专利名称：自冷蒸馏法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蒸馏工艺目前普遍采用的蒸馏工艺，是将料液加热，使其温度上升到足以使欲求之各馏份全部气化，然后使其冷却，在冷凝过程中使各馏份得以分离。上述工艺由于要将全部料液加热，故耗热量大，还因冷却时要采用水等介质，又提高了成本。另外，料液蒸发是采用沸腾法，杂质混在蒸气中，给产品质量带来影响。
本发明提供一种不用任何冷却介质，耗用极少热量就可使蒸馏完成，并产生出符合多行业要求的产品的蒸馏工艺方法。
发明是这样实现的蒸馏过程蒸发时需加热，而冷凝时需加冷却介质带走热量，其根本原因就是因相变温度相同，则冷凝时热量传不回蒸发区域，为此，首先要解决这一问题。以水为例，在一个大气压下水相变为气体的相变温度为99.63℃，两个大气压下为120.33℃，而半个大气压下则为81.35℃。随压力升高而“气—液”相变温度升高是普遍规律。所以，若使液体在某气压下蒸发，而在高于该压力状态下冷凝，则两者之相变温度就有一个差值，就可传热，若满足传热条件，则蒸发和冷凝这两个环节就由调压和传热这两手段使之连续起来。上述设想可由如下装置实现具有保温效果的一体或分体的蒸发室与冷凝室，或称蒸发通道与冷凝通道，它们之间可以进行某种形式的(如利用导热壁、热管等)热交换，由调压装置沟通它们质量之间的联系，且它们拥有必须的料液和冷凝液进、出的通道口。在系统工作时，取某一压力下始进入蒸发室的处于相变温度的单元料液考查它在蒸发室内受热而蒸发为蒸气，由调压装置收集并加压提高温度进入冷凝室，由于冷凝室压力与温度高于蒸发室，使该蒸气得以通过某种形势将热量传给蒸发室内的后续料液，并在与冷凝室压力相对应的该蒸气的相变温度冷凝为液体，称之为冷凝液，以高于料液进入蒸发室时的温度(在此设为蒸发温度)，被排出冷凝室出口。则该单元料液相变过程完毕。而蒸发室内的另某一单元料液在全部按受上述传来热量基础上，再接受补充热源供给的，由于冷凝液所携出多于料液携入的那部分热量，以及因装置散热等失去的热量而继续蒸发，进而冷凝。这样，相变过程得以连续进行。
为避免沸腾蒸发，提高蒸发效率，有吸附式蒸发法。有可在蒸发室内与空间形成大面积界面的构件，构件由吸取段和蒸发段组成。构件吸取段置于料液中，或采取其它可源源不断地获取料液的方式得到料液。构件依靠虹吸等作用能使料液分布在其蒸发段表面，表面材料的润湿性(如纤维状物)，使其呈润湿状分布。这些分布在构件表面的料液在此大面积受热蒸发而不会生产沸腾。上述构件也可用于料液非受热时的挥发。
下面结合附
图1对自冷蒸馏法进行说明。
附图1是自冷蒸馏法的过程简图。
图中细实线—保温换热区，即按馏份划的区之界线虚线—保温段，即区内酌情划分的保温段界线1—料液通道入口2—料液通道3—料液通道出口4—名馏份气(液)通道5—残液通道6—分离控制装置7—补充热源8—冷凝液出口9—残液出门10—各馏份蒸气入口注通道4、5与细实线及虚线的交汇点都可做为通道4、5的出(入)口。
多馏份(也可以是单馏份)料液从料液通道最低温度端(始端)入口(1)进入，并在通道(2)内流动受热逐步提高温度，料液中各汽化温度的馏份将逐个汽化，在每一换热区末端料液通道出口(3)进入分离控制装置(6)，分离出的料液由下区(较高温区)的料液通道入口(1)进入该区料液通道(2)，而分离出的气体加压或不加压从某一个蒸馏气入口(10)进入自己的通道(4)，与料液进行某段或全程换热，直至冷凝、降温并最终从冷凝液出口(8)或某一处出口排出，而进入下一区的料液仍重复上述过程，直至最后一区蒸发分离出的残液被输入通道(5)与料液进行部分或全程换热，至最后由残液出口(9)或某一处出口输出，补充热源(7)是补充系统由于各馏份出口冷凝液及残液温度高于入口料液温度，及因其它需要中间引出各馏份气(液)，及残液温度高所携带走的热量及系统散热损失的热量，理论上它位置不限，但以最后一区蒸发段为好，通过对料液、各馏份气(液)及残液在行进换热途中各区、段的压力、流量及温度控制，和区、段之间采取绝热措施，使上述三部分流体沿区、段有一定温差，避免一些不应有的热扩散，从而使各馏份“升温—相变”与“相变—降温”之求、供热量通过各区、段的充分交换而尽可能的接近，这样，也就达到了不用任何冷却手段和介质，系统就可持续完成蒸馏任务的目的。
