一种免刮膜分子蒸馏器及其提纯甘油的方法与流程

1.本发明涉及蒸馏器技术领域，具体的说是一种免刮膜分子蒸馏器及其提纯甘油的方法。


背景技术：

2.在自然界中的多数物质都是混合存在的，只有很少的部分是以纯净物的形式存在，因此为了能够分离出比较纯的物质，得到纯度比较高的产品，就需要对混合物质进行分离提纯。
3.分子蒸馏技术以其简单的操作流程而受到广泛的使用，它的基本原理就是根据混合物中不同分子自由程的差异，混合物中分子自由程较远的物质就会因为加热而首先气化，离开相界面更远，然后再通过冷凝液化将其收集起来，达到分离的效果。
4.随着科技的不断发展，蒸馏的技术也在不断地提高，在蒸馏领域也出现了很多新的蒸馏方式，例如简单蒸馏、精馏等。对于混合物中没有热敏感性物质（易受热分解的物质）时，简单蒸馏是最好的一种方式，但是混合物中的物质容易受热变性（分解、缩聚等化学变化）的时候，简单蒸馏几乎起不到作用。分子蒸馏以分子自由程长短来分离物质，不以沸点为分离依据，在液液分离过程中能实现低温操作这个方面的优势就体现出来。
5.目前的分子蒸馏设备主要是刮膜蒸发的，由电机驱动带动刮板摩擦，高精密的机械密封实现物料隔离。于是，分子蒸馏零部件由于长期高频次的机械摩擦导致损坏、变型进而导致故障甚至工业事故的案例比比皆是。比如：1、刮板寿命短，2、刮膜转轴容易偏离圆心，3、分子蒸馏设备稳定性差等设计缺陷。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供了一种免刮膜分子蒸馏器及其提纯甘油的方法，充分保留刮膜式分子蒸馏优势的基础上，规避了当前刮膜式分子蒸馏设备的缺陷。
7.一种免刮膜分子蒸馏器，包括圆柱形的蒸馏器壳体，所述蒸馏器壳体的内部设置有冷凝装置，所述冷凝装置将蒸馏器壳体的内部分割成蒸馏腔和真空腔，所述蒸馏腔内设置有蒸馏装置，所述蒸馏装置的正上方设置有贯穿蒸馏器壳体顶部的原料进管，所述冷凝装置和蒸馏装置之间的设置有隔料环，所述隔料环固定设置在蒸馏器壳体的底部，所述冷凝装置和隔料环之间的蒸馏器壳体的底部设置有多个轻组分出管，所述蒸馏装置和隔料环之间的蒸馏器壳体的底部设置有多个重组分出管，所述轻组分出管和重组分出管上均设置有阀门，所述蒸馏器壳体的侧壁上设置有多个与真空腔相连通的抽真空管，所述蒸馏腔和真空腔之间设置有多个贯穿冷凝装置的通气管。
8.进一步的，所述蒸馏装置包括锥形蒸发板和锥形底板，所述锥形底板设置在锥形蒸发板的内部，锥形蒸发板和锥形底板的底部均与蒸馏器壳体的底部固定连接，锥形蒸发板和锥形底板之间设置有导热油腔，所述锥形底板的下方设置有导热油进管，所述导热油
进管的上端贯穿锥形底板并与导热油腔连通，所述蒸馏器壳体底部设置有多个与导热油腔相连通的导热油出管。
9.进一步的，所述冷凝装置包括冷凝内管和冷凝外管，所述冷凝外管设置在冷凝内管的内部，所述冷凝内管和冷凝外管的上下两端均与蒸馏器壳体固定连接，所述冷凝内管和冷凝外管之间设置有冷凝腔，所述蒸馏器壳体底部设置有多个与冷凝腔相连通的冷水进管，所述蒸馏器壳体顶部设置有多个与冷凝腔相连通的冷水出管。
10.进一步的，所述锥形底板和蒸馏器壳体底部之间的空腔内设置有保温材料。
11.进一步的，所述原料进管的出口端设置有液体均流分布器。
12.进一步的，所述通气管贯穿冷凝内管和冷凝外管设置。
13.进一步的，所述锥形蒸发板为316l不锈钢材质。
14.一种免刮膜分子蒸馏器提纯甘油的方法，包括以下步骤：s1、高温导热油从导热油进管进入导热油腔，然后从导热油出管排出进行循环，使锥形蒸发板呈均匀的高温状态；s2、冷水从冷水进管进入冷凝腔，然后从冷水出管排出进行循环，使冷凝内管呈均匀的低温状态；s3、将抽真空管与抽真空设备连接启动，抽真空设备使真空腔和蒸馏腔呈压真空状态；s4、将未提纯的甘油从原料进管排出，未提纯的甘油经过液体均流分布器分布后流向锥形蒸发板的顶部，并受重力的作用沿锥形蒸发板向下流动；s5、未提纯的甘油流经加热后的锥形蒸发板时，未提纯的甘油中轻组分物质的受热蒸发，气化的的轻组分物质被捕捉到冷凝内管上并形成液体，然后收到重力影响沿冷凝内管向下流动，汇集到冷凝内管和隔料环之间的区域；s6、蒸发掉轻组分物质后的提纯甘油沿锥形蒸发板继续向下流动，汇集到锥形蒸发板和隔料环之间的区域；s7、打开轻组分出管上的阀门，将液体轻组分物质从轻组分出管排出；s8、打开重组分出管上的阀门，将提纯甘油从重组分出管排出。
