一种全自动蒸馏头的制作方法

本发明属于化学化工设备领域，具体涉及到一种全自动蒸馏头。

背景技术：

蒸馏是一种常用的热力学分离方法，它利用混合液体或者液-固混合物中各组分沸点的不同，加热体系使低沸点组分挥发，再冷凝收集，从而分离体系中各组分的操作方法。与其它的分离手段，如萃取、重结晶、柱色谱等相比，蒸馏不需要引入体系以外溶剂、吸附剂、固定相等，具有绿色环保、成本低的优点。

目前化学教学、科研实验、精细化工等行业中使用的小型、中型的蒸馏装置仅能用于蒸馏操作，不但功能单一，而且馏分分离全程需要人工看守费时费力。在自动化普及的今天，经典的蒸馏装置有待进一步的改进完善。

实用新型cn201730381505.1、cn201730475011.x、cn201530455956.6等设计了一种类似的自动一体化的蒸馏仪，该蒸馏装置用于待测样品中的氰化物、挥发酚、氨氮、甲醛、二氧化硫、酒精度等的分离纯化。以上的实用新型都是简单的将多组蒸馏装置集成为一体，每组蒸馏装置其结构与传统装置类似。该一体化的蒸馏系统可自动控温，能同时进行多组蒸馏，但不能自动分离不同沸点的馏分。

实用新型cn201520828993.1设计了一种可自动设置蒸馏量的全自动蒸馏装置，其由蒸馏装置本体、主控电路、加热套、液位传感器等构成。该蒸馏仪可通过液位传感控制加热套开关，从而可精确控制蒸馏终点，但其只有一个接收瓶，分离多组分的混合液时，全程仍需人工参与，无法实现真正的全自动分离。

实用新型专利cn201110446194.4多功能智能蒸馏仪、它包括壳体、支架、加热装置、冷却装置，测控装置，控制台等，在传统蒸馏装置基础上该蒸馏仪可以实现自动控温、恒温加热、冷却水自动循环、蒸馏终点自动控制、终点报警、自动防止倒吸控制等功能。该装置虽有智能控制系统，但同样不能自动分离不同馏分。且其使用功能较单一，仅能进行蒸馏操作，无法进行加热回流、精馏、减压蒸馏等操作。

上述专利中涉及的蒸馏设备，其结构都类似于传统蒸馏装置，虽然该结构简单实用，但功能单一，尤其分离多组分的混合液时，传统结构很难实现不同馏分的自动分离。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足,提供一种设计合理、结构简单、可自动进行蒸馏和加热回流、可实现自动减压蒸馏和精馏的全自动蒸馏头。

解决上述技术问题采用的技术方案是：分馏头与顶盖通过卡箍连接，分馏头内设置有旋塞，旋塞上部贯穿顶盖与动力模块相连接，动力模块与控制模块电连接，顶盖一侧设置有与顶盖内部相连通的顶盖出气口，顶盖出气口的上部设置有冷凝管。

本发明的分馏头为：底座为上部开口结构，底座上部设置有卡式快接接口、下部中心位置连通设置有导入管，底座侧壁上设置有至少3个分馏支管，底座侧壁上设置有至少1个圆形鼓包，分馏支管和圆形鼓包在底座上均布设置。

本发明的底座为锥形底座或者圆柱形底座。

本发明的分馏支管为普通的单管结构分流支管、带冷凝效果的单管结构分馏支管、内部带挡板的分馏支管、内部带挡板冷凝的分馏支管、连接于一个出口的双管结构分馏支管。

本发明的顶盖为中空圆柱形结构，顶盖下部设置有卡式快接接口、顶部加工有螺纹孔，螺纹孔内安装有中空螺丝，旋塞上部可穿出中空螺丝与动力模块相连接，中空螺丝与顶盖之间设置有顶盖密封圈。

本发明的顶盖为中空环形结构，环形结构内设置有蛇形管，蛇形管底端与顶盖内部相连通、顶部与设置在顶盖侧壁上的顶盖出气口相连通，顶盖下部设置有卡式快接接口、顶部加工有螺纹孔，螺纹孔内安装有中空螺丝，旋塞上部可穿出中空螺丝与动力模块相连接，中空螺丝与顶盖之间设置有顶盖密封圈，顶盖上侧壁设置有出水口、下侧壁设置有进水口。

