安置，同时通过隔板而与该浓缩段相隔；第三蒸馏段，其具有一个浓缩段，该浓缩段连接着第一蒸馏段并且形成在高于第一蒸馏段下端的位置上，并且邻近于第一蒸馏段的萃取段安置，同时通过隔板而与该萃取段相隔，以及一个萃取段，该萃取段形成在低于该下端的位置上；一个冷凝器，其连接着塔体的顶部并且用于将顶部从排出的富含一种低沸点成分的蒸气冷凝；负压产生工具，其连接着冷凝器并用于产生负压，以将排气从塔体中抽出；一个气体冷却器，其用于冷却排气并且布置在冷凝器与负压产生工具之间；第一排放***，其布置在塔体的侧面并且用于将富含一种由高熔点材料构成的中沸点成分的液体排放出来；以及第二排放***，其布置在塔体的底部并且用于将富含一种由高熔点材料构成的高沸点成分的液体排放出来。

第一排放***具有第一防固化工具，用于防止富含中沸点成分的液体固化。第二排放***具有第二防固化工具，用于防止富含高沸点成分的液体固化。

在这种情况下，富含低沸点成分的蒸气是在塔体顶部排放出来的，而且低沸点成分是由低熔点材料构成的。因此不需要采用各种辅助装置如热水罐、冷却器、油罐、冷凝器和排气洗涤器。

因此，蒸馏装置能够降低占用面积并能以低成本制造和运行。

优选使第一和第二防固化工具分别采用双管结构，该结构包括同轴布置的一根内管和一根外管，其中加热介质将流经内外管之间的空间，以防止流经内管的液体固化。

还优选使第一和第二防固化工具分别是水蒸汽追踪结构，该结构包括并联布置的主管和副管，其中加热介质将流经副管，以防止流经主管的液体固化。

蒸馏装置优选还包括一个冷却器，其连接着上述第一排放***并且用于冷却上述富含中沸点成分的液体。在这种情况下，中沸点成分不会与高沸点成分和改性成分接触。所以作为制品收集的中沸点成分中不含高沸点成分和改性成分这些杂质。其结果是，制品的色泽和气味不受影响。此外，可以防止杂质进入制品中，而又不需要使用辅助装置如阀、制品冷凝器、接收器和加热器，从而可以减小蒸馏装置的尺寸以及蒸馏装置的制造和运行成本。另外，可以利用简化的装置控制蒸馏装置的操作和维护蒸馏装置。由于制品可以在液态下收集，因此制品的流率控制可以显著简化，从而降低蒸馏装置的制造和运行成本。由于制品是在塔体侧面收集的，因此制品没有暴露在因布置在蒸馏塔底部的蒸发器所引起的高温下。此外，不需要利用加热器对制品进行附加的加热。因此可以防止制品中形成改性成分，从而提高制品质量。此外，在塔体侧面收集的制品可以立即被冷却器冷却，从而防止成分分解，否则的话制品可能会在自身保持的热量作用下分解。这样可以更可靠地防止制品中形成改性成分。

附图说明

参照附图可以使本发明的蒸馏装置和方法构造和特点更容易评价并被更好地理解，附图包括：

图1是一种传统蒸馏装置的示意图；

图2是一种传统蒸馏装置的示意图，该装置适用于由相应高熔点材料构成的一种中沸点成分和一种高沸点成分的情况；

图3是用于解释一种传统冷却***的视图；

图4是用于解释另一种传统冷却***的视图；

图5是用于解释另一种传统冷却***的视图；

图6是用于解释一种传统排气处理装置的视图；

图7是用于解释另一种传统排气处理装置的视图；

图8是一种传统蒸馏装置的示意图，该装置在第二蒸馏塔底部收集中沸点成分；

图9是一种以蒸气形式收集制品的传统蒸馏装置的示意图；

图10是一种能够将杂质从制品中去除的传统蒸馏装置的示意图；

图11是根据本发明第一个实施例的蒸馏装置的示意图；

图12是第一个实施例的蒸馏装置中所用耦合式蒸馏塔的示意图；

图13是根据本发明第二个实施例的蒸馏装置的示意图；

图14是根据本发明第三个实施例的蒸馏装置的示意图；

图15是第三个实施例的蒸馏装置中所用耦合式蒸馏塔的示意图；

图16是根据本发明第四个实施例的蒸馏装置的示意图；

图17是根据本发明第五个实施例的蒸馏装置的示意图；

图18是根据本发明第六个实施例的蒸馏装置的示意图；

图19是第六个实施例的蒸馏装置中所用耦合式蒸馏塔的示意图；

图20是根据本发明第七个实施例的蒸馏装置的示意图；

图21是根据本发明第八个实施例的蒸馏装置的示意图；

图22是根据本发明第九个实施例的蒸馏装置的主体部分的示意图；

图23是根据本发明第十个实施例的蒸馏装置的主体部分的示意图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施例。

图11中示意性显示了根据本发明第一个实施例的蒸馏装置。图12中示意性显示了第一个实施例的蒸馏装置中所用耦合式蒸馏塔。

在上述图中，附图标记10表示一个耦合式蒸馏塔。耦合式蒸馏塔10包括第一段11、第二段12、第三段13、第四段14、第五段15、第六段16、第七段17、第八段18和第九段19。

在耦合式蒸馏塔10的塔体中，隔板22将第四段14分割成第一室14A和第二室14B；隔板23将第五段15分割成第一室15A和第二室15B；隔板24将第六段16分割成第一室16A和第二室16B。第一室14A-16A分别毗邻第二室14B-16B。第一室14A-16A构成了第一蒸馏段25；第一段11、第二段12、第三段13和第二室14B构成了第二蒸馏段26；第二室15B和16B、第七段17、第八段18和第九段19构成了第三蒸馏段27。

