阅读说明：本技术 一种旋转轴漏斗式回流精馏头 (Rotating shaft funnel type reflux rectification head ) 是由 陆铭 徐毅越 于 2020-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种旋转轴漏斗式回流精馏头,包括气相保温管道、塔顶冷凝器和冷凝液分配器,气相保温管道的上方设置有气相出口导管；塔顶冷凝器的顶部与气相出口导管相连,底部设置有液相出口弯管,塔顶冷凝器内设置有冷凝蛇管；冷凝液分配器内设置有能够在水平面上转动的旋转轴漏斗,且液相出口弯管的下端伸入冷凝液分配器内并位于旋转轴漏斗的上方,旋转轴漏斗的一侧下方设置有与其出液口对应的回流液接收漏斗,回流液接收漏斗与伸入气相保温管道内的回流液封管相连,回流液接收漏斗的下方设置有固定集液漏斗,旋转轴漏斗的出液口通过转动能够与回流液接收漏斗或固定集液漏斗相对应。本发明能够降低了精馏头的使用成本,提高了安全性能。(The invention relates to a rotating shaft funnel type reflux rectification head which comprises a gas phase heat-insulating pipeline, a tower top condenser and a condensate distributor, wherein a gas phase outlet guide pipe is arranged above the gas phase heat-insulating pipeline; the top of the tower top condenser is connected with a gas phase outlet conduit, the bottom of the tower top condenser is provided with a liquid phase outlet elbow, and a condensing coil is arranged in the tower top condenser; be provided with in the condensate distributor and can be on the horizontal plane pivoted rotation axis funnel, and the lower extreme of liquid phase export return bend stretches into in the condensate distributor and lies in the top of rotation axis funnel, one side below of rotation axis funnel is provided with the backward flow liquid that corresponds rather than the liquid outlet and receives the funnel, the backward flow liquid is received the funnel and is linked to each other with the backward flow liquid seal pipe that stretches into in the gaseous phase heat preservation pipeline, the below that the funnel was received to the backward flow liquid is provided with fixed collection liquid funnel, the liquid outlet of rotation axis funnel can be received funnel or fixed collection liquid funnel corresponding with the backward flow liquid through rotating. The invention can reduce the use cost of the rectifying head and improve the safety performance.)

一种旋转轴漏斗式回流精馏头

技术领域

本发明属于精馏提纯领域，具体涉及一种旋转轴漏斗式回流精馏头。

背景技术

分离技术在化工生产以及实验研究中均占有十分重要的地位，其中精馏设备在分离技术中主要用于分离沸点相近的化合物，而精馏头则是用于调节精馏过程中的回流比，以达到提取高纯度物质的目的。

传统的精馏头均是采用电磁线圈控制带有磁性件的摇摆漏斗的摆动，而实现回流比的调节。但是此类精馏头存在以下几个问题：

（1）电磁线圈长时间使用后会因发热而出现温度升高的情况，直接致使磁力线下降，若想恢复其原有磁力，则需要缩短电磁线圈与磁性件之间的距离，而在使用之后还需将电磁线圈复位，否则会在下次使用时，因电磁线圈温度低磁力较大而造成漏斗摆动幅度即玻璃管壁的撞击力增加，直接撞击玻璃管的情况，甚至会造成整个精馏头的报废，操作过程繁琐；

（2）电磁线圈在长时间使用后，温度升高极易出现线圈漆包线绝缘层击穿的情况，若精馏头继续使用，这是就必须要更换新的电磁线圈，并再次调整磁力矩；

（3）摇摆漏斗由于在玻璃管内的摆动来实现回流，而长期的使用极易造成摇摆漏斗用于支撑其摆动的连接部位损坏，出现摇摆漏斗直接脱落的情况，就继而造成导致精馏头的报废；

（4）摇摆漏斗上由玻璃熔接的密封磁性件与电磁线圈配合实现其左右摆动，而在摆动的过程中，由于磁力矩调节不当或其他原因极易造成磁性件撞击玻璃管的情况，极易造成玻璃管的开裂破碎，整个精馏头直接报废，这种情况在日常实验精馏操作过程中发生的几率较高；

