专利名称：连续式多表面两相结构恒温真空脱水方法及其装置和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及了化工生产连续脱水技术，具体是指连续式多表面两相结构 恒温真空脱水方法及其装置和应用。
背景技术：
在许多化工过程，都需要对原材料、半成品或成品的水含量指标进行严 格的控制，特别是在易吸水的和对水敏感的化工过程中，水含量的合格与否 直接影响着成品的质量，而且在连续化生产中，高达标、窄分布的水含量是 保证产出高质量产品的必要条件。可是，对在脱水工艺温度下，呈液态的原 材料、半成品及成品时，传统的脱水方法采用的是外夹套加热、内搅拌式真 空脱水罐，这种传统的脱水装置传热、传质效果差，能耗高，属间歇式操作，效率低，不同批次间的水含量分布宽，稳定性差；也有采用蒸馏、分馏、"喷 雾一气爆"及分子膜等连续式脱水方法，但这些方法也存在效率低、稳定性 差或设备造价昂贵等局限。发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种连续式多 表面两相结构恒温真空脱水方法，其可实现节能、高效、连续性和高稳定性 脱水过程。本发明的另一目的在于提供实现上述连续式多表面两相结构恒温真空脱 水方法的连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置。本发明的再一目的在于提供上述连续式多表面两相结构恒温真空脱水方 法的应用。本发明的目的通过下述技术方案实现本连续式多表面两相结构恒温真 空脱水方法，包括以下步骤(1) 向内加热管束的内腔循环通入热媒或启动电磁加热器，迅速将保温 罐体内表面与内加热管束外表面形成的密闭多表面恒温料腔升温至脱水工艺 温度；(2) 启动真空系统，将所述密闭多表面恒温料腔内的空气抽走，形成多表面恒温真空料腔脱水环境；(3) 启动进料控制阀，将经预热的待脱水的新鲜料液通过新进料切割喷洒头，喷洒到内加热管束上呈挂淋状态，使所述多表面恒温真空料腔脱水环 境内形成了表面积非常丰富的"液一汽"两相结构，料液中的水分子汽化进入到汽相，并由真空系统不断地抽走，料液则挂淋至保温罐的底部；(4) 启动循环泵，将保温罐底部的料液泵送至循环料切割喷洒头，进行 循环切割喷洒，实现循环挂淋；(5) 控制系统根据传感器动态检测到保温罐底的积料液位，调节进料控 制阀、循环控制阀，控制积料液位不高于内加热管束的底端，形成最佳挂淋 密度，控制系统再根据温度、真空度、水含量等传感器检测到的参数值，控 制内加热管束的加热功率，控制真空泵的功率，控制进料控制阀、出料控制 阀的启闭，使保温罐内"液一汽"两相结构达到动态平衡，从而实现对料液 的连续式多表面两相结构恒温真空脱水。为更好地实现本发明，所述脱水工艺温度根据料液自身的沸点决定。 所述保温罐底部的积料量与进料量体积之比为30% 50%，具体根据料液 粘度而定。实现上述连续式多表面两相结构恒温真空脱水方法的连续式多表面两相 结构恒温真空脱水装置，包括保温罐、真空系统、循环泵、控制系统，保温 罐内设有内加热管束、切割喷洒头，切割喷洒头设于内加热管束的上方；切 割喷洒头与保温罐的进料控制阀、循环泵出口旁路的循环控制阀分别连接； 循环泵的入口与保温罐底部连通，循环泵的出口设有出料控制阀；真空系统 与保温罐顶部的抽真空口连接；所述控制系统与进料控制阀、循环控制阀、 出料控制阀、真空系统连接，且与保温罐内设有的料温、液位、真空度、水 含量传感器分别连接。通过控制系统，控制整个脱水装置运行，实现进料、 循环和出料的平衡。为更好地实现本发明，所述切割喷洒头包括新进料切割喷洒头、循环料 切割喷洒头，新进料切割喷洒头与所述进料控制阀连接，循环料切割喷洒头 与所述循环料控制阀连接。所述新进料切割喷洒头、循环料切割喷洒头各自独立、互不连通，分别 对新进料和循环料进行切割喷洒。所述内加热管束为多表面载体螺旋列管，其内腔可以均布安装有电磁加 热器或者设置热媒循环管循环通入热媒，从而对多表面载体螺旋列管进行立 体式均匀加热，故称之为内加热。采用热媒加热时，保温罐顶部、底部相应 设有的内加热输出口、内加热输入口与内加热管束内腔的热媒循环管分别连 通；采用电磁加热器时，保温罐无需设内加热输入、输出口。保温罐体内表 面与内加热管束(多表面载体螺旋列管)外表面形成密闭的多表面恒温料腔， 此料腔通过保温罐的抽真空口与真空系统相连接，进一步形成了多表面恒温 真空料腔。所述切割喷洒头、循环泵及循环泵的进出口管等与料液接触的部件均设 有自加热装置，即在所述切割喷洒头、循环泵及循环泵的进出口管内腔或外 壁设有热媒循环管或安装电磁加热器，避免停机后料液冷凝堵塞。