本发明的旋塞为：旋塞底座上设置有与动力模块相连接的旋塞转轴，旋塞转轴上部设置有旋塞转轴小孔，旋塞转轴小孔内设置有与控制模块电连接的温度传感器，旋塞底座侧壁上加工有圆形进气孔或者两个互不连通的半圆形进气孔，旋塞底座底部中心位置加工有底部进气孔，底部进气孔与下部半圆形进气孔相连通或者与圆形进气孔相连通。

本发明的另一个技术方案是：分馏头与顶盖通过卡箍连接，分馏头内设置有旋塞，旋塞上部贯穿顶盖与动力模块相连接，动力模块与控制模块电连接，顶盖侧壁设置有与储液管中部相连通的导入管，储液管顶部与冷凝管相连通，储液管上侧壁设置有与控制模块电连接的温度探头。

本发明的储液管下部设置有与分馏头相连通的回流管。

本发明的储液管为：下部储液管上端伸入中部储液管内部，下部储液管顶端封闭、伸入中部储液管内的部分下部储液管侧壁上加工有出气孔，中部储液管下端设置有与顶盖相连通的导入管，上部储液管与冷凝管相连通。

本发明的分馏头为：底座为上部开口结构，底座上部设置有卡式快接接口、下部封闭，底座侧壁上设置有至少3个分馏支管。

本发明的底座为锥形底座或者圆柱形底座。

本发明的分馏支管为普通的单管结构分流支管、连接于一个出口的双管结构分馏支管。

本发明的顶盖为中空圆柱形结构，顶盖下部设置有卡式快接接口、顶部加工有螺纹孔，螺纹孔内安装有中空螺丝，旋塞上部可穿出中空螺丝与动力模块相连接，中空螺丝与顶盖之间设置有顶盖密封圈。

本发明的旋塞为：旋塞底座上设置有与动力模块相连接的旋塞转轴，旋塞底座侧壁上加工圆形分馏孔。

本发明相比于现有技术具有以下优点：

1、该自动蒸馏头可实现馏分的自动分离，自动化程度高；

2、该自动蒸馏头除了普通蒸馏，可进行加热回流操作，适用范围广；

3、该自动蒸馏头为密闭式的结构，除了进行普通蒸馏外，该装置与真空泵连接可以实现减压蒸馏。

4、该自动蒸馏头的导入管处可以接精馏柱，使用该装置实现馏分的精馏；

5、该自动蒸馏头的每个分馏支管可分离一种馏分，分馏支管越多可分离的馏分种类越多；

6、自动蒸馏头中的分馏支管可以为单管、中间带有挡板的单管、双管等结构，尤其带有挡板的单管结构，其结构简单、构造新颖，增加了气态馏分的行程，更有利于馏分的冷却及收集，提高了蒸馏的效率；

7、该自动蒸馏头各个部件可拆卸，易于清洗；

8、该自动蒸馏头的分馏支管处，可以接接收瓶，也可以接软管，可通过软管将馏分导入到任意的容器内，使用灵活。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1的组装示意图。