值得注意的是，通过采用以绝热材料构造隔板22-24的方案或采用将隔板22-24内部制成真空的方案，隔板22-24可以被制成绝热式的。在这种情况下，由于第一室14A与第二室14B之间、第一室15A与第二室15B之间以及第一室16A与第二室16B之间的传热性能可以降低，因此蒸馏效率可以提高。

第五段15大致布置在耦合式蒸馏塔10的竖直中央。一个进料嘴41在与第一室15A相对应的位置上形成在耦合式蒸馏塔10一侧。与此类似，一个侧分嘴42在与第二室15B相对应的位置上形成在耦合式蒸馏塔10另一侧。第一段11布置在耦合式蒸馏塔10的顶部。与冷凝器81相连的蒸气出口43和回流液入口44形成在第一段11上。第九段19布置在耦合式蒸馏塔10的底部。与蒸发器82相连的塔底液出口45和蒸气入口46形成在第九段19上。

在以这种方式构造的耦合式蒸馏塔10中，含有三种成分A、B和C的材料液M经管线L51供应到进料嘴41中。成分A的沸点低于成分B，而成分B的沸点又低于成分C。成分A用作低沸点成分，成分B用作中沸点成分，而成分C用作高沸点成分。成分B和C由相应高熔点材料构成。

在第一蒸馏段25中，布置在高于进料嘴41的位置上的第一室14A形成了一个浓缩段AR1，而布置在低于进料嘴41的位置上的第一室16A形成了一个萃取段AR2。在第二蒸馏段26中，连接着第一蒸馏段25的上端并且布置在高于该上端的位置上的第二段12形成了一个浓缩段AR3，而布置在低于第一蒸馏段25上端的位置上并且毗邻浓缩段AR1的第二室14B形成了一个萃取段AR4。在第三蒸馏段27中，连接着第一蒸馏段25布置在高于第一蒸馏段25下端的位置上并且毗邻萃取段AR2的第二室16B形成了一个浓缩段AR5，而布置在低于第一蒸馏段25下端的位置上的第八段18形成了一个萃取段AR6。

如前所述，第一蒸馏段25的上端连接着第二蒸馏段26的大致竖直中央，而第一蒸馏段25的下端连接着第三蒸馏段27的大致竖直中央。

在萃取段AR2中，经过进料嘴41供应进来的材料液M要经受蒸气一液体分离，以便在该萃取段上部产生富含成分A和B的蒸气，而由富含成分B和C的蒸气和液体组成的流体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。流体从第一蒸馏段25的下端供应到第三蒸馏段27中。

液体在第三蒸馏段27中被加热而变成富含成分B和C的蒸气。富含成分B和C的蒸气在萃取段AR2中上升时将与材料液M接触。其结果是，可以防止材料液M中所含的成分A下降，并因此而将该成分收集。因此可以防止成分A进入第三蒸馏段27中。

富含成分A和B的蒸气将在浓缩段AR1中上升，再从第一蒸馏段25的上端供应到第二蒸馏段26中。富含成分A和B的蒸气在第二蒸馏段26中被冷却而冷凝成富含成分A和B的液体。

一部分富含成分A和B的液体将回流而进入浓缩段AR1中并与在浓缩段AR1中上升的富含成分A和B的蒸气接触。

通过这种方式，富含成分A和B的蒸气从第一蒸馏段25的上端供应到第二蒸馏段26中。

在萃取段AR6中，富含成分B和C的液体将下降，此时富含成分B的蒸气将在该萃取段的上部产生，而富含成分C的液体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。富含成分C的液体将作为塔底液从塔底液出口45排放到管线L52中。

一部分塔底液将经过管线L53发送到蒸发器82。在蒸发器82中，液体被加热而变成富含成分C的蒸气。富含成分C的蒸气经管线L54供应到蒸气入口46中，从而被供应到第九段19中。富含成分C的蒸气在第九段19和萃取段AR6中上升时将接触到富含成分B和C的液体；其结果是，富含成分B的蒸气将从富含成分B和C的液体中产生。剩余的塔底液将经过管线L55供应到一个未示出的塔底液容纳段中。

之后，一部分富含成分B的蒸气将在浓缩段AR5中上升，此时这部分富含成分B的蒸气将在第三蒸馏段27的上端接触来自第二蒸馏段26的富含成分B的液体，从而变成富含成分B的液体。在第三蒸馏段27的上端获得的富含成分B的液体将作为侧分液而从侧分嘴42排放到管线L56中。排出的侧分液被供应到一个未示出的侧分液容纳段中。管线L56用作第一排放***。

在第二蒸馏段26的萃取段AR4中，富含成分A和B的液体将下降，此时富含成分A的蒸气将在该萃取段的上部产生，而富含成分B的液体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。在第二蒸馏段26的下端获得的富含成分B的液体将作为侧分液而从侧分嘴42排放到管线L56中。

富含成分A的蒸气在浓缩段AR3中上升，再从蒸气出口43排放到管线L57中。排放出的富含成分A的蒸气将被发送到冷凝器81，在此蒸气被冷凝成富含成分A的液体，该液体作为蒸馏液排放到管线L58中。为了提高成分A的蒸馏效率，一部分蒸馏液经管线L59发送到回流液入口44中并经回流管入口44回流到第一段11中。回流的蒸馏液将与在浓缩段AR3中上升的富含成分A和B的蒸气接触。剩余的蒸馏液将通过管线L60供应到一个未示出的蒸馏液容纳段中。

