蒸馏装置

技术领域

以下公开内容涉及蒸馏装置，更特别地，涉及通过利用热能和离心力从蒸馏目标材料中分离挥发性组分来回收高纯度产品的蒸馏装置。

背景技术

汽提塔是能够通过在多级蒸馏塔中利用蒸气(气体或水蒸气)从液相蒸馏目标材料中蒸发挥发性组分来回收高纯度产品的装置。

在这种情况下，汽提塔需要高温热能来从蒸馏目标材料中回收高纯度产品，并因此具有难以在易受热影响的食品或聚合物中分离和回收高纯度产品的问题。

旋转锥蒸馏塔(spinnin cone column，SSC)利用离心力的机械能以及热能，并且日本专利特许公开第1995-022646号作为与SCC相关的相关技术文件已经公开。

SSC通过从上部引入的蒸馏目标材料和从下部流动的蒸气(水蒸气)，利用离心力的机械能从蒸馏目标材料中回收高纯度产品，并因此，蒸馏目标材料与热能之间的接触时间短，使得SSC可以在比汽提塔更低的温度下回收高纯度产品。

同时，当汽提目标材料呈聚氯乙烯(PVC)浆料或胶乳的形式时，热能或动能产生泡沫，使得材料流回到后端过程。因此，SSC以这样的形式设计：其中固定锥体(fixed cone，FC)与旋转锥体(spinning cone，SC)之间的间隔(Pc/2)是宽的。因此，向上流动的蒸气流变得不顺畅，并且当在固定锥体的下部产生结垢时，变得难以去除在固定锥体的窄且深的部分处的结垢。

发明内容

技术问题

本发明的一个实施方案旨在提供能够提高向上流动的蒸气流的速度并减小可能产生结垢的面积的蒸馏装置。

在一个一般方面中，蒸馏装置包括：主体部，所述主体部具有上部和下部，从所述上部引入蒸馏目标材料，从所述下部引入蒸气；在主体部内部旋转的旋转轴；设置在旋转轴的外表面上的旋转锥体；和固定锥体，所述固定锥体设置在主体部的内表面上并且布置成以预定距离与旋转锥体间隔开，其中A+B>180°，其中A为由主体部的内表面与固定锥体的上表面所形成的角度，以及B为由主体部的内表面与固定锥体的下表面所形成的角度。

在此，角度A可以为90°以上且小于180°。

或者，角度A可以为135°以上且150°或更小。

此外，角度B可以为90°以上且小于180°。

或者，角度B可以为90°。

在另一个一般方面中，蒸馏装置包括：主体部，所述主体部具有上部和下部，从所述上部引入蒸馏目标材料，从所述下部引入蒸气；在主体部内部旋转的旋转轴；设置在旋转轴的外表面上的旋转锥体；固定锥体，所述固定锥体设置在主体部的内表面上并且布置成以预定距离与旋转锥体间隔开；和销，所述销设置在旋转锥体的下表面上并且从旋转锥体的下表面的上末端延伸至下表面的下末端，其中A+B>180°，其中A为由主体部的内表面与固定锥体的上表面所形成的角度，以及B为由主体部的内表面与固定锥体的下表面所形成的角度。

在此，角度A可以为90°以上且小于180°。

或者，角度A可以为135°以上且150°或更小。

此外，角度B可以为90°以上且小于180°。

或者，角度B可以为90°。

有益效果

根据本发明的蒸馏装置可以通过改变由固定锥体的下表面与主体部的内表面所形成的角度来提高向上流动的蒸气流的速度。

此外，根据本发明的蒸馏装置可以通过改变由固定锥体的下表面与主体部的内表面所形成的角度来减小可能产生结垢的面积。

此外，根据本发明的蒸馏装置可以通过改变由固定锥体的下表面与主体部的内表面所形成的角度以简单地改变可能产生结垢的部分的形状来缩短结垢去除时间，并因此，可以有效地进行蒸馏装置的维护。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个实施方案的蒸馏装置的图。

