自冷蒸餾法的製作方法

2023-12-01 02:14:56 2

專利名稱：自冷蒸餾法的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蒸餾工藝目前普遍採用的蒸餾工藝，是將料液加熱，使其溫度上升到足以使欲求之各餾份全部氣化，然後使其冷卻，在冷凝過程中使各餾份得以分離。上述工藝由於要將全部料液加熱，故耗熱量大，還因冷卻時要採用水等介質，又提高了成本。另外，料液蒸發是採用沸騰法，雜質混在蒸氣中，給產品質量帶來影響。
本發明提供一種不用任何冷卻介質，耗用極少熱量就可使蒸餾完成，並產生出符合多行業要求的產品的蒸餾工藝方法。
發明是這樣實現的蒸餾過程蒸發時需加熱，而冷凝時需加冷卻介質帶走熱量，其根本原因就是因相變溫度相同，則冷凝時熱量傳不回蒸發區域，為此，首先要解決這一問題。以水為例，在一個大氣壓下水相變為氣體的相變溫度為99.63℃，兩個大氣壓下為120.33℃，而半個大氣壓下則為81.35℃。隨壓力升高而「氣—液」相變溫度升高是普遍規律。所以，若使液體在某氣壓下蒸發，而在高於該壓力狀態下冷凝，則兩者之相變溫度就有一個差值，就可傳熱，若滿足傳熱條件，則蒸發和冷凝這兩個環節就由調壓和傳熱這兩手段使之連續起來。上述設想可由如下裝置實現具有保溫效果的一體或分體的蒸發室與冷凝室，或稱蒸發通道與冷凝通道，它們之間可以進行某種形式的(如利用導熱壁、熱管等)熱交換，由調壓裝置溝通它們質量之間的聯繫，且它們擁有必須的料液和冷凝液進、出的通道口。在系統工作時，取某一壓力下始進入蒸發室的處於相變溫度的單元料液考查它在蒸發室內受熱而蒸發為蒸氣，由調壓裝置收集並加壓提高溫度進入冷凝室，由於冷凝室壓力與溫度高於蒸發室，使該蒸氣得以通過某種形勢將熱量傳給蒸發室內的後續料液，並在與冷凝室壓力相對應的該蒸氣的相變溫度冷凝為液體，稱之為冷凝液，以高於料液進入蒸發室時的溫度(在此設為蒸發溫度)，被排出冷凝室出口。則該單元料液相變過程完畢。而蒸發室內的另某一單元料液在全部按受上述傳來熱量基礎上，再接受補充熱源供給的，由於冷凝液所攜出多於料液攜入的那部分熱量，以及因裝置散熱等失去的熱量而繼續蒸發，進而冷凝。這樣，相變過程得以連續進行。
為避免沸騰蒸發，提高蒸發效率，有吸附式蒸發法。有可在蒸發室內與空間形成大面積界面的構件，構件由吸取段和蒸發段組成。構件吸取段置於料液中，或採取其它可源源不斷地獲取料液的方式得到料液。構件依靠虹吸等作用能使料液分布在其蒸發段表面，表面材料的潤溼性(如纖維狀物)，使其呈潤溼狀分布。這些分布在構件表面的料液在此大面積受熱蒸發而不會生產沸騰。上述構件也可用於料液非受熱時的揮發。
下面結合附

