高純度化工產品提純系統的製作方法

2023-06-01 18:38:56 1

本發明涉及一種化工產品的提純系統，具體涉及一種高純度化工產品提純系統。

背景技術：

在化工生產過程中一般需要對化工原料進行加氫脫硫、脫氫、脫氮等，最後經過精餾塔精餾後得到各種產品，由於精餾之後的產品還含有一定的水分，達不到產品水分含量規定的指標要求，影響產品的銷售質量。為了提高產品的純度，所以一般的產品在精餾之後，會對其進行脫水處理，但現在的提純設備均存在提純效果不理想，提純效率差的問題，比如：

目前的萃取精餾塔的操作，其壓差控制很重要，壓差一有變化，很容易引起液泛，造成組分不合格，影響產品的純度。現在的精餾塔直徑均為一定，這樣通過塔板供氣、液兩相自由向上流動的截面是有限的，雖然現有的塔板上均設置有降液管，但當氣、液向上的流量增大到某個限度時，降液管內的液體便不能順暢地流下；當管內的液體滿到上層板的溢流堰頂時，便要漫到上層塔板，產生不正常積液，最後可導致兩層板之間被泡沫液充滿，最終一起向上至精餾塔的出氣口，這時氣體和液體混合從出氣口流出，引起液泛，造成產品質量的不合格，影響後序產品的純度。若液泛過於嚴重，精餾塔內充滿液體，此時即為淹塔，將會嚴重影響正常生產。

另外，精餾後的脫水，也能提高產品的純度，但現有的脫水裝置，一般是採用多層塔板的結構，相鄰兩塔板之間盛裝有壓緊後的分子篩，這樣形成多層分子篩床，液體進入後，一般從上層向下滲透，水分子優先進入分子篩床層上表面的分子篩孔隙，這樣只有分子篩床層上表面的分子篩孔隙填充滿後，才能繼續向下，這樣由於分子篩床層上表面孔隙吸附水分後自身產生的阻力，降低了液相的流速，從而導致液相向下的滲透速度慢，吸附速度變慢，脫水效率低。另外，現有的分子篩床一般為緊密的分子篩壓實而成，這樣靜置脫水不僅延長了生產時間，而且降低了脫水效率。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對現有技術存在的缺陷，提供一種結構簡單，能增大液氣流動截面，從而提高精餾提純效率，除泡效果好，能有效防止液泛，而且能使液相和分子篩運動起來，能提高脫水效果和脫水速率，從而從整體上提高了產品的提純效率和提純效果的高純度化工產品提純系統。

本發明的技術方案是：高純度化工產品提純系統，包括依次連接的精餾提純裝置和脫水提純裝置，所述精餾提純裝置包括塔體，所述塔體內設有多層塔板，所述塔板位於塔體內傾斜設置，每層塔板上均設有溢流堰，所述溢流堰的上表面呈水平設置，每層塔板傾斜面的底部位於溢流堰的一側設有降液管，所述塔體內位於最上方的塔板上方設有與塔體內壁相固定的泡沫過濾板，所述泡沫過濾板的周邊設有用於盛裝泡沫的環形凹槽，所述環形凹槽通過泡沫抽出管與抽真空泵連接，所述抽真空泵的出口端與塔體內腔連接；

所述泡沫過濾板的底部設有第三液位傳感器，所述泡沫抽出管上設有第三電磁閥，所述第三液位傳感器通過控制器與第三電磁閥電連接，所述泡沫過濾板的中部設有由電機驅動的轉軸，所述轉軸上固定設有集泡板，所述集泡板的長度與塔體的半徑相一致；

所述泡沫過濾板的上方設有防溢板，所述防溢板的中部設有出氣口，所述出氣口上設有螺旋管道，所述螺旋管道的出口通過管道與塔體上方的出口連通，所述防溢板上位於出氣口的兩側分別設有直徑大於出氣口的液泛管，所述液泛管的兩端分別連通防溢板的上下兩側，所述液泛管上設有第一電磁閥，所述防溢板的底部設有第一液位傳感器，所述第一液位傳感器通過控制器與第一電磁閥電連接，所述塔體的一側設有與液泛腔連通的回流管，所述回流管上設有第二電磁閥，所述液泛腔的內壁上設有第二液位傳感器，所述第二液位傳感器通過控制器與第二電磁閥電連接；所述回流管的出口通過再沸器與塔體的下部連接；

