分子蒸馏机构.pdf

一种分子蒸馏机构，属于医药生物化工设备领域。包括基座、设在基座上的蒸发器和冷凝器、安置在蒸发器上部的具有进料管的盖以及联结于盖上的刮膜器，转笼位于蒸发器与冷凝器之间的腔体内，转笼包括一接料盘、一组中间固定环、一底转盘、一组固定杆、一组刮膜滚子轴和刮膜滚子，一组固定杆间隔分布，各固定杆的上端与接料盘固定，中部穿设固定在一组中间固定环上，下端与底转盘固定，一组刮膜滚子轴间隔且与接料盘、中间固定环以及底转盘固定，刮膜滚子套置在各刮膜滚子轴上，特点是在套置有刮膜滚子的各相邻的刮膜滚子轴之间设置有除沫装置。优点：强化分离效果，提高产品的纯度。

1、  一种分子蒸馏机构，包括基座(1)、设在基座(1)上的蒸发器(2)和冷凝器(4)、安置在蒸发器(2)上部的具有进料管(51)的盖(5)以及联结于所述盖(5)上的由转笼(31)和与转笼(31)传动联结的用于驱使转笼(31)运动的转笼驱动机构(32)构成的刮膜器(3)，其中，转笼(31)位于所述的蒸发器(2)与冷凝器(4)之间的腔体内，所述的转笼(31)包括一接料盘(311)、一组中间固定环(312)、一底转盘(313)、一组固定杆(314)、一组刮膜滚子轴(315)和刮膜滚子(316)，一组固定杆(314)彼此间隔分布，各固定杆(314)的上端与接料盘(311)固定，中部穿设固定在一组中间固定环(312)上，下端与底转盘(313)固定，一组刮膜滚子轴(315)间隔并且彼此纵向并行地与接料盘(311)、中间固定环(312)以及底转盘(313)固定，刮膜滚子(316)套置在各刮膜滚子轴(315)上，其特征在于：在所述的套置有刮膜滚子(316)的各相邻的刮膜滚子轴(315)之间设置有用于阻止液滴和液沫进入冷凝器(4)的除沫装置(318)，各除沫装置(318)的上部与所述接料盘(311)固定，中部与所述中间固定环(312)固定，下部与所述底转盘(313)固定。

2、  根据权利要求1所述的分子蒸馏机构，其特征在于所述的除沫装置(318)包括一对防溅挡板(3181)和一组除沫挡板，各防溅挡板(3181)与所述的刮膜滚子(316)的高度方向相对应并且毗邻于刮膜滚子(316)，而所述的一组除沫挡板(3182)以间隔状态地并且彼此纵向并行地位于所述的一对防溅挡板(3181)之间，其中，各防溅挡板(3181)和各除沫挡板(3182)的上端与所述的接料盘(311)嵌固，中部与所述的中间固定环(312)嵌固，下端与所述的底转盘(313)嵌固。

3、  根据权利要求2所述分子蒸馏机构，其特征在于所述的一组除沫挡板(3182)的高度与所述的一对防溅挡板(3181)的高度相同。

4、  根据权利要求1所述的分子蒸馏机构，其特征在于所述的除沫挡板(3182)的横截面形状为＜形或S形。

分子蒸馏机构
技术领域
本发明属于医药生物化工设备技术领域，具体涉及一种分子蒸馏机构，适用于对高沸点、高粘度和热敏性的有机混合物和天然产物的分离。
背景技术
分子蒸馏通常被称为短程蒸馏，据此，分子蒸馏机构通常被称为短程蒸馏机构，所谓的短程蒸馏是在高真空下(残留气体压力小于10pa)进行的一种特殊的液-液分离技术，蒸发分子受热逸出液膜后经过较短的距离后在内置冷凝器上迅速冷凝，克服了常规的即传统的蒸馏蒸发中汽液平衡的约束，使短程蒸馏过程始终保持较高的传质推动力，从而实现物质的高效分离。由于分子蒸馏机构特别适合于分离高沸点、高粘度和热敏性的有机混合物和天然产物，因此在食品、医药、油脂加工和石油化工等领域已得到了广泛的应用。
