一种油水分离器的制作方法

本发明涉及化学实验室用玻璃容器或器皿用品，具体为一种油水分离器。

背景技术：

1、在化学实验中，利用不同物料其沸点不同的性质，将混合物进行蒸馏或精馏实验进行分离；或者在有机化学实验中，为了除去小分子或产生的水产生，都会使用到冷凝管和油水分离器的玻璃仪器，油水分离器简称油水分离器。

2、在有机化学合成中，尤其是在溶剂法的树脂合成中，为了加速化学反应，需要将反应产生的酯化水随时从混合物料中分离出来，减少可逆反应。此时在反应物料中加入有机溶剂，产生的酯化水和有机溶剂、反应物料同时被加热，而有机溶剂和酯化水的混合蒸汽将一起被蒸出。

3、目前实验室应用的油水分离装置，有机溶剂和合成反应产生的酯化水的混合热蒸汽从反应烧瓶中沿油水分离器的气体上升短管、连接管到达油水分离管，再上升到冷凝管，经冷凝后液化的冷凝液由重力回落到油水分离管中。在油水分离管中，有机溶剂和酯化水进行分离和分层，比重较大的水集聚在下层，比重较小的有机溶剂集聚在上层，随着有机溶剂和酯化水经冷凝后的冷凝液的集聚增多，上层的有机溶剂液面逐步升高到连接管口，并从油水分离管中不断地进入到连接管口，再返回到连接管、气体上升短管，最后到反应烧瓶中。这将意味着气体上升管既是高温混合气体上升的通道，又是冷凝后的液体返回的通道。

4、油水分离管中上层集聚的有机溶剂液面，既是与有机溶剂和合成反应产生的酯化水的高温混合蒸汽的接触面，又是混合蒸汽经过冷凝管冷却后的混合冷凝液滴落的接触层，尤其当反应烧瓶中反应剧烈时，上升的气体量和冷凝后的冷凝液量都很多，部分混合冷凝液还来不及完全分层，当含水量高的冷凝液又返回到反应烧瓶中时，水被加热立即气化，从而导致爆沸，甚者气体连同物料一起顶开反应烧瓶塞喷出，或从冷凝管的上端口喷出。

5、以上，因无单独的返液管，气体上升和返回液共用一个通道，相互干扰。有时返回到反应烧瓶中返液的纯度不高，导致反应烧瓶中爆沸等不良现象。

6、有些采用熔融法的化学合成反应，是不加有机回流溶剂的，所产生的酯化水，依靠水蒸汽从反应烧瓶将沿油水分离器的气体上升短管、经过连接管到达油水分离管，再上升到冷凝管，经冷凝后冷凝液回落到油水分离管中。但因气体上升短管和连接管的路径较长，酯化水蒸汽，往往没有到达油水分离管，即被环境气温冷凝成水则又沿原路径返回到反应烧瓶中，导致酯化水不能立即除去，引起立即气化爆沸的现象，或导致反应时间延长。

7、无论溶剂法还是熔融法，为了保证气体上升所需要较高的温度，防止气体上升短管、连接管处温度的降低，则经常在气体上升短管、连接管处使用棉布、玻璃纤维棉作为保温材料进行包裹保温；因管内酯化水蒸汽或混合气体的气体温度较高，棉布常常被烤焦；而与之相连的反应烧瓶又有加热套进行加热，存在着火的安全隐患。当使用玻璃纤维棉时，短纤维又常常皮肤刺激、瘙痒，使用者不愿使用。

8、有时，反应烧瓶虽然被加热，却不希望反应烧瓶中的物料随蒸汽挥发、损失，此时希望在气体上升短管、连接管处有冷却效果来实现。但现有的油水分离器的不具有冷却功能。

9、综上，常规油水分离器既不具有对气体上升管内的气体进行加热、保温、冷却的功能，又无温度计插管的设计，无法显示即将出连接管处、进入到油水分离管的气体温度，气体上升管既是高温混合气体上升的通道，又是冷凝后的液体返回的通道，这些缺陷或不足。

