一體式分凝器及其應用制造技術

本發明專利技術公開了一種一體式分凝器及其應用。該裝置包括一圓柱形殼體和兩個封頭，殼體內設有固定于管板的多排冷凝管；根據對冷凝產品純度的要求由高沸點有機物水溶液的兩組分相圖確定合適的冷凝溫度，并在冷凝管上選取相應溫度所對應位置設置若干個環形擋板；其中冷凝管中部安裝有若干個環形擋板；殼體內壁上均勻設有折流板；以蒸汽入口與出口分別作為工藝的上下游，環形擋板下游設置的折流板與殼體之間形成積液室，積液室下方通過閥門與冷凝液收集罐相連。本發明專利技術不僅能夠與滲透汽化工藝耦合從低濃度水溶液中分離回收獲得高純度高沸點有機物，且一體式結構設計以及傾斜的放置方案使分凝器的占地面積減小、設備投資成本降低、設備操作及維護更加簡單。

Integral condenser and its application

The invention discloses an integral condenser and an application thereof. The device comprises a cylindrical body and two heads, the shell is provided with multi row condenser pipe fixed to a pipe plate; according to the requirements of the purity of the product by the condensation of high boiling point organic aqueous solution condensation temperature to determine the appropriate two component phase diagram, the corresponding position is provided with a plurality of annular baffle in the condenser tube select corresponding temperature and the condensing tube; the middle part is provided with a plurality of annular baffle is arranged on the inner wall of the shell; uniform baffle; steam entrance and exit as the downstream process, setting the annular baffle downstream of the baffle fluid chamber is formed between the plate and the shell, connected at the lower part of the valve and the fluid chamber condensate collection tank. The invention can not only vaporization process coupled with the penetration of separation and recovery to obtain high purity high boiling organic compounds from low concentration aqueous solution, and the integral structure design and placement scheme to tilt the partial condenser area, reduce equipment investment cost, equipment operation and maintenance easier.