15.综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明的一种免刮膜分子蒸馏器，物料通过受热均匀的锥形蒸发板时，能自动在重力的作用下完成均匀平铺展开，使有机物均匀受热并在分子自由程范围内离开液体表面自由运动，并在蒸馏腔真空作用下轻组分有机物分子的分子自由程得到延长，当受热气化蒸发的轻组分有机物分子距离冷凝内管的距离小于分子自由程的时候，气化的轻组分有机物分子被冷凝内管冷凝捕捉形成液体，并沿着冷凝内管受重力的作用向下流动，从轻组分出管排出，重组分物料则锥形蒸发板继续向下流动，以此进行蒸馏提纯。杜绝了刮板寿命短、膜转轴容易偏离圆心的技术问题，并且运行稳定、高效。依靠免刮膜分子蒸馏器和免刮膜分子蒸馏器提纯甘油的方法蒸馏提纯的甘油纯度高、回收率好。
附图说明
16.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：图1为本发明的一种免刮膜分子蒸馏器的侧面剖视图；
图2为本发明的一种免刮膜分子蒸馏器的俯视剖视图；图3为本发明的一种免刮膜分子蒸馏器的仰视剖视图。
17.图中：1蒸馏器壳体、2锥形蒸发板、3锥形底板、4导热油腔、5导热油进管、6导热油出管、7保温材料、8原料进管、9液体均流分布器、10冷凝腔、11冷凝内管、12冷凝外管、13冷水进管、14冷水出管、15隔料环、16轻组分出管、17重组分出管、18抽真空管、19蒸馏腔、20通气管、21真空腔。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.以下结合附图1-3对本发明作进一步地说明：根据附图1-3所示，一种免刮膜分子蒸馏器，包括圆柱形的蒸馏器壳体1，蒸馏器壳体1的内部设置有冷凝装置，冷凝装置将蒸馏器壳体1的内部分割成蒸馏腔19和真空腔21，蒸馏腔19内设置有蒸馏装置，蒸馏装置包括锥形蒸发板2和锥形底板3，锥形底板3设置在锥形蒸发板2的内部，锥形蒸发板2和锥形底板3的底部均与蒸馏器壳体1的底部固定连接，锥形蒸发板2和锥形底板3之间设置有导热油腔4，锥形底板3的下方设置有导热油进管5，导热油进管5的上端贯穿锥形底板3并与导热油腔4连通，高温导热油使整个导热油腔4受热，蒸馏器壳体1底部设置有多个与导热油腔4相连通的导热油出管6，使整个锥形蒸发板2呈均匀高温状态，能够使需要蒸馏的原料加热均匀，便于轻组分物质被气化蒸发，锥形蒸发板2为316l不锈钢材质，316l材质具有亲油疏水的特性，对轻组分有机物而言表面张力较小，致使物料中的轻组分有机物能在316l不锈钢表面均匀贴附受热蒸发并斜向下流动，锥形底板3和蒸馏器壳体1底部之间的空腔内设置有保温材料7，减少温度损失。蒸馏装置的正上方设置有贯穿蒸馏器壳体1顶部的原料进管8，原料进管8的出口端设置有液体均流分布器9，液体均流分布器9将需要蒸馏的原料均匀的喷洒在锥形蒸发板2的表面，有利于提高蒸馏的效率。轻组分有机物分子在倾斜的锥形蒸发板2上受热气化蒸发并建立分子自由程，然后在蒸馏腔19内按照分子自由程距离内自由运动，冷凝装置包括冷凝内管11和冷凝外管12，冷凝外管12设置在冷凝内管11的内部，冷凝内管11和冷凝外管12的上下两端均与蒸馏器壳体1固定连接，冷凝内管11和冷凝外管12之间设置有冷凝腔10，蒸馏器壳体1底部设置有多个与冷凝腔10相连通的冷水进管13，蒸馏器壳体1顶部设置有多个与冷凝腔10相连通的冷水出管14，通气管20贯穿冷凝内管11和冷凝外管12设置，冷凝装置和蒸馏装置之间的设置有隔料环15，隔料环15固定设置在蒸馏器壳体1的底部，冷凝装置和隔料环15之间的蒸馏器壳体1的底部设置有多个轻组分出管16，蒸馏装置和隔料环15之间的蒸馏器壳体1的底部设置有多个重组分出管17，轻组分出管16和重组分出管17上均设置有阀门。