10、有鉴于此，如何设计油水分离器以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的问题，本发明公开了一种油水分离器。

2、本发明是通过下述方案来实现的：

3、一种油水分离器，包括油水分离管，以及与其相连通的气体上升管，在所述气体上升管的至少部分管径上设置有至少一层夹套；在所述气体上升管上设置有温度计插接结构。

4、进一步的，所述夹套为常压空心夹套、真空夹套、保温夹套、隔热夹套、加热或冷却夹套中的一种或多种的组合。

5、进一步的，所述油水分离管和所述气体上升管之间设置至少有一条返液管或设置有y形返液结构。

6、进一步的，所述返液管包括返液管进口、返液管出口和转折管，所述转折管最高点水平位置高于返液管进口或返液管出口的水平高度位置，所述返液管进口和返液管出口分别与油水分离管或气体上升管连接。

7、进一步的，当所述油水分离管和所述气体上升管之间设置两条返液管时，其中一条返液管的返液管进口与油水分离管的上部连通，其返液管出口与气体上升管的下部连通；另一条返液管的返液管进口油水分离管的下部连通，其返液管出口与气体上升管的下部连通，每个返液管设置有开关结构。

8、进一步的，当所述油水分离管和所述气体上升管之间设置y形返液结构时，所述油水分离管上设置上下2个独立返液管进口，所述气体上升管上设置一个返液管出口，两条从返液管进口延伸的管路在预定位置交汇，交汇后与返液管出口连通，在交汇前每条返液管出口管路上设置有开关结构，或者在交汇处设置有切换开关。

9、进一步的，所述返液管与油水分离管或气体上升管为一体式设置或分体式设置。

10、进一步的，所述夹套作为保温夹套或隔热夹套时，所述夹套内装有天然矿石颗粒、人造颗粒、无机保温隔热材料、耐高温阻燃的有机泡沫保温隔热材料、无机和有机材料组合或复合的耐高温阻燃保温隔热材料中的一种或多种。

11、进一步的，所述夹套作为加热或冷却夹套时，夹套内设置有加热组件或设置有供加热或冷却介质流经的腔体结构和出入口结构。

12、进一步的，在气体上升管外壁和保温材料之间或保温材料和夹套外管的内壁之间，至少设置有一处设置有铝箔或双面镀铝聚酯薄膜作为绝热层。

13、进一步的，所述气体上升管内部为空心通道，在空心通道内填充有惰性的无机、有机非金属物、不锈钢金属物中的一种或多种填料。

14、本方案还提供一种油水分离器具体结构，其结构呈“h”形，包括“h”形左侧竖直的油水分离管、右侧的气体上升短管、连接油水分离管和气体上升短管的连接管和返液管等。所述气体上升短管和连接管构成气体上升管。所述气体上升管有温度计插管以及气体上升管外有加热、保温、冷却的夹套结构。所述油水分离器是由化学和热稳定性的硼硅酸盐耐高温玻璃材质所制。

15、进一步的，所述“h”形左侧，从上到下依次有油水分离管上端口、变径管、空心圆柱腔体的油水分离管、连接管口、返液管进口、旋塞、放液管等。

16、进一步的，所述油水分离管上端口是母头，该母头和其他冷凝管公头相配合。

17、进一步的，所述油水分离管下部，经缩口、变径后有一段小口径玻璃管，此为放液管。在缩口、变径和放液管交界处或放液玻璃管上有一个玻璃或聚四氟乙烯等材质的旋塞。旋塞带有一个放液小孔。通过旋转手柄，旋塞可以360°旋转。

