专利名称：一种内回流精馏装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种精馏设备，特别涉及一种内回流式精馏设备。
背景技术：
精馏设备指的是精馏操作所用的设备，主要包括精馏塔、冷凝器及再沸器。精馏设备通常包括内回流和外回流两种形式，其中，内回流是指物料不离开塔顶， 在塔顶冷凝后直接回流到蒸馏塔内。在高纯电子级多晶硅生产、尤其是三氯氢硅提纯的领域中，广泛采用这种内回流式精馏塔。但是，由于精馏塔内部汽液交换剧烈，加之环境中气流的影响，精馏塔易发生左右偏摆；同时，由于精馏塔开停塔的温差波动较大，热胀冷缩现象明显，若在精馏塔的塔柱和固定在框架上的冷凝器之间采用单根刚性管道直接相连，连接处的应力较大、极易损坏设备。请参阅图1，现有的结构是在精馏塔的塔柱和冷凝器之间设置波纹管补偿器。由于波纹管补偿器具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱壳体，可实现小幅的伸缩，以抵消塔柱自身的热胀冷缩的影响。同时，波纹管补偿器还能向四周小幅的弯曲，以抵消在生产过程中，塔内部剧烈的汽液交换以及环境中气流在各方向的影响。但采用上述结构，仍然存在以下不足之处波纹管补偿器的耐久性差、使用寿命短；经多次弯曲之后，壳体很容易发生破裂，导致泄漏，引发安全事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种使用寿命长、 耐久性好的内回流精馏装置。为解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案
一种内回流精馏装置，包括精馏塔和冷凝器，所述冷凝器设于精馏塔的上方，所述精馏塔与冷凝器之间设置有连接管路，所述连接管路包括斜向连接管路，所述斜向连接管路的延伸方向倾斜于竖直方向。采用这样的结构，利用刚性和强度更高的管路连接精馏塔与冷凝器，克服了采用波纹管补偿器耐久性差、使用寿命短的缺陷；
同时，由于连接管路中的斜向连接管路沿斜于竖直方向延伸，具有类似于弹簧的形状， 使其具有一定韧性，当塔柱热胀冷缩、或内力及外力作用下发生摆动时，通过连接管路的伸缩形变及弹性，抵消了应力，从而避免了设备的损坏，提高了装置的使用寿命和耐久性。斜向连接管路的延伸方向，是斜向连接管路中管道的轴向、亦或是物料在斜向连接管路中运行的大致路径。优选的，所述斜向连接管路为螺旋管或蛇形管。此处的螺旋管为延伸方向呈螺旋状的管路。具有受力良好、使用寿命长的有益效果；蛇形管为延伸方向迂回盘旋的管路。具有受力良好、使用寿命长的有益效果。
优选的，所述斜向连接管路的延伸方向呈折线形。优选的，所述斜向连接管路包括若干个连接管和弯头，所述相邻两个连接管通过弯头连接。斜向连接管路由连接管和弯头依次组装而成；采用这样的结构，可根据精馏塔高度以及当地气流变化的情况，调整斜向连接管路的数量及角度，使用尽量多的连接管所具有的更大的韧性抵消大部分外力。同时，由于弯头及连接管均根据精馏塔工作压力等级选定，壁厚均远远大于波纹管补偿器，因此，即使在多次伸长、压缩或弯曲的情况下也不易破漏，防止安全事故的发生，保证了精馏塔的长久运行，使生产过程更加稳定。优选的，所述斜向连接管路中的若干连接管首尾相连，所述斜向连接管路在水平面的投影呈多边形状。需要说明的是，此处斜向连接管路在水平面的投影由若干连接管、及用以组装连接管的弯头一起投影至水平面内形成；
斜向连接管路在水平面的投影大致呈多边形状，并不仅局限于斜向连接管路在水平面的投影密闭构成密封的多边形，亦包括斜向连接管路在水平面的投影非密闭、或其余变异、 但趋近于多边形的结构；采用这样的结构，斜向连接管路具有较高的结构稳定性。同时，连接管和弯头围成的多边形状，具有较强的弯曲度，能很好的消除精馏塔的纵向上热胀冷缩以及横向上的摆动。优选的，所述斜向连接管路中的连接管依次首尾相连，所述斜向连接管路在水平面的投影呈三角形。采用这样的结构，具有较强的弯曲度和结构稳定性，能很好的消除精馏塔的纵向上热胀冷缩以及横向上的摆动。