本发明涉及计量装置技术领域，尤其涉及一种真空蒸馏设备的输送装置，用于输送易聚合和/或分解的物质混合物，特别是丙烯醛，其中，在真空蒸馏设备前级形成的初期产物通过泵输送到真空蒸馏塔。
背景技术：
ep0759132a1公开了一种压力保持阀，其中可移动的阀活塞压靠在壳体阀座的上侧，与壳体入口通道的下侧和壳体出口通道的顶部连接，并且其中在阀活塞和作用于其上的可调节的压缩弹簧之间设置有分离膜，该分离膜在包含阀活塞的阀壳体和包含压缩弹簧的弹簧心轴之间被夹紧。在阀座上方的阀容纳空间中，阀活塞导向盘可滑动地引导阀活塞，该阀活塞导向盘与阀活塞的圆柱形导向轴一起形成在整个轴周上延伸的狭窄环形间隙并密封地覆盖在该环形间隙中，隔膜的下侧抵靠连接到壳体出口的通道阀座顶部，其中环形间隙的径向宽度的尺寸足够大，使得介质可以穿过环形间隙，介质穿过环形间隙取决于其粘度，只通过节流效应有效减缓的减速流动。
传统的压力保持阀，例如ep0759132a1的阀，由于在介质含有最少量的悬浮固体时或当流体是易于分解和/或聚合的混合物时，紧密的材料配合导致阀在短时间后失效，特别是丙烯醛的情况就是这样，即丙烯醛在真空蒸馏设备前级级形成的初期产物被泵输送到真空塔中的工厂中进行处理的情况。
用酚类抑制剂稳定的液体粗制丙烯醛即使在金属移动表面之间摩擦时也倾向于加速聚合产物的沉积。当丙烯醛由泵泵送时，丙酮醛与泵的金属部分接触或当丙烯醛通过具有金属封闭接触表面的控制阀时就是这种情况。这种泵和控制阀仍然用于通过真空蒸馏纯化丙烯醛的设备中。因此造成，这种工艺设备的无故障运行时间通常只有几个星期。由于丙烯醛是一种有毒，高度刺激性的有害物质，因此加工丙烯醛的设备的维修繁琐冗长且因此运行成本昂贵。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种真空蒸馏设备的输送装置，其尽管在处理易于分解和/或聚合物质的混合物，特别是丙烯醛，但仍具有较长的，无故障的操作时间。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为，提供一种真空蒸馏设备的输送装置，用于输送易聚合和/或分解的物质混合物，特别是丙烯醛，其中，在真空蒸馏设备前级形成的初期产物通过泵输送到真空蒸馏塔，泵是具有磁耦合器的密封的径向离心泵，并且在径向离心泵和真空蒸馏塔之间设置有压力保持和调节阀，用于将径向离心泵的流量调节到预定值。
密封的径向离心泵的使用具有以下优点：它没有机械驱动轴，因此其既没有填料函也不是机械密封或者其他驱动电机的轴通道，这样，可以减少由泵送介质与泵的金属部件的接触而产生的聚合物物质。然而，另一方面，在离心泵的情况下，存在这样的风险：当离心泵静止或运行时，冷凝液不经调节直接从真空蒸馏设备前级被吸入到真空蒸馏塔中。在本发明的输送装置中解决了该问题，即在径向离心泵和真空蒸馏塔之间设置压力保持和调节阀，该压力保持和调节阀确保在操作过程中通过压力保持和调节阀的恒定流量并且在泵静止时阻止流体从离心泵到真空蒸馏塔。因此，根据本发明的输送装置是用于真空蒸馏等方法提纯丙烯醛的简单装置，其具有较长的，无故障的正常运行时间。
在一优选实施例中，在本发明的输送装置中，离心泵中的无量纲的输送高度h/ho[mws/1mws]与无量纲的输送率q/qo[m3/h/1m3/h]的预设关系为
{h/ho}＝c2-c3*(q/qo)2(公式ⅱ)
在压力保持和调节阀中的无量纲的输送高度h/ho[mws/1mws]与无量纲的输送率q/qo[m3/h/1m3/h]的预设关系为
{h/ho}＝{c1*(q/qo)}0。333(公式ⅲ)
通过选择常数c1，公式ⅱ和公式ⅲ的曲线之间的交点处于对应于混合物的期望流速。通过压力保持和调节阀或径向回路泵中的输送水平和输送速率之间的这些关系，可以有效地确定期望的流量并通过选择常数c1来设定该流量。