图2是示出常规蒸馏装置的图。

图3是示出根据本发明的另一个实施方案的蒸馏装置的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述根据本发明的蒸馏装置。附图仅以实例的方式提供，以便将本发明的技术精神充分地传达给本领域技术人员，并且本发明不限于以下提供的附图，而是可以以其他形式实施。

图1是示出根据本发明的一个实施方案的蒸馏装置的图。

参照图1，根据本发明的一个实施方案的蒸馏装置1000包括主体部100、旋转轴200、旋转锥体300和固定锥体400。

主体部100是容纳旋转轴200、旋转锥体300和固定锥体400的组件，从主体部100的上部引入蒸馏目标材料，从主体部100的下部引入蒸气(气体或水蒸气)。

更具体地，主体部100包括上板110、侧板120和下板130。在此，侧板120是将上板110和下板130彼此连接同时形成为管状形状的结构。

主体部100包括蒸馏目标材料引入部123，其设置在侧板120的上侧，使得蒸馏目标材料可以从上部引入并通过重力向下移动，通过该蒸馏目标材料引入部123引入了蒸馏目标材料。此外，主体部100包括蒸气引入部125，其设置在侧板120的下侧，使得蒸气可以从底部沿与蒸馏目标材料的引入方向相反的方向向上上升，通过该蒸气引入部125引入了蒸气。

此外，在上板110的一侧设置有蒸汽排出部113，使得剩余蒸汽可以排出到外部，以及在下板130的一侧设置有回收部133，用于回收其中挥发性物质从蒸馏目标材料中分离出来的高纯度产品。

然而，由于蒸馏目标材料引入部123、蒸气引入部125、蒸气排出部113和回收部133可以不同地布置以满足它们的功能目的，因此它们不限于上述布置结构或图示的数字。

旋转轴200沿垂直方向布置在主体部100内部，并且可以轴向旋转。

在这种情况下，虽然未在图1中示出，但在主体部100中可以设置有用于向旋转轴200供应旋转动力的旋转轴控制单元。

同时，旋转锥体300为设置在旋转轴200的外表面上的组件。

更具体地，旋转锥体300包括上表面310和下表面320，沿旋转轴200的外表面的圆周形成为锥形形状，并具有其中其直径朝向旋转锥体300的上末端(即，沿主体部100的向上方向)增加的形状。可以设置复数个旋转锥体300，其可以与旋转轴200一起围绕旋转轴200旋转，并且可以具有30rpm至1000rpm的旋转速度。

在这种情况下，如图1所示，当由旋转锥体300的上表面310相对于旋转轴200的外表面所形成的角度为C时，角度C可以为30°以上且90°或更小。优选地，角度C可以为45°以上且60°或更小。在此，旋转轴200的外表面是指旋转轴200的侧表面的外表面。

接下来，固定锥体400为设置在主体部100的内表面上的组件，包括上表面410和下表面420，并且固定锥体400沿着主体部100的内表面的圆周形成为锥形形状。

更具体地，沿着主体部100的侧板120的内表面的圆周可以设置复数个固定锥体400。固定锥体400具有与旋转锥体300类似的其中其直径朝向固定锥体400的上末端(即，沿主体部100的向上方向)增加的形状，并且为固定至侧板120的内表面而不旋转的组件。

同时，固定锥体400布置成以预定距离与旋转锥体300间隔开。更具体地，一个固定锥体400布置在旋转锥体300的上表面310上方，以便以预定距离与旋转锥体300间隔开，另一个固定锥体400布置在旋转锥体300的下表面131下方，以便以预定距离与旋转锥体300间隔开。即，固定锥体400和旋转锥体300在垂直方向上交替排列。

在此，固定锥体400用于引导蒸馏目标材料从布置在固定锥体400上方的旋转锥体300的上表面310落到布置在固定锥体400下方的旋转锥体300的上表面310上。在这种情况下，固定锥体400的上表面410具有朝向主体部100的下部的斜面，并且由于固定锥体400的上表面410具有这样的斜面，因此从固定锥体400上方的旋转锥体300落下的蒸馏目标材料可以沿固定锥体400的斜面移动至固定锥体400下方的旋转锥体300。