【技術實現步驟摘要】
一體式分凝器及其應用
本專利技術涉及一種能夠實現兩個分凝器作用的一體式分凝器及其應用，屬于化工設備及應用

技術介紹
分凝器的用途多種多樣，為了滿足各種用途的冷凝需求，分凝器的結構也有很多種。而考慮到實際工作情況，一體式分凝器具有操作簡單、冷凝效果好、占地面積小等諸多優點而廣泛的應用于各個領域。中國專利CN102435023A公開了一種一體式冷凝器，用于熱泵機組中，對高溫氣態冷凝劑起冷凝作用。該一體式冷凝器由扇葉、轉軸及支架、散熱銅管、電動機組成；其中扇葉共3~4片，用鋁片制成。散熱銅管嵌入其中，在扇葉轉動的過程中冷風直接從散熱銅管表面掠過，快速帶走銅管上的熱量，使散熱銅管內的高溫氣態冷凝劑迅速降溫直至液化。中國專利CN105157441A公開了一種多管排一體式聯箱自動調節分液冷凝器，包括第一聯箱、第二聯箱和換熱管，在安裝所述進口管的聯箱內設置隔板，在所述第一聯箱和第二聯箱內設置汽液分離器。這一裝置可以有效提升工質分配的均勻性，大幅度降低流動阻力并維持高效換熱且能夠防止冷凝液帶出聯箱。從稀溶液中回收高沸點有機物在生物質燃料提純、廢水凈化等領域應用范圍廣泛?？啡┖捅桨贩謩e是胺類和呋喃環系最具代表性的高沸點有機物之一，從稀溶液中分離回收高純度糠醛和苯胺具有重要價值?？啡┑纳a是通過酸性水解生物質原料中的半纖維素物質得到。經水解后的水解液中糠醛的質量百分含量約為2wt%~8wt%，目前國內糠醛廠采用蒸餾法從水解液中分離提純糠醛，第一次為初精餾，可以將糠醛濃度提高至90wt%~92wt%（水與糠醛恒沸點時的濃度），然后再采取多級精餾進行糠醛的精制。精餾過程耗能較大，使糠醛生產成本較高。苯胺是化工行業重要的中間體之一，在染料、農藥、橡膠助劑等行業中具有廣泛應用，廢水中苯胺含量較高（1wt%~3wt%），目前工業上常用的苯胺廢水處理手段有萃取法、吸附法。吸附法不適宜處理濃度較高的苯胺廢水，并且吸附劑的再生困難，經過幾次再生后，吸附容量損失較大。萃取法（CN1600696A、CN102936079A）容易造成水體的二次污染，需要多級萃取，設備投資大，并且難以得到可以回用的高純度苯胺。中國專利CN103254158A公開了利用生物質水解耦合滲透汽化分離生產糠醛的方法及裝置：滲透汽化膜對水解液中的糠醛具有高選擇性，當膜吸附平衡后在膜的下游通過抽真空將膜中優先吸附的糠醛和少量水以低壓混合蒸汽的形式解吸出來，最后再將糠醛與水蒸汽冷凝收集，此一級冷凝裝置無法得到高純度糠醛，仍然需要進一步精制，并且糠醛的精制過程耗能很大。中國專利CN104587834A公開了一種從低濃度水溶液中分離回收高沸點有機物的裝置及方法：通過真空泵在滲透汽化膜下游形成低壓氣氛，利用滲透汽化膜作為傳質分離介質將稀溶液中的高沸點有機物進行選擇性富集，之后將富集的混合蒸汽進行分級冷凝；高沸點有機物蒸汽首先被截留在第一級冷凝器中生成高純度液態有機物，未被冷凝的水蒸汽和少量有機蒸汽被截留在第二級冷凝器中，通過循環泵送回原料槽中。此方法雖然能夠得到高純度高沸點有機物，但此兩級冷凝裝置使操作復雜并且設備投資大，回收成本較高。
技術實現思路
本專利技術旨在提供一種一體式分凝器及其應用，該一體式分凝器占地小、易操作、成本低，能用其分離回收低濃度水溶液中的高沸點、水溶性有機物——糠醛與苯胺；解決了高沸點有機物分離回收過程中冷凝器操作復雜、占地面積大、投資及維護成本高等缺點。本專利技術提供了一種一體式分凝器，包括一圓柱形殼體和兩個封頭，殼體內設有固定于管板的多排冷凝管；殼體內壁上均勻設有折流板；在冷凝管的中部安裝有若干個環形擋板；以蒸汽入口與出口分別作為工藝的上游和下游，在環形擋板下游設置的折流板與殼體之間形成第一積液室，第一積液室下方通過閥門與收集罐相連；在第一積液室下游，設有若干個環形擋板，在該環形擋板下游的折流板與殼體之間形成第二積液室，第二積液室下方通過閥門與收集罐相連。關于環形擋板的安裝位置，根據高沸點有機物冷凝產品純度要求由兩組分相圖確定合適的冷凝溫度，進而確定冷凝管上相應溫度所對應的位置。上述的一體式分凝器，殼體內采用單管程的管殼式結構，冷熱流體呈逆流接觸，冷凍液走管程，滲透蒸汽走殼程；冷凍液進出口分別設置在冷凝器兩端的封頭上，冷凍液入口位于下封頭端部，冷凍液出口設置在上封頭端部，滲透蒸汽入口和滲透蒸汽出口均設置在殼體的上表面。上述的一體式分凝器，所述環形擋板在豎直方向上采用錯位排列的方式，所述環形擋板分三排布置，第一排三個設在同一豎直方向上，第二排三個設在第一排的下游位置，第三排三個設在第二排的下游位置，且相鄰兩排之間等間距設置。采用該設置，在豎直方向上處于下方的冷凝管上的環形擋板向下游錯位以承接上方環形擋板上滴下的產品，并最終將產品收集到積液室。上述的一體式分凝器，所述一體式分凝器的底部設有支座使分凝器傾斜設置，分凝器的軸線與水平面呈5~15度角；冷凝液在傾斜條件下能沿冷凝管流至積液室。上述的一體式分凝器，所述積液室設有兩個，上游的第一積液室為冷凝液收集室，第一積液室下方通過閥門與冷凝液收集罐相連；下游的第二積液室為混合溶液收集室，第二積液室下方通過閥門與混合溶液收集罐相連。上述的一體式分凝器，安裝或使用要求：所述一體式分凝器采用與水平面呈5~15度角布置，在傾斜條件下，使冷凝液在重力的作用下沿冷凝管流至環形擋板處，流至積液室。所述一體式分凝器冷凝管上的環形擋板是根據高沸點有機物在低溫負壓條件下的冷凝特性以及冷凝器熱量衡算來設置的。關系式如下：dQ=K（T-t）dSdQ：傳熱速率(單位時間內通過傳熱面的熱量-----單位：W)；K:局部總傳熱系數；dS：冷凝器傳熱微元面積；T：分凝器的任一截面上熱流體的平均溫度，℃；t：分凝器的任一截面上冷流體的平均溫度，℃。本專利技術提供了一種上述一體式分凝器在滲透汽化回收高純度高沸點有機物中的應用。所述的高沸點有機物指苯胺或糠醛。上述一體式分凝器在滲透汽化中具體的應用方法為：滲透汽化下游側所得到的滲透蒸汽從一體式分凝器的滲透蒸汽入口進入，在冷凝管上冷凝并在重力作用下沿管壁流至第一環形擋板處，在第一環形擋板的阻擋下聚集并滴入第一積液室，完成高純度高沸點有機物產品的收集。剩余少量未冷凝的高沸點有機物和水蒸汽繼續流向下游并在更低的溫度下冷凝，最終收集到第二積液室得到混合溶液。余下的不凝性氣體從滲透蒸汽出口排出。本專利技術的有益效果：不僅能夠與滲透汽化工藝耦合從低濃度水溶液中分離回收獲得高純度高沸點有機物，而且一體式的結構設計以及傾斜的放置方案使分離設備的占地面積減小、設備投資成本降低、設備操作及維護更加簡單。附圖說明圖1是本專利技術一體式分凝器的結構示意圖。圖2是沿圖1中A-A線的剖面圖，即冷凝管道的分布示意圖。圖3是沿圖1中B-B線剖開的第一排環形擋板的剖面圖。圖4是沿圖1中C-C線剖開的第二排環形擋板的剖面圖。圖5是沿圖1中D-D線剖開的第三排環形擋板的剖面圖。圖中，1.冷凍液入口，2.封頭，3.管板，4.滲透蒸汽出口，5.冷凝管，6.第二環形擋板，7.折流板，8.殼體，9.第一環形擋板，10.滲透蒸汽入口，11.冷凍液出口，12.第一積液室，13.冷凝液出口，14.冷凝液收集罐，15.第一閥門，16.第二積液室，17.混合溶本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一體式分凝器，其特征在于：包括一圓柱形殼體和兩個封頭，殼體內設有固定于管板的多排冷凝管；殼體內壁上均勻設有折流板；在冷凝管的中部安裝有若干個環形擋板；以蒸汽入口與出口分別作為工藝的上游和下游，在環形擋板下游設置的折流板與殼體之間形成第一積液室，第一積液室下方通過閥門與收集罐相連；在第一積液室下游，設有若干個環形擋板，在該環形擋板下游的的折流板與殼體之間形成第二積液室，第二積液室下方通過閥門與收集罐相連。