在一优选实施例中，在本发明的输送装置中，转子流量计设置在径向离心泵和压力保持和调节阀之间。通过转子流量计，可以有效地连续检查从径向离心泵到真空蒸馏塔的流动条件是否符合预备条件，因此，如果不符合，可以采取简单的措施，例如通过调节泵功率或通过调节压力保持和调节阀的流量来进行调节。
在另一优选实施例中，在本发明的输送装置中，真空蒸馏设备的前级包括裂解反应器，裂解反应器下游的冷凝器，以及冷凝器下游的冷凝物收集罐，冷凝物收集罐连接到径向离心泵的入口。通过真空蒸馏系统的前级的这种配置，有利于在任何时间并且无论收集罐中的冷凝物水平如何都能确保实现径向离心泵的冷凝物的供应。
根据另一优选实施例，在本发明的输送装置中，压力保持和调节阀包括：具有上侧面的圆柱形阀壳体，位于上侧面中心的入口孔具有直径d1，且在入口孔下侧面设置有内孔，内孔的直径d2大于入口孔的直径d1并且形成压力保持和调节阀的出口，闭合活塞的上部部件的直径d3小于内孔的直径d2并且大于入口孔的直径d1；由弹性体制成的圆形的密封盘,其可自由移动地设置在闭合活塞和内部密封表面之间，该内部密封表面形成在内孔和入口孔之间的阀壳体的内侧面上；以及一个压缩弹簧，该压缩弹簧支撑在内孔中并通过闭合活塞和密封盘抵靠内部密封表面。
压力保持和调节阀对流经的介质中的悬浮物质的存在很不敏感。本发明的压力保持和控制阀具有自清洁效果，因为，由于所有移动部件都可以轴向和横向自由移动，所以悬浮物质的沉积或积聚总是随流体一起被冲走。因此，如果通过泵排出因聚合而产生的难于溶解的固体，则使用本发明的压力保持和调节阀是特别具有优势的。
与ep0759132a1的传统压力保持阀相比，传统压力保持阀包含许多精确装配并因此容易造成错误的物品，本发明的装置仅包括两个可自由移动的部件和一个浮动的部件，即自由移动的弹性体密封件它可以像使用自由移动部件一样轻松更换，而无需使用特殊工具。
根据另一优选实施例，在本发明的压力保持和调节阀中，密封盘的直径大于入口孔的直径d1加上内部密封表面的径向长度，并且小于闭合活塞的上部部件的直径d3。密封盘的这些尺寸有利于确保密封盘在任何情况下都覆盖入口孔，而不论密封盘相对于入口孔的横向位置如何。
根据另一个优选实施例，在本发明的压力保持和调节阀中，阀壳体的上侧面和下侧面形成为平面密封表面。因此，在安装压力保持和调节阀时，有利于将上侧面和下侧面用作抵靠连接部件的密封表面。
根据另一个优选实施例，在本发明的压力保持和控制阀中，在闭合活塞的上部与内孔之间形成的间隙，该间隙具有与入口孔的横截面面积相对应的横截面面积。这有利地确保了待输送的介质的流动在压力保持和调节阀中不存在瓶颈。
根据另一个优选实施例，在本发明的压力保持和控制阀中，压缩弹簧通过设置在内孔中的塞格(seeger)环支撑在内孔中的槽内。这种用于压缩弹簧的支架具有如下优点：在需要的时候，可以方便且快速地更换压缩弹簧。
根据另一个优选实施例，在本发明的压力保持和调节阀中，塞格环和压缩弹簧之间布置有至少一个夹紧环，用于调节压缩弹簧的偏压。优选地，夹紧环是简单的装置，用于改变压缩弹簧的承载，以将作用在密封盘(gasket)上的弹簧力调节到各自所需的值。
根据另一个优选实施例，在本发明的压力保持和调节阀中，阀壳体和闭合活塞由金属制成。由于根据本发明的压力保持和调节阀的部件的尺寸设计，阀壳体和封闭活塞可以由金属制成，而不会对待输送介质中的沉积物的形成产生不利影响。
在根据结合附图中所示的实施例的描述，本发明的进一步的优点，特征和可能的应用将变得显而易见。
在说明书中，权利要求书和说明书附图中所使用的术语和相关附图标记列明在参考标号列表。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1示出了本发明的用于输送装置的压力保持和调节阀的截面图。
图2示出了图1中的压力保持和调节阀在制造工厂中进行安装的剖视图。
图3是用于易分解和/或聚合混合物，特别是丙烯醛的真空蒸馏装置的示意图；和
图4是示出了拉塔克雷泽尔彭普(radtalkreiselpumpe)和压力保持和调节阀中的液压和液体流量比率的曲线图。