18、进一步的，所述油水分离管外壁处，可以有体积或高度刻度线，也可以是光滑无刻度线的。

19、进一步的，所述“h”形右侧气体上升短管，其端口的开口向下，端面水平或倾斜。该端头是公头，可插入到反应烧瓶口，公头之上有返液管出口的小管径玻璃管。

20、进一步的，所述气体上升短管的端口和气体上升管的内外径相同或不同。

21、进一步的，所述“h”形右侧的气体上升短管，该管竖直或稍倾斜。气体上升短管和左侧的油水分离管的轴向向上的延长线相交于一点或平行。

22、进一步的，所述右侧的气体上升短管和油水分离管之间中空的连接管，构成气体上升管，反应烧瓶中的热气体可沿此管道到达左侧的油水分离管中。

23、优选地，气体上升管的管径小于等于油水分离管的管径。

24、进一步的，所述连接管和气体上升短管夹角成钝角α或直角，优选角度范围α＝90°～135°，优选地连接管是倾斜管。

25、进一步的，所述在靠近“h”形左侧油水分离管的连接管上或连接管和油水分离管的交接处，有一个小管径的玻璃管，此管是温度计插管，并和气体上升管连通，常规使用的温度计可以插入到温度计插管中并延伸到气体上升管内。优选地，此温度计插管在连接管的上部，呈竖直或倾斜方向。优选地，温度计插管是竖直并且是开口向上。温度计和温度计插管的间隙，可在温度计上缠绕四氟乙烯带、橡胶塞等方式密封。温度计插管的设计，可根据插入的温度计随时显示即将出连接管、进入到油水分离管处的气体温度。

26、进一步的，所述气体上升管外，至少有一层玻璃材质夹套：

27、(1)返液管也在套管内；

28、(2)温度计插管和返液管进、出口管可以穿过夹套连通到气体上升管上；

29、(3)夹套在温度计插管和返液管进口和出口之间，即夹套内不包含温度计插管和返液管以及返液管进、出口管；

30、(4)夹套和气体上升管同轴心，夹套两端的外层玻璃管和内管气体上升管烧熔后封端连接形成夹套；

31、进一步的，所述气体上升管外有一层真空夹套，夹套外管处有一个夹套被抽真空后加热烧熔的封咀，常用火焰加热烧熔。

32、进一步的，所述气体上升管外有一层常压空心夹套。

33、进一步的，所述气体上升管外的真空夹套或常压空心夹套，作为气体上升管的隔热层和保温夹层，通过真空或大气有效的阻断高温气体通过玻璃管的热传导、对流和热辐射。

34、进一步的，所述气体上升管外的夹套内装有石英砂、石灰石、白云石等天然矿石的颗粒。或装有空心玻璃微珠、空心陶瓷微珠、陶瓷粉等人造颗粒。或装有玻璃纤维、玻璃纤维布等无机保温隔热材料，尤其是无机硅酸盐系列。

35、进一步的，所述夹套的外管隔绝了夹套内的玻璃纤维等和人体直接接触，避免了刺激人体皮肤和危害身体健康的因素。

36、进一步的，所述气体上升管外的夹套内装有聚氨酯泡沫、聚酯泡沫、聚苯泡沫等耐高温阻燃的有机泡沫保温隔热材料。

37、进一步的，所述气体上升管外的夹套内装有无机和有机材料组合或复合的耐高温阻燃保温隔热材料。

38、进一步的，所述常压或真空的夹套内，在气体上升管外壁和保温材料之间或保温材料和夹套外管的内壁之间，一处或两处有铝箔或双面镀铝聚酯薄膜作为绝热层，铝箔或双面镀铝聚酯薄膜具有更好的防热辐射功能，更有利于对气体上升通道内的气体的保温。