优选的，所述连接管均为直管。需要说明的是，连接管的管道自身不必完全具有伸缩，而是利用连接管组成一个类似于弹簧的结构，通过这样的结构，使之具备一定伸缩性。优选的，所述斜向连接管路包括四个依次首尾相连的连接管，所述弯头均为90° 弯头，所述斜向连接管路在水平面的投影呈矩形；采用这样的结构，斜向连接管路具有较高的结构稳定性。同时，连接管和弯头围成的四边形具有较强的弯曲度，能很好的消除精馏塔的纵向上热胀冷缩以及横向上的摆动。需要说明的是，此处斜向连接管路在水平面的投影由四个连接管、及用以组装连接管的弯头一起投影至水平面内形成；斜向连接管路在水平面的投影大致呈矩形，并不仅局限于斜向连接管路在水平面的投影密闭构成密封的矩形，亦包括斜向连接管路在水平面的投影非密闭、或略有变异、但趋近于矩形的结构，如错边的矩形、留有开口的矩形等。优选的，所述连接管均倾斜于水平面，所述各连接管的头部均高于尾部。采用这样的结构，由于连接管均有一定的倾斜度，使冷凝后的液体能顺利回到精馏塔的塔内。需要说明的是，此处，连接管的头部和尾部分别为连接管的两端部。优选的，所述连接管的轴线与水平面之间的夹角大于等于3°。采用这样的结构， 进一步保证了冷凝后的液体能顺利回到精馏塔的塔内。优选的，所述弯头的数量大于等于六个。优选的，所述连接管路包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管沿竖向与精馏塔相连，所述第二连接管沿竖向与冷凝器相连。
优选的，所述第一连接管和第二连接管上分别设置有第一弯头、第二弯头，所述斜向连接管路的两端分别与第一弯头和第二弯头连接。采用这样的结构，由于采用第一弯头、 第二弯头对斜向连接管路进行换向连接，使得斜向连接管路与竖直方向之间具有更大的斜角，用以承受更大的横向分力。优选的，所述第一连接管和第二连接管均沿竖直方向设置。优选的，所述第一弯头、第二弯头均为90°弯头。采用这样的结构，斜向连接管路与竖直方向之间具有更大的斜角的同时，弯头均为标准件，易于获取、成本低廉。与现有技术相比，本发明的有益效果是利用刚性和强度更高的管路连接精馏塔与冷凝器，克服了采用波纹管补偿器耐久性差、使用寿命短的缺陷；同时，由于连接管路中的斜向连接管路沿斜于竖直方向延伸，具有类似于弹簧的形状，使其具有一定韧性，当塔柱热胀冷缩、或内力及外力作用下发生摆动时，通过连接管路的伸缩形变及弹性，抵消了应力，从而避免了设备的损坏，提高了装置的使用寿命和耐久性。
图I为现有技术中精馏设备的结构示意图2为本发明内回流精馏设备的结构示意图3为本发明内回流精馏设备中斜向连接管路的立体结构示意图4为本发明内回流精馏设备中斜向连接管路的另一立体结构示意图5为本发明内回流精馏设备中斜向连接管路的侧视图6为本发明内回流精馏设备的管路示意图。图中标记精馏塔一I ;冷凝器一2 ;连接管路一3 ;第一连接管一31a ;第二连接管一31b ;斜向连接管路一4 ;连接管一41 ;弯头一5 ;第一弯头一5a ;第二弯头一5b。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。实施例I
如图2所示，本实施例内回流精馏装置包括精馏塔I和冷凝器2，冷凝器2设于精馏塔 I的上方，精馏塔I与冷凝器2之间设置有连接管路3，考虑到精馏塔I在竖直方向上的热膨胀系数、以及在沿倾斜于竖直方向的其他方向上的摆动，在连接管路3中包括有斜向连接管路4，斜向连接管路4的延伸方向倾斜于竖直方向。利用斜向连接管路4所具有的伸缩、弯曲弹性，消除精馏塔I的热胀冷缩和摆动， 彻底取代波纹管补偿器，从而克服波纹管补偿器自身存在着经过多次的伸长、压缩或弯曲后容易破漏的弱点，防止安全事故的发生，稳定生产。实施例2
本实施例内回流精懼装置中，斜向连接管路4为蛇形管，即整体呈盘蛇状，斜向连接管路4的顶端与冷凝器2连接，斜向连接管路4的底部与精馏塔I连接。由于盘蛇状的斜向连接管路4的延伸方向倾斜于竖直方向，在周向具有一定的延展性和伸缩弹性，因此可承受因热胀冷缩或摆动带来的、非竖直方向的应力，并与冷凝器2 和精馏塔I稳定连接。其余结构请参阅实施例I。此处，斜向连接管路4还可以是与盘蛇状相似的螺锥状、或其余类似结构，在此就不再赘述。实施例3