具体实施方式
首先，将参考图1和图2描述压力保持和调节阀。如图1和2所示，压力保持和调节阀用于本发明的真空蒸馏设备的计量装置中。
根据图1所示，本发明的压力保持和调节阀具有圆柱形金属阀壳体1，具有上侧面2的圆柱形阀壳体1，位于上侧面2中心的入口孔具有直径d1，阀壳体1包括内孔5，内孔5的直径d2大于入口孔3的直径并且形成压力保持和调节阀的出口。阀壳体1具有下侧面4，其与上侧面2一样设计为平坦表面并且因此可以在安装压力保持和调节阀期间用作抵靠连接部件的密封表面。
在阀壳体1中，位于内孔5和入口孔3之间的是作为内孔5和入口孔3之间的过渡件的内部密封表面6，内部密封表面6为圆柱形平面。圆形的密封盘7由弹性体制成，且可自由移动地设置在闭合活塞8和内部密封表面6之间。如图1所示，该密封活塞8的圆柱形上部部件9的直径d3小于内孔5的直径，但是大于入口孔3的直径d1。
密封盘7的直径大于入口孔的直径加上密封表面6的径向范围。另外，密封盘7的直径小于密封活塞8的上部部件9的直径d3。当闭合活塞8将密封盘7压向密封表面6时，密封盘7的一侧面关闭入口孔3。闭合活塞8具有圆形边缘10。闭合活塞8的圆柱形下部部分11具有比压缩弹簧12的内径小的直径d4，压缩弹簧12通过密封盘7将闭合活塞8压向密封表面6。
压缩弹簧12在匝圈之间具有自由通道间隙。压缩弹簧12的外径小于内孔5的直径d2。压缩弹簧12被一个或多个夹紧环13承载。夹紧环13以h6配合件(h6-fit)安装在内孔5中，其具有h7配合件(h7-fit)。夹紧在凹槽15中的塞格(seeger)环14通过压缩保持夹紧环13压持在压缩弹簧12上。在安装状态下，压缩弹簧12通过闭合活塞8施加的预应力在密封盘7上施加力，由此，入口孔3以液体密封的方式关闭。
根据下面的公式i，压缩弹簧12的压缩力被计算为弹簧常数乘以压缩长度(mm)：
可以看出，通过若干个自由变量可以达到所需的弹簧拉力。在入口孔3处流入的液体的液压使得密封盘7克服压缩弹簧12的弹力而离开内部密封表面6所在的平面，并且进入入口孔3的液体流可以流过闭合活塞8，通过闭合活塞8的上部部件与内孔5之间的间隙16以及压缩弹簧12的匝圈之间的间隙进入内孔5。
优选地，间隙16的横截面积与入口孔3的横截面积相对应。在本发明的压力保持和调节阀的操作期间，仅压缩弹簧12和闭合活塞8在移动。其中，密封盘7保持在闭合活塞8和内部密封表面6之间。
如实验所示，压缩弹簧12，闭合活塞8和密封盘7可以在内孔5中径向移动并且自由中心定位在内孔5中。因此，本发明的压力保持和调节阀较好地运用在海上容器，其中,压力保持和调节阀的纵坐标轴通过膨胀(swell)作用执行翻滚运动。
如图2所示，压力保持和调节阀可以通过扁平密封垫18，18'安装在两个din法兰17，17'之间。在法兰17，17'是两个截止阀的部分的情况下，在操作期间，可以通过将两个截止阀锁定在图1的压力保持和调节阀的上方和下方并松开螺栓19以方便地移除本发明的压力保持和调节阀。取下塞格环14可以拆卸断开连接的压力保持和调节阀，并且在短时间内替换另一个压缩弹簧12或另外的夹紧环13。
实验已经表明，在图1的压力保持和调节阀中，入口孔3处的静水压力和通过压力保持和调节阀的流量之间的关系是两个压力的比率等于两个体积流量比率的三次方根。
如果h/ho[mws/1mws]表示无量纲形式的静水压力，q/qo[m3/h/1m3/h]表示无量纲形式的水力流量，则下式适用于本发明的压力保持和调节阀：
{h/ho}＝c2-c3*(q/qo)2(公式ⅱ)
其中，
h＝压力保持和调节阀入口处的液压
ho＝1mws
c1＝压力保持和调节阀的常数
q＝液压流量
qo＝1m3/h。
参照下面描述的输送装置，解释了优选使用的压力保持和调节阀，其中，用于易分解和/或聚合的混合物的真空蒸馏装置的典型实例是用于合成丙烯醛的装置，casno107-02-8，通过甘油脱水，cas号56-81-5。