此外，如图1所示，在根据本发明的蒸馏装置1000中，当由主体部100的内表面与固定锥体400的上表面410所形成的角度为A，由主体部100的内表面与固定锥体400的下表面420所形成的角度为B时，角度A与角度B之和大于180°。

更具体地，角度A为由固定锥体400的上表面410相对于侧板120的内表面所形成的角度，并且可以为90°以上且小于180°。优选地，角度A可以为135°以上且150°或更小。此外，角度B为由固定锥体400的下表面420相对于侧板120的内表面所形成的角度，并且可以为90°以上且小于180°。优选地，角度B可以为90°。

同时，使用根据本发明的一个实施方案的蒸馏装置的蒸馏过程如下进行。

当从蒸馏目标材料引入部123引入蒸馏目标材料时，蒸馏目标材料落到旋转锥体300上。在这种情况下，由于旋转锥体300在旋转，因此蒸馏目标材料通过离心力沿旋转锥体300的上表面310扩散到远离旋转轴200的边缘。通过离心力扩散的蒸馏目标材料落到布置在旋转锥体300下方的固定锥体400上，沿固定锥体400的上表面410的斜面滑动和移动，然后落到布置在固定锥体400下方的旋转锥体300上。在该过程中，蒸馏目标材料与从蒸气引入部125引入的蒸气反应并上升，使得挥发性物质被分离，蒸馏目标材料移动到主体部100的最下方末端，并被回收部133回收。

如上所述，在上述过程中当蒸馏目标材料呈聚氯乙烯(PVC)浆料或胶乳的形式时，通过由旋转引起的热能或动能而产生泡沫，使得材料可以流回到后端过程。因此，蒸馏装置以这样的形式设计：其中固定锥体400与旋转锥体300之间的间隔(Pc/2)是宽的。在这种情况下，固定锥体400之间的间隔Pc相对于主体部100的直径的比率为0.02至4，并且优选地比率为0.5至3。

如上所述当固定锥体400之间的间隔Pc变宽时，向上流动的蒸汽流变得不顺畅，使得在固定锥体400的下表面420与主体部100彼此结合的角部处可能产生结垢，并且这样的角部具有窄且深的v形谷形状，使得存在难以去除所产生的结垢的问题。

在这种情况下，具有窄且深的形状的角部称为死体积或死区。

在根据本发明的一个实施方案的蒸馏装置中，为了去除这样的死区，优选的是主体部100的内表面与固定锥体400的下表面420之间的角度B为90°或更大。

通过使角度B为90°或更大，固定锥体400的下表面420与主体部100的内表面正交以具有平坦形状，或者固定锥体400的下表面420具有朝向主体部100的上部的斜面。即，去除了具有v形谷形状的死区。此外，随着死区的去除，存在减小可能产生结垢的面积的效果。

图2是示出常规蒸馏装置的图。

常规蒸馏装置1包括主体部10、旋转轴20、旋转锥体30和固定锥体40。

参照图2，在常规蒸馏装置1中，固定锥体40的上表面41和下表面42均朝向主体部10的下部倾斜地延伸。因此，固定锥体40从其与主体部10的内表面接触的一侧到其朝向主体部10的下部延伸的另一侧具有恒定的厚度。

即，如图2所示，由固定锥体40的上表面41相对于主体部10的侧板所形成的角度A与由固定锥体40的下表面42相对于主体部10的侧板所形成的角度B之和为180°。

此外，参照图2，可以看到在主体部10的内表面与固定锥体40的下表面42彼此接触的部分(图2中由角度B标记的部分)处形成有具有窄且深的v形谷形状的死区。如上所述，在这样的死区中，存在将产生结垢的可能性高的问题以及由于死区的空间窄而难以去除所产生的结垢的问题。