上述四种情况均会增加精馏头的使用成本；

（5）电磁线圈需要现场供电，在其长时间使用工作中式线圈温升较高有一下两个原因：

a、电磁线圈通电后生成的磁力线，会使线圈产生一定的温度，一般会在60℃左右，这是线圈自身正常工作形成的温升；

b、精馏头摇摆电磁漏斗，处在从精馏塔过来的高温气相中，这种高温气相上升到冷凝器换热后，冷凝液由集聚漏斗滴入摇摆漏斗，由电磁线圈驱动进行回流比分配，所述精馏塔顶气相入口下端的玻璃管壁，受高温气流影响也是有温升发热的，特别在进行高沸点物流精馏时，相应器壁温度也会升高。

电磁线圈温升发热按照以上所列除自身受磁力线影响发热外，还要外加来自精馏塔顶的热气流所带来的热量影响，二者热量叠加一旦超过电磁线圈的耐受温度，漆包线的绝缘层将被击穿而烧毁线圈，产生明火，属于非防爆型精馏头，使用安全性能低。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转轴漏斗式回流精馏头，以解决精馏头使用成本高，安全性能低的问题。

本发明的一种旋转轴漏斗式回流精馏头是这样实现的：

一种旋转轴漏斗式回流精馏头，包括

气相保温管道，所述气相保温管道的上方设置有气相出口导管；

塔顶冷凝器，所述塔顶冷凝器的顶部与所述气相出口导管相连，底部设置有液相出口弯管，所述塔顶冷凝器内设置有冷凝蛇管；

冷凝液分配器，所述冷凝液分配器内设置有能够在水平面上转动的旋转轴漏斗，且所述液相出口弯管的下端伸入所述冷凝液分配器内并位于所述旋转轴漏斗的上方，所述旋转轴漏斗的一侧下方设置有与其出液口对应的回流液接收漏斗，所述回流液接收漏斗与向下伸入所述气相保温管道内的回流液封管相连，所述回流液接收漏斗的下方设置有固定集液漏斗，所述旋转轴漏斗的出液口通过转动能够与回流液接收漏斗或固定集液漏斗相对应。

进一步的，所述旋转轴漏斗的中心设置有旋转轴，所述旋转轴能够带动所述旋转轴漏斗转动。

进一步的，所述旋转轴的顶部设置有圆柱腔体，所述圆柱腔体内设置有一对呈中心对称分布的磁性件，所述冷凝液分配器外部上方设置有两极分别与两个磁性件对应的磁铁，所述磁铁为转动设置。

进一步的，所述冷凝液分配器的顶部设置有旋转轴顶容腔，所述圆柱腔体设置在所述旋转轴顶容腔内，所述圆柱腔体与旋转轴顶容腔的内壁之间留有缝隙。

进一步的，所述磁铁安装在旋转气缸上。

进一步的，所述旋转轴的下端转动安装在一位于所述冷凝液分配器内的轴座横梁上。

进一步的，所述气相保温管道的外部设置有真空保温夹套，且所述真空保温夹套的外壁上设置有膨胀伸缩节。

进一步的，所述气相保温管道的顶部设置有伸入所述气相保温管道内的温度计套管。

进一步的，所述塔顶冷凝器的外部设置有复壁式换热夹套，且所述复壁式换热夹套的内腔与所述冷凝蛇管串联。

进一步的，所述固定集液漏斗的下方设置有真空抽气腔，所述真空抽气腔的侧壁上设置有真空螺纹抽气头。

采用了上述技术方案后，本发明具有的有益效果为：

本发明采用旋转轴漏斗替代传统的电磁线圈控制的摇摆漏斗，构成了防爆型的精馏头，不仅可以避免出现电磁线圈在长时间使用后所存在的磁力下降、线圈烧毁、短路跳闸的问题，而且能够防止摇摆漏斗脱落，或对其所在玻璃管造成损坏的情况的发生，不仅降低了精馏头的故障率，而且延长了精馏头的使用寿命，从而直接降低了精馏头的使用成本，提高了其安全性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明优选实施例的旋转轴漏斗式回流精馏头的结构图；