如前所述，富含成分A和B的蒸气被第二蒸馏段26分离成富含成分A的蒸气和富含成分B的液体。富含成分A的蒸气从塔体顶部排出并被冷凝器81冷凝成富含成分A的液体。富含成分B的液体作为侧分液从侧分嘴42排出。富含成分B和C的液体被第三蒸馏段27分离成富含成分B的液体和富含成分C的液体。富含成分B的液体作为侧分液从侧分嘴42排出。富含成分C的液体作为塔底液从塔体底部排出。

由于成分B和C的熔点高于外界温度，因此管线L52、L53、L55和L56采取双管结构，以防止侧分液在管线L56中固化和塔底液在管线L52、L53和L55中固化。管线L52、L53和L55构成了第二排放***。管线L56中所用的双管结构用作第一防固化工具，而管线L52、L53和L55中所用的双管结构用作第二防固化工具。双管结构包括同轴布置的一根内管和一根外管。用作加热介质的水蒸汽将流经内外管之间的空间，从而防止塔底液或侧分液在流过内管时固化。本实施例采用双管结构作为第一和第二防固化工具。然而，也可以采用水蒸汽追踪结构以取代双管结构。水蒸汽追踪结构由并联布置的主管和副管构成。用作加热介质的水蒸汽将流经副管，以防止塔底液或侧分液在流过主管时固化。

浓缩段AR1、AR3和AR5以及萃取段AR2、AR4和AR6中的每个分别由包含单节点的填料构成。然而，根据需要通过蒸馏而获得的各种成分的相对挥发性，浓缩段AR1、AR3和AR5以及萃取段AR2、AR4和AR6中的每个可以分别由包含多节点的填料构成，节点数量对应于所用填料的特性，以便获得蒸馏所需的理论级数。此外，可以在各节点间布置分配器。另外，进料嘴41和侧分嘴42不是必须安置在相同高度上。

如前所述，通过使用耦合式蒸馏塔10，材料液M可以分离为成分A-C，而不需要使用多个蒸馏塔。

由于不需要在多个蒸馏塔中进行反复加热和冷却，因此诸如冷凝器、蒸发器和泵等器具的数量可以减少。因此，蒸馏装置占用的面积可以减小，而且设施消费量和能耗也可以减少，从而可以降低蒸馏装置的成本。

优选使耦合式蒸馏塔10的总体理论级数为大约30-100，而分配给第四段14和第六段16的理论级数分别为大约5-30。

同时，第三段13包括一个收集器54和一个槽式分配器61。收集器54收集的液体被分配器61以预定的不同份额分配到第四段14的第一室14A和第二室14B中。

第五段15的第一室15A包括一个布置在进料嘴41紧邻上方的收集器62和一个布置在进料嘴41紧邻下方的管状分配器63。收集器62收集的液体与经过进料嘴41供应的材料液M一起通过分配器63供应到第六段16的第一室16A中。

同时，第五段15的第二室15B包括一个布置在侧分嘴42紧邻上方的礼帽式收集器65和一个布置在侧分嘴42紧邻下方的管状分配器66。收集器65收集的液体作为侧分液从侧分嘴42中排出或通过分配器66而供应到第六段16的第二室16B中。

此外，第七段17包括一个收集器67和一个管状分配器68。从第六段16中下降的液体将被收集器67收集，再通过分配器68而供应到第八段18中。

在本实施例中，当从塔体顶部排出的富含成分A的液体被冷凝器81冷凝时，普通冷却水被用作冷却介质以冷却蒸气。由于成分A的熔点低于冷却水温度(例如成分A的熔点比冷却水温度低30℃至35℃)，因此富含成分A的蒸气可以被充分冷凝，而又不会使蒸气在冷凝器81中固化。

因此，不需要将热水、冷却油或水蒸汽用作冷却介质。其结果是，不需要将冷却***连接到冷凝器81。

为了降低塔底液在蒸发器82中加热所消耗的能量，优选将蒸发器的温度降低。然而，当蒸发器82的温度降低后，塔底液的蒸发也相应地变得困难了。为了解决这种问题，用作负压产生装置的真空发生器91连接着冷凝器81，以便在耦合式蒸馏塔10中建立负压。其结果是，塔底液易于蒸发。此外，耦合式蒸馏塔10中产生的排气可以被抽出并释放到大气中。

在这种情况下，一个气体冷却器92布置在冷凝器81与真空发生器91之间，以便冷却被真空发生器91抽出的排气。管线L61连接着冷凝器81和气体冷却器92，而管线L62连接着气体冷却器92和真空发生器91。当与富含成分A的蒸气混合的排气从冷凝器81发送到气体冷却器92并在气体冷却器92中被冷却时，蒸气将变成富含成分A的液体而与排气分离。因此，不需要在冷凝器81与真空发生器91之间布置排气处理装置。值得注意的是，气体冷却器92可以将普通冷却水用作冷却介质。本实施例中的蒸馏装置包括塔体、隔板22-24、第一至第三蒸馏段25-27、冷凝器81、蒸发器82、真空发生器91、气体冷却器92以及管线L52、L53、L55和L56。

如前所述，富含成分A的蒸气从塔体顶部排出，而成分A由低熔点材料构成。因此不需要采用各种辅助装置如热水罐、冷却器、油罐、冷凝器和排气洗涤器。这样，蒸馏装置能够降低占用面积并能以低成本制造和运行。

根据本实施例，气体冷却器92布置在冷凝器81与真空发生器91之间。然而，也可以布置一个排气洗涤器式的排气处理装置替代气体冷却器92。在这种情况下，由于所用溶液不需要具有充分吸收富含成分A的蒸气的性能，因此蒸发装置的运行成本可以降低。