分子蒸馏机构即短程蒸馏机构生产的产品众多，达数百种。以蒸馏浓缩的产品为例：有合成维生素类物质、羊毛脂肪酸、羊毛醇、棕榈油、米糠油、鱼油及鱼肝油和天然植物的叶颈根的提取物(如辣椒红、蕃茄红素、除虫菊酯、卵磷酯、β-胡罗卜素和中药有效成分等等)；以脱除游离单体的产品为例：有环氧树脂、环氧油、聚胺酯、异氰酸盐、树脂塑料、可塑剂、稳定剂、丙烯酸盐、单硬脂酸甘油酯、二甘酯、脂肪酸二聚体、有机中间体(如酯类、胺类合成有机物等等)；以脱色脱味的产品为例：有有机中间体、乳酸、脂肪酸及其衍生物、环氧树脂、环氧油、植物蜡、硅油、刹车油即制动油、真空泵油、润滑油和石蜡等等。
由上述说明可知，分子蒸馏机构的应用十分广泛，已有技术中较为常见的对脱除游离单体的产品所使用的分子蒸馏机构的结构如图3所示。包括基座1、蒸发器2、刮膜器3、冷凝器4和配有进料管51的盖5，蒸发器2安装在基座1上，刮膜器3位于蒸发器2内，冷凝器4同样地安装在基座1上并且位于刮膜器3内，盖5固定在蒸发器2的顶部。上述分子蒸馏机构的刮膜器3包括转笼31和安装在所述盖5上的与转笼31传动联结的用于驱使转笼31旋转的转笼驱动机构32，转笼31包括一接料盘311、一组中间固定环312、一底转盘313、一组固定杆314、一组刮膜滚子轴315和刮膜滚子316，一组固定杆314间隔设置，各固定杆314的上端与接料盘311的盘缘固定，中部穿设固定在一组中间固定环312上，而各固定杆314的下端与底转盘313固定，藉由一组固定杆314将接料盘311、一组中间固定环312和底转盘313联结而构成鼠笼状的转笼31，一组刮膜滚子轴315彼此呈间隔状态地与接料盘311、中间固定环312以及底转盘313固定，刮膜滚子316套置在各刮膜滚子轴315上。当物料从进料管51引至接料盘311上时，在刮膜器3的转笼驱动机构32的电机321的工作下，经减速机322带动主轴323旋转，由于主轴323是与接料盘311联结的，因此由主轴322带动接料盘311旋转，使整个刮膜器3的转笼31处于旋转状态。接料盘311上的待蒸馏的物料在离心力的作用下被甩至蒸发器2的内壁21上，即甩至蒸发器2的蒸发面上或称加热面上，物料在重力的作用下沿内壁21下降，此时，被刮膜滚子316刮抹而形成厚度相对均匀的液膜，在蒸发器2对内壁21上的即蒸发面上的物料进行加热蒸发的过程中，物料中的轻组份的分子被蒸出而到达冷凝器4，由冷凝器4冷凝后引出，从而达到液-液分离的目的。上面提到的转笼31的结构及原理还可由中国实用新型专利授权公告号CN2527947Y印证。
上述分子蒸馏机构的刮膜器3所存在的欠缺是：当刮膜滚子316在对内壁21上的物料刮匀的过程中，必然存在液滴飞溅现象，并且蒸汽分子在以喷射方式飞向冷凝器4时也会大量地夹带液滴，这些液滴在冷凝器4上收集后会严重地影响产品的纯度，降低液-液分离效果。
发明内容
本发明的任务在于提供一种能有效地防止液滴溅向冷凝器而藉以保障被分离的产品纯度的分子蒸馏机构。
本发明的任务是这样来完成的，一种分子蒸馏机构，包括基座、设在基座上的蒸发器和冷凝器、安置在蒸发器上部的具有进料管的盖以及联结于所述盖上的由转笼和与转笼传动联结的用于驱使转笼运动的转笼驱动机构构成的刮膜器，其中，转笼位于所述的蒸发器与冷凝器之间的腔体内，所述的转笼包括一接料盘、一组中间固定环、一底转盘、一组固定杆、一组刮膜滚子轴和刮膜滚子，一组固定杆彼此间隔分布，各固定杆的上端与接料盘固定，中部穿设固定在一组中间固定环上，下端与底转盘固定，一组刮膜滚子轴间隔并且彼此纵向并行地与接料盘、中间固定环以及底转盘固定，刮膜滚子套置在各刮膜滚子轴上，特征在于：在所述的套置有刮膜滚子的各相邻的刮膜滚子轴之间设置有用于阻止液滴和液沫进入冷凝器的除沫装置，各除沫装置的上部与所述接料盘固定，中部与所述中间固定环固定，下部与所述底转盘固定。