图3中的用于合成丙烯醛的真空蒸馏单元包括用于制备中间产物的前级，甘油裂解反应器20，冷凝器22和冷凝物收集罐25。从甘油裂解反应器20产生一种热反应气体,该热反应气体由丙烯醛，丙酮醇casno.111-09-6，乙酸casno.64-19-7，水和低挥发性物质组成。反应气体通过气体管线21进入冷凝器22并在0℃完全液化。冷的冷凝液26通过冷凝液管线23进入冷凝液收集罐25。冷凝液26可具有不同的液位27，这取决于冷凝物收集罐25中反应气体的体积流量。如氢醌等阻聚剂可以通过填充柱28加入到冷凝物收集罐25中。
通过聚合抑制剂稳定的冷凝物26通过输送管线29进入密封离心泵31的吸入口。径向离心泵31具有磁性联轴器并且没有机械驱动轴，因此既没有填料箱也没有机械密封件或其他类型的驱动马达的轴通道。
在径向离心泵31的出口法兰上连接有输送管线32。在输送管线32中安装有转子流量计33和可变面积流量计。在进料管线32和真空管线35之间安装有本发明的压力保持和调节阀34。
真空管线35通向真空蒸馏塔37，真空蒸馏塔37中获得纯丙烯醛作为易挥发的顶部产物，而较不易挥发的物质例如水，丙酮醇，乙酸和其它低挥发性物质从真空蒸馏塔37的底部排出。
压力保持和调节阀34具有如下效果：当径向离心泵31静止或运行时，冷凝液26不会以未被调节的方式被吸入真空蒸馏塔37中。另外，径向离心泵31的输送速度如下调整为恒定容积流量qmax。
径向离心泵中无量纲高度h/ho[mws/1mws]与无量纲输送量q/qo[m3/h/1m3/h]之间的关系为：
{h/ho}＝c2-c3*(q/qo)2(公式ⅱ)
其中c2和c3是径向离心泵专用的常数。
对于压力保持和调节阀34，在压力保持和调节阀34处的无量纲输送高度h/ho[mws/1mws]与无量纲输送率q/qo[m3/h/1m3/h]之间的关系是正如刚才提到的：
{h/ho}＝{c1*(q/qo)}0,333(公式ⅲ)
通过将该公式ii等同于公式iii，可以得出如下结论：
c2-c3*(q/qo)2＝{c1*(q/qo)}0,333
从而
c2＝{c1*(q/qo)}0,333+c3*(qmax/qo}(公式ⅳ)
根据公式iv，该等式对于qmax只有一个正解。由于c1仅取决于弹簧常数和压缩弹簧12的偏压，即安装在本发明的压力保持和调节阀34中的夹紧环13的数量，对于每个常数为c2的径向离心泵，c2和c3是常数，可以设定和保持适合于真空蒸馏塔37流入的qmax。
径向离心泵的无量纲输送高度h/ho[mws/1mws]和无量纲输送量q/qo[m3/h/1m3/h]之间的关系和压力保持和调节阀34中的h/ho[mws/1mws]和无量纲输送速率q/qo[m3/h/1m3/h]在图4中以图形方式示出，其中值qmax落在这两条曲线的交叉点上。
下面的表1至表3是常数c1对径向离心泵的最大流量qmax的影响的实例。常数c1越大，离心泵的最大流动通道受到限制的值越小。位于的交点出的最大流量qmax可以根据上述根据式iv的等式在理论上确定，其也可以根据表1至表3的表经验性地确定。
“qmax/qo”定义为表示根据公式ⅱ和公式ⅲ的曲线彼此相交并且流量受到控制的值的近似位置。
引用标号列表
1阀壳体
2上侧面
3入口孔
4下侧面
5内孔
6内部密封表面
7密封盘
8闭合活塞
9闭合活塞的上部部件
10边缘
11闭合活塞的下部部件
12压缩弹簧
13夹紧环
14塞格环
15凹槽
16间隙
17法兰
17'法兰
18扁平密封垫
18'扁平密封垫
19螺栓
19'螺栓
20裂解反应器
21气体管线
22冷凝器
23冷凝液管线
24流率冷凝液
25冷凝物收集罐
26冷凝液
27液位
28用于聚合抑制剂的填充柱
29稳定冷凝水的输送管线
30吸入管线中的流向
31径向离心泵
32离心泵的压力侧的输送管线
33转子流量计
34压力保持和调节阀
35真空管线
36朝向真空蒸馏塔的流向
37真空蒸馏塔