根据本实施例，富含成分A的蒸气从蒸气出口43排放到管线L57中以便发送到冷凝器81。然而，也可以在塔体的第一段中布置一个冷凝器，以将塔体顶部与冷凝器相连。

同时，如果收集为制品的成分B中含有成分C和改性成分B′和C′这些杂质，由于成分C和改性成分B′和C′的分子中含有大量的碳，因此制品的色泽和气味会受影响。接下来将描述本发明的第二个实施例，其能够防止杂质进入制品中。与第一个实施例中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

图13中示意性显示了根据本发明第二个实施例的蒸馏装置。

在这种情况下，一部分富含成分B的蒸气将在浓缩段AR5中上升并在第三蒸馏段27的上端接触从第二蒸馏段26中降下的富含成分B的液体，从而变成富含成分B的液体。在第二蒸馏段26的萃取段AR4中，富含成分A和B的液体将下降，此时富含成分A的蒸气将在该萃取段的上部产生，而富含成分B的液体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。富含成分B的液体将在第二室15B中被浓缩。浓缩的液体作为侧分液或制品从塔体侧面经侧分嘴42排放到管线L56中。排出的侧分液被供应到冷却器192中，在此液体被冷却。冷却后的侧分液被排放到管线L63并经管线L63供应到一个未示出的侧分液容纳段中。

在这种情况下，富含成分B的液体将在第二室15B中被浓缩，而浓缩液体作为制品从塔体侧面经侧分嘴42排出。同时，富含成分C的液体在第一室16A和第二室16B中被浓缩，并在第八段18中被进一步浓缩。随后，浓缩液体将从塔体底部经塔底液出口45排出。因成分B和C分解而形成的改性成分B′和C′会被收集在塔体底部附近并从塔体底部经经塔底液出口45排出。

这样，当这些成分处于液态时，成分B不会接触成分C和改性成分B′和C′。因此，被收集的制品中不含成分C和改性成分B′和C′这些杂质。其结果是，制品的色泽和气味不受影响。

此外，可以防止杂质进入制品，而又不需要使用辅助装置如阀、制品冷凝器、接收器和加热器，从而可以减小蒸馏装置的尺寸以及蒸馏装置的制造和运行成本。另外，可以利用简化的装置控制蒸馏装置的操作和维护蒸馏装置。由于制品可以在液态下收集，因此制品的流率控制可以显著简化，从而降低蒸馏装置的制造和运行成本。

由于制品是在塔体侧面收集的，因此制品没有暴露在因布置在蒸馏塔底部的蒸发器82所引起的高温下。此外，不需要利用加热器对制品进行附加的加热。因此可以防止制品中形成改性成分B′，从而提高制品质量。

在塔体侧面收集的制品可以立即被冷却器192冷却，从而防止成分B分解，否则的话制品可能会在自身保持的热量作用下分解。因此，可以更可靠地防止制品中形成改性成分B′。

优选使耦合式蒸馏塔10的总体理论级数为大约30-100，而分配给第四段14和第六段16的理论级数分别为大约5-30。

在本实施例中，浓缩段AR1、AR3和AR5以及萃取段AR2、AR4和AR6中的每个分别由包含单节点的填料构成。然而，根据需要通过蒸馏而获得的各种成分的相对挥发性，浓缩段AR1、AR3和AR5以及萃取段AR2、AR4和AR6中的每个可以分别由包含多节点的填料构成，节点数量对应于所用填料的特性，以便获得蒸馏所需的理论级数。此外，可以在各节点间布置分配器。另外，进料嘴41和侧分嘴42不是必须安置在相同高度上。

接下来将描述本发明的第三个实施例，其用于通过蒸馏而将成分A和B从含有这两种成分A和B的材料液M中分离出来。与第一个实施例中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

图14中示意性显示了根据本发明第三个实施例的蒸馏装置。图15中示意性显示了第三个实施例的蒸馏装置中所用耦合式蒸馏塔。

在这种情况下，成分A和B通过蒸馏而从含有这两种成分A和B的材料液M中分离出来。用作添加成分并通过管线L70供应的成分X添加到经管线L51供应的材料液M中，从而形成含有成分A、B和X的调配材料液MX。调配材料液MX经管线L50供应到进料嘴41中。成分X的沸点低于成分A，而成分A的沸点又低于成分B。成分X用作添加成分，成分A用作低沸点成分，而成分B用作高沸点成分。成分A和B由相应高熔点材料构成。成分X由这样的材料构成，该材料容易与成分A分离而且在蒸馏过程中不易改性。

下面描述这种蒸馏装置的操作。

在萃取段AR2中，经进料嘴41供应的调配材料液MX要经受蒸气—液体分离，以便在该萃取段上部产生富含成分X和A的蒸气，而由富含成分A和B的蒸气和液体组成的流体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。流体从第一蒸馏段25的下端供应到第三蒸馏段27中。

液体在第三蒸馏段27中被加热而变成富含成分A和B的蒸气。富含成分A和B的蒸气在萃取段AR2中上升时将与调配材料液MX接触。其结果是，可以防止调配材料液MX中所含的成分X下降，并因此而将该成分收集。因此可以防止成分X混合到供应给第三蒸馏段27的流体中。

富含成分X和A的蒸气将在浓缩段AR1中上升，再从第一蒸馏段25的上端供应到第二蒸馏段26中。富含成分X和A的蒸气在第二蒸馏段26中被冷却而冷凝成富含成分X和A的液体。一部分富含成分X和A的液体将回流而进入浓缩段AR1中并与在浓缩段AR1中上升的富含成分X和A的蒸气接触。

