专利名称：一种节能高效阶梯式温差电加热蒸馏装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种蒸馏装置，特别是指一种以石英玻璃为主体材料制备的具有 阶梯式温差形成差异温场蒸馏的电加热蒸馏装置。
背景技术：
传统工业中采用的电加热蒸馏装置，分为外电热式和内电热式两种。两种加热器 的外形基本为立柱式，尺寸基本相同。其中，外电热式蒸馏装置采用一定功率的电炉丝，单 层螺旋式嵌入蒸馏柱的外表加热层，透过蒸馏柱内层加热待蒸馏液体，或电炉丝盘旋在蒸 馏柱底层，隔层加热蒸馏。外电热式具有设备构造简单、便于加工制造、操作简单和产品质 量稳定等优点，但存在传热慢、热辐射损耗大、电耗高、产量低等缺点，不利于规模生产。另 一方面，蒸馏液整体沸腾，易形成汽液共沸而导致杂质随汽泡体进入产品，难以获得高纯度产品。而内电热式蒸馏装置是将一定功率的电炉丝嵌入电加热管，并将电加热管封入蒸 馏柱内部，直接对待蒸馏液体加热，即从待蒸馏液体内部进行加热。内电热式蒸馏装置具有 加热快、电耗低、产量高等优点，有利于规模化生产。但是，内电热式蒸馏装置存在易形成汽 液共沸而导致杂质随汽泡体进入产品，难以获得高纯度产品，蒸馏过程中沸腾状态的均勻 性难以控制，产品质量稳定性较差等问题。还存在设备加工较复杂、维修保养难度大的缺 点O
实用新型内容本实用新型需解决的问题是提供一种以石英玻璃材料为主制造的、利用阶梯温差 场实现蒸馏的蒸馏装置。根据上述需解决的问题设计了一种节能高效阶梯式温差电加热蒸馏装置，包括蒸 馏罐，在蒸馏罐的顶部设有与蒸馏罐体相贯通的冷凝管，在蒸馏罐的底部设有与蒸馏罐体 相贯通的进料管，在蒸馏罐内设有电加热装置，所述的蒸馏罐为卧式蒸馏罐且在该卧式蒸 馏罐采用内电热式加热结构。其中，所述的内电热式加热结构石英质绝缘管内置电热丝结 构，且于蒸馏罐下层设置低功率电热丝对待蒸馏液进行预加热、于蒸馏罐上层设置高功率 电热丝对待蒸馏液进行常规蒸馏加热，使蒸馏罐内形成阶梯式温差场。装配时，所述的低功 率电热丝设置于蒸馏罐内< 1/3高度处，一般设有低功率电热丝有相互并联的1 3条； 所述的高功率电热丝设置于蒸馏罐内> 1/3高度处，一般设有高功率电热丝有相互并联的 1 3条。本实用新型将传统立柱式蒸馏改为平卧式蒸馏，蒸馏罐可为平卧圆柱罐形，或球 形，或平卧橄榄形，以平卧橄榄形为更佳。不同功率的电炉丝嵌入石英管制成电加热管，电 加热管分层嵌入蒸馏罐内，电加热管功率由上至下依次减小。蒸馏时，通过调节各层电加 热管功率和加热时间，蒸馏液体获得表层、中层和底层的依次降低的加热温度，实现表层沸 腾、中层准沸腾、底层预热的阶梯式受热，形成阶梯式温差蒸馏。[0007]本实用新型阶梯式温差蒸馏装置，通过将立式蒸馏改为平卧式蒸馏，增大了待蒸 馏液体的蒸发比表面积，可提高蒸馏产率；使沸腾仅在待蒸馏液体表层发生，充分抑制了汽 液共沸现象，可避免溶液中的杂质随汽泡体进入溜出液，从而提高产品的纯度；有效降低了 蒸馏装置整体温度，减少了热辐射导致的热能损失，降低能耗，同时提高了设备运行的稳定 性、可控性和安全性，更适合规模化生产；蒸馏过程中，汽化所需热传递的传递距离短，提高 了热能的热效率和蒸馏效率。
附图1是本实用新型的装配简图。
具体实施方式
对于常规蒸馏，立式蒸馏罐是必备的设备。但立式蒸馏罐的先天性弊端如受热面 积小、热传递距离长等也备受诟病。本实用新型的主旨是针对传统设备存在的问题提出一 个新的解决方案，于是如何用卧式蒸馏罐替代立式蒸馏罐成为一个选择。
