一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置

本发明涉及有机溶剂纯化领域，尤其涉及一种有机溶剂的亚沸蒸馏装置。

背景技术：

1、微电子和半导体行业大量使用超净高纯的有机溶剂，例如异丙醇(ipa)、乳酸乙酯(el)n-甲基吡咯烷酮(nmp)、n-甲基甲酰胺(nmf)和二乙二醇甲醚(mdg)等。

2、在超净高纯有机溶剂的制备方法中，亚沸蒸馏是一种应用十分广泛的方法。亚沸蒸馏是一种在物料沸点以下进行汽化和冷凝的蒸馏方法。该方法避免了沸腾时微液滴夹带金属离子和颗粒的问题，从而实现了物料的纯化。

3、亚沸蒸馏的主要缺点是产量低。这是因为物料的温度低于沸点，饱和蒸汽压低，产量受到蒸发面积(通常为容器的横截面)的限制。为了解决上述问题，中国专利201710886240.x公开了一种亚沸蒸馏装置，通过内置降膜换热器和气体吹扫装置，提高了产量。但是由于存在物料和气体的流动，导致产生微液滴，从而影响产品的质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中亚沸蒸馏技术产量低的上述问题，提供一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，利用毛细现象，实现有机溶剂的快速蒸发和冷凝，从而达到纯化的目的。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，包括纯化罐，纯化罐主体采用导热性能良好的金属材质制成，纯化罐内衬防腐蚀材料，纯化罐的上端为冷凝段，下端为加热段；冷凝段内壁设置有收集冷凝液的沟槽和排出冷凝液的排液口；加热段的外部设有电加热套，加热段的底部设有溶剂扩散器；其中，纯化罐中的有机溶剂液面低于溶剂扩散器，纯化罐中的有机溶剂在加热段被加热，被加热的有机溶剂在毛细现象的作用下，在溶剂扩散器的表面形成液膜并快速汽化，然后在纯化罐的上部冷凝段冷凝，被沟槽收集，然后从排液口排出。

4、本发明还包括原料储罐、产品储罐、废液储罐和控制系统；所述纯化罐的冷凝段顶部设有开口与原料储罐连接，冷凝段的排液口连接所述产品储罐；加热段的底部设有排出口连接所述废液储罐；所述原料储罐用于存储未纯化的有机溶剂；产品储罐用于存储纯化后的有机溶剂；废液储罐用于收集纯化剩余的有机溶剂；控制系统用于控制物料进出和加热温度。

5、所述溶剂扩散器的材料为能够被待纯化的有机溶剂润湿的多孔介质。

6、所述多孔介质为微孔、介孔或大孔材料中的至少一种。

7、所述溶剂扩散器由多层多孔介质紧密均匀排列而成。

8、所述纯化罐主体采用铜、铝或不锈钢制成。

9、所述防腐蚀材料为四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(pfa)或聚四氟乙烯(ptfe)。

10、相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：

11、本发明中，被加热的有机溶剂在毛细现象的作用下，在溶剂扩散器的多孔材料表面形成液膜并快速汽化，有机溶剂蒸汽在纯化罐的顶部冷凝成液体，被沟槽收集并从排液口排出。在纯化罐溶剂扩散器上合理分布的多孔材料提供了远大于纯化罐横截面的蒸发面积，因此蒸发速率变大，产量增加。

技术特征：

1.一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，其特征在于：包括纯化罐，纯化罐主体采用导热性能良好的金属材质制成，纯化罐内衬防腐蚀材料，纯化罐的上端为冷凝段，下端为加热段；冷凝段内壁设置有收集冷凝液的沟槽和排出冷凝液的排液口；加热段的外部设有电加热套，加热段的底部设有溶剂扩散器；其中，纯化罐中的有机溶剂液面低于溶剂扩散器，有机溶剂在加热段被加热，被加热的有机溶剂在毛细现象的作用下，在溶剂扩散器的表面形成液膜并快速汽化，然后在纯化罐的上部冷凝段冷凝，被沟槽收集，然后从排液口排出。

2.如权利要求1所述的一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，其特征在于：还包括原料储罐、产品储罐、废液储罐和控制系统；所述纯化罐的冷凝段顶部设有开口与原料储罐连接，冷凝段的排液口连接所述产品储罐；加热段的底部设有排出口连接所述废液储罐；所述原料储罐用于存储未纯化的有机溶剂；产品储罐用于存储纯化后的有机溶剂；废液储罐用于收集纯化剩余的有机溶剂；控制系统用于控制物料进出和加热温度。

3.如权利要求1所述的一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，其特征在于：所述溶剂扩散器的材料为能够被待纯化的有机溶剂润湿的多孔介质。

4.如权利要求3所述的一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，其特征在于：所述溶剂扩散器上的多孔介质为微孔、介孔或大孔材料中的至少一种。

5.如权利要求3所述的一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，其特征在于：所述溶剂扩散器由多层多孔介质紧密均匀排列而成。

6.如权利要求1所述的一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，其特征在于：所述纯化罐主体采用铜、铝或不锈钢制成。

7.如权利要求1所述的一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，其特征在于：所述防腐蚀材料为四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物或聚四氟乙烯。

技术总结
一种基于毛细现象的有机溶剂纯化装置，包括原料储罐、纯化罐、产品储罐、废液储罐和控制系统。其中，原料储罐用于存储有机溶剂原料；纯化罐利用毛细现象，实现有机溶剂的快速蒸发和冷凝，从而达到纯化的目的；产品储罐用于存储纯化后的有机溶剂；废液储罐用于收集纯化剩余的有机溶剂；控制系统用于控制物料进出和加热温度。本发明利用毛细现象，提高了有机溶剂纯化的生产效率。

技术研发人员：车黎明,王伟,李宏毅,陈蕾,周华,曹志凯,吴雪娥
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14