本发明有下述优点1、节省热能，不用冷却，简化设备以石油提炼为例。现原油进常压塔之前要将气油(干点205℃)、煤油(干点300℃)、柴油(干点350℃)及其余成份全部在加热炉中加热至出口350℃以上，然后使之在常压塔中350℃以下三大类各馏份在一定冷却条件下冷凝。这样首先350℃以下的诸多馏份是呈过热气态。这是一种浪费，而它们冷凝为液态所释热量最终是被冷却水带走的。本发明可使上述各馏份在各自干点温度之内蒸发，通过蒸气加压使之冷凝释放热量回过头来提供给蒸发用；也可把高温蒸气拿到低温蒸发区释热冷凝。如把柴油蒸气拿来使原油中气油馏份蒸发。即用本发明可节省热能，不用冷却水可使工艺简化，降低成本。
石油提炼采用蒸发塔、常压塔及减压塔，其高度都在20—30米。而本发明可采用各区、段设备分置，或整体水平布置，取消高塔，使设备布置更加灵活、方便。利于操作维护。
2、提高产品质量、扩大应用范围以水提纯为例，可采用吸附式蒸发避免了杂质裹携进蒸气中，用泵等加压装置将蒸发室蒸气打入冷凝室，使之与蒸发室换热。在此之前，80℃以上料液设一换热区，使冷凝后的液体与料液换热，促使料液中二氧化碳及氨挥发出来并排掉。这样，使蒸馏水在蒸发过程中由于逐步蒸发和避免沸腾的蒸发而纯净度提高。另外，通过逐步冷凝可使上述效果更好，若利用调压装置对蒸气加压、提高冷凝室压力，同时降低蒸发室压力，则可使许多诸如生物化学提纯过程可避开某一蒸发区，而使许多过去难以进行的提纯，分离过程得以实现。进而扩大了蒸馏工艺应用范围。
权利要求
1.一种能使某液体从液相变为气相，再由气相变为液相这一过程持续进行下去的方法，其特征是通过压力调整使“由气到液”的相变温度高于“由液到气”的相变温度，使两过程之间换热，并在“由液到气”这一过程中补充热量。
2.一种能使某液体由液相变为气相，再由气相变为液相这一过程持续进行下去的装置，其特征是拥有能够从蒸发室将蒸气加压送入冷凝室的调压装置，和使冷凝室热量传给蒸发室的传热装置，以及向蒸发室供热的补充热源。
3.一种可用于蒸馏过程的吸附式蒸发法，其特征是料液连续蒸发发生在不断将其吸取并使之呈润湿状分布的构件表面上。
4.一种用于蒸馏过程蒸发时的构件、其特征是构件可将料液吸取并呈润湿状分布在自身大面积表面上。
5.一种蒸馏方法，其特征是料液中各馏份升温蒸发所需热量来自各馏份已生成蒸气自然冷凝降温和加压冷凝降温所释放热量，及补充热源的热量；而各馏份冷凝、降温所欲释放的热量除传给料液外不必采用任何其它冷却手段和冷却介质。
6.权利要求5所述换热过程，其持征是对全过程沿通道对三种流体，对应各区、段、采取区、段间绝热措施及压力、流量、温度控制。
全文摘要
自冷蒸馏法可用于石油提炼、水提纯及其它需分馏、提纯行业。改变了原蒸馏工艺所遵循的原理，代之以利用各馏份之间相变温差，增、减压促成单馏份相变温差等方法，以使冷凝过程可以向蒸发过程释放热量的原理，取消冷却介质。降低热耗，用吸附式蒸发避免了沸腾蒸发的沸腾过程所产生的裹携杂质现象，并可使蒸发避开某一温区。
文档编号B01D3/00GK1139584SQ96101600
公开日1997年1月8日 申请日期1996年4月8日 优先权日1996年4月8日
发明者綦良晨 申请人:綦良晨