一种超重力床结合分子筛膜的有机溶剂脱水设备的制作方法

本发明涉及医药化工领域，特别涉及一种可用于高水含量的醇类、醚类、乙腈、四氢呋喃等有机溶剂的脱水设备。

背景技术：

现有乙醇脱水的常用设备是精馏塔，通过气体与液体的大面积接触来实现传质和分离，因此设备庞大，且脱水效率和得到的成品纯度均不高，为降低成品含水率，往往采用精馏塔与分子筛膜耦合的技术，分子筛膜是一种精度较高的分离设备，但能耗较高，分离成本较大。超重力床由一个或多个高速旋转的转子组成，气液以逆向折流方式流经转子，进行接触传质，1.2米高的超重力床相当于15米高的常用精馏塔，是对传统的板式塔、填料塔的重大突破。中国专利zl011343214、zl200510049145.1等介绍了几种超重力床的结构，超重力床设备占地小，安装施工和后期维护方便，用超重力床结合分子筛膜脱水系统做高水含量乙醇溶液脱水，可以有效降低设备的占地，设备投资和后期维护费用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种占地面积小，维护简单，能耗利用率高，脱水效率高的有机溶剂脱水设备。

本发明的技术方案可以通过以下技术措施来实现：

一种超重力床结合分子筛膜的有机溶剂脱水设备，包括依次管路连接的进料泵、膜系统预热器、超重力床、再沸器、回流冷凝器和分子筛膜脱水系统，所述超重力床设有液相物料入口、液相回流入口、液相物料出口、气相物料入口和气相物料出口，所述膜系统预热器设有反向的液相物料预热管路和气相成品冷却管路，所述液相物料预热管路两端分别连接进料泵和超重力床液相物料入口，所述气相成品冷却管路两端分别连接分子筛膜脱水系统的成品出口和成品管路入口，所述再沸器设有液相物料入口、气相物料出口和排污口，所述超重力床的液相物料出口连接所述再沸器的液相物料入口，所述超重力床的气相物料入口连接所述再沸器的气相物料出口，所述膜系统预热器预热的液相物料经液相物料入口进入超重力床，自超重力床顶部下行，并从液相物料出口进入再沸器，再沸器中将液相物料气化后自气相物料入口进入超重力床，自超重力床底部上行，分离出的半成品自气相物料出口排出。所述超重力床气相物料出口出来的气相物料经过分流，一部分冷凝回流到超重力床的液相回流入口，另一部分进入分子筛膜脱水系统。

优选地，所述超重力床气相物料出口出来的气相物料一部分通过回流侧流量调节阀连接回流管路，另一部分通过膜系统进料调节阀连接分子筛膜脱水系统，所述超重力床的液相回流入口连接所述回流管路的出口。

优选地，所述超重力床气相物料出口连接回流管路,所述回流管路的出口连接有缓冲罐，所述缓冲罐内冷凝的液相物料一部分通过回流侧流量调节阀连接所述超重力床的液相回流入口，一部分通过计量泵连接所述分子筛膜脱水系统。

优选地，所述回流管路包括串联的回流预热器和回流冷凝器，所述回流预热器的两端分别连接所述超重力床和回流冷凝器。

优选地，所述回流预热器设置有反向的回流物料冷凝管路和液相物料预热管路，所述回流物料冷凝管路两端分别连接超重力床的气相物料出口和回流冷凝器的入口，所述液相物料预热管路两端分别连接进料泵和膜系统预热器液相物料预热管路的入口端。所述进料泵泵送的原料进入回流预热器的液相物料预热管路进行第一次预热，然后进入膜系统预热器进行第二次预热，自气相物料出口出来的半成品部分经回流管路再次回到超重力床。所述超重力床出来的气相物料在回流预热器的回流物料冷凝管路中与液相物料预热管路中的液相物料进行换热。

优选地，所述气相物料出口和液相回流入口设置于所述超重力床的顶部，所述液相物料出口设置于所述超重力床的底部，所述气相物料入口的高度低于所述液相物料入口。

优选地，所述再沸器的排污口连接有排污泵。

优选地，所述超重力床的气相物料出口依次设置有安全阀和背压阀。

优选地，所述超重力床的液相回流入口与回流管路出口之间连接有流量计和ph计。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）采用超重力床与分子筛膜脱水系统耦合进行脱水，减少了整体设备的占地面积和投资，安装施工和后期维护方便，脱水效率高。

（2）超重力床中下行的液体原料经再沸器气化后再次进入超重力床上行与后面进入的液相原料接触，完成水分分离、传热和传质，不引进任何杂质污染。

（3）膜系统预热器利用成品蒸汽与液相物料进行换热，回流预热器利用半成品蒸汽与液相物料进行换热，能够有效降低能耗。

（4）半成品一部分回流，一部分进入分子筛膜脱水系统，并可控制回流比。

（5）适用于多种不同有机溶剂体系，如：醇类、醚类、乙腈、四氢呋喃等有机溶剂的脱水。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明一种超重力床结合分子筛膜的有机溶剂脱水设备实施例1的结构示意图；