所述塔體上方的出口通過管道與冷凝器連接，所述冷凝器的出口連接有液體儲存罐，所述液體儲存罐的出口通過泵與脫水提純裝置的原料液體入口連接；

所述脫水提純裝置包括罐體，所述罐體的底部設有出料口，所述罐體內活動設有甩筒，所述甩筒的周邊內壁上設有用於連通甩筒內腔和外部的甩孔，所述甩筒內設有一級脫水分子篩，所述一級脫水分子篩分散布置在甩筒內且體積小於甩筒的內腔容積，所述甩筒的底部固定安裝在轉盤上，所述轉盤通過轉軸經減速器與電機輸出軸連接；

所述罐體的頂部安裝有伸入甩筒內腔的輸料管，所述輸料管上設有多個原料分布器；

所述甩筒的外部套設有脫水篩筒，所述脫水篩筒的底部還安裝有振動器，所述脫水篩筒上設有用於連通脫水篩筒內腔和外部的篩孔，所述脫水篩筒與甩筒之間形成二級脫水腔，所述二級脫水腔內盛裝有二級脫水分子篩，所述二級脫水分子篩分散布置且體積小於二級脫水腔的容積。

所述罐體的內壁上位於脫水篩筒的底部安裝有固定架，所述固定架通過彈簧與脫水篩筒彈性連接，所述轉盤通過支撐杆和滾輪活動安裝在脫水篩筒的內壁上。

所述原料分布器為與輸料管垂直設置的具有出液孔的分布葉片，所述分布葉片為多個，呈分散狀間隔設置在輸料管的長度方向上。

所述脫水篩筒包括二級篩筒和三級篩筒，所述三級篩筒套設在二級篩筒的外部，且三級篩筒與二級篩筒之間形成三級脫水腔，所述三級脫水腔內設有三級脫水分子篩，所述三級脫水分子篩壓緊後的體積與三級脫水腔的容積相一致。

所述罐體內位於出料口的上方間隔設有兩個塔床，兩個塔床與罐體內壁之間形成四級脫水腔，所述四級脫水腔內盛裝有四級脫水分子篩，所述四級脫水分子篩壓緊後的體積與四級脫水腔的容積相一致。

所述轉盤的中部通過轉軸與電機連接，所述電機為正反轉電機。

所述甩孔與篩孔的直徑均小於脫水分子篩的直徑。

本發明與現有技術相比較，具有以下優點：結構簡單，設計合理，首先通過對精餾提純裝置的塔板安裝方式進行改變，增大了液氣流動的截面面積，從而提高了精餾提純效率；其次通過設置泡沫過濾板和防溢板，能有效消除液泛現象，保證生產的正常進行；再次，通過改變脫水分子篩的填充方式，能降低對水分子的阻擋，提高脫水效率；另外，通過增加甩筒和脫水篩筒，能使內部的分子篩實現運動，從而能使水分子快速通過並對分子篩周身的孔隙迅速進行填充，能提高脫水效率；通過動態和靜止的多級脫水，能提高脫水效果，從而控制產品的含水率，從整體上提高產品的提純效率和提純效果。

附圖說明

下面是結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明左半部分的結構示意圖；

圖2是本發明右半部分的結構示意圖；

圖中：1.塔體；2.塔板；3.降液管；4.溢流堰；5.泡沫過濾板；6.環形凹槽；7.泡沫抽出管；8.抽真空泵；9.第三液位傳感器；10.第三電磁閥；11.轉軸；12.集泡板；13.防溢板；14.出氣口；15.螺旋管道；16.液泛管；17.第一電磁閥；18.第一液位傳感器；19.回流管；20.第二電磁閥；21.液泛腔；22.第二液位傳感器；23.再沸器；24.冷凝器；25.液體儲存罐；26.泵；27.罐體；28.出料口；29.甩筒；30.甩孔；31.一級脫水分子篩；32.轉盤；33.電機；34.支撐杆；35.滾輪；36.輸料管；37.原料分布器；38.篩孔；39.二級脫水腔；40.二級脫水分子篩；41.二級篩筒；42.三級篩筒；43.三級脫水腔；44.三級脫水分子篩；45.固定架；46.彈簧；47.振動器；48.塔床；49.四級脫水腔；50.四級脫水分子篩。