在本发明的一个具体的实施例中，所述的除沫装置包括一对防溅挡板和一组除沫挡板，各防溅挡板与所述的刮膜滚子的高度方向相对应并且毗邻于刮膜滚子，而所述的一组除沫挡板以间隔状态地并且彼此纵向并行地位于所述的一对防溅挡板之间，其中，各防溅挡板和各除沫挡板的上端与所述的接料盘嵌固，中部与所述的中间固定环嵌固，下端与所述的底转盘嵌固。
在本发明的另一个具体的实施例中，所述的一组除沫挡板的高度与所述的一对防溅挡板的高度相同。
在本发明的还一个具体的实施例中，所述的除沫挡板的横截面形状为＜形或S形。
本发明所提供的技术方案由于在套置有刮膜滚子的各相邻的刮膜滚子轴之间设置了除沫装置，因此当刮抹滚子在对蒸发器的内壁上的物料刮抹过程中所产生的液滴由除沫装置阻挡，而蒸汽分子则可穿越除沫装置进入冷凝器，从而有助于强化分离效果，提高产品的纯度。
附图说明
图1为本发明分子蒸馏机构的一个具体的实施例结构图。
图2为图1的剖视图。
图3为已有技术的分子蒸馏机构的结构图。
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式结合附图作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
请见图1和图2，给出了基座1，在基座1的中央配置有一抽真空罐，一蒸发器2由其底部的固定法兰22与底座1的上沿相固定，该蒸发器2为蜂窝状结构并且外设保温层26，加热介质如蒸汽或导热油或其它类似的热媒如热水从加热介质引入口23引入，经蜂窝孔25回流后从加热介质引出口24引出，形成循环，以便对蒸发器2的内壁21加热，该内壁21即为与物料接触的蒸发面(以下同)。冷凝器4位于蒸发器2内并且与基座1固定或者称安装在基座1上。冷凝器4包括上管座圈41、下管座圈42、一组冷却介质引入管43和一组冷却介质引出管44，上管座圈41是中空的并且构成有一回液腔411，一组冷却介质引入管43呈圆周排列，各冷却介质引入管43的上端与上管座圈41固定并且与所述的回流腔411相通，下端与下管座圈42固定。下管座圈42是中空的，并且由中间分隔板421分隔出进、出液腔422、423，在进液腔422上接续有一冷却介质引入接口4221，而在出液腔423上接续有一冷却介质引出接口4231，前述的冷却介质引入管43与进液腔422相通，而前述的冷却介质引出管44与出液腔423相通。上面所提到的的介质可以是水，也可以是其它与水相等效的冷却液。冷却介质由冷却介质引入接口4221引入进液腔422，经冷却介质引入管43进入回液腔411，继而由冷却介质引出管44引至出液腔423，直至由冷却介质引出接口4231引出，形成循环回流。
在图中还示出了有别于已有技术的申请人拟另行申请专利的配置在冷却介质引入管43和冷却介质引出管44的高度方向上的至少一个中间隔盘45，在中间隔盘45上开设有回收孔451，在回收孔451上接续有一用于将中间隔盘45的隔盘腔内的物料引出的回收管452。中间隔盘45的设置有助于减薄冷凝器表面的料液的液膜厚度，提高冷凝器4的冷凝效率，因为冷凝的物料在重力作用下沿冷凝器表面连续流动，由于冷凝液的液流流量较小且粘度较高，流动形式表现为层流，其液膜厚度随流动方向逐渐增加，因此当液膜变厚时，传热阻力便增大，使液膜表面温度升高，蒸汽得不到有效的冷凝而导致分离效率下降。所以通过分段设置中间隔盘45，由中间隔盘45移走冷凝液，能保障由蒸发器2蒸发出的冷凝液在冷凝器4得到有效冷凝，即提高冷凝器的冷凝效率。冷凝后流离于冷凝器4的冷凝液淌至回收料槽46，由接续在回收料槽46上的冷凝液回收管461引出。前述的回收料槽46与倾斜形态地固定在下管座圈42的内壁内，冷凝器4的容腔47与前述的抽真空罐11相对应。