图2是本发明一种超重力床结合分子筛膜的有机溶剂脱水设备实施例2的结构示意图。

图中的附图标注为：

001，进料泵；002，膜系统预热器；003，超重力床；004，再沸器；005，分子筛膜脱水系统；006，回流侧流量调节阀；007，膜系统进料调节阀；008，回流预热器；009，回流冷凝器；010，排污泵010；，安全阀；012，背压阀；013，流量计；014，ph计；015，截留侧；016，渗透侧；017，缓冲罐；018，计量泵。

具体实施方式

为使本发明更加容易理解，下面将进一步阐述本发明的具体实施例。

实施例1

一种超重力床003结合分子筛膜的有机溶剂脱水设备，包括依次管路连接的进料泵001、回流预热器008、膜系统预热器002、超重力床003、再沸器004和分子筛膜脱水系统005，所述超重力床003设有液相物料入口、液相回流入口、液相物料出口、气相物料入口和气相物料出口，所述膜系统预热器002设有反向的液相物料预热管路和气相成品冷却管路，所述液相物料预热管路两端分别连接进料泵001和超重力床的液相物料入口，所述气相成品冷却管路两端分别连接分子筛膜脱水系统005的成品出口和成品管路入口，成品进入成品管路后先经过冷凝，然后以液相形态存储于成品罐中。所述再沸器004设有液相物料入口、气相物料出口和排污口，所述超重力床003的液相物料出口连接所述再沸器004的液相物料入口，所述超重力床003的气相物料入口连接所述再沸器004的气相物料出口，上述的连接均为管道连接。

所述超重力床003的气相物料出口通过回流侧流量调节阀006和膜系统进料调节阀007分别连接回流管路和分子筛膜脱水系统005，所述超重力床003的液相回流入口连接所述回流管路的出口，上述的连接均为管道连接。

所述回流管路包括串联的回流预热器008和回流冷凝器009，所述回流预热器008的两端分别连接所述回流侧流量调节阀006和回流冷凝器009，所述回流冷凝器009的出口端连接所述超重力床003的液相回流入口，上述的连接均为管道连接。

所述回流预热器008设置有回流物料冷凝管路和液相物料预热管路，所述回流物料冷凝管路两端分别连接回流侧流量调节阀006和回流冷凝器009，所述液相物料预热管路两端分别连接进料泵001和膜系统预热器002液相物料预热管路的入口端。进料泵001泵送的原料母液可经由回流预热器008和膜系统预热器002进行两次预热，也可仅通过膜系统预热器002做一次预热。

所述气相物料出口和液相回流入口设置于所述超重力床003的顶部，所述液相物料出口设置于所述超重力床003的底部，所述气相物料入口的高度低于所述液相物料入口。

所述再沸器004可卧式安装，也可以立式安装，底部设置有排污口，所述排污口连接有排污泵010。

所述超重力床003的气相物料出口依次设置有安全阀011和背压阀012，所述背压阀012连接所述回流侧流量调节阀006和膜系统进料调节阀007，背压阀012确保超重力床003内压力稳定，安全阀011防止意外高压造成的人员及设备伤害，回流侧流量调节阀006和膜系统进料调节阀007可用于控制回流比。

所述超重力床003的液相回流入口与回流管路出口之间连接有流量计013和ph计014，流量计013监控回流的液态流量，ph计014可检测超重力床003出口物料的品质，如不符合进入分子筛膜脱水系统005的要求，则可关闭膜系统进料调节阀007。

所述分子筛膜脱水系统005包括截留侧015和渗透侧016。利用该设备做乙醇脱水的原理如下：含水约25%的乙醇液体原料经y型过滤器，再经进料泵001进入回流预热器008初步预热，再进入膜系统预热器002再次预热后进入超重力床003，并下行至再沸器004，经过再沸器004气化的原料蒸汽在超重力床003中上行，液相原料和分离的水份下行，同时完成水分分离，传热和传质，从超重力床003出口得到含水﹤15%的半成品原料，再沸器004底部浓缩的水经过排污泵010定量排出；从超重力床003排出的半成品一部分进入回流管路，在回流预热器008的回流物料冷凝管路中与液相物料预热管路中的液相物料完成一次热交换，再进入回流冷凝器009进一步冷凝回流，其他直接进入分子筛膜脱水系统005，分子筛膜脱水系统005截留侧015得到水含量﹤1%的乙醇产品，渗透侧016得到含有少量有机物的废水。分子筛膜脱水系统005中得到的成品温度较高，需要进行冷却才能储存，在膜系统预热器002中设置气相成品冷却管路，与需要进行预热的液相物料进行热交换，有效降低了能量的消耗，提高能量利用率。

该设备还适用于多种不同有机溶剂体系，如：醇类、醚类、乙腈、四氢呋喃等有机溶剂的脱水。

实施例2

所述超重力床003气相物料出口连接回流管路,所述回流管路包括串联的回流预热器008和回流冷凝器009，所述回流预热器008的两端分别连接所述超重力床003的气相物料出口和回流冷凝器009的入口，所述回流冷凝器009的出口端连接有缓冲罐017，所述缓冲罐017内冷凝的液相物料一部分通过回流侧流量调节阀006连接所述超重力床003的液相回流入口，一部分通过计量泵018连接所述分子筛膜脱水系统005。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。