一种用于轻组分脱除的冷凝分离系统

技术领域

本发明涉及轻组分脱除领域，具体而言，涉及一种用于轻组分脱除的冷凝分离系统。

背景技术

在化工领域中在对轻组分脱除过程中，一般在负压的精馏塔中进行，被分离出的轻组分会进入该塔的真空系统。目前，在利用负压塔对γ-丁内酯精馏过程中，一般会将其产生的废水直接进行排放，但是其所产生的废水毕竟属于工业污染物，如果直接排放将会对我们的生活环境产生破坏，严重威胁我们的身体健康，同时其排出的废水中γ-丁内酯含量过高，从而导致γ-丁内酯产品浪费，因此本发明提供一种用于轻组分脱除的冷凝分离系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于轻组分脱除的冷凝分离系统，解决γ-丁内酯精馏过程中，塔顶废水中内酯含量过高的问题，完全脱出轻组分四氢呋喃和水，在冷凝的过程中，利用换热管之间的相互配合，增加了废气的流动路径，增加了废气与循环水换热的时间，提高换热的效果，同时对刚进入的废气进行预冷却，从而减轻第三换热管的冷却压力，同时降低了对废气的冷凝时间，能够更快的符合预先设定废气排出温度，提高工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于轻组分脱除的冷凝分离系统，包括内酯负压塔、冷凝器一以及冷凝器二，所述内酯负压塔的顶部出口通过管道与冷凝器一的顶部进口相连接，并将所述冷凝器一内部冷凝后的产物由底部出口通过回流泵输送至内酯负压塔的内部，所述冷凝器一侧面的气相出口通过导气管与冷凝器二的顶部进口相连接，并将所述冷凝器二内部冷凝后的产物由底部出口通过采出泵进行输送。

优选的，所述冷凝器一中循环水进水管的流量与所述导气管内部的气相温度进行联锁，并将所述导气管通入的设定联锁温度为45℃以下，所述冷凝器一中循环水进水管的真空度为-0.09Mpa。

优选的，所述冷凝器二中冷冻水进水管内部的水温为0℃，且冷凝器二中冷冻水出水管内部的水温为5℃。

本发明的有益之处在于：首先，为了将内酯负压塔中的四氢呋喃和水脱除，同时保证塔顶废水中含很低的γ-丁内酯，采用两个冷凝器进行冷凝，冷凝器一采用循环水降温，循环水进水管的流量与所述导气管内部的气相温度进行联锁，保证温度不能过高，如果温度过高，会造成γ-丁内酯随气相一同进入冷凝器二，通过将所述导气管通入的设定联锁温度为45℃以下，所述冷凝器一中循环水进水管的真空度为-0.09Mpa，从而保证气相中丁内酯含量低于5%，气相进入冷凝器二后，冷冻水进口温度为0℃，出口温度5℃，从而将轻组分全部冷凝完毕，保证了废水中γ-丁内酯含量低于5%，避免了产品浪费；

其次，进入到冷凝器一内部的废气首先从未连接U型换热管的通孔进入到第三换热管内部，利用循环水对废气进行冷凝，从而产生冷凝水，并从下密封板上开设的通孔进入到底盖内部，在废气经过第三换热管的过程中，部分废气会经过单向阀管进入到第二换热管内部，并且由于气体的产生是由液体达到沸点从而产生的蒸汽，因此进入到第二换热管内部的废气会沿第二换热管向上移动，从而增加了废气的流动路径，增加了废气与循环水换热的时间，提高换热的效果；

然后，利用冷却后仍处于气体状态下的废气相比于刚进入的废气来说，温度低，因此冷却后仍处于气体状态下的废气在流动到U型换热管内部后，通过U型换热管对刚进入的废气进行初步的换热冷却，从而对刚进入的废气进行预冷却，从而减轻第三换热管的冷却压力；

最后，随着废气的不断进入，废气会充满整个冷凝器内部，同时由于第三换热管作为主废气流动管，上端的废气不断的进入过程中，使得第三换热管内部始终具有一个由上至下的排气压力，在本发明中，只有第三换热管作为主废气流动管，第二换热管和第一换热管作为增加路径的流动管，没有由上至下的排气压力，因此进入底盖内部的废气会从第二换热管和第一换热管底端上浮进入其内部，从而对废气进行再次的冷凝，从而降低了对废气的冷凝时间，能够更快的符合预先设定废气排出温度，提高工作效率。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，使得本发明的其它特征、目的和优点变得更明显。本发明的示意性实施例附图及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的整体流程结构示意图。