通过这种方式，富含成分X和A的蒸气从第一蒸馏段25的上端供应到第二蒸馏段26中。

在萃取段AR6中，富含成分A和B的液体将下降，此时富含成分A的蒸气将在该萃取段的上部产生，而富含成分B的液体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。富含成分B的液体将作为塔底液从塔底液出口45排放到管线L52中。

一部分塔底液将经过管线L53发送到蒸发器82。在蒸发器82中，液体被加热而变成富含成分B的蒸气。富含成分B的蒸气经管线L54供应到蒸气入口46中，从而被供应到第九段19中。富含成分B的蒸气在第九段19和萃取段AR6中上升时将接触到富含成分A和B的液体；其结果是，富含成分A的蒸气将从富含成分A和B的液体中产生。剩余的塔底液将经过管线L55供应到一个未示出的塔底液容纳段中。

之后，一部分富含成分A的蒸气将在浓缩段AR5中上升，此时这部分富含成分A的蒸气将在第三蒸馏段27的上端接触来自第二蒸馏段26的富含成分A的液体，从而变成富含成分A的液体。在第三蒸馏段27的上端获得的富含成分A的液体将作为侧分液而从侧分嘴42排放到管线L56中。排出的侧分液被供应到一个未示出的侧分液容纳段中。其结果是，可以从耦合式蒸馏塔10的侧面接收作为制品的成分A。管线L56用作第一排放***。

在第二蒸馏段26的萃取段AR4中，富含成分X和A的液体将下降，此时富含成分X的蒸气将在该萃取段的上部产生，而富含成分A的液体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。

富含成分X的蒸气在浓缩段AR3中上升，再从蒸气出口43排放到管线L57中。排放出的富含成分X的蒸气将被发送到冷凝器81，在此蒸气被冷凝成富含成分X的液体，该液体作为蒸馏液排放到管线L58中。为了提高成分X的蒸馏效率，一部分蒸馏液经管线L59发送到回流液入口44中并经回流管入口44回流到第一段11中。回流的蒸馏液将与在浓缩段AR3中上升的富含成分X和A的蒸气接触。剩余的蒸馏液将通过管线L70添加到材料液M中。

如前所述，富含成分X和A的蒸气被第二蒸馏段26分离成富含成分X的蒸气和富含成分A的液体。在塔体顶部，富含成分X的蒸气从蒸气出口43中排出并被冷凝器81冷凝成富含成分X的液体。富含成分X的蒸气作为蒸馏液从冷凝器81排出。在塔体侧面，富含成分A的液体作为侧分液从侧分嘴42排出。富含成分A和B的液体被第三蒸馏段27分离成富含成分A的液体和富含成分B的液体。富含成分A的液体作为侧分液从侧分嘴42排出。在塔体底部，富含成分B的液体作为塔底液通过塔底液出口45排出。

如前所述，调配材料液MX可以分离为成分X、A和B，而不需要使用多个蒸馏塔。由于不需要在多个蒸馏塔中进行反复加热和冷却，因此诸如冷凝器、蒸发器和泵等器具的数量可以减少。这样，蒸馏装置占用的面积可以减小，而且设施消费量和能耗也可以减少，从而可以降低蒸馏装置的成本。

由于成分A和B的熔点高于外界温度，因此管线L52、L53、L55和L56采取双管结构，以防止侧分液在管线L56中固化和塔底液在管线L52、L53和L55中固化。管线L52、L53和L55构成了第二排放***。管线L56中所用的双管结构用作第一防固化工具，而管线L52、L53和L55中所用的双管结构用作第二防固化工具。双管结构包括同轴布置的一根内管和一根外管。用作加热介质的水蒸汽将流经内外管之间的空间，从而防止塔底液或侧分液在流过内管时固化。本实施例采用双管结构作为第一和第二防固化工具。然而，也可以采用水蒸汽追踪结构以取代双管结构。水蒸汽追踪结构由并联布置的主管和副管构成。用作加热介质的水蒸汽将流经副管，以防止塔底液或侧分液在流过主管时固化。

通过向材料液M中添加成分X，富含成分X的蒸气将从塔体顶部排出。因此，不需要在塔体顶部收集作为制品的成分A。由于富含成分X的蒸气被冷凝器81冷凝，因此不需要利用冷凝器冷凝富含成分A的蒸气。

当从塔体顶部排出的富含成分X的液体被冷凝器81冷凝时，普通冷却水被用作冷却介质以冷却蒸气。由于成分X的熔点低于冷却水温度(例如成分X的熔点比冷却水温度低30℃至35℃)，因此富含成分X的蒸气可以被充分冷凝，而又不会使蒸气在冷凝器81中固化。

因此，不需要将热水、冷却油或水蒸汽用作冷却介质。其结果是，不需要将冷却***连接到冷凝器81。

为了降低塔底液在蒸发器82中加热所消耗的能量，优选将蒸发器的温度降低。然而，当蒸发器82的温度降低后，塔底液的蒸发也相应地变得困难了。为了解决这种问题，一个用作负压产生装置的未示出真空发生器连接着冷凝器81，以便在耦合式蒸馏塔10中建立负压。其结果是，塔底液易于蒸发。此外，耦合式蒸馏塔10中产生的排气可以被抽出并释放到大气中。

在这种情况下，一个未示出的气体冷却器布置在冷凝器81与未示出的真空发生器之间，以便冷却被真空发生器抽出的排气。这样，当与富含成分X的蒸气混合的排气从冷凝器81发送到气体冷却器并在气体冷却器中被冷却时，蒸气将变成富含成分X的液体而与排气分离。因此，不需要在冷凝器81与真空发生器之间布置排气处理装置。值得注意的是，气体冷却器可以将普通冷却水用作冷却介质。