图2是本发明优选实施例的旋转轴漏斗式回流精馏头的冷凝液分配器部分的结构图；

图3是本发明优选实施例的旋转轴漏斗式回流精馏头的旋转轴与轴座横梁处的配合的剖面图；

图4是本发明优选实施例的旋转轴漏斗式回流精馏头回流状态时磁性件处的投影图；

图5是本发明优选实施例的旋转轴漏斗式回流精馏头回流状态时旋转轴漏斗处的投影图；

图6是本发明优选实施例的旋转轴漏斗式回流精馏头出料状态时磁性件处的投影图；

图7是本发明优选实施例的旋转轴漏斗式回流精馏头出料状态时旋转轴漏斗处的投影图；

图中：气相保温管道11，气相出口导管12，气相入口13，真空保温夹套14，膨胀伸缩节15，温度计套管16，塔顶冷凝器21，液相出口弯管22，冷凝蛇管23，复壁式换热夹套24，冷却水入口25，冷却水出口26，冷凝液分配器31，旋转轴漏斗32，出液口33，回流液接收漏斗34，回流液封管35，固定集液漏斗36，出料口37，旋转轴38，圆柱腔体39，磁性件310，磁铁311，旋转轴顶容腔312，旋转气缸313，轴座横梁314，圆锥状轴头315，真空抽气腔316，真空螺纹抽气头317，直立玻璃管套318，凹坑319。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-7所示，一种旋转轴漏斗32式回流精馏头，一种旋转轴漏斗32式回流精馏头，包括气相保温管道11、塔顶冷凝器21和冷凝液分配器31，所述气相保温管道11的上方设置有气相出口导管12；所述塔顶冷凝器21的顶部与所述气相出口导管12相连，底部设置有液相出口弯管22，所述塔顶冷凝器21内设置有冷凝蛇管23；所述冷凝液分配器31内设置有能够在水平面上转动的旋转轴漏斗32，且所述液相出口弯管22的下端伸入所述冷凝液分配器31内并位于所述旋转轴漏斗32的上方，所述旋转轴漏斗32的一侧下方设置有与其出液口33对应的回流液接收漏斗34，所述回流液接收漏斗34与向下伸入所述气相保温管道11内的回流液封管35相连，所述回流液接收漏斗34的下方设置有固定集液漏斗36，所述旋转轴漏斗32的出液口33通过转动能够与回流液接收漏斗34或固定集液漏斗36相对应。

当旋转轴漏斗32的出液口33与回流液接收漏斗34相对时则处于回流状态，当旋转轴漏斗32的出液口33与回流液接收漏斗34错开且与固定集液漏斗36相对时，则处于出料状态。旋转轴漏斗32在回流和出料两个位置按设置的时间比例往返作90°或180°旋转，以实现回流比的控制。

具体的，来自精馏塔顶的蒸汽从气相保温管道11底部的气相入口13进入气相保温管道11内，回流状态时，从回流液封管35流入气相保温管道11的液相介质亦将从气相入口13返回精馏塔中，出料状态时，旋转轴漏斗32中的料液则将通过固定集液漏斗36从底部的出料口37排出，完成全部料液的分配和收集。

来自精馏塔顶的气相物料，经气相保温管道11，进入气相出口导管12，从塔顶冷凝器21顶部进入换热，冷凝液由液相出口弯管22倒入旋转轴漏斗32，回流液封管35伸入气相保温管道11的下部位置，整个精馏过程上升的气相同冷凝的液相无接触交换情况发生，故属于外回流方式，可以相应地确保精馏物料的纯度。

回流和出料状态的切换是依靠旋转轴漏斗32的转动，而为了实现旋转轴漏斗32的旋转，所述旋转轴漏斗32的中心设置有旋转轴38，所述旋转轴38能够带动所述旋转轴漏斗32转动。