上述连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置及方法，可应用于脱水工 艺温度下呈液态的化工原材料、半成品及成品的脱水。本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1) 由于对内加热管束循环通入热媒或者均布安装有电磁加热器，因此 可对料液进行内部立体式的均匀加热，加热效果好，有利于料液水分的完全 汽化分离；(2) 内加热管束采用多表面载体螺旋列管，其加热表面大，有利于提高 传热、传质效率，降低能耗；(3) 料液经切割喷洒头喷洒到内加热管束上呈挂淋状态，使多表面恒温 真空料腔脱水环境内形成了表面积非常丰富的"液一汽"两相结构，同时通 过循环泵泵送积液到切割喷洒头和出料口，形成循环挂淋和进出料平衡，不 存在物料死角，达到动态脱水的目的，实现连续操作，确保了不同批次料液 的水含量的指标稳定性。(4) 通过控制系统的控制，实现高精度的自动化调节操作，指标控制容 易、准确，利于大规模连续生产；(5) 可应用于液态化工原材料、半成品及成品的脱水工艺过程，适用范 围广，推广应用价值高。
图1本发明连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实 施方式不限于此。 实施例一如图1所示，本连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置，包括保温罐2、真空系统、循环泵11、控制系统12，保温罐2内设有内加热管束3、切 割喷洒头4，切割喷洒头4设于内加热管束3的上方；切割喷洒头4与保温 罐2的进料控制阀5、循环泵11出口旁路的循环控制阀8分别连接；循环泵11的入口与保温罐2底部连通，循环泵11的出口设有出料控制阀10;真空系统与保温罐2顶部的抽真空口 6连接；控制系统12与进料控制阀5、循环 控制阀8、出料控制阀IO、真空系统连接，且与保温罐2内设有的料温、液 位、真空度、水含量传感器分别连接。通过控制系统12，控制整个脱水装置 运行，实现进料、循环和出料的平衡。其中，切割喷洒头4包括新进料切割喷洒头、循环料切割喷洒头，新进 料切割喷洒头与进料控制阀5连接，循环料切割喷洒头与循环料控制阀8连 接。新进料切割喷洒头、循环料切割喷洒头各自独立、互不连通，分别对新 进料和循环料进行切割喷洒。内加热管束3为多表面载体螺旋列管，其内腔可以均布安装有电磁加热 器或者设置热媒循环管循环通入热媒；采用热媒加热时，保温罐2顶部、底 部相应设有内加热输出口 7、内加热输入口 1与内加热管束3内腔的热媒循 环管分别连通；采用电磁加热器时，保温罐2无需设内加热输入、输出口。 保温罐体内表面与内加热管束(多表面载体螺旋列管)外表面形成密闭的多 表面恒温料腔，此料腔通过保温罐的抽真空口与真空系统相连接，进一步形 成了多表面恒温真空料腔。切割喷洒头4、循环泵11及循环泵11的进出口管等与料液接触的部件 均设有自加热装置，即在所述切割喷洒头4、循环泵11及循环泵11的进出 口管内腔或外壁设有热媒循环管或安装电磁加热器，避免停机后料液冷凝堵 塞。实施例二在浇注型聚氨酯(CPU)的预聚体合成过程中，对原材料低聚物多元醇的 水含量指标要求低于万分之五，并且水含量指标越低，分布越窄，越有利于合 成高质量的预聚体。采用上述如图1所示连续式多表面两相结构恒温真空脱水 装置，对低聚物多元醇进行连续式多表面两相结构恒温真空脱水，包括以下步 骤(1) 向内加热管束的内腔循环通入热媒或启动电磁加热器，迅速将保温罐体内表面与内加热管束外表面形成的密闭多表面恒温料腔升温至110±2。C;(2) 启动真空系统，将所述密闭多表面恒温料腔内的空气抽走，形成多表面no士2x:的真空料腔脱水环境；(3) 启动进料控制阀，将经预热至110士2。C的待脱水的低聚物多元醇 新鲜料液通过新进料切割喷洒头，喷洒到内加热管束上呈挂淋状态，使所述 多表面恒温真空料腔脱水环境内形成了表面积非常丰富的"液一汽"两相结 构，低聚物多元醇料液中的水分子汽化进入到汽相，并经真空系统连接口不 断地被抽走，料液则挂淋至保温罐的底部；(4) 启动循环泵，将保温罐底部的低聚物多元醇料液泵送至循环料切割 喷洒头，进行循环切割喷洒，实现循环挂淋；(5) 控制系统根据传感器动态检测到保温罐底的积料液位，调节进料控 制阀、循环控制阀，控制积料液位不高于内加热管束的底端，(所述保温罐 底部的积料量与进料量体积之比为30% 50%，具体根据料液粘度而定。)