图3是图1中锥形底座带挡板分馏支管的分馏头5的结构示意图。

图4是图1中锥形底座带冷凝效果的单管结构分馏支管的分馏头5的结构示意图。

图5是图1中锥形底座双管结构分馏支管的分馏头5的结构示意图。

图6是图1中圆柱形底座侧壁设置有带挡板分馏支管的分馏头5的结构示意图。

图7是图1中圆柱形底座双管结构分馏支管的分馏头5的结构示意图。

图8是图1中圆柱形底座底部设置有带挡板分馏支管的分馏头5的结构示意图。

图9是图1中旋塞10的结构示意图。

图10是图1中顶盖3的一种结构示意图。

图11是图1中顶盖3的另一种结构示意图。

图12是图11的剖视图。

图13是本发明另一个实施例的结构示意图。

图14是图13的组装示意图。

图15是图13中带有回流管的结构示意图。

图16是储液管的结构示意图。

图17是图13中分馏头5的结构示意图。

图18是图17的俯视图。

1、控制模块；2、动力模块；3、顶盖；4、卡箍；5、分馏头；6、顶盖出气口；7、冷凝管；8、中空螺丝；9、顶盖密封圈；10、旋塞；11、分馏头密封圈；12、导入管；13、储液管；14、回流管；15、温度探头；a、旋塞转轴小孔；b、半圆形进气孔；3-1、出水口；3-2、进水口；3-3、蛇形管；5-1、圆形鼓包；5-2、底座；5-3、分馏支管；10-1、旋塞转轴；10-2、旋塞底座；13-1、上部储液管；13-2、中部储液管；13-3、下部储液管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1、2中，本发明一种全自动蒸馏头,分馏头5与顶盖3通过卡箍4连接，分馏头5内安装有旋塞10，旋塞10上部贯穿顶盖4与动力模块2相连接，动力模块2与控制模块1电连接，顶盖4一侧安装有与顶盖4内部相连通的顶盖出气口6，顶盖出气口6的上部安装有冷凝管7，蒸馏头工作时蒸汽会由顶盖出气口6进入冷凝管7被冷却，所述冷凝管7用于将气态的馏分冷却为液态，液态馏分再通过分馏头5进入接收装置，冷凝管7为球形冷凝管、蛇形冷凝管等。

本实施例的分馏头由圆形鼓包5-1、底座5-2、分馏支管5-3构成，底座5-2为上部开口锥形结构或者圆柱形结构，底座5-2上部加工有卡式快接接口、下部中心位置连通加工有导入管12，底座5-2侧壁上加工有至少3个分馏支管5-3，如图3～8所示，所述的分馏支管5-3为普通的单管结构分流支管、带冷凝效果的单管结构分馏支管、内部带挡板的分馏支管、内部带挡板冷凝的分馏支管、连接于一个出口的双管结构分馏支管，内部带挡板的分馏支管将单管一分为二，并沿分馏支管5-3延伸到玻璃磨口处，带有冷凝效果的单管结构分馏支管结构类似于直形冷凝管，中间也可以加挡板，可以通冷凝水，蒸馏时冷凝效果更佳；所述分馏支管5-3在蒸馏时其末端可以对接接收瓶，也可以对接各类软管，通过软管将馏分导入到其他的接收装置，底座5-2侧壁上加工有至少3个分馏支管5-3，圆形鼓包5-1、分馏支管5-3在底座5-2上均布设置。

本实施例的顶盖3为中空圆柱形结构，顶盖3下部加工有卡式快接接口，该卡式快接接口与分馏头上部的卡式快接接口通过卡箍4相连接，卡箍4内安装有用于密封的分馏头密封圈11，顶盖3顶部加工有螺纹孔，螺纹孔内安装有中空螺丝8，旋塞10上部可穿出中空螺丝8与动力模块2相连接，本实施例的动力模块2为电动马达，由控制模块1控制动力模块2带动旋塞10转动一定的角度，使得旋塞10侧壁上加工的进气孔与分馏头5侧壁的分馏支管5-3相连通，从而实现分馏，中空螺丝8与顶盖3之间安装有顶盖密封圈9。

本实施例所述的顶盖3还可以为带有冷凝效果的顶盖，顶盖3为中空环形结构，环形结构内安装有蛇形管3-3，蛇形管3-3底端与顶盖3内部相连通、顶部与设置在顶盖3侧壁上的顶盖出气口6相连通，顶盖3下部加工有卡式快接接口、顶部加工有螺纹孔，螺纹孔内安装有中空螺丝8，旋塞10上部可穿出中空螺丝8与动力模块2相连接，中空螺丝8与顶盖3之间设置有顶盖密封圈9，顶盖3上侧壁设置有出水口3-1、下侧壁设置有进水口3-2，进水口3-2注入冷凝水，由上部出水口3-1排出，冷凝水对设置在环形结构内的蛇形管3-3中的蒸汽进行冷凝，同时有效降低动力模块2和控制模块1的温度。