在下文中，将参照图1和图2以及表1描述用于表明上述根据本发明的蒸馏装置的效果的测试结果。

比较例1是如图2所示的常规蒸馏装置1。

用于比较例1中的测试的主体部10的内径为0.15m，固定锥体40的长度为0.04m。在比较例1中，如上所述，由固定锥体40的上表面41相对于主体部10的侧板所形成的角度A与由固定锥体40的下表面42相对于主体部10的侧板所形成的角度B之和为180°，并且如图2所示，在主体部10的内表面与固定锥体40的下表面42彼此接触的部分处形成有具有v形谷形状的死区。

此外，聚氯乙烯(PVC)糊剂树脂以胶乳(固含量：45重量％)的形式在主体部10的上部流动，120℃的蒸气以0.03m

实施例1是如图1中所示的蒸馏装置1000。

在实施例1中，主体部100的内表面与固定锥体400的下表面420的角度B为90°。即，由于固定锥体400的下表面420从下方看是没有倾斜的平坦且圆的盘形状，因此不存在如比较例1中为具有v形谷形状的深间隙的死区。除了角度B之外，实施例1在与比较例1相同的条件下操作。

表1示出了上述比较例1和实施例1的测试结果。

在测试结果中，在可能产生结垢的面积(m

[表1]

在这种情况下，参照表1中的测试结果，在比较例1中，在固定锥体40中存在液体流动的位置处的流速度为0.7m/秒，在旋转锥体30中存在液体流动的位置处的流速度为1.65m/秒，以及在主体部10的内表面上存在液体流动的位置处的流速度为0.95m/秒。

此外，参照表1中的测试结果，在实施例1中，在固定锥体400中存在液体流动的位置处的流速度为0.75m/秒，在旋转锥体300中存在液体流动的位置处的流速度为1.9m/秒，以及在主体部100的内表面上存在液体流动的位置处的流速度为1m/秒。

分析表1中的测试结果，可以看出在实施例1中，旋转锥体300中的流速度与比较例1相比提高至1.15倍。流速度的提高意味着蒸馏目标材料的转移效率高于比较例1的转移效率。

此外，在实施例1中，可能产生结垢的位置的形状是平坦的形状而不是如比较例1中的窄且深的v形谷形状，并且可以看出由于这样的形状可能产生结垢的面积减小至比较例1的可能产生结垢的面积的68％。因此，存在可以缩短去除结垢所需的清洗时间的效果。

图3是示出根据本发明的另一个实施方案的蒸馏装置1000'的图。

参照图3，根据本发明的另一个实施方案的蒸馏装置包括主体部100、旋转轴200、旋转锥体300、固定锥体400和销500。

在此，主体部100、旋转轴200、旋转锥体300和固定锥体400与根据本发明的一个实施方案的蒸馏装置1000的那些相同，因此将省略其详细描述。

销500设置在旋转锥体300的下表面320上并且从旋转锥体的下表面320的上末端延伸至下表面320的下末端，如图3所示。在此，销500垂直于旋转锥体300的下表面320布置。可以设置复数个销500，并且销500的数量、布置间隔等可以根据功能而适当地调整。

在这种情况下，销500可以与旋转锥体300一起旋转以增加从主体部100的下部流动的蒸汽的上升流速度，并因此促进包含在蒸馏目标材料中的挥发性组分的分离，并增加蒸馏目标材料的停留时间，从而提高蒸馏目标材料中挥发性组分的分离效率。

根据本发明的另一个实施方案的蒸馏装置1000'与根据本发明的一个实施方案的蒸馏装置1000相同，不同之处在于它还包括销500，因此其详细描述将由上述根据一个实施方案的蒸馏装置1000的描述代替。

如上所述，在根据本发明的蒸馏装置中，通过改变由固定锥体的下表面与主体部的内表面所形成的角度而去除了死区，使得可以提高蒸汽流向上流动的速度，可以减小可能产生结垢的面积，并且可以缩短结垢去除时间，并因此可以有效地进行蒸馏装置的维护。

虽然已经参照上文中限定的实施方案和图描述了本发明，但以实例方式提供的实施方案仅是体现本发明的实施方案，并且可以以各种形式彼此不同地组合以实现本发明的要点。因此，本发明不限于以上实施方案，并且本发明所属领域的技术人员应理解，在不背离所附权利要求中要求保护的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改。