具體實施方式

參照圖1和圖2，高純度化工產品提純系統，包括依次連接的精餾提純裝置和脫水提純裝置。圖1和圖2連接在一起。

其中，精餾提純裝置包括塔體1、塔板2、降液管3、溢流堰4、泡沫過濾板5、集泡板12和防溢板13。

塔板2位於塔體1內傾斜設置，每層塔板2傾斜面的底部位於溢流堰4的一側設有降液管3，傾斜設置的塔板2一方面能增大液、氣流動的截面面積，從而提高精餾效率，另一方便可以在液泛時，液體在自重作用下向傾斜的一側流動，能加快進入降液管3內，每層塔板2上均設有溢流堰4，溢流堰4的上表面呈水平設置，這樣能保證液體溢流入降液管3的速率一致，塔體1內位於最上方的塔板2上方設有與塔體1內壁相固定的泡沫過濾板5，通過泡沫過濾板5能將泡沫進行過濾，防止液體泡沫過快向上流動；泡沫過濾板5的周邊設有用於盛裝泡沫的環形凹槽6，環形凹槽6通過泡沫抽出管7與抽真空泵8連接，通過泡沫過濾板5的泡沫進入環形凹槽6內存儲，並最終通過抽真空泵8抽出，並送入塔體1內循環提純。

泡沫過濾板5的底部設有第三液位傳感器9，泡沫抽出管7上設有第三電磁閥10，第三液位傳感器9通過控制器與第三電磁閥10電連接，當第三液位傳感器9感應到液體泡沫通過泡沫過濾板5繼續向上移動時，第三電磁閥10打開，這樣啟動抽真空泵8將環形凹槽6內的泡沫抽出，並最終從塔體1的底部重新送入精餾塔內。

泡沫過濾板5的中部設有由電機驅動的轉軸11，轉軸11上固定設有集泡板12，集泡板12的長度與塔體1的半徑相一致，當第三液位傳感器9感應到液體泡沫通過泡沫過濾板5繼續向上移動時，同時啟動電機帶動轉軸11轉動，轉軸11同時帶動集泡板12刮除泡沫過濾板5上存儲的泡沫，將其刮入環形凹槽6內，當液體繼續上升至第一液位傳感器時，第三電磁閥10關閉，同時集泡板12停止轉動。

防溢板13設置在泡沫過濾板5的上方，防溢板13的中部設有出氣口14，在出氣口14上設有螺旋管道15，螺旋管道15的出口通過管道與塔體上方的出口連通，防溢板13上位於出氣口的兩側分別設有直徑大於出氣口的液泛管16，液泛管16的兩端分別連通防溢板13的上下兩側，這樣向上流動的液體可通過液泛管16進入防溢板13上方的腔體即液泛腔21；在液泛管16上設有第一電磁閥17，防溢板13的底部設有第一液位傳感器18，第一液位傳感器18通過控制器與第一電磁閥17電連接，當液體繼續向上，第一液位傳感器18感應到液位達到設定液位時，或當塔體1內的液位到達第一液位傳感器18位置時，第一液位傳感器18將信號發送至控制器，控制器收到信號後控制第一電磁閥17打開，由於液泛管16的直徑大於螺旋管道15下方的出氣口14的直徑，而且螺旋管道15在液體自重作用下，上升速度較慢，這樣過多的液體會優先經液泛管16進入液泛腔21，防止因液泛現象而將液體與氣體一同從塔體1的出口10排出，保證了產品的純度。

塔體1的一側設有與液泛腔21連通的回流管19，回流管19上設有第二電磁閥20，液泛腔21的內壁上設有第二液位傳感器22，所述第二液位傳感器22通過控制器與第二電磁閥20電連接；回流管19的出口通過再沸器23與塔體1的下部連接；當因液泛現象，隨著進入液泛腔21內的液體越來越多，液位隨之升高，當液位到達第二液位傳感器22時，第二液位傳感器22將信號發送至控制器，控制器收到信號後控制第二電磁閥20打開，這樣液泛腔21內的液體由回流管19流出，防止因液泛腔21液體過多而對塔體產生影響，並最終通過回流管19經再沸器23加熱後進入塔體1繼續提純，這樣不僅防止了液泛現象，而且能降低原料浪費。