本实施例的旋塞10由旋塞底座10-2、旋塞转轴10-1连接构成，旋塞底座10-2上加工有与动力模块2相连接的旋塞转轴10-1，动力模块2带动旋塞转轴10-1旋转，可以将导入管12分别与分馏支管5-3及圆形鼓包5-1相连通；当导入管12和分馏支管5-3相连通时，蒸馏出来的馏分会导入到不同的分馏支管5-3中；当导入管12和圆形鼓包5-1相连通时，蒸馏出来的馏分被冷凝后再通过圆形鼓包5-1返回，从而实现回流；旋塞转轴10-1上部加工有旋塞转轴小孔a，旋塞转轴小孔a内安装有与控制模块1电连接的温度传感器，温度传感器用于测试分馏支管入口处的温度；当分馏头5为带挡板的单管结构分馏支管时，旋塞底座10-2侧壁上加工有两个互不连通的半圆形进气孔b，旋塞底座10-2底部中心位置加工有底部进气孔，底部进气孔与下部半圆形进气孔相连通,工作时蒸汽由底部进气孔进入到分馏支管5-3，两个半圆形进气孔b只能通过分馏支管5-3连通；下部半圆形进气孔b连通分馏支管5-3挡板下部，上部半圆形进气孔b连通分馏支管5-3挡板上部，当分馏头5为单管结构分馏支管或者连接于一个出口的双管结构分馏支管时，旋塞底座10-2侧壁上加工有圆形进气孔，底部进气孔与圆形进气孔相连通。

实施例2

本实施例中，分馏头5与顶盖3通过卡箍4连接，分馏头5内安装有旋塞10，旋塞10上部贯穿顶盖3与动力模块2相连接，动力模块2与控制模块1电连接，顶盖3侧壁安装有与储液管13中部相连通的导入管12，导入管12设置于中部储液管13-2的底部且倾斜设置，有利于馏分的流出，储液管13顶部与冷凝管7相连通，储液管13使馏分不返回到蒸馏设备中，通过导入管12直接导入到分馏头5内。储液管13上侧壁安装有与控制模块1电连接的温度探头15，温度探头15实时监测馏分的温度，控制模块1会根据馏分温度的不同，将馏分导流入不同的分馏支管5-3中，进一步地，储液管13下部安装有与分馏头5相连通的回流管14，当旋塞10上的圆形分馏孔转向分馏支管5-3时，馏分可通过回流管14回到蒸馏设备中。

本实施例的储液管由上部储液管13-1、中部储液管13-2、下部储液管为13-3连接构成，下部储液管13-3通过法兰接口连接大型的蒸馏设备，下部储液管13-3上端伸入中部储液管13-2内部且深入到储液管13-2内部三分之二位置，下部储液管13-3顶端封闭、伸入中部储液管13-2内的部分下部储液管13-3侧壁上加工有出气孔，气态馏分经过该孔到达冷凝管7被冷却，中部储液管13-3下端安装有与顶盖3相连通的导入管12，上部储液管13-1与冷凝管7相连通，冷却后的馏分经导入管12导入到分馏头5中。

本实施例的分馏头5的底座5-2为上部开口的锥形结构或者圆柱形结构，底座5-2上部加工有卡式快接接口、下部封闭，底座5-2侧壁上安装有至少3个分馏支管5-3，本实施例的分馏支管5-3为普通的单管结构分流支管或者连接于一个出口的双管结构分馏支管。

本实施例的顶盖3为中空圆柱形结构，顶盖3下部加工有卡式快接接口，该卡式快接接口与分馏头上部的卡式快接接口通过卡箍4相连接，卡箍4内安装有用于密封的分馏头密封圈11，顶盖3顶部加工有螺纹孔，螺纹孔内安装有中空螺丝8，旋塞10上部可穿出中空螺丝8与动力模块2相连接，本实施例的动力模块2为电动马达，由控制模块1控制动力模块2带动旋塞10转动一定的角度，使得旋塞10侧壁上加工的圆形分馏孔与分馏头5侧壁的分馏支管5-3相连通，从而实现分馏，中空螺丝8与顶盖3之间安装有顶盖密封圈9。