请继续见图1和图2，本发明所推荐的刮膜器3包括转笼31和转笼驱动机构32，转笼31包括一接料盘311、一组中间固定环312、一底转盘313、一组固定杆314、一组刮膜滚子轴315和刮膜滚子316以及相对于已有技术而增设的一围液堰317，一组数量并不受到图1所示数量限制的固定杆314以间隔状态地并且优选以等间距间隔地设置，具体是：将各固定杆314的上端与接料盘311边缘部位固定，各固定杆314的中部穿插固定在一组中间固定环312上，而各固定杆314的下端与底转盘313固定。十分明显，由一组固定杆314将接料盘311、一组彼此间隔的中间固定环312以及底转盘313这三者联结为一个犹如鼠笼般的整体。优选的方案是：在两相邻的固定杆314之间配置一刮膜滚子轴315，具体是：将各刮膜滚子轴315的上端通过第一固定耳3151与接料盘311的边缘部位固定，将各刮膜滚子轴315的中部通过与中间固定环312的数量相等的第二固定耳3152与中间固定环312的边缘部位固定，而各刮膜滚子轴315的下端或称底端通过第三固定耳3153与底转盘313的边缘部位固定。在每一根刮膜滚子轴315上以满套的方式套置形状为管状体的刮膜滚子316，这里所讲的满套的概念是指对刮膜滚子轴315的高度方向(以图1所示为例)不留空缺区域地全部套置刮膜滚子316，由刮膜滚子316对蒸发器2的内壁21即蒸发面上的物料刮抹形成均匀的膜厚。在接料盘311所朝向上的一侧表面并且位于中央区域增设了申请人另行申请有专利的围液堰317，在围液堰317的壁上以间隔形式地开设有布料孔3171，图中示意的布料孔3171为三角形孔，但并不排斥其它形状例如圆形孔或六角形孔或＜形孔等等。由围液堰317围隔而形成的料腔3172与盖5上的进料管51的出料口511相对应，也就是说进料管51引入的待分离的物料率先进入料腔3172内，然后由布料孔3171均匀地抛及前述的内壁21。
在接料盘311所朝向上的一侧的表面，更具体地讲在所述围液堰317的中央还具有一连接盘座3111，由该连接盘座3111实现与转笼驱动机构32联结。作为刮膜器3的转笼驱动机构32的电机321与减速机322配接，并由减速机322携电机321安装于盖5的顶部的中央，主轴323的一端即图示的上端通过轴座3231与减速机322的动力输出轴相配接，而主轴323的下端通过连接盘3232与连接盘座3111连接。当盖5的底部的第一配接法兰52与蒸发器2上部的第二配接法兰27用螺钉并且加密封垫固定后，刮膜器3的转笼31便位于由蒸发器2与冷凝器4之间所形成的约为4-6cm程度的空间或称空腔内。刮膜滚子316对应于蒸发器2的内壁21，并且刮膜滚子316与内壁21之间所保留的间隙即为所要控制的液膜厚度，通常为0.05-0.5mm。
仍见图1和图2，在转笼31的各相邻的刮膜滚子轴315之间配置有作为本发明的技术要点的除沫装置318，除沫装置318包括一对防溅挡板3181和一组除沫挡板3182，防溅挡板3181毗邻于刮膜滚子316，具体是将防溅挡板3181的上端与接料盘311的边缘固定，中部与一组中间固定环312固定，底部与底转盘313固定。由图1示意并且根据申请人的上述说明，应当能悟知：相对于设在各刮膜滚子轴315上的刮膜滚子316的两侧各有一防溅挡板3181，而一对防溅挡板3181之间为一组优选的横截面形状呈＜字形的除沫挡板3182。各除沫挡板3182的上端优选以镶嵌方式固定于接料盘311的边缘部位，中部也以镶嵌方式嵌固于一组中间固定环312上，而底端同样以镶嵌方式嵌固于底转盘313上。