以下结合附图对 本实用新型作进一步详述。参照附图。本实用新型所述的卧式蒸馏罐1可为平卧圆柱罐形，或球形，或平卧橄 榄形，以平卧橄榄形为更佳。装配时，在蒸馏罐的顶部设有与蒸馏罐体相贯通的冷凝管2和 安全平衡管5，在蒸馏罐的底部设有与蒸馏罐体相贯通的进料管3和排污口 4，在蒸馏罐内 设有电加热装置。具体实施时，如取直径IOcm厚质石英玻璃管，经融熔吹制成容积约8升的平卧橄 榄形蒸馏罐，在蒸馏罐顶部中间处熔接冷凝管，在一端底部熔接进料管、排污口和安全平衡 管等。另取直径0. 5 0. 8cm石英管若干条，分别封装lkw、l. 5kw和3kw电炉丝，制成不同 功率的电加热管。将一条3kw电加热管焊接于橄榄形蒸馏罐内的> 1/3高度处，制成单层 单管阶梯式温差橄榄形蒸馏装置。这时只有待蒸馏液体的上层直接受热，下层只能通过对 流和传导受热，故温度低于直接受热区。或者，将二条1. 5kw电加热管平行焊接于橄榄形蒸 馏罐内的> 1/3高度处，制成单层双管阶梯式温差橄榄形蒸馏装置。或取3kw和Ikw电加 热管各一条，分别焊接于橄榄形蒸馏罐内的> 1/3和< 1/3高度处，制成双层阶梯式温差橄 榄形蒸馏装置。又如取直径IOcm厚质石英玻璃管，经融熔吹制成容积约8升的平底球形蒸馏罐， 在蒸馏罐顶部熔接冷凝管，底部一侧熔接进料管、排污口和安全平衡管等。电加热管的设置 方法同上。再如取直径IOcm厚质石英玻璃管，经融熔吹制成容积约8升的卧式圆柱形蒸馏 罐，在蒸馏罐顶部中间处熔接垂直冷凝管，一端底部熔接进料管、排污口和安全平衡管等。 电加热管的设置方法同上。下面以对硫酸的精加工为例说明本实用新型的用法和效果，本实用新型当然也可 广泛应用于其它待蒸馏产品。将工业硫酸分别注入上述三种阶梯式温差平卧橄榄形蒸馏装 置，通过调节电加热管的实际加热功率和加热时间，使硫酸呈表层沸腾、中层缓流准沸腾、 底层预热状态，产生阶梯式温差蒸馏。用此蒸馏装置蒸馏工业硫酸，获得了质量指标优于 GB-T625-1989标准的优级纯硫酸。与传统电热式蒸馏装置比较，降低能耗约50%，提高产能约30%。
权利要求一种节能高效阶梯式温差电加热蒸馏装置，包括蒸馏罐(1)，在蒸馏罐的顶部设有与蒸馏罐体相贯通的冷凝管(2)，在蒸馏罐的底部设有与蒸馏罐体相贯通的进料管(3)，在蒸馏罐上设有电加热装置，其特征是所述的蒸馏罐为卧式蒸馏罐。
2.根据权利要求1所述的蒸馏装置，其特征是所述的卧式蒸馏罐采用内电热式加热结构。
3.根据权利要求2所述的蒸馏装置，其特征是所述的内电热式加热结构石英质绝缘 管内置电热丝结构，且于蒸馏罐下层设置低功率电热丝对待蒸馏液进行预加热、于蒸馏罐 上层设置高功率电热丝对待蒸馏液进行常规蒸馏加热，使蒸馏罐内形成阶梯式温差场。
4.根据权利要求3所述的蒸馏装置，其特征是所述的低功率电热丝设置于蒸馏罐内 ^ 1/3高度处。
5.根据权利要求4所述的蒸馏装置，其特征是所述的低功率电热丝有相互并联的 1 3条。
6.根据权利要求3所述的蒸馏装置，其特征是所述的高功率电热丝设置于蒸馏罐内 ^ 1/3高度处。
7.根据权利要求6所述的蒸馏装置，其特征是所述的高功率电热丝有相互并联的 1 3条。
专利摘要一种节能高效阶梯式温差电加热蒸馏装置，包括蒸馏罐，在蒸馏罐的顶部设有与蒸馏罐体相贯通的冷凝管，底部设有与蒸馏罐体相贯通的进料管，其内设有电加热装置且该蒸馏罐为卧式蒸馏罐，所述内电热式加热结构为分层式温差加热。本实用新型通过将立式蒸馏改为平卧式蒸馏，增大了待蒸馏液体的蒸发比表面积，可提高蒸馏产率；使沸腾仅在待蒸馏液体表层发生，充分抑制了汽液共沸现象，可避免溶液中的杂质随汽泡体进入溜出液，从而提高产品的纯度；有效降低了蒸馏装置整体温度，减少了热辐射导致的热能损失，降低能耗，提高了设备运行稳定性、可控性和安全性，适合规模化生产；蒸馏过程中，汽化所需热传递的传递距离短，提高了热能的热效率和蒸馏效率。
文档编号B01D3/00GK201719855SQ20102027781
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月29日 优先权日2010年7月29日
发明者叶柏连, 张兴怀, 杨锐雄, 牛俏生, 邱良增, 阮湘元 申请人:杨锐雄;阮湘元