如图2、图6所示，本实施例内回流精馏装置中，斜向连接管路4包括若干个连接管41 和弯头5，每两个相邻的连接管41通过弯头5连接，此处，连接管41均为直管，且连接管41 均为伸缩管、可沿其轴向伸缩、延展。位于斜向连接管路4首、尾两端的连接管41与冷凝器 2及精馏塔I连接。采用直管与弯头5相组合的方式，主要通过直管沿其轴向延展、伸缩，使用寿命更高，并通过不同夹角的弯头5，使得斜向连接管路4的形状和姿态可调，使装置具备更高的稳定性。其余结构请参阅实施例I。实施例4
如图2、图6所示，本实施例内回流精馏装置中，斜向连接管路4中的若干个连接管41 首尾相连，多根定长的连接管41组合后呈长条状，组合后的斜向连接管路4在水平面的投影呈多边形状，使得斜向连接管路4在水平面的各个方向均有与其大致垂直的连接管41相对应，并沿该直管的轴向实现伸缩和延展。本实施方式中，斜向连接管路4在水平面的投影可以是非密闭的、或略有变化、但趋近于多边形的结构。斜向连接管路4在水平面的投影呈多边形状是，亦具有更好的结构稳定性。其余结构请参阅实施例3。实施例5
如图2至图6所示，本实施例内回流精馏装置中，斜向连接管路4包括四个依次首尾相连的连接管41，相邻的两个连接管41之间通过90°弯头5连接，斜向连接管路4在水平面的投影呈矩形。其中，斜向连接管路4的结构请参阅图3至图5，各连接管41均倾斜于水平面，各连接管41的头部均高于尾部，使得斜向连接管路4从头部至尾端高度逐渐降低，形成一定的坡度，斜向连接管路4的高位与冷凝器2相连，斜向连接管路4的低位与精馏塔I相连， 使冷凝过程中的液体能顺利的流入至精馏塔I内。为了进一步保证冷凝过程中的液体能顺利的流入至精馏塔I内，连接管41的轴线与水平面之间的夹角为3°。连接管41和弯头5在水平面方向的投影为四边形，具有较强的弯曲度的同时，能很好的消除精馏塔I的纵向上热胀冷缩以及横向上的摆动。其余结构请参阅实施例3。实施例6
如图6所示，本实施例内回流精馏装置中，连接管路3还包括第一连接管31a和第二连接管31b，第一连接管31a沿竖向与精馏塔I相连，第二连接管31b沿竖向与冷凝器2相连，此处，在连接管路3上设置第一连接管31a和第二连接管31b的作用是用于插接斜向连接管路4，并且，装置受到的横向分力，通过斜向连接管路4抵消后，再通过第一连接管3Ia和第二连接管31b分别与冷凝器2、精馏塔I连接，进一步减小了连接处的应力，从而提高使用寿命。第一连接管31a和第二连接管31b均沿竖直方向设置，第一连接管31a和第二连接管31b上分别设置有第一弯头5a、第二弯头5b，上述的第一弯头5a、第二弯头5b均为 90°弯头5，斜向连接管路4的两端分别与第一弯头5a和第二弯头5b连接。其余结构请参阅实施例5。实施例7
本实施例内回流精馏装置中，斜向连接管路4为螺旋管，即整体呈螺旋状，斜向连接管路4的顶端与冷凝器2连接，斜向连接管路4的底部与精馏塔I连接。由于螺旋管的斜向连接管路4的延伸方向倾斜于竖直方向，在周向具有一定的延展性和伸缩弹性，因此可承受因热胀冷缩或摆动带来的、非竖直方向的应力，并与冷凝器2 和精馏塔I稳定连接。其余结构请参阅实施例I。实施例8
本实施例内回流精馏装置中，斜向连接管路4的延伸方向呈折线形，即斜向连接管路 4与冷凝器2、精馏塔I的连接部不在同一竖直方向上，斜向连接管路4的顶端与冷凝器2 连接，斜向连接管路4的底部与精馏塔I连接。由于斜向连接管路4的延伸方向倾斜于竖直方向，在周向具有一定的延展性和伸缩弹性，因此可承受因热胀冷缩或摆动带来的、非竖直方向的应力，并与冷凝器2和精馏塔 I稳定连接。其余结构请参阅实施例I。实施例9
