专利名称：一种化学合成或共沸精馏用连续油水分离及溶剂回用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种化学合成或共沸精馏用连续油水分离及回用装置，属于化学反应
工程及分离工程领域。
背景技术：
在化学合成和聚合反应中，经常要使用到有机溶剂，一方面有机溶剂能使得反应物分散良好，并使反应保持在该体系的沸点上下恒温匀速进行；另一方面，对于反应过程中有水生成的体系，可以通过溶剂与水的共沸使水分及时从体系中排出，促进化学反应平衡朝着生成产物的方向移动，这对于加快反应进程，縮短反应时间，提高生产效率极为重要。
现有的操作简单的玻璃材质的油水分离器，外形如图2所示，包括收集室1和弧形通道2，该装置可通过溶剂与水的共沸连续蒸出，保证化学反应的持续进行，但不能实现除水溶剂的及时回加，更不能随时根据计量所蒸出水的量估算整个反应的进程(或转化率)。
发明内容
针对现有油水分离装置难以进行除水溶剂的及时回加的缺陷，本发明旨在提供一种化学合成或共沸精馏用连续油水分离及回用装置，该装置将反应溶剂的初步分离、计量和重复回用步骤同时完成，使用过程中无需额外的动力消耗，可减少溶剂的使用量和消耗量；还可将化学反应过程中生成的水通过蒸发、冷凝和分离，并通过反应中水的生成量估计整个反应进程，及时将生成水从反应体系中排出，从而达到縮短化学反应的工艺时间、降低热能消耗、简化工艺、节约成本的目的。 为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种化学合成或共沸精馏用连续
油水分离及回用装置，有收集室，与收集室上部连通的弧形通道，其结构特点是，收集室下
部与该弧形通道下部通过水平溢流管连通，所述收集室上端与冷凝器相连。 为了使油水经过冷凝器冷凝后通过该漏斗形通道进入收集室下部，所述收集室内
中间部位设有漏斗形通道，且该漏斗形通道的下端出口的水平高度低于水平溢流管的水平
高度，因此漏斗形通道的下端出口浸在液体内，保证了冷凝液滴落时不对收集室内的液面
产生振荡，从而保持收集室内上部液面的稳定和"不含水"。 由反应器蒸出的油水气体经冷凝后得到的液体由该装置分成两部分。回加至反应器中的液体量与冷凝器冷凝得到的液体量之比叫回流率。水平溢流管靠近弧形通道的一端伸入弧形通道内且该端外形为悬出下垂状，可保证溶剂溢流回加时呈液滴形式，便于读取回加速度，该液滴数与冷凝器下滴的液滴数之比，即为其粗略的"回流率"，这对减少溶剂的使用量和消耗量有重要的参考意义。 所述收集室下部设有容积刻度，以便估算反应生成并蒸发收集到的水的体积，由此可以估计反应的进程。 所述收集室下端设有开关，优选为旋塞开关，当收集室内分离的水的液面达到一定高度后，通过打开旋塞可以间歇性地从体系中取出附产物水，由此推进反应平衡朝着生成水的方向移动，因此可用较小的分离装置满足有较多水分生成的过程的需要，同时减少 溶剂的使用量和消耗量。 所述的弧形通道与之下端相接的反应器的接口中心线与垂直线的夹角A为0。
75° ，从而保障本装置在与玻璃质三口 (或四口)反应瓶连接使用时，其水平溢流管呈水平 状态，其收集室呈垂直状态和其容积刻度的准确。本发明所述的装置与反应器及冷凝器的 接口为标准磨口或普通接口 ，以方便和简化与它们的配套连接和密封。
本发明的工作原理当反应体系处于其沸点温度时，自体系汽化逸出的蒸汽经过 本装置的弧形通道上升至与冷凝器接触，凝结成液体，滴落至旋塞上方的液体收集室，经过 静置实现油水分层分离。当收集室内的液体液面高于水平溢流管时，上层"无水"溶剂经过 水平溢流管以滴状的形式回流到反应体系中。该装置在化学反应过程中能够连续实行油 (有机溶剂)-水分离，并及时将分离除水的溶剂回加到反应体系中。 该装置将反应溶剂的初步分离、计量和重复回用步骤同时完成，使用过程中无需 额外的动力消耗，可减少溶剂的使用量和消耗量，还可估计出水的生成量，节能环保，方便 操作，无论是实验室规模的玻璃装置，还是工业规模的不锈钢(玻璃)装置都具有广泛的应 用价值。 与现有技术相比，本发明的有益效果是1 、将化学反应过程中生成的水通过蒸发、 冷凝和分离，并及时将生成水从反应体系中排出，从而达到加快反应进程、縮短化学反应的 工艺时间、降低热能消耗、简化工艺、提高生产效率的目的，并通过反应中水的生成量估计， 能及时了解整个化学反应的进程(转化率)。 2、将反应溶剂的初步分离、计量和重复回用步骤同时完成，使用过程中无需额外 的动力消耗，可减少溶剂的使用量和消耗量可达30 % ，本装置结构简单，操作方便，节约了 成本。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 图1是发明所述化学合成或共沸精馏用连续油水分离及回用装置的结构原理图。 图2是现有玻璃材质油水分离器结构原理图。 在图中 1-收集室2-弧形通道 3-水平溢流管 4-冷凝器5-漏斗形通道6-开关