图2是本发明的冷凝器整体结构示意图。

图3是本发明的换热组件整体结构示意图。

图4是本发明的换热组件局部结构示意图。

以上图中，1、内酯负压塔；2、回流泵；3、冷凝器一；31、顶盖；311、进入管；32、冷却筒体；321、进液管；322、出液管；323、下密封板；324、第一换热管；325、第二换热管；326、单向阀管；327、第三换热管；328、上密封板；329、通孔；3210、U型换热管；33、底盖；331、排气管；332、排出管；4、冷凝器二；5、采出泵。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1所示，本实施例提供了一种用于轻组分脱除的冷凝分离系统，包括内酯负压塔1、冷凝器一3以及冷凝器二4，所述内酯负压塔1的顶部出口通过管道与冷凝器一3的顶部进口相连接，并将所述冷凝器一3内部冷凝后的产物由底部出口通过回流泵2输送至内酯负压塔1的内部，所述冷凝器一3侧面的气相出口通过导气管与冷凝器二4的顶部进口相连接，并将所述冷凝器二4内部冷凝后的产物由底部出口通过采出泵5进行输送。

上述说明：

内酯负压塔1在对塔顶废气的处理过程中，通过管道将塔顶废气排入到冷凝器一3内部进行第一次冷却，并将所述冷凝器一3内部冷凝后的产物由底部出口通过回流泵2输送至内酯负压塔1的内部，同时将第一次冷却后处于气相状态的产物通过导气管导入到冷凝器二4的内部进行第二次冷却，并将所述冷凝器二4内部冷凝后的产物由底部出口通过采出泵5进行输送。

在本实施例中，所述冷凝器一3中循环水进水管的流量与所述导气管内部的气相温度进行联锁，并将所述导气管通入的设定联锁温度为45℃以下，所述冷凝器一3中循环水进水管的真空度为-0.09Mpa，冷凝器一3采用循环水降温，循环水进水管的流量与所述导气管内部的气相温度进行联锁，保证温度不能过高，如果温度过高，会造成γ-丁内酯随气相一同进入冷凝器二4，通过将所述导气管通入的设定联锁温度为45℃以下，所述冷凝器一3中循环水进水管的真空度为-0.09Mpa，从而保证气相中γ-丁内酯含量低于5%。

在本实施例中，所述冷凝器二4中冷冻水进水管内部的水温为0℃，且冷凝器二4中冷冻水出水管内部的水温为5℃，从而将轻组分全部冷凝完毕，保证了废水中内酯含量低于5%，避免了产品浪费。

综上所述：

为了将内酯负压塔1中的四氢呋喃和水脱除，同时保证塔顶废气中含很低的γ-丁内酯，采用两个冷凝器进行冷凝。冷凝器一3采用循环水降温，循环水进水管的流量与所述导气管内部的气相温度进行联锁，保证温度不能过高，如果温度过高，会造成γ-丁内酯随气相一同进入冷凝器二4，通过将所述导气管通入的设定联锁温度为45℃以下，所述冷凝器一3中循环水进水管的真空度为-0.09Mpa，从而保证气相中γ-丁内酯含量低于5%，气相进入冷凝器二4后，冷冻水进口温度为0℃，出口温度5℃，从而将轻组分全部冷凝完毕，保证了废水中γ-丁内酯含量低于5%，避免了产品浪费。

参见图2-图4所示，在本实施例中，所述冷凝器一3和冷凝器二4都包括中间位置处的冷却筒体32以及冷却筒体32上下两端通过螺栓固定连接的顶盖31和底盖33，其中，所述顶盖31的顶部连接有进入管311，所述冷却筒体32侧面的上下两端分别连接有进液管321和出液管322，所述底盖33的底端连接有排出管332，并在所述底盖33的侧面顶部连接有排气管331，在此说明，冷凝器一3上的排气管331与导气管连接，而冷凝器二4上的排气管331通过阀门进行关闭，所述冷却筒体32的内部装配有换热组件。