39、进一步的，所述气体上升管外的夹套内有电伴热或电加热丝或其他加热仪器或设备，电伴热或电加热丝等可以外接电源并对气体上升管进行加热。

40、进一步的，所述除真空夹套外，气体上升管的夹套外管有一个连通大气的小管径玻璃管，此管为放空管，主要是预防夹套内气体受热压力增大破坏夹套的平衡气压管。

41、进一步的，所述放空管位于气体上升管和夹套的径向任意位置。优选位于夹套上部并且竖直向下或水平与夹套连通。优选地，此管靠近温度计插管。

42、进一步的，当所述夹套中有保温材料时，小管径玻璃管口内用玻璃纤维、矿物纤维等堵塞，既可通大气又能防止颗粒保温材料漏出。放空管也可以作为电加热导线通道使用。

43、进一步的，所述气体上升管外的夹套有两个连通的小管径玻璃管，一个在气体上升短管外的夹套较低位置处，是下端玻璃管，另一个在连接管靠近温度计插管的夹套处，是上端玻璃管。

44、进一步的，所述上、下端玻璃管可外接塑料或橡胶或金属等软管，与加热或冷却的介质相连通，连通的流动介质对气体上升管进行加热或冷却。

45、进一步的，所述当使用蒸汽、热空气、冷空气对气体上升管加热或冷却时，则从上端玻璃管进，下端玻璃管出。

46、进一步的，所述当使用冷却水、冷冻水等其他冷却介质、热水对气体上升管冷却或加热时，则从下端玻璃管进，上端玻璃管出。

47、进一步的，所述气体上升管外至少有2层夹套，则在常压空心夹套、真空夹套、保温夹套、隔热夹套、加热或冷却夹套之间根据需求进行相互有效的组合，构成多夹套层的模式，对气体上升管进行多重的加热、保温或冷却。

48、进一步的，有一条返液管。该返液管是热气体经冷凝管冷却后的冷凝液自然流到油水分离管中，经分离后的液体到反应烧瓶的返液管道，简称返液管。优选地，返液管的管径小于等于气体上升管的管径。

49、进一步的，所述返液管，连通在油水分离管的侧壁处的是返液管进口，连通在气体上升短管处的是返液管出口。连接返液管进口和出口的短管，是返液管的进口管和返液管的出口管。连通返液管进、出口或进、出口短管的管道构成返液管。

50、进一步的，所述返液管出口和返液管进口分别可以在气体上升短管和油水分离管的管壁圆周径向任意处；优选地，分别位于气体上升短管管壁的左侧和油水分离管管壁的右侧。

51、进一步的，所述返液管是可以是一条直线或带弧度或波纹的连通管。

52、进一步的，所述返液管是简单或复杂的“∧”形管，其“∧”形左右对称或不对称的。简单的返液管是从进口管离开油水分离管后倾斜直线而上，然后折转方向倾斜向下到气体上升短管。优选地，“∧”形转折处是圆弧状而非锐角。

53、进一步的，所述返液管是简单的左旋或右旋，或复杂形状的螺旋返液管。返液管进口管离开油水分离管后螺旋而上，到达最高点时，沿螺旋方向顺势向下到气体上升短管的返液管出口。

54、进一步的，所述“∧”形或螺旋返液管在油水分离管和连接管、气体上升短管各自轴线构成的平面之前或之后的任一侧，或以缠绕连接管的方式，或以“u”形半包围连接管等方式。优选地，在“h”形的油水分离管右侧、连接管的下方、和气体上升短管左侧构成的半封闭区域内。优选地，当“∧”或螺旋返液管时，简单明了、螺旋圈数越少越好。

55、进一步的，所述气体上升管有夹套时，“∧”形或螺旋返液管的部分或整体，可在夹套之内或之外，优选位于气体上升管夹套之外。空间较小时，优选螺旋式。

56、进一步的，所述“∧”形或螺旋管，可以使返液管中液体的流速相对稳定。规则的或不规则“∧”形或螺旋形返液管，在最高点处连通油水分离管中的液体起到液封作用，使气体上升管中的气体不能从返液管到达油水分离管中，气体上升和返回液，各有通道，互不干扰。

57、进一步的，所述当返液管进口位于油水分离管的上部、连接管口之下时，是用于冷凝管冷却后进入到油水分离管中的混合液体经分离后上层比重较小的液体返回到反应烧瓶中。如混合冷凝液中比重/密度小的油/溶剂往上层集聚，比重/密度较大的水往下层集聚，则返液管中返回上层纯净的油/溶剂。