在塔體1上方的出口通過管道與冷凝器24連接，冷凝器24的出口連接有液體儲存罐25，液體儲存罐25的出口通過泵26與脫水提純裝置的原料液體入口連接；塔體1上方出口提純的氣體，進入冷凝器24冷凝為液體後，進入液體存儲罐25內進行存儲，需要對其進行進一步提純時，通過泵26將其輸送至脫水提純裝置進行進一步提純。

其中，上述的脫水提純裝置包括罐體，包括罐體27，在罐體27的底部設有出料口28，罐體27內活動設有甩筒29，甩筒29的周邊內壁上設有用於連通甩筒29內腔和外部的甩孔30，甩筒29內設有一級脫水分子篩31，一級脫水分子篩31分散布置在甩筒29內且體積小於甩筒29的內腔容積，通過這種填充盛裝方式可以使一級脫水分子篩31在甩筒29內自由活動，從而保證原料液體能快速通過，並加快吸附速率。

甩筒29的底部固定安裝在轉盤32上，轉盤32通過轉軸經減速器與電機33的輸出軸連接，而且轉盤32通過支撐杆34和滾輪35活動安裝在脫水篩筒的內壁上。在液體進入甩筒29後，啟動電機33帶動轉盤32轉動，當然，轉動速率可根據需要控制，以不將分子篩孔隙內吸附的水分甩出為準，轉盤32轉動來帶動甩筒29轉動，這樣甩筒29將其內腔的一級脫水分子篩31甩動，保證原料液體迅速的對活動的一級脫水分子篩31的孔隙進行填充，並同時使脫水後的原料液體快速通過，加快了脫水速率。

在罐體27的頂部安裝有伸入甩筒29內腔的輸料管36，輸料管36的上端開口與泵26的出口通過管道連通；輸料管36上設有多個原料分布器37，其中，原料分布器37為與輸料管36垂直設置的具有出液孔的分布葉片，分布葉片為多個，呈分散狀間隔設置在輸料管36的長度方向上。這種結構，首先可以將原料液體直接送至甩筒29內進行一級吸附，其次通過設置的原料分布器37可以在甩筒29運動時，起到對一級脫水分子篩31的阻擋作用，從而起到相對攪拌的作用，從而進一步使原料液體內的水分均勻的被分子篩進行吸附，將一級脫水分子篩31在離心運動的同時，增加攪拌運動，使液體快速接觸分子篩的各個表面，提高吸附效率。

甩筒29的外部套設有脫水篩筒，脫水篩筒上設有用於連通脫水篩筒內腔和外部的篩孔38，脫水篩筒與甩筒29之間形成二級脫水腔39，二級脫水腔39內盛裝有二級脫水分子篩40，二級脫水分子篩40分散布置且體積小於二級脫水腔39的容積，通過這種填充盛裝方式可以使二級脫水分子篩40在脫水篩筒內自由活動，從而保證原料液體能快速通過，並加快吸附速率。其中，脫水篩筒包括二級篩筒41和三級篩筒42，三級篩筒42套設在二級篩筒41的外部，且三級篩筒42與二級篩筒41之間形成三級脫水腔43，三級脫水腔43內設有三級脫水分子篩44，三級脫水分子篩44壓緊後的體積與三級脫水腔43的容積相一致。這樣當二級脫水腔39內的液體經過二級脫水後，直接進入三級脫水腔43，經三級脫水分子篩44實現三級脫水，最終通過三級篩筒42與罐體27內壁形成的腔體進入罐體27的底部。

在罐體27的內壁上位於脫水篩筒的底部安裝有固定架45，固定架45通過彈簧46與三級篩筒42的底部彈性連接，過彈簧46能起到緩衝作用，三級篩筒42的底部還安裝有振動器47，工作時，通過振動器47能使脫水篩筒振動，使二級脫水腔39內的二級脫水分子篩40實現自由運動，同時由於甩筒29在運動過程中也對其外表面接觸的分子篩實現振動作用，所以通過上述兩個結構能使二級脫水分子篩40在二級脫水腔39內，實現相互的碰撞，從而經甩筒29甩出的液相經過二級脫水腔39脫水時，能在分子篩的運動狀態下，迅速充滿分子篩周邊的所有孔隙，能提高脫水效率。