如图3和图4所示，在本实施例中，所述换热组件包括固定于所述冷却筒体32内侧上下两端的上密封板328和下密封板323，并在所述上密封板328和下密封板323上沿其圆周方向等间距分布有通孔329，且通孔329同步以上密封板328和下密封板323的圆心点呈阵列式排布，并在所述上密封板328和下密封板323之间的通孔329位置处以上密封板328和下密封板323为圆心等间距连接有第三换热管327、第二换热管325和第一换热管324，且第三换热管327与第二换热管325之间沿其高度方向等间距连接有单向阀管326，处于所述上密封板328顶部并与所述第二换热管325和第一换热管324对应的通孔329之间均连接有U型换热管3210，进入到冷凝器一3内部的废气首先从未连接U型换热管3210的通孔329进入到第三换热管327内部，利用循环水对废气进行冷凝，从而产生冷凝水，并从下密封板323上开设的通孔329进入到底盖33内部，在废气经过第三换热管327的过程中，部分废气会经过单向阀管326进入到第二换热管325内部，并且由于气体的产生是由液体达到沸点从而产生的蒸汽，因此进入到第二换热管325内部的废气会沿第二换热管325向上移动，从而增加了废气的流动路径，增加了废气与循环水换热的时间，提高换热的效果，同时利用冷却后仍处于气体状态下的废气相比于刚进入的废气来说，温度低，因此冷却后仍处于气体状态下的废气在流动到U型换热管3210内部后，通过U型换热管3210对刚进入的废气进行初步的换热冷却，从而对刚进入的废气进行预冷却，从而减轻第三换热管327的冷却压力，随着废气的不断进入，废气会充满整个冷凝器内部，同时由于第三换热管327作为主废气流动管，上端的废气不断的进入过程中，使得第三换热管327内部始终具有一个由上至下的排气压力，在本发明中，只有第三换热管327作为主废气流动管，第二换热管325和第一换热管324作为增加路径的流动管，没有由上至下的排气压力，因此进入底盖33内部的废气会从第二换热管325和第一换热管324底端上浮进入其内部，从而对废气进行再次的冷凝，从而降低了对废气的冷凝时间，能够更快的符合预先设定废气排出温度，提高工作效率。

在本实施例中，所述单向阀管326是由导管和装配与导管上的单向阀组合形成。

综上所述：

首先将循环水从进液管321进入并从出液管322排出，从而使得循环水在冷却筒体32内部对进入换热组件内部的气体进行冷凝，随后将塔顶废气从进入管311进入到冷凝器一3的内部进行第一次冷却，进入到冷凝器一3内部的废气首先从未连接U型换热管3210的通孔329进入到第三换热管327内部，利用循环水对废气进行冷凝，从而产生冷凝水，并从下密封板323上开设的通孔329进入到底盖33内部，在废气经过第三换热管327的过程中，部分废气会经过单向阀管326进入到第二换热管325内部，并且由于气体的产生是由液体达到沸点从而产生的蒸汽，因此进入到第二换热管325内部的废气会沿第二换热管325向上移动，从而增加了废气的流动路径，增加了废气与循环水换热的时间，提高换热的效果，同时利用冷却后仍处于气体状态下的废气相比于刚进入的废气来说，温度低，因此冷却后仍处于气体状态下的废气在流动到U型换热管3210内部后，通过U型换热管3210对刚进入的废气进行初步的换热冷却，从而对刚进入的废气进行预冷却，从而减轻第三换热管327的冷却压力，随着废气的不断进入，废气会充满整个冷凝器内部，同时由于第三换热管327作为主废气流动管，上端的废气不断的进入过程中，使得第三换热管327内部始终具有一个由上至下的排气压力，（在此说明：在现有技术中，上密封板328和下密封板323之间连接的每个换热管都是作为主废气流动管，因此在现有技术中每个换热管都始终具有一个由上至下的排气压力，并且废气不断的向底部输送，从而使得底部的废气始终保持一个较高的温度，增加了对废气的冷凝时间，）在本发明中，只有第三换热管327作为主废气流动管，第二换热管325和第一换热管324作为增加路径的流动管，没有由上至下的排气压力，因此进入底盖33内部的废气会从第二换热管325和第一换热管324底端上浮进入其内部，从而对废气进行再次的冷凝，从而降低了对废气的冷凝时间，能够更快的符合预先设定废气排出温度，提高工作效率，同时冷凝器二4的工作流程与冷凝器一3相同。