58、进一步的，所述返液管进口位于在油水分离管的下部、远离连接管口时，则返液管用于比重/密度大的液体返回反应烧瓶中。如混合冷凝液中比重/密度小的油/溶剂往上层集聚，比重较大的水往下层集聚，则返液管返回下层纯净的水。

59、进一步的，所述从油水分离管到气体上升短管有2个独立或呈y型的返液管，2个独立进口分别位于油水分离管的上部和下部。有2个独立返液管时，则在每个返液管上有1个旋塞。呈y型的返液管，在油水分离管上仍然是有上下2个独立进口，2个返液管在某一点汇总在一起直至到达气体上升短管，则在气体上升短管上只有1个出口。则汇总前的每条返液管上有1个旋塞，或在y型交汇点有1个特殊的二通旋塞。2个独立或y型返液管结构，可以根据返液的需求，选择开启或/和关闭哪个旋塞、使用或停用哪条返液管。

60、进一步的，所述在油水分离管上有2个独立或呈y型的返液管，正常使用时，也只能选择、使用1个进口及其所关联的返液管处于畅通的状态，而另一个是处于关闭的、闲置状态，所以优选地返液管是1个的。

61、进一步的，所述返液管进口高度与返液管出口高度有大于、等于、小于三种情况。如果要充分发挥油水分离管的分离效果以及满足气体上升和返液途径各行其道和返液管的液封作用，对于返液管进口高度大于或等于返液管出口高度这两种情况，除非返液管进口在油水分离管的较高处，否则不易采用直线或带弧度的连接管，而需采用“∧”形或螺旋形返液管进行液封。对返液管进口高度小于返液管出口高度的情况，任何形式的返液管都带有液封功能，因直线或带弧度的连接管不能充分利用油水分离管的容积，优选“∧”形或螺旋形返液管并使其具有最优的高度，使其充分利用油水分离管的高度和容积进行冷凝液的分离。

62、进一步的，所述返液管有一体式和分体式之分：

63、进一步的，所述一体式：当气体上升短管、连接油水分离管、连接管和返液管等构成一体式。

64、进一步的，分体式油水分离器有独立返液管。当气体上升短管、连接油水分离管和气体上升连接管构成一体式，独立返液管是两端既不和气体上升短管又不和油水分离管相连接，返液管是独立状态的。独立返液管使用时由耐高温、耐溶剂的玻璃材质或塑料、橡胶、硅胶等材质制成，其两端分别于返液管进口管或出口管通过耐高温、耐溶剂的有机材质软管相连通。

65、进一步的，所述无论是一体式还是分体式的油水分离器，“∧”形或螺旋形返液管最高点处竖切面管径的最低点高于返液管进、出口内径最高点处，否则，“∧”形或螺旋形返液管起不到液封作用，或只起到一般管道的作用，从其性价比角度看则没有存在的意义。

66、进一步的，所述“∧”形或螺旋形返液管最高点处竖切面管径的最低点低于气体上升连接管和油水分离管连接的管口处最低点处的高度，否则分离后的液体因返液管太高，无法从油水分离管、返液管到反应烧瓶中，将会出现从气体上升连接管返液的现象，返液管没存在的价值。

67、进一步的，所述“h”形右侧气体上升管内，可以是空心通道，也可以在气体上升管进出两端各有一个网孔状结构板，此网孔状结构板之间填充了碎小玻璃片、碎小陶瓷片、玻璃空心管、沸石等惰性的无机非金属物。