罐體27內位於出料口28的上方間隔設有兩個塔床48，兩個塔床48與罐體27內壁之間形成四級脫水腔49，四級脫水腔49內盛裝有四級脫水分子篩50，四級脫水分子篩50壓緊後的體積與四級脫水腔49的容積相一致。此結構為普通分子篩脫水結構，經三級脫水後的液體經罐體27內壁或三級篩筒42的篩孔落下後，最終經四級脫水腔49內的四級脫水分子篩50進行脫水後，從罐體27的出料口28排出，最終得到高品質、高純度的產品。

轉盤32的中部通過轉軸和減速器與電機33連接，電機33為正反轉電機，這樣可根據需要使轉盤有頻率的正轉和反轉，從而實現分子篩不同方向運動。

上述的甩孔30與篩孔38的直徑均小於脫水分子篩的直徑。

工作時，產品進入精餾提純裝置進行精餾提純，通過加設螺旋管道15，延長了帶有液體的氣體與螺旋管道15內壁的接觸時間，防止不合格液體隨氣體一起排出，提高了液體與氣體的分離效果，這樣從塔體1的出口排出的氣體純度更高，提高了產品的質量；當塔體1內的液位到達第三液位傳感器9的位置時，即即將產生液泛現象，這樣帶有泡沫的液體首先向上流動，通過第三液位傳感器9將信號發送至控制器，控制器收到信號後，啟動轉軸11的電機帶動轉軸和集泡板12轉動，使剛上升的泡沫經集泡板12的轉動，將其收集入環形凹槽6內，同時控制器打開第三電磁閥10，並啟動抽真空泵8，將環形凹槽6內的泡沫液體抽入塔底重複利用；當液位到達第一液位傳感器18位置時，第一液位傳感器18將信號發送至控制器，控制器收到信號後控制第一電磁閥17打開，由於液泛管16的直徑大於螺旋管道15下方的出氣口14的直徑，而且螺旋管道15在液體自重作用下，上升速度較慢，這樣過多的液體會優先經液泛管16進入液泛腔21，防止因液泛現象而將液體與氣體一同從塔體1的出口排出，保證了產品質量；另外，由於當隨著進入液泛腔21內的液體越來越多，液泛腔21的液位隨之升高，當液位到達第二液位傳感器22時，第二液位傳感器22將信號發送至控制器，控制器收到信號後控制第二電磁閥20打開，這樣液泛腔21內的液體由回流管19流出，防止因液泛腔21液體過多而對塔體產生影響，進入回流管19的液體進入再沸器23進行加熱後，並送回塔體1內，提高了生產效率。

經過高純度精餾後的氣體，通過冷凝器24冷凝後，進入液體儲存罐25進行存儲，並最終通過泵26將原料液體通過輸料管36輸送至甩筒29內，在原料分布器37的作用下在甩筒29內向四周噴灑，同時啟動電機33，通過電機33帶動轉盤32緩慢規律的正反轉動，這樣通過甩筒29將其內腔的一級脫水分子篩31帶動起來，在甩筒29內運動，同時原料分布器37葉片的攪拌作用，使一級脫水分子篩31相互碰撞，通過這樣原料液體可迅速的對活動的一級脫水分子篩31的孔隙進行填充，並同時使一級脫水後的原料液體快速通過，進入二級脫水腔39內；經一級脫水後的原料液體經甩孔30甩出進入二級脫水腔39後，由於甩筒29的外表面對二級脫水腔39內的二級脫水分子篩40進行一個碰撞，這樣在二級脫水腔39內，再加上振動器47的作用，可使二級脫水分子篩40實現相互的碰撞運動，這樣經甩筒29甩出的液相經過二級脫水腔39脫水時，能在二級脫水分子篩40的運動狀態下，迅速充滿分子篩周邊的所有孔隙，能提高脫水效率；最後位於二級脫水腔39內的液體經二級脫水後，直接進入三級脫水腔43，經三級脫水分子篩44實現三級脫水，最終通過三級篩筒42與罐體27內壁形成的腔體或三級篩筒42底部的篩孔38進入罐體27的底部，在罐體27底部還有靜置的四級脫水腔49，經四級脫水分子篩50進行脫水後，從罐體27的出料口28排出，通過四次吸附，能徹底脫除原料液體內含有的水分子，最終得到高品質、高純度的產品。

本發明並不限於上述的實施方式，在本領域技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化，變化後的內容仍屬於本發明的保護範圍。