具体的，旋转轴漏斗32与旋转轴38为一体结构，旋转轴38处于旋转轴漏斗32的中心位置，通过旋转轴38的转动带动旋转轴漏斗32旋转，达到回流和出料状态的切换。

为了能够旋转轴38旋转，从而带动旋转轴漏斗32同步转动，所述旋转轴38的顶部设置有圆柱腔体39，所述圆柱腔体39内设置有一对呈中心对称分布的磁性件310，所述冷凝液分配器31外部上方设置有两极分别与两个磁性件310对应的磁铁311，所述磁铁311为转动设置。

具体的，磁铁311的N、S两极分别与两个磁性件310对应，并且对两个磁性件310产生吸引，在磁体转动的时候，磁性件310则跟随磁铁311转动，从而带动旋转轴38以及旋转轴漏斗32旋转，实现回流状态和出料状态的切换。

优选的，对称分布的磁性件310可以选用但不仅限于纯铁或软铁，在本实施例中选用的为软铁。而磁铁311可以选用但不仅限于本实施例所采用的永久稀土磁钢，其比普通磁钢具有更强的磁力线。

优选的，回流液接收漏斗34的顶部直径小于旋转轴漏斗32的半径，旋转轴漏斗32的转动角度为90°或180°，在本实施例中转动角度选择的为90°，这样可以保证回流和出料状态能够随意切换的基础上，减小旋转轴漏斗32转动的角度，相比于180°缩短一半行程，提高回流、出料切换的效率。

为了保证整个冷凝液分配器31中，旋转轴漏斗32可以按照设置的回流比灵活旋转，所述冷凝液分配器31的顶部设置有旋转轴顶容腔312，所述圆柱腔体39设置在所述旋转轴顶容腔312内，所述圆柱腔体39与旋转轴顶容腔312的内壁之间留有缝隙。

具体的，圆柱腔体39内设置两个呈中心对称的直立玻璃管套318，而磁性件310则安装在该直立玻璃管套318内，旋转轴顶容腔312的下方设置有一个仅允许旋转轴38穿过的瓶颈位置，而圆柱腔体39与旋转轴顶容腔312之间留有1mm左右的缝隙，旋转轴38与瓶颈之间同样留有1mm左右的缝隙，可以圆柱腔体39和旋转轴38能够无阻力定位旋转。

在本实施例中，圆柱腔体39和磁性件310均为圆柱体套装结构，具体尺寸按规定间隙距离制作，两个直立玻璃管套318以及磁性件310在制作时保持中心对称。

为了实现磁铁311的旋转，所述磁铁311安装在旋转气缸313上。

具体的，旋转气缸313的圆盘朝下设置，而磁铁311则安装在旋转气缸313的圆盘上，与其下方两个磁性件310对应设置。

优选的，旋转气缸313可以选用但不仅限于型号为HRQ2的回转气缸。

优选的，旋转气缸313应与回流比控制器驱动的气路电磁阀相连，从而控制旋转气缸313的，转动之前停留的时间即回流状态的停留时间，以及转动后停留的时间即出料状态的停留时间，实现回流比的调节。

为了能够实现对旋转轴38的支撑，所述旋转轴38的下端转动安装在一位于所述冷凝液分配器31内的轴座横梁314上。

优选的，旋转轴38的下端设置有圆锥形轴头315，连接在冷凝液分配器31内壁上的轴座横梁314上设置有与圆锥形轴头315配合的凹坑319，通过圆锥形轴头315与凹坑319的配合，以此作为旋转轴38的支撑点和旋转定位中心。

具体的，轴座横梁314呈水平向设置，熔接在冷凝液分配器31的内壁上，而旋转轴38的下端为圆锥形轴头315，凹坑319的锥度大于轴头的锥度，故旋转轴38与轴座横梁314的凹坑319之间的摩擦力很小，这样轴座横梁314既能够对旋转轴38起到支撑作用的同时，保证旋转轴38转动的顺畅性。