， 形成最佳挂淋密度，控制系统再根据温度、真空度、水含量等传感器检测到 的参数值，控制内加热管束的加热功率，控制真空泵的功率，控制进料控制 阀、出料控制阀的启闭，使保温罐内"液一汽"两相结构达到动态平衡，实 现低聚物多元醇的连续式多表面两相结构恒温真空脱水，为合成工艺环节连 续输出水含量高达标、窄分布的脱水低聚物多元醇。实施例三在原油工业中，开采出来的高含水原油经沉降分离设备进行初次分离游 离水后，若水含量尚高于10%时，直接使用电脱水设备破乳脱水，容易短路， 损坏电极。此时，可采用上述如图1所示连续式多表面两相结构恒温真空脱 水装置，对沉降初分离后的半成品"中含水量原油"进行连续式多表面两相结构恒温真空脱水，包括以下步骤(1) 向内加热管束的内腔循环通入热媒或启动电磁加热器，迅速将保温罐体内表面与内加热管束外表面形成的密闭多表面恒温料腔升温至45 55"C(具体设定范围根据中含水量原油的物理性质而定)；(2) 启动真空系统，将所述密闭多表面恒温料腔内的空气抽走，形成多 表面45 55'C的真空料腔脱水环境；(3) 启动进料控制阀，将中含水量原油通过新进料切割喷洒头，喷洒到 内加热管束上呈挂淋状态，使所述多表面恒温真空料腔脱水环境内形成了表 面积非常丰富的"液一汽"两相结构，中含水量原油中的水分子和低级烷烃 汽化进入到汽相，并经真空系统连接口不断地被抽走，料液则挂淋至保温罐 的底部；(4) 启动循环泵，将保温罐底部的料液泵送至循环料切割喷洒头，进行 循环切割喷洒，实现循环挂淋；(5) 控制系统根据传感器动态检测到保温罐底的积料液位，调节进料控 制阀、循环控制阀，控制积料液位不高于内加热管束的底端，(所述保温罐 底部的积料量与进料量体积之比为30% 50%，具体根据料液粘度而定)，形 成最佳挂淋密度，控制系统再根据温度、真空度、水含量等传感器检测到的 参数值，控制内加热管束的加热功率，控制真空泵的功率，控制进料控制阀、 出料控制阀的启闭，使保温罐内"液一汽"两相结构达到动态平衡，实现中 含水量原油的连续式多表面两相结构恒温真空脱水，为电脱水设备提供稳定 的低含水量原油，可避免电极短路。值得强调的是，真空系统排汽口排出的汽相中，含有高利用价值的低级 烷烃，不应直接排放，须进行分离回收，以免浪费。 实施例四在用二元羧酸与二元醇进行縮水反应，合成聚酯二元醇时，作为反应副 产物的水必须进行脱除，才能得到合格的产品。采用上述如图l所示连续式 多表面两相结构恒温真空脱水装置，对合成终产物进行连续式多表面两相结 构恒温真空脱水，包括以下步骤(1)向内加热管束的内腔循环通入热媒或启动电磁加热器，迅速将保温 罐体内表面与内加热管束外表面形成的密闭多表面恒温料腔升温至220±2°C;(2) 启动真空系统，将所述密闭多表面恒温料腔内的空气抽走，形成多表面220士2。C的真空料腔脱水环境；(3) 启动进料控制阀，将合成反应终产物通过新进料切割喷洒头，喷洒 到内加热管束上呈挂淋状态，使所述多表面恒温真空料腔脱水环境内形成了 表面积非常丰富的"液一汽"两相结构，合成反应终产物中的水分子和过量 的二元醇汽化进入到汽相，并经真空系统连接口不断地被抽走，料液则挂淋 至保温罐的底部；(4) 启动循环泵，将保温罐底部的料液泵送至循环料切割喷洒头，进行 循环切割喷洒，实现循环挂淋；(5) 控制系统根据传感器动态检测到保温罐底的积料液位，调节进料控 制阔、循环控制阀，控制积料液位不高于内加热管束的底端，(所述保温罐 底部的积料量与进料量体积之比为30% 50%，具体根据料液粘度而定)，形 成最佳挂淋密度，控制系统再根据温度、真空度、水含量等传感器检测到的 参数值，控制内加热管束的加热功率，控制真空泵的功率，控制进料控制阀、 出料控制阀的启闭，使保温罐内"液一汽"两相结构达到动态平衡，实现縮 水反应终产物的连续式多表面两相结构恒温真空脱水，获得水含量指标高达 标、窄分布的成品"聚酯二元醇"。如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施 例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与 修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求