如前所述，富含成分X的蒸气从塔体顶部排出，而成分X由低熔点材料构成。因此不需要采用各种辅助装置如热水罐、冷却器、油罐、冷凝器、排气洗涤器和热交换器。这样，蒸馏装置能够降低占用面积并能以低成本制造和运行。

此外，一部分蒸馏液经回流液入口44回流到第一段11中，而剩余的蒸馏液通过管线L70添加到材料液M中。因此成分X可以通过添加到材料液M中而被反复使用，从而降低蒸馏装置的运行成本。

接下来将描述本发明的第四个实施例。与第三个实施例中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

图16中示意性显示了根据本发明第四个实施例的蒸馏装置。

在这种情况下，富含成分X的蒸气从蒸气出口43排放到管线L57中。排放出的富含成分X的蒸气被发送到冷凝器81，在此蒸气被冷凝成富含成分X的液体，该液体作为蒸馏液排放到管线L58中。为了提高成分X的蒸馏效率，大部分蒸馏液经管线L59发送到回流液入口44中并经回流管入口44回流到第一段11中。回流的蒸馏液将与在浓缩段AR3中上升的富含成分X和A的蒸气接触。剩余的蒸馏液将通过管线L81排出以补充置换成分。

成分X通过管线L82添加到材料液M中，添加量等于为了补充置换成分而排出的蒸馏液量。

接下来将描述本发明的第五个实施例。与第三个实施例中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

图17中示意性显示了根据本发明第五个实施例的蒸馏装置。

在这种情况下，富含成分X的蒸气从蒸气出口43排放到管线L57中。排放出的富含成分X的蒸气被发送到冷凝器81，在此蒸气被冷凝成富含成分X的液体，该液体作为蒸馏液排放到管线L83中。为了提高成分X的蒸馏效率，所有蒸馏液经管线L83发送到回流液入口44中并经回流管入口44回流到第一段11中。回流的蒸馏液将与在浓缩段AR3中上升的富含成分X和A的蒸气接触。

为了开始操作蒸馏装置，预定量的成分X经管线L84添加到材料液M中。

根据第三至第五个实施例，一个未示出的气体冷却器布置在冷凝器81与真空发生器之间。然而，也可以布置一个排气洗涤器式的排气处理装置替代气体冷却器。在这种情况下，由于所用溶液不需要具有充分吸收富含高熔点材料成分A的蒸气的性能，因此蒸发装置的运行成本可以降低。

根据第三至第五个实施例，富含成分X的蒸气从蒸气出口43排放到管线L57中，而排出的富含成分X的蒸气又被发送到冷凝器81。然而，也可以在塔体的第一段中布置一个冷凝器，以将塔体顶部与冷凝器相连。

同时，在从含有成分A和B的材料液M中获取成分B的过程中，当成分B被蒸发器加热时，将分解出沸点高于成分B的改性成分B′。如果收集为制品的成分B中含有改性成分B′这种杂质，由于改性成分B′的分子中含有大量的碳，因此制品的色泽和气味会受影响。接下来将描述本发明的第六个实施例，其能够防止杂质进入制品中。与第三个实施例中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

图18中示意性显示了根据本发明第六个实施例的蒸馏装置。图19中示意性显示了第六个实施例的蒸馏装置中所用耦合式蒸馏塔。

在这种情况下，成分A和B通过蒸馏而从含有这两种成分A和B的材料液M中分离出来。用作添加成分并通过管线L66供应的成分X添加到经管线L51供应的材料液M中，从而形成含有成分A、B和X的调配材料液MX。调配材料液MX经管线L50供应到进料嘴41中。此外，用作首次加料或补充料的通过管线L82添加到材料液M中。成分A的沸点低于成分B，而成分B的沸点又低于成分X。成分A用作低沸点成分，成分B用作高沸点成分成分，而成分X用作添加成分。成分X由这样的材料构成，该材料容易与成分B分离而且在蒸馏过程中不易改性。

下面描述这种蒸馏装置的操作。

在萃取段AR2中，经进料嘴41供应的调配材料液MX要经受蒸气—液体分离，以便在该萃取段上部产生富含成分A和B的蒸气，而由富含成分B和X的蒸气和液体组成的流体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。流体从第一蒸馏段25的下端供应到第三蒸馏段27中。

液体在第三蒸馏段27中被加热而变成富含成分B和X的蒸气。富含成分B和X的蒸气在萃取段AR2中上升时将与调配材料液MX接触。其结果是，可以防止调配材料液MX中所含的成分A下降，并因此而将该成分收集。因此可以防止成分A混合到供应给第三蒸馏段27的流体中。

富含成分A和B的蒸气将在浓缩段AR1中上升，再从第一蒸馏段25的上端供应到第二蒸馏段26中。富含成分A和B的蒸气在第二蒸馏段26中被冷却而冷凝成富含成分A和B的液体。一部分富含成分A和B的液体将回流而进入浓缩段AR1中并与在浓缩段AR1中上升的富含成分A和B的蒸气接触。

通过这种方式，富含成分A和B的蒸气可以从第一蒸馏段25的上端供应到第二蒸馏段26中。

在萃取段AR6中，富含成分B和X的液体将下降，此时富含成分B的蒸气将在该萃取段的上部产生，而富含成分X的液体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。富含成分X的液体将作为塔底液从塔底液出口45排放到管线L52中。