由于需要蒸馏的原料是沿着锥形蒸发板2倾斜向下流动的，其距离冷凝内管11越来越近，当受热气化蒸发的轻组分有机物分子距离冷凝内管11的距离小于分子自由程的时候，气化的轻组分有机物分子被冷凝内管11冷凝捕捉形成液体，并沿着冷凝内管11受重力的作用向下流动，最后从轻组分出管16排出。未离开锥形蒸发板2的重组分物料则锥形蒸发板2继续向下流动，最后从重组
分出管17排出。轻组分出管16和重组分出管17之间设置隔料环15，有效防止分离开的轻组分有机物和重组分物料再次混合。蒸馏器壳体1的侧壁上设置有多个与真空腔21相连通的抽真空管18，蒸馏腔19和真空腔21之间设置有多个贯穿冷凝装置的通气管20，通气管20具有连通真空腔21和蒸馏腔19的作用，抽真空设备通过通气管20使蒸馏腔19处于负压真空状态，能够延长轻组分有机物分子的分子自由程。
20.甘油，化学名为丙三醇，具有粘稠、带甜味的特点，分子式为c3h5(oh)3，能与水任意比互溶，高纯的甘油具有强吸湿性的能力。具有热敏性，常压下沸点290℃，但其温度超过204℃时易发生裂解、缩聚，所以不宜采用高温蒸馏。如今，甘油的使用范围较广，主要用于医药、化妆品、食品等行业。甘油纯度越高，其利用价值越高，其中医药、化妆品所要求纯度较严格。
21.一种免刮膜分子蒸馏器提纯甘油的方法，包括以下步骤：s1、高温导热油从导热油进管5进入导热油腔4，然后从导热油出管6排出进行循环，使锥形蒸发板2呈均匀的高温状态；s2、冷水从冷水进管13进入冷凝腔10，然后从冷水出管14排出进行循环，使冷凝内管11呈均匀的低温状态；s3、将抽真空管18与抽真空设备连接启动，抽真空设备使真空腔21和蒸馏腔19呈压真空状态；s4、将未提纯的甘油从原料进管8排出，未提纯的甘油经过液体均流分布器9分布后流向锥形蒸发板2的顶部，并受重力的作用沿锥形蒸发板2向下流动；s5、未提纯的甘油流经加热后的锥形蒸发板2时，未提纯的甘油中轻组分物质的受热蒸发，气化的的轻组分物质被捕捉到冷凝内管11上并形成液体，然后收到重力影响沿冷凝内管11向下流动，汇集到冷凝内管11和隔料环15之间的区域；s6、蒸发掉轻组分物质后的提纯甘油沿锥形蒸发板2继续向下流动，汇集到锥形蒸发板2和隔料环15之间的区域；s7、打开轻组分出管16上的阀门，将液体轻组分物质从轻组分出管16排出；s8、打开重组分出管17上的阀门，将提纯甘油从重组分出管17排出。
22.本实施例以生物柴油副产的脱水后甘油作为未提纯甘油原料，其主要成分是：甘油78%，硫酸钠3%，脂肪酸1%，聚甘油混合物18%。
23.将原料进管8排出未提纯甘油原料设置为150℃，经过高温导热油加热后的锥形蒸发板2的表面温度为160-180℃，蒸馏腔19的真空度为气压15pa，未提纯甘油在锥形蒸发板2停留时间12s条件下，进行甘油蒸馏提纯实验，得到的甘油纯度为98.5%，甘油回收率为96%。
24.综上，本发明不限于上述具体实施方式。本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可做若干的更改和修饰。本发明的保护范围应以本发明的权利要求为准。
25.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
26.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设
置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。