圖1對自冷蒸餾法進行說明。
附圖1是自冷蒸餾法的過程簡圖。
圖中細實線—保溫換熱區，即按餾份劃的區之界線虛線—保溫段，即區內酌情劃分的保溫段界線1—料液通道入口2—料液通道3—料液通道出口4—名餾份氣(液)通道5—殘液通道6—分離控制裝置7—補充熱源8—冷凝液出口9—殘液出門10—各餾份蒸氣入口注通道4、5與細實線及虛線的交匯點都可做為通道4、5的出(入)口。
多餾份(也可以是單餾份)料液從料液通道最低溫度端(始端)入口(1)進入，並在通道(2)內流動受熱逐步提高溫度，料液中各汽化溫度的餾份將逐個汽化，在每一換熱區末端料液通道出口(3)進入分離控制裝置(6)，分離出的料液由下區(較高溫區)的料液通道入口(1)進入該區料液通道(2)，而分離出的氣體加壓或不加壓從某一個蒸餾氣入口(10)進入自己的通道(4)，與料液進行某段或全程換熱，直至冷凝、降溫並最終從冷凝液出口(8)或某一處出口排出，而進入下一區的料液仍重複上述過程，直至最後一區蒸發分離出的殘液被輸入通道(5)與料液進行部分或全程換熱，至最後由殘液出口(9)或某一處出口輸出，補充熱源(7)是補充系統由於各餾份出口冷凝液及殘液溫度高於入口料液溫度，及因其它需要中間引出各餾份氣(液)，及殘液溫度高所攜帶走的熱量及系統散熱損失的熱量，理論上它位置不限，但以最後一區蒸發段為好，通過對料液、各餾份氣(液)及殘液在行進換熱途中各區、段的壓力、流量及溫度控制，和區、段之間採取絕熱措施，使上述三部分流體沿區、段有一定溫差，避免一些不應有的熱擴散，從而使各餾份「升溫—相變」與「相變—降溫」之求、供熱量通過各區、段的充分交換而儘可能的接近，這樣，也就達到了不用任何冷卻手段和介質，系統就可持續完成蒸餾任務的目的。
本發明有下述優點1、節省熱能，不用冷卻，簡化設備以石油提煉為例。現原油進常壓塔之前要將氣油(幹點205℃)、煤油(幹點300℃)、柴油(幹點350℃)及其餘成份全部在加熱爐中加熱至出口350℃以上，然後使之在常壓塔中350℃以下三大類各餾份在一定冷卻條件下冷凝。這樣首先350℃以下的諸多餾份是呈過熱氣態。這是一種浪費，而它們冷凝為液態所釋熱量最終是被冷卻水帶走的。本發明可使上述各餾份在各自幹點溫度之內蒸發，通過蒸氣加壓使之冷凝釋放熱量回過頭來提供給蒸發用；也可把高溫蒸氣拿到低溫蒸發區釋熱冷凝。如把柴油蒸氣拿來使原油中氣油餾份蒸發。即用本發明可節省熱能，不用冷卻水可使工藝簡化，降低成本。
石油提煉採用蒸發塔、常壓塔及減壓塔，其高度都在20—30米。而本發明可採用各區、段設備分置，或整體水平布置，取消高塔，使設備布置更加靈活、方便。利於操作維護。
2、提高產品質量、擴大應用範圍以水提純為例，可採用吸附式蒸發避免了雜質裹攜進蒸氣中，用泵等加壓裝置將蒸發室蒸氣打入冷凝室，使之與蒸發室換熱。在此之前，80℃以上料液設一換熱區，使冷凝後的液體與料液換熱，促使料液中二氧化碳及氨揮發出來並排掉。這樣，使蒸餾水在蒸發過程中由於逐步蒸發和避免沸騰的蒸發而純淨度提高。另外，通過逐步冷凝可使上述效果更好，若利用調壓裝置對蒸氣加壓、提高冷凝室壓力，同時降低蒸發室壓力，則可使許多諸如生物化學提純過程可避開某一蒸發區，而使許多過去難以進行的提純，分離過程得以實現。進而擴大了蒸餾工藝應用範圍。
權利要求
1.一種能使某液體從液相變為氣相，再由氣相變為液相這一過程持續進行下去的方法，其特徵是通過壓力調整使「由氣到液」的相變溫度高於「由液到氣」的相變溫度，使兩過程之間換熱，並在「由液到氣」這一過程中補充熱量。
2.一種能使某液體由液相變為氣相，再由氣相變為液相這一過程持續進行下去的裝置，其特徵是擁有能夠從蒸發室將蒸氣加壓送入冷凝室的調壓裝置，和使冷凝室熱量傳給蒸發室的傳熱裝置，以及向蒸發室供熱的補充熱源。
3.一種可用於蒸餾過程的吸附式蒸發法，其特徵是料液連續蒸發發生在不斷將其吸取並使之呈潤溼狀分布的構件表面上。
4.一種用於蒸餾過程蒸發時的構件、其特徵是構件可將料液吸取並呈潤溼狀分布在自身大面積表面上。
5.一種蒸餾方法，其特徵是料液中各餾份升溫蒸發所需熱量來自各餾份已生成蒸氣自然冷凝降溫和加壓冷凝降溫所釋放熱量，及補充熱源的熱量；而各餾份冷凝、降溫所欲釋放的熱量除傳給料液外不必採用任何其它冷卻手段和冷卻介質。
6.權利要求5所述換熱過程，其持徵是對全過程沿通道對三種流體，對應各區、段、採取區、段間絕熱措施及壓力、流量、溫度控制。
全文摘要
自冷蒸餾法可用於石油提煉、水提純及其它需分餾、提純行業。改變了原蒸餾工藝所遵循的原理，代之以利用各餾份之間相變溫差，增、減壓促成單餾份相變溫差等方法，以使冷凝過程可以向蒸發過程釋放熱量的原理，取消冷卻介質。降低熱耗，用吸附式蒸發避免了沸騰蒸發的沸騰過程所產生的裹攜雜質現象，並可使蒸發避開某一溫區。
文檔編號B01D3/00GK1139584SQ96101600
公開日1997年1月8日 申請日期1996年4月8日 優先權日1996年4月8日
發明者綦良晨 申請人:綦良晨