【技術特征摘要】
1.一體式分凝器，其特征在于：包括一圓柱形殼體和兩個封頭，殼體內設有固定于管板的多排冷凝管；殼體內壁上均勻設有折流板；在冷凝管的中部安裝有若干個環形擋板；以蒸汽入口與出口分別作為工藝的上游和下游，在環形擋板下游設置的折流板與殼體之間形成第一積液室，第一積液室下方通過閥門與收集罐相連；在第一積液室下游，設有若干個環形擋板，在該環形擋板下游的的折流板與殼體之間形成第二積液室，第二積液室下方通過閥門與收集罐相連。2.根據權利要求1所述的一體式分凝器，其特征在于：殼體內采用單管程的管殼式結構；冷凍液進出口分別設置在冷凝器兩端的封頭上，冷凍液入口位于下封頭，冷凍液出口設置在上封頭，滲透蒸汽入口和滲透蒸汽出口均設置在殼體的上表面。3.根據權利要求1所述的一體式分凝器，其特征在于：所述環形擋板在豎直方向上采用錯位排列的方式，所述環形擋板分三排布置，第一排三個設在同一豎直方向上，第二排三個設在第一排的下游位置，第三排三個設在第二排的下游位置，且相鄰兩排之間等間距設置。4.根據權利要求1所述的一體式分凝器，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郝曉剛，杜曉，劉長林，李春成，
申請(專利權)人：太原理工大學，
類型：發明
國別省市：山西,14