[发明专利]短程真空蒸馏分离设备

说明书

本发明涉及短程真空蒸馏热敏性有机化合物的混合物的分离设备及该设备的真空密封结构及润滑方式。

采用蒸馏的方法分离液体有机化合物的混合物由来已久，例如板式蒸馏塔已被工业界广泛地用于碳氢化合物的分离。类似于蒸馏塔这样的传统分离方法，在用于分离热敏性化合物时，如：均相反应中络合物催化剂的回收，高级醛类分离及香料提纯等，却遇到了挑战，原因是如果在较高的压强下或在较低的真空下分离上述热敏性化合物，尚未达到其沸点之前就可能分解或相互反应。由于蒸馏塔不能适应热敏性化合物的分离，既难以进一步减小物料在塔内的停留时间，又不宜降低塔内压强以降低分离温度，为此先后发展了降膜蒸馏、拭膜蒸馏以及短程蒸馏等方法。

在降膜蒸馏过程中，待蒸馏物沿被加热直立器壁流下形成降膜，所产生的蒸汽向上移出，而拭膜蒸馏，是采用机械旋转拭件将待蒸馏物料沿加热器壁形成一均匀薄膜，克服了降膜蒸馏中容易形成过热点等缺陷。用这两种方法进行真空蒸馏时，蒸馏物均需移至外部冷凝器冷却，使得系统中蒸汽压差较大，不利于真空度提高和蒸馏温度的降低。

短程真空蒸馏，是将待蒸馏的液体物料在加热蒸发面上形成均匀的薄膜，并不断更换。由于蒸发表面和冷凝表面之间距离小于分子平均自由程，使蒸发产生的蒸汽仅移动很短路程即在冷凝表面冷凝，并以馏出液体形式采出，从而缩短了待蒸馏物的停留时间，使热分解减少到最小。根据形成蒸发薄膜的方式不同，短程真空蒸馏设备可分为：离心式薄膜蒸发器和拭件式薄膜蒸发器。

以西德莱宝-海拉斯（Leybold-Heraeus）公司为代表的拭件式薄膜蒸发器，采用机械旋转的滚动式涂抹装置使物料在垂直的加热表面形成均匀一致的膜层，实现分离目的，但因其传动旋转轴采用动密封结构，不仅密封结构较复杂，而且密封材料易磨损而丧失真空度。其润滑方式为油脂润滑，即不利于真空度的提高，又需经常补充，而且润滑油在较高的真空下也易挥发，对待分离物带来了污染，如果分离对象是香料或食品时，这种污染是不能允许的。

本发明的目的是，提供一种新的用于刮板真空薄膜蒸发器的传动密封结构，采用这种结构的短程真空蒸馏分离设备，不仅保证了拭膜型短程真空蒸馏设备的优点，而且具备较好的密封性能，其真空度空载时可达10^-4Torr，负载时不低于10^-2Torr。

本发明的另一目的是，提供一种新的润滑方式，以固体润滑材料代替润滑油或润滑脂，避免润滑油脂的污染。

本发明的传动密封结构为：采用磁力传动技术，使动密封改变为静密封，从而保证了蒸发器在高真空度下长时间连续操作的可靠性。

本发明采用固体润滑轴承代替润滑油脂，不仅在结构上省掉注油孔，利于真空度的提高，而且从根本上避免了润滑脂的污染。此项措施促成了本发明装置的真空度得以提高，拓宽了本装置的应用范围。

本发明的短程真空蒸馏分离设备主要包括：磁力传动系统、成膜装置、内冷凝器、蒸发（真空）腔体和加热夹套等。

磁力传动系统主要包括：磁力传动器、联轴器、传动轴、轴承和推力球轴承，以及密封轴套等。磁力传动器与密封轴套之间为静密封，其传动轴通过联轴器与转动轴相联，联轴器可采用半联轴器，万向节联轴器等。转动轴由两组轴承定心，并承受成膜装置的重量，轴承可以是滚动轴承或滑动轴承。可以采用无油固体润滑材料做为滚动轴承的保持架，而滑动轴承则由固体润滑材料制成。固体润滑材料的选择关键是适应其工况条件和技术要求。

成膜装置主要包括：刮板架、刮板和定位圈。刮板为斜槽型条状柱体，其材料为固体润滑材料。刮板架为圆柱形框架结构，用以固定刮板定位槽，定位槽为凹形槽体，使刮板定位于其中。定位槽数量根据蒸发器大小决定。刮板架顶部为物料分配盘，其盘壁开有若干个孔，用以使待蒸馏物料均匀地分配在真空腔壁上。刮板架通过锁紧螺母直接与转动轴联接，也可采用万向节联轴器。为降低成膜装置的机械摆动，在刮板架底部装有定位圈或定位轮。成膜装置可通过万向节联轴器和定位圈或定位轮自动调节旋转轴心。定位圈或定位轮由固体润滑材料。

内冷凝器由一组开放直立冷凝管和冷凝管翼片组成，置于刮板架内。冷凝管为薄壁不锈钢管，其长度与数量取决于蒸发面的大小。为减少馏出液体的蒸汽压及对获取真空系统的污染，冷凝器底部（即蒸发器底部）为一冷却水包。

蒸发腔体为圆柱形腔体，腔体下部侧面开有物料（未蒸发）出口和真空抽口。腔体外部有加热夹套与保温层。真空腔体与磁力传动系统为静密封联接，构成本发明的短程真空蒸馏设备的整体。

下面通过附图对本发明作进一步的叙述：

附图1

本图为本发明全图。