如图2至图6所示，本实施例内回流精馏装置中，斜向连接管路4包括三个依次首尾相连的连接管41，相邻的两个连接管41之间通过90°弯头5连接，斜向连接管路4在水平面的投影呈三角形。其中，斜向连接管路4的结构请参阅图3至图5，各连接管41均倾斜于水平面，各连接管41的头部均高于尾部，使得斜向连接管路4从头部至尾端高度逐渐降低，形成一定的坡度，斜向连接管路4的高位与冷凝器2相连，斜向连接管路4的低位与精馏塔I相连， 使冷凝过程中的液体能顺利的流入至精馏塔I内。为了进一步保证冷凝过程中的液体能顺利的流入至精馏塔I内，连接管41的轴线与水平面之间的夹角为3°。连接管41和弯头5在水平面方向的投影为三角形，具有较强的弯曲度的同时，能很好的消除精馏塔I的纵向上热胀冷缩以及横向上的摆动。弯头5的数量至少为六个，在空间内布置至少两组投影为三角形的斜向连接管路。其余结构请参阅实施例3。需要说明的是，本发明中所述弯头5，不仅可采用90°弯头5，亦可按角度调节的不同需求，调整其角度大小，并不局限于仅采用90°弯头5。上面结合附图对本发明的实施例做了详细描述，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内还可以作出各种变化，这些变化均属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种内回流精馏装置，包括精馏塔和冷凝器，所述冷凝器设于精馏塔的上方，所述精馏塔与冷凝器之间设置有连接管路，其特征在于所述连接管路包括斜向连接管路，所述斜向连接管路的延伸方向倾斜于竖直方向。
2.根据权利要求I所述的内回流精馏装置，其特征在于所述斜向连接管路为螺旋管或蛇形管。
3.根据权利要求I所述的内回流精馏装置，其特征在于所述斜向连接管路的延伸方向呈折线形。
4.根据权利要求I所述的内回流精馏装置，其特征在于所述斜向连接管路包括若干个连接管和弯头，所述相邻两个连接管通过弯头连接。
5.根据权利要求4所述的内回流精馏装置，其特征在于所述斜向连接管路中的连接管依次首尾相连，所述斜向连接管路在水平面的投影呈多边形状。
6.根据权利要求5所述的内回流精馏装置，其特征在于所述斜向连接管路中的连接管依次首尾相连，所述斜向连接管路在水平面的投影呈三角形。
7.根据权利要求4所述的内回流精馏装置，其特征在于所述斜向连接管路包括四个依次首尾相连的连接管，所述弯头均为90°弯头，所述斜向连接管路在水平面的投影呈矩形。
8.根据权利要求7所述的内回流精馏装置，其特征在于所述连接管均为直管。
9.根据权利要求8所述的内回流精馏装置，其特征在于所述连接管均倾斜于水平面， 所述各连接管的头部均高于尾部。
10.根据权利要求9所述的内回流精馏装置，其特征在于所述连接管的轴线与水平面之间的夹角大于等于3°。
11.根据权利要求10所述的内回流精馏装置，其特征在于所述弯头的数量大于等于六个。
12.根据权利要求I至11中任一权利要求所述的内回流精馏装置，其特征在于所述连接管路包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管沿竖向与精馏塔相连，所述第二连接管沿竖向与冷凝器相连。
13.根据权利要求12所述的内回流精馏装置，其特征在于所述第一连接管和第二连接管上分别设置有第一弯头、第二弯头，所述斜向连接管路的两端分别与第一弯头和第二弯头连接。
14.根据权利要求13所述的内回流精馏装置，其特征在于所述第一连接管和第二连接管均沿竖直方向设置。
15.根据权利要求14所述的内回流精馏装置，其特征在于所述第一弯头、第二弯头均为90。弯头。
全文摘要
本发明涉及一种内回流精馏装置，包括精馏塔和冷凝器，所述冷凝器设于精馏塔的上方，所述精馏塔与冷凝器之间设置有连接管路，所述连接管路包括斜向连接管路，所述斜向连接管路的延伸方向倾斜于竖直方向；采用这样的结构，利用刚性和强度更高的管路连接精馏塔与冷凝器，克服了采用波纹管补偿器耐久性差、使用寿命短的缺陷。
文档编号B01D3/14GK102580339SQ20121007032
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月16日 优先权日2012年3月16日
发明者刘建锋, 周华丽, 唐猷成, 王恒孝, 胡小冬, 蒲晓东, 黎展荣 申请人:四川新光硅业科技有限责任公司