1、连续式多表面两相结构恒温真空脱水方法，其特征在于包括以下步骤(1)向内加热管束的内腔循环通入热媒或启动电磁加热器，迅速将保温罐体内表面与内加热管束外表面形成的密闭多表面恒温料腔升温至脱水工艺温度；(2)启动真空系统，将所述密闭多表面恒温料腔内的空气抽走，形成多表面恒温真空料腔脱水环境；(3)启动进料控制阀，将经预热的待脱水的新鲜料液通过新进料切割喷洒头，喷洒到内加热管束上呈挂淋状态，使所述多表面恒温真空料腔脱水环境内形成“液—汽”两相结构，料液中的水分子汽化进入到汽相，并由真空系统不断地抽走，料液则挂淋至保温罐的底部；(4)启动循环泵，将保温罐底部的料液泵送至循环料切割喷洒头，进行循环切割喷洒，实现循环挂淋；(5)控制系统根据传感器动态检测到保温罐底的积料液位，调节进料控制阀、循环控制阀，控制积料液位不高于内加热管束的底端，形成最佳挂淋密度，控制系统再根据温度、真空度、水含量传感器检测到的参数值，控制内加热管束的加热功率，控制真空泵的功率，控制进料控制阀、出料控制阀的启闭，使保温罐内“液—汽”两相结构达到动态平衡，从而实现对料液的连续式多表面两相结构恒温真空脱水。
2、 根据权利要求1所述连续式多表面两相结构恒温真空脱水方法，其特 征在于所述脱水工艺温度根据料液自身的沸点决定。
3、 根据权利要求1所述连续式多表面两相结构恒温真空脱水方法，其特 征在于所述保温罐底部的积料量与进料量体积之比为30% 50%。
4、 实现权利要求1 3任一项所述连续式多表面两相结构恒温真空脱水 方法的连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置，其特征在于包括保温罐、 真空系统、循环泵、控制系统，保温罐内设有内加热管束、切割喷洒头，切 割喷洒头设于内加热管束的上方；切割喷洒头与保温罐的进料控制阀、循环 泵出口旁路的循环控制阀分别连接；循环泵的入口与保温罐底部连通，循环 泵的出口设有出料控制阀；真空系统与保温罐顶部的抽真空口连接；所述控制系统与进料控制阀、循环控制阀、出料控制阀、真空系统连接，且与保温 罐内设有的料温、液位、真空度、水含量传感器分别与连接。
5、 根据权利要求4所述连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置，其特 征在于所述切割喷洒头包括新进料切割喷洒头、循环料切割喷洒头，新进 料切割喷洒头与所述进料控制阀连接，循环料切割喷洒头与所述循环料控制 阀连接。
6、 根据权利要求4所述连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置，其特 征在于所述新进料切割喷洒头、循环料切割喷洒头各自独立、互不连通。
7、 根据权利要求4所述连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置，其特 征在于所述内加热管束为多表面载体螺旋列管，其内腔均布安装有电磁加 热器或者设置有热媒循环管；所述保温罐顶部、底部相应设有内加热输出口、内加热输入口与内加热管束内腔的热媒循环管分别连通。
8、 根据权利要求4所述连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置，其特征在于所述切割喷洒头、循环泵及循环泵的进出口管均设有自加热装置。
9、 根据权利要求8所述连续式多表面两相结构恒温真空脱水装置，其特征在于所述自加热装置为所述切割喷洒头、循环泵及循环泵的进出口管内腔或外壁设有的热媒循环管或安装的电磁加热器。
10、 权利要求1 3任一项所述连续式多表面两相结构恒温真空脱水方法的应用，其特征在于应用于脱水工艺温度下呈液态的化工原材料、半成品 及成品的脱水。
全文摘要
本发明提供连续式多表面两相结构恒温真空脱水方法及其装置与应用，在装置内部形成多表面恒温真空脱水环境，待脱水料液通过切割喷洒头，喷洒到脱水环境中，由上往下，形成挂淋状态，构成表面积非常丰富的“液-汽”两相结构，液相中的水分子进入汽相，由真空系统不断地抽离脱水环境，从而实现脱水，控制系统根据液位、温度、真空度、水含量等传感器检测到的参数值，控制内加热功率，控制真空泵功率，控制进料阀、循环阀、出料阀的启闭，实现连续稳定脱水。本发明克服了传统脱水装置传热、传质效果差，能耗高，间歇式操作，效率低，不同批次间的水含量指标分布宽，稳定性差的缺点，实现节能、高效、连续性和高稳定性脱水过程。
文档编号B01D3/10GK101249310SQ200710031780
公开日2008年8月27日 申请日期2007年11月29日 优先权日2007年11月29日
发明者俊 李, 洪河谋, 王增昌, 邹明清 申请人:广州华工百川科技股份有限公司