本实施例的旋塞旋塞底座10-2、旋塞转轴10-1连接构成，旋塞底座10-2上加工有与动力模块2相连接的旋塞转轴10-1，动力模块2带动旋塞转轴10-1旋转，可以将导入管12与分馏支管5-3相连通，当导入管12和分馏支管5-3相连通时，蒸馏出来的馏分会导入到不同的分馏支管5-3中；储液管13的侧壁上安装有温度传感器，其与控制模块1电连接，温度传感器用于测试储液管13内气态馏分的温度；旋塞底座侧壁上加工圆形分馏孔，转动到一定角度后，圆形分馏孔与分馏支管5-3相连通，控制模块根据设置的参数将不同温度的馏分，导入到不同的分馏支管内。

本实施例的结构更适合于中大型的自动蒸馏设备；中大型的蒸馏设备蒸馏量大，其导入管和分馏头口径也相应增大，方案2中将导入管12移到分馏头5外侧，气态馏分冷凝以后再使用分馏头5进行分离，该结构由于分馏头5内无需导入蒸汽，只需分离液态馏分，显著提高了分馏头的分馏效率，可大大缩小蒸馏头体积。该结构与实施例1的不同之处在于其只分离冷凝后的液态的馏分，实施例1的结构则首先分离未冷凝的气态馏分。实施例2中冷凝管7将馏分冷却后，液态馏分汇集到储液管13的中部，然后导入到分馏头5内，分馏头5根据馏分温度的不同，将不同沸点的馏分导入到不同的分馏支管5-3中，从而实现蒸馏过程中不同馏分的分离。

进一步地，所述全自动蒸馏头进行精馏操作时，需在导入管和蒸馏瓶之间接一精馏柱，此时自动分离头可分离沸点接近的馏分；

进一步地，所述全自动蒸馏头进行减压蒸馏操作时，需要在顶盖的出口或冷凝管出口处对接真空泵，此时可实现全自动减压蒸馏；

进一步地，所述全自动蒸馏头还可以与旋转蒸发仪结合，实现旋转蒸发和自动分离馏分的功能，解决现有旋转蒸发仪不能自动分离不同馏分的缺点；

对于本发明的分馏头5，当底座5-2为锥形时，分馏支管5-3和圆形鼓包5-1位于底座5-2侧面中部，且所有分馏支管5-3和圆形鼓包5-1位于同一水平高度，其中分馏支管5-3与水平面夹角为0～90°，其中优选30～45°；分馏支管5-3向下有一定的斜度，在重力作用下更有利于馏分的流出，从而提高了分馏效果；当底座5-2为圆柱形时，分馏支管5-3和圆形鼓包5-1位于圆柱的侧面，且都位于同一水平高度，分馏支管5-3与水平面夹角为0～60°，优选10～45°；分馏支管也可以位于圆柱的底面，此时所有分馏支管5-3和圆形鼓包5-1到圆柱中心距离相同，分馏支管与水平面夹角0～90°，优选10～45°，本发明的圆形鼓包5-1、分馏支管5-3的个数由自动蒸馏头分离馏分种类的多少决定。

本发明的工作原理如下：

在本装置的蒸汽入口处接一内盛有待分离的混合液的蒸馏瓶，在几个分馏支管5-3处各接一个接收瓶或接导出软管；开通冷凝水，用电热套加热蒸馏瓶致混合液沸腾，低沸点的馏分的蒸汽先经导入管12进入分馏头5内，温度传感器监测到馏分的温度，根据预设的参数，控制模块1控制旋塞10转动相应的角度，将该馏分导入到设定的分馏支管5-3内，蒸汽先流经分馏支管5-3挡板下部，大部分冷却下来，收集到接收瓶或接受容器内，未被冷却下来的少量蒸汽，进入到分馏支管5-3挡板上部，进入到冷凝管7中被冷却，馏分再返回到接收瓶；当低沸点馏分收集完成后，馏分的温度升高，此时控制模块1感知到温度变化，根据预设的参数，再次控制旋塞10旋转一定角度，温度较高的馏分被导入到另一接收瓶中，依次循环，直到所有馏分蒸馏完成。