一部分塔底液将经过管线L53发送到蒸发器82。在蒸发器82中，液体被加热而变成富含成分X的蒸气。富含成分X的蒸气经管线L54供应到蒸气入口46中，从而被供应到第九段19中。富含成分X的蒸气在第九段19和萃取段AR6中上升时将接触到富含成分B和X的液体；其结果是，富含成分B的蒸气将从富含成分B和X的液体中产生。剩余的塔底液将作为添加成分经管线L66添加到材料液M中。

之后，一部分富含成分B的蒸气将在浓缩段AR5中上升，此时这部分富含成分B的蒸气将在第三蒸馏段27的上端接触来自第二蒸馏段26的富含成分B的液体，从而变成富含成分B的液体。在第三蒸馏段27的上端获得的富含成分B的液体将作为侧分液而从侧分嘴42排放到管线L56中。排出的侧分液通过用作冷却工具的冷却器83、管线L64、节流阀85和管线L65而供应到一个未示出的侧分液容纳段中。通过这种方式，可以从耦合式蒸馏塔10的侧面接收作为制品的成分B。一个流率传感器84布置在管线L64上。基于流率传感器84探测到的流率，节流阀85被调节。管线L56、L64和L65、冷却器83、流率传感器84和节流阀85构成了第一排放***。管线L52、L53和L76构成了第二排放***。

在第二蒸馏段26的萃取段AR4中，富含成分A和B的液体将下降，此时富含成分A的蒸气将在该萃取段的上部产生，而富含成分B的液体将沿着向下方向以逐渐增多的方式产生。

富含成分A的蒸气在浓缩段AR3中上升，再从蒸气出口43排放到管线L57中。排放出的富含成分A的蒸气将被发送到冷凝器81，在此蒸气被冷凝成富含成分A的液体，该液体作为蒸馏液排放到管线L58中。为了提高成分A的蒸馏效率，一部分蒸馏液经管线L59发送到回流液入口44中并经回流管入口44回流到第一段11中。回流的蒸馏液将与在浓缩段AR3中上升的富含成分A和B的蒸气接触。剩余的蒸馏液将通过管线L60供应到一个未示出的蒸馏液容纳段中。

如前所述，富含成分A和B的蒸气被第二蒸馏段26分离成富含成分A的蒸气和富含成分B的液体。富含成分A的蒸气从蒸气出口43中排出并被冷凝器81冷凝成富含成分A的液体。富含成分A的蒸气作为蒸馏液从冷凝器81排出。富含成分B的液体作为侧分液从侧分嘴42排出。富含成分B和X的液体被第三蒸馏段27分离成富含成分B的液体和富含成分X的液体。富含成分B的液体作为侧分液从侧分嘴42排出。富含成分X的液体作为塔底液通过塔底液出口45排出。

如前所述，调配材料液MX可以分离为成分A、B和X，而不需要使用多个蒸馏塔。由于不需要在多个蒸馏塔中进行反复加热和冷却，因此诸如冷凝器、蒸发器和泵等器具的数量可以减少。因此，蒸馏装置占用的面积可以减小，而且设施消费量和能耗也可以减少，从而可以降低蒸馏装置的成本。

根据本发明，因成分B分解而形成并且沸点高于成分B的改性成分B′将聚集在塔体底部附近，再经塔底液出口45排出排放到管线L52中。随后，改性成分B′与一部分成分X一起经管线L76排放到一个外部目的地中。这样可以防止改性成分B′聚集在塔体底部。

因此，当改性成分B′和成分B处于液态时，这些成分不会彼此接触。因此所收集的制品中不含改性成分B′这种杂质。其结果是，制品的色泽和气味不会受影响。

此外，可以将杂质从制品中去除，而又不需要使用辅助装置如阀、制品冷凝器、接收器和加热器，从而可以减小蒸馏装置的尺寸以及蒸馏装置的制造和运行成本。另外，可以利用简化的装置控制蒸馏装置的操作和维护蒸馏装置。由于制品可以在液态下收集，因此制品的流率控制可以显著简化，从而降低蒸馏装置的制造和运行成本。

由于制品是在塔体侧面收集的，因此制品没有暴露在因布置在蒸馏塔底部的蒸发器82所引起的高温下。此外，不需要利用加热器对制品进行附加的加热。因此可以防止制品中形成改性成分B′这种杂质，从而提高制品质量。

在塔体侧面收集的制品可以立即被冷却器83冷却，从而防止成分B分解，否则的话制品可能会在自身保持的热量作用下分解。因此，可以防止制品中形成改性成分B′。

此外，一部分塔底液供应到第九段19中，而剩余的塔底液被添加到材料液M中。因此成分X可以通过添加到材料液M中而被反复使用，从而降低蒸馏装置的运行成本。

为了在低温区实施蒸馏，以防止制品质量受损并降低一部分塔底液在蒸发器82中加热所消耗的能量，布置了一个未示出的真空发生器，以便与冷凝器81一起使用。真空发生器将在耦合式蒸馏塔10中产生负压。其结果是，塔底液易于在低温下蒸发。此外，耦合式蒸馏塔10中产生的排气可以被抽出并释放到大气中。

接下来将描述本发明的第七个实施例。与第六个实施例中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

图20示意性显示了根据本发明第七个实施例的蒸馏装置；

在这种情况下，富含成分X的蒸气作为塔底液从塔底液出口45排放到管线L52中。为了提高成分X的蒸馏效率，大部分富含成分X的排放塔底液经管线L53发送到蒸发器82中并被蒸发。以这种方式产生的蒸气经管线L54被发送到蒸气入口46中并经蒸气入口46供应到第九段19中。剩余的塔底液将与改性成分B′一起排出以补充置换成分。