68、进一步的，所述在气体上升管中填充了如鲍尔环结构的各种形状的不锈钢金属物。

69、进一步的，所述在气体上升管中填充了各种耐高温、耐腐蚀、物理化学性能稳定的有机填料。

70、所加入的无机非金属或不锈钢金属物、有机填料，使气体上升管具有精馏功能。

71、进一步的，和冷凝管连接的油水分离管上端玻璃母头、和反应玻璃瓶连接玻璃公头，可以是普通玻璃口，也可以是磨砂口。

72、进一步的，所述因磨砂口的密封性优良，优选采用磨砂口，并优选采用标准尺寸的互换锥形磨砂接头。如12#、14#、19#、21#、24#、29#、34#、40#、45#、50#等尺寸。

73、进一步的，所述相互连接的公头和母头是标准尺寸且可互换的，与之相接的玻璃器具口都是相互匹配吻合的。

74、进一步的，所述油水分离器可以是一体的，也可以是分体的。分体时的返液管可以是塑料、橡胶、硅胶等中空管连接在返液管进口管和出口管处。

75、进一步的，所述与橡胶管、硅胶管、塑料管等软管连接的返液管进口管、返液管出口管，温度计插管等小管径玻璃管，可以是熔光或研磨的玻璃管，也可以是竹节头，优选竹节头。

76、与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

77、该油水分离器设计考虑周全：夹套的设计，可根据对气体上升管内的气体的要求，通过气体上升管外的真空夹套或常压空心夹套，作为气体上升管的隔热层和保温夹层，通过真空或大气有效的阻断高温气体通过玻璃管的热传导、对流和热辐射。

78、也可以在气体上升管外的夹套内装有无机保温材料、有机材料或组合的耐高温阻燃保温隔热材料。

79、还可以根据需要，夹套内有流动介质对气体上升管进行加热或冷却，或采用电加热方式。

80、对气体上升管内的气体根据需要进行加热、保温、冷却的处理，具体按照试验者的需求进行。

81、而返液管的设计，使气体上升通道和返回液分开，改善了返回到反应烧瓶中返液的纯度，使返回到反应烧瓶中的液体纯净，避免因返回液纯度不高而引起反应烧瓶中的物料爆沸现象，避免了安全的隐患和无效的工作。同时，气体上升和返回液，各有通道，互不干扰。

82、温度计插管的设计，可在需要时根据插入的温度计随时显示即将出连接管、进入到油水分离管处的气体温度。

83、附图说明

84、图1为一种具有温度计插管、冷却水进出口和返液管的油水分离器正视图；

85、图2为一种具有温度计插管、冷却水进出口和返液管的油水分离器侧视图；

86、图3为一种具有温度计插管、真空夹套和返液管的油水分离器正视图；

87、图4为一种具有温度计插管、真空夹套和返液管的油水分离器侧视图；

88、图5为一种具有温度计插管、夹套放空管和空气保温夹套的油水分离器正视图；

89、图6为一种具有温度计插管、夹套放空管和空气保温夹套的油水分离器侧视图；

90、图7为一种具有温度计插管、夹套放空管和空气保温夹套、返液管的油水分离器正视图；

91、图8为一种具有温度计插管、夹套放空管和空气保温夹套、返液管的油水分离器侧视图；

92、图9为一种具有温度计插管、夹套放空管和填充保温材料夹套的油水分离器正视图；

93、图10为一种具有温度计插管、夹套放空管和填充保温材料夹套的油水分离器侧视图；

94、图11为一种具有温度计插管、夹套放空管和填充保温材料夹套、返液管的油水分离器正视图；

95、图12为一种具有温度计插管、夹套放空管和填充保温材料夹套、返液管的油水分离器侧视图；

96、图13为一种具有温度计插管、真空夹套的油水分离器正视图；

97、图14为一种具有温度计插管、真空夹套的油水分离器侧视图；

98、图15为一种具有温度计插管、夹套放空管和空气保温夹套和填充保温材料夹套的油水分离器的主视图；

99、图16～图17为一种具有温度计插管、夹套放空管和空气保温夹套和2根独立返液管的油水分离器主视图；

100、图18为一种具有温度计插管、夹套放空管和空气保温夹套和y型返液管的油水分离器主视图；