具体实施例方式
—种化学合成或共沸精馏用连续油水分离及回用装置，如图1所示，有收集室1， 与收集室1上部连通的弧形通道2，其特征在于，收集室1下部与该弧形通道2下部通过水 平溢流管3连通，所述收集室1上端与合适接口的冷凝器4相连。 为了使油水蒸汽经过冷凝器4冷凝成液体后经过该漏斗形通道5进入收集室1下 部而液面不产生振荡，收集室1内中间部位设有漏斗形通道5，且该漏斗形通道5的下端出 口的水平高度低于水平溢流管3的水平高度，因此，当收集室的液体达到和超出水平溢流 管3的水平高度时，漏斗形通道5的下端出口没于该液面下，保证了冷凝液滴落时不对收集室1内的液面产生振荡，从而保持收集室1内上部液面的稳定和"不含水"。
水平溢流管3靠近弧形通道2的一端伸入弧形通道2内且该端外形为悬出下垂状，保证溶剂溢流回加时呈液滴形式，便于读取回加速度，将该液滴数与冷凝器4下滴的液滴数相关联，即可估计其粗略的"回流率"。 所述收集室1下部设有容积刻度，以便估算反应生成并蒸发收集到的水的体积，由此可以估计反应的进程。 收集室下端的容积刻度可用来测量收集到的反应生成水的体积，本领域技术人员知道，在摄氏0度和1个标准大气压下1克分子水的体积是18毫升，但温度和压力不在摄氏0度和1个大气压时其数据则需要换算。对于给定的反应物投料，按化学反应计量比可以算出完全反应时应该生成的水分子的质量，而实际收集到水分子的质量与完全反应可以生成水分子的质量之比即为粗略的反应转化率，根据该转化率，便可知整个反应的进程。
所述收集室1下端设有开关6，优选为旋塞开关，当收集室1内分离的水的液面达到一定高度后，通过打开旋塞开关可以间歇性地从体系中取出附产物水，由此推进反应平衡朝着生成水的方向移动，因此可用较小的分离装置满足有较多水分生成的过程的需要，同时减少溶剂的使用量和消耗量。 所述的弧形通道2与之下端相接的反应器的接口中心线与垂直线的夹角A为0° 75° ，从而保障本装置在与玻璃质三口 (或四口 )反应瓶连接使用时，其水平溢流管3呈水平状态，其收集室1呈垂直状态和其容积刻度的准确。本发明所述的装置与反应器及冷凝器4的接口为标准磨口或普通接口 ，该接口的内径为14mm 250mm，收集室和通道的内径为20mm 300mm，水平溢流管的内径为8mm 50mm，本装置的整体高、宽尺寸为200mm 2000mm。上述尺寸可以根据需要取不同的值的组合，以方便和简化与它们的配套连接和密封。
权利要求
一种化学合成或共沸精馏用连续油水分离及回用装置，有收集室(1)，与收集室(1)上部连通的弧形通道(2)，其特征在于，收集室(1)下部与该弧形通道(2)下部通过水平溢流管(3)连通，所述收集室(1)上端与冷凝器(4)相连。
2. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，所述收集室(1)内的中间部位设有漏斗形通道(5)，该漏斗形通道(5)的下端出口的水平高度低于水平溢流管(3)的水平高度。
3. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，水平溢流管(3)靠近弧形通道(2)下部的一端伸入弧形通道(2)内且该端外形为悬出下垂状。
4. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，所述收集室(1)下部设有容积刻度。
5. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，所述收集室(1)下端设有开关(6)。
6. 根据权利要求l所述的装置，其特征在于，所述的弧形通道(2)与反应器的接口中心线与垂直线的夹角A为O。 75° 。
全文摘要
本发明公开了一种化学合成或共沸精馏用连续油水分离及回用装置，属于化学反应工程及分离工程领域。本发明包括有收集室，与收集室上部连通的弧形通道，收集室下部与该弧形通道下部通过水平溢流管连通，所述收集室上端与冷凝器相连。本发明省去了初分溶剂与水分实行分离时的二次加热耗能，可减少溶剂的使用量和消耗量达30％，在反应进行过程中还可随时估算共沸带出的水分量，及时判断反应程度(或转化率)，提高了生产效率，节约了成本。
文档编号B01D5/00GK101732893SQ20101002207
公开日2010年6月16日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者夏新年, 徐伟箭, 熊远钦 申请人:湖南大学