[实用新型]热管式分子蒸馏器

说明书

技术领域

本发明涉及一种分子蒸馏设备，特别是一种利用热管放热段的外表面作为蒸发面的一种自由降膜式分子蒸馏器。

背景技术

分子蒸馏技术是一种新型的液-液高新分离技术，其中的分子蒸馏器是分子蒸馏技术中的关键设备，它突破了常规蒸馏依靠沸点差来分离物质的原理，而是依靠不同物质分子平均自由程的差异来实现液体混合物的分离，因此，它具有常规蒸馏不可比拟的优点，如蒸馏压力低、操作温度低、受热时间短和分离程度高等。特别适用于高分子量、高沸点、高粘度和热敏性物料的分离，可广泛应用于石油化工、日化工业、食品工业、医药工业、香精香料工业、农药及塑料工业等。

目前常用的分子蒸馏器大致可分为三类：自由降膜式、旋转刮膜式和机械离心式。其中旋转刮膜式和机械离心式均为动设备，动密封要求高，结构复杂，制造成本大，操作运行费用高；而自由降膜式分子蒸馏器虽属静设备，结构又简单，易操作，但它存在液膜层较厚、液膜的流动为层流流动而导致传热传质较差、蒸发效率低、蒸发面因局部过热易结焦等缺点。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种利用热管放热段的外表面作为蒸发面的热管式分子蒸馏器。

本发明的技术方案是：

本发明的热管式分子蒸馏器，主要由热管、料液分布器、蒸发面、冷凝面、电热元件、温控仪等组成。

热管式分子蒸馏器的工作原理是：料液被料液分布器均匀地分布到蒸发面上，蒸发面即为热管上部放热段的外表面，并将其加工成螺纹，冷凝面被加工成垂直槽道结构，增加冷凝面积。在热管的内部装有测温元件，测温元件将热管内部工质的温度信号反馈给温控仪，温控仪再向安装在热管下部吸热段外表面的电热元件输送电加热功率，实现蒸发面的间接自动恒温控制。料液被均匀地分布到蒸发面上后，依靠重力作用呈膜状从上到下依次翻越每一道螺纹向下流动，同时也有沿螺纹作圆周方向的流动，螺纹的作用是增加蒸发面的换热面积和料液的流动路程，增强料液在圆周方向的均布作用，搅乱液膜的层流流动，强化液膜的传热传质，达到提高蒸发效率的目的。料液中的轻组份在蒸发面上受热后，其分子逸出液膜飞向冷凝面被冷凝成液体，沿冷凝面向下流动至底部汇集，经轻馏份出口流出；料液中的重组份作为残液继续沿蒸发面向下流动至底部汇集，经残液出口流出，实现料液中轻组份和重组份的有效分离。

本发明的优点表现如下：

本发明的热管式分子蒸馏器，利用热管放热段的外表面作为蒸发面来加热待分离的料液。热管是一种超导热元件，其表面的等温性特好，不可能出现局部过热，又配备自动恒温电加热控制系统，确保料液在蒸发面上不结焦。蒸发面和冷凝面分别被加工成螺纹和垂直槽道结构，增加了蒸发和冷凝面积，有效强化蒸发和冷凝，最终达到提高分子蒸馏器分离效率的目的。

附图说明

图1——本发明的热管式分子蒸馏器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作如下的描述：

本发明的热管式分子蒸馏器，该蒸馏器由热管1、冷媒出口2、静密封件3、料液进口4、料液分布器5、真空接口6、冷媒夹套管7、冷凝面8、蒸发面9、冷媒入口10、轻馏份出口11、电热元件12、测温元件13、温度反馈信号14、电加热输出功率15、温控仪16、残液出口17、圆环形隔离板18组成。

料液进口4安装在热管式分子蒸馏器的顶部并与料液分布器5相连通，料液进口4与顶板之间用静密封件3进行密封，料液分布器5的正下方同轴垂直安装热管1，并保持适当的间隙，在热管1的外围保持一适当间距同轴垂直安装冷凝面8，这间距略小于待分离轻组份的分子平均自由程，冷凝面8被加工成垂直槽道结构，槽道的形式有矩形、梯形和三角形。热管1上部放热段的外表面即为蒸发面9，蒸发面9被加工成螺纹结构，其螺纹可加工成单线螺纹，也可加工成多线螺纹，螺纹的形式有矩形、梯形和三角形。在热管1的内部装有测温元件13，测温元件13的信号输出端依次与温度反馈信号14、温控仪16、电加热输出功率15和电热元件12相连接，电热元件12安装在热管1下部吸热段的外表面。真空接口6安装在热管式分子蒸馏器上部的侧面筒壁上，冷媒夹套管7同轴垂直安装在冷凝面8的外围，冷媒入口10和冷媒出口2分别安装在冷媒夹套管7的下部和上部，轻馏份出口11和残液出口17都安装在冷凝面8底部的圆形底板上，中间用圆环形隔离板18隔开。

具体步骤如下：

经过预处理和预加热的料液，从热管式分子蒸馏器顶部的料液进口4送入料液分布器5，料液分布器5将料液均匀地分布到蒸发面9上，测温元件13将热管1内部工质的温度转变成温度信号，经温度反馈信号14反馈给温控仪16，温控仪16再通过电加热输出功率15向安装在热管1下部吸热段外表面的电热元件12输出电加热功率，实现热管1内部工质的自动恒温控制，从而间接地实现蒸发面9的自动恒温控制。料液被料液分布器5均匀地分布到蒸发面9上后，依靠重力作用呈膜状从上到下依次翻越每一道螺纹向下流动，同时也有沿螺纹作圆周方向的流动。料液中的轻组份在蒸发面9上受热后，由于高度真空，其分子逸出液膜飞向冷凝面8被冷凝成液体，并沿冷凝面8向下流动至底部汇集，经轻馏份出口11流出，料液中的重组份作为残液继续沿蒸发面9向下流动至底部汇集，经残液出口17流出，实现料液中轻组份和重组份的有效分离。