为了对进入气相保温管道11内的蒸汽进行保温，所述气相保温管道11的外部设置有真空保温夹套14。

为了能够防止热涨的过程造成真空保温夹套14的拉裂，所述真空保温夹套14的外壁上设置有膨胀伸缩节15。

在气相保温管道11因气相受热膨胀时，真空保温夹套14通过膨胀伸缩节15的设置能够具有一定地伸缩余地。

为了能够对精馏塔顶蒸汽温度进行实时检测，从而指导精馏过程操作，所述气相保温管道11的顶部设置有伸入所述气相保温管道11内的温度计套管16。

温度计安装在温度计套管16内，其测温端伸入气相保温管道11内，实现对气相的温度检测，而温度计管套16的设置能够保证气相保温管道11顶部的密封性。

塔顶冷凝器21的作用是把来自精馏塔顶的蒸汽冷凝成液体，从而去进行回流比分配，而为了提高冷凝效果，所述塔顶冷凝器21的外部设置有复壁式换热夹套24，且所述复壁式换热夹套24的内腔与所述冷凝蛇管23串联。

通过冷凝蛇管23和复壁式换热夹套24的双冷模式，以增加其换热面积，提高冷凝效果。

优选的，冷凝蛇管23采用双层并联式冷凝蛇管，能够进一步提高冷凝效果。

具体的，双层并联式冷凝蛇管的底部设置有伸至复壁式换热夹套24外的冷却水入口25，而复壁式换热夹套24的上方设置有冷却水出口26，双层并联式冷凝蛇管的另一端与复壁式换热夹套24的内腔相连通。冷却水从冷却水入口25进入双层并联式冷凝蛇管中，然后在进入复壁式换热夹套24中，最后从冷却水出口26排出。

为了平衡整个精馏头各部分的压力，所述固定集液漏斗36的下方设置有真空抽气腔316，所述真空抽气腔316的侧壁上设置有真空螺纹抽气头317。

具体的，真空螺纹抽气头317靠近所述固定集液漏斗36的位置，防止将固定集液漏斗36滴落的液体带走。

在进行精馏时，将气相保温管道11的气相入口13与精馏塔相接，蒸汽进入气相保温管道11中，并经过气相出口导管12进入塔顶冷凝器21内，通过双层并联式冷凝蛇管以及复壁式换热夹套24换热，物料蒸汽被迅速液化，然后通过液相出口弯管22流至旋转轴漏斗32中，通过旋转轴漏斗32的转动，可以将液相的料液流入回流液接收漏斗34或固定集液漏斗36中，当流入回流液接收漏斗34中时则通过回流液封管35再次送入气相保温管道11并回流至精馏塔中，即为回流状态；若流入固定集液漏斗36中，则通过冷凝液分配器31底部的出料口37排出收集，即为出料状态。

在本实施例中，精馏头处于初始状态，即旋转轴漏斗32处于回流状态时，参阅图4-5，两个磁性件310并列位于整个精馏头所在平面上，此时旋转轴漏斗32的出液口33与回流液接收漏斗34相对，料液可以通过回流液接收漏斗34、回流液封管35实现回流；

参阅图6-7，当需要切换至出料状态时，旋转气缸313带动磁铁311转动90°，使旋转轴漏斗32的出液口33与回流液接收漏斗34错开，并且与固定集液漏斗36相对，料液则直接进入固定集液漏斗36中，并从冷凝液分配器31底部的出料口37排出。

磁性件310的初始位置除上述情况之外，其他位置同样可行，转动角度也可以根据需要调节，仅需要保证其初始状态时旋转轴漏斗32的出液口33与回流液接收漏斗34相对，转动之后与回流液接收漏斗34错开即可。

本发明通过磁铁311与磁性件310的配合从而带动旋转轴漏斗32的转动，替代传统的电磁线圈带动摇摆漏斗的摆动，构成了气动控制的防爆型精馏头，其不仅能够实现回流状态和出料状态的随意切换，操作简单方便，而且能够避免电磁线圈和摇摆漏斗因长期使用所带来的问题继而造成精馏头报废的情况，以及存在的各种安全隐患，从而降低精馏头使用成本，提高其安全性能，延长其使用寿命。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。