成分X通过管线L82添加到材料液M中，添加量等于为了补充置换成分而排出的塔底液量。

接下来将描述本发明的第八个实施例。与第六个实施例中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

图21示意性显示了根据本发明第八个实施例的蒸馏装置；

在这种情况下，富含成分X的蒸气作为塔底液排放到管线L52中。为了提高成分X的蒸馏效率，所有排放塔底液经管线L52发送到蒸发器82中并被蒸发成富含成分X的蒸气。以这种方式产生的富含成分X的蒸气经管线L54发送到蒸气入口46中并经蒸气入口46供应到第九段19中。

为了开始操作蒸馏装置，预定量的成分X经管线L84添加到材料液M中。

接下来将描述本发明的第九个实施例。与第六个实施例中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

图22示意性显示了根据本发明第九个实施例的蒸馏装置；

在这种情况下，富含成分B的液体作为侧分液而经侧分嘴42排放到管线L91中。侧分液在泵86的作用下以受压状态经管线L92发送到用作冷却装置的冷却器83中。

接下来将描述本发明的第十个实施例。与第六个实施例中类似的结构件以相同的附图标记表示，并且不再重复描述。

图23示意性显示了根据本发明第十个实施例的蒸馏装置；

在这种情况下，富含成分B的液体作为侧分液而经侧分嘴42排放到管线L93中。侧分液被供应到用作冷却装置的接收器87中并在此被冷却。接收器87包括一个冷却旋管93，冷却水流经该旋管。

在接收器87中冷却了的侧分液经管线L94供应到泵88。从泵88中排出的一部分侧分液以受压状态经管线L95和L96发送到节流阀85。从泵88中排出的侧分液的剩余部分以受压状态经管线L95、管线L98、节流阀89和管线L99发送到侧分进料口90，并经侧分进料口90供应到第二室15B中。

根据第六至第九个实施例，富含成分A的蒸气经蒸气出口43排放到管线L57中，再被发送到冷凝器81。然而，通过冷凝器在塔体第一段中的错位，冷凝器和塔体顶部可以直接连接。

前面描述的各实施例中的蒸馏装置可以通过蒸馏而分离有机化合物，例如碳氢化合物、醇类、酮类、酯类、脂肪酸、酚类、氮化合物和香料。碳氢化合物包括苯、甲苯、二甲苯、联苯和萘；醇类包括甲醇、乙醇、丁醇、庚醇和辛醇；酮类包括丙酮、甲乙酮和甲基异丁酮；酯类包括乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸甲酯和丙烯酸丁酯。脂肪酸包括乙酸和酪酸；酚类包括酚、甲酚和二甲苯酚；氮化合物包括二甲胺、三乙基胺、苯胺、吡啶、甲基吡啶和喹啉；香料包括氨茴酸甲酯、苯甲酸甲酯、异丁子香酚、己酸乙酯、丁子香酚和香叶醇。

前面描述的各实施例中的蒸馏装置特别适合用于在减压状态下根据加工车间形式的生产基准分离香料、脂肪和油以及沸点高且所含碳原子量为C8-C22的脂肪酸。

本发明并不局限于前面描述的各实施例。在本发明的精神指引下可以作出多种修改和变化，而它们均不超出本发明的范围。

Claims (4)

1.一种蒸馏装置，其包括：

(a)一个塔体；

(b)一个隔板，其用于将上述塔体的内部分隔成彼此相邻的第一室和第二室；

(c)第一蒸馏段，其具有：一个浓缩段，该浓缩段通过一个进料嘴而被供应材料液并且形成在高于进料嘴的位置上；以及一个萃取段，该萃取段形成在低于进料嘴的位置上；

(d)第二蒸馏段，其具有：一个浓缩段，该浓缩段连接着上述第一蒸馏段的上端，并且形成在高于该上端的位置上；以及一个萃取段，该萃取段形成在低于该上端的位置上，并且邻近于上述第一蒸馏段的浓缩段安置，同时通过上述隔板而与该浓缩段相隔；

(e)第三蒸馏段，其具有：一个浓缩段，该浓缩段连接着上述第一蒸馏段形成在高于第一蒸馏段下端的位置上，并且邻近于上述第一蒸馏段的萃取段安置，同时通过上述隔板而与该萃取段相隔；以及一个萃取段，该萃取段形成在低于该下端的位置上；

(f)一个冷凝器，其连接着上述塔体的顶部并且用于将从顶部排出的富含一种低沸点成分的蒸气冷凝；

(g)负压产生工具，其连接着上述冷凝器并用于产生负压，以将排气从上述塔体中抽出；

(h)一个气体冷却器，其用于冷却排气并且布置在上述冷凝器与上述负压产生工具之间；

(i)第一排放***，其布置在上述塔体的侧面并且用于将富含一种由高熔点材料构成的中沸点成分的液体排放出来；以及

(j)第二排放***，其布置在上述塔体的底部并且用于将富含一种由高熔点材料构成的高沸点成分的液体排放出来，其中

(k)上述第一排放***具有第一防固化工具，用于防止富含中沸点成分的液体固化；以及

(l)上述第二排放***具有第二防固化工具，用于防止富含高沸点成分的液体固化。

2.根据权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于，第一和第二防固化工具分别采用双管结构，该结构包括同轴布置的一根内管和一根外管，其中加热介质将流经内外管之间的空间，以防止流经内管的液体固化。

3.根据权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于，第一和第二防固化工具分别是水蒸汽追踪结构，该结构包括并联布置的主管和副管，其中加热介质将流经副管，以防止流经主管的液体固化。

4.根据权利要求1所述的蒸馏装置，其特征在于，还包括一个冷却器，其连接着上述第一排放***并且用于冷却上述富含中沸点成分的液体。

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