各除抹挡板3182的高度与防溅挡板3181相等，除沫挡板3182之间保留有间隙，藉由间隙形成百叶窗般的效应。在上面申请人所推荐的除沫挡板3182的横截面形状优选为＜字，但也可以S形或称波浪形或其它类似的形状。上述除沫装置318的功用在于：当刮膜滚子316在对内壁21上的物料刮匀的过程中，难免会有液滴飞溅，并且蒸汽分子以喷射方式飞向冷凝器时也会夹带大量液滴，这些液滴在冷凝器4上收集后会严重地影响产品的纯度，即降低液-液分离效果。而防溅挡板3181及除沫挡板3182的设置可以去掉由蒸汽流夹带的液滴，因为液滴遭遇防溅挡板3181和除沫挡板3182时会转向并且返回到或称抛回到内壁21，而蒸汽分子小且速度快的成份则会穿越由防溅挡板3181与除沫挡板3182所形成的屏障到达冷凝器，因此，除沫装置318能消除液滴飞溅和雾沫夹带所造成的对产品质量的影响，强化分离效果。
如前述，被冷凝器4冷凝后的即分离后物料或称蒸取物分别由中间隔盘45和回收料槽46回收，而蒸除的物料则沿着内壁21淌及至设在基座1内的并且与基座1的内壁相固定的外回液槽12，由接续在外围液槽12上的回液接管121引出。
申请人结合图1和图2叙述本发明的工作过程，以蒸馏单甘酯为例，单甘酯的全称为单脂肪酸甘油酯(英文名称为：Monoglycerides，简称MG)，单甘酯产品是一种白色蜡质片状、珠状或粉状固体，不溶于水而易溶于氯仿、乙醇、丙酮或乙醚等有机溶剂。单甘酯在食品如面包、糕点、馒头、饼干、糖果、人造奶油、冰淇淋、乳制品、肉制品、豆制品和饮料等等中能起乳化、分散、消泡、增量、防腐冷冻和保鲜作用，有利于改善食品组织和口感，因而是世界各国广为使用的并且用量极大的食品乳化剂。它是美国食品和药物管理局(FDA)和联合国粮农组织与世界卫生组织(FAO/WHO)认定的安全产品。此外，单甘酯在医药制品被用作赋形剂和配制中性药膏等等；在化妆品方面，主要用于膏霜、底粉、香粉和胭脂等等；在纺织行业，用作纺织品软化剂(柔软剂)。鉴此，单甘酯的用量较大，用途较广，随着我国分子蒸馏技术的发展和设备的完善，我国的年生产量也不断增大。
启用本发明提供的分子蒸馏机构蒸取单甘酯时，将经前道的生产工艺获取的富含单甘酯的液料从进料管51引入，由进料管51的出料口511喂及至围液堰317的料腔3172，由于此时的刮膜器3处于工作状态，即由转笼驱动机构32的电机321通过减速机322带动主轴323旋转，由于主轴323是与接料盘311上的连接盘座3111固联的，因此由主轴323带动连接盘座3111，使刮膜器3的转笼31旋转，在旋转过程中，由于离心力的作用将料腔3172中的物料从布料孔317中以均匀状态地抛至蒸发器2的蒸发面即内壁21上。与此同时，由处于旋转状态下的刮膜滚子316对内壁21上的物料刮匀或者称抹匀，此时，在蒸发器2的蒸发下，逸出于物料中的蒸汽分子或称单甘酯分子到达冷凝器4，由冷凝器4冷凝，被冷凝后的处于冷凝器4上部和中部的液料率先由中部隔盘45收取并且由回收管452引出收集，而冷凝器4下部的即由上部逐渐流淌而至的未被中间隔盘45收取的液料则淌及回收料槽46，由冷凝液回收管461引出收集。而蒸除的另外组份的液料则从内壁21流淌至外回液槽12，由回液接管121引出收集，从而完成了整个液-液分离过程。
在上述过程中，围液堰37可起到将物料均匀地抛及内壁21；刮膜滚子316将内壁21上的物料的厚度刮抹至极致的均匀状态。从而能提高蒸发器2对物料的蒸发效率，不仅可以提高单位时间内的产量，而且十分有利于节约能源，例如既节约对蒸发器2蒸发的加热介质，又节约对冷凝器4冷凝的冷却介质。此外，通过作为本发明的创新要点的除沫装置318的防溅挡板3181和除沫挡板3182的协同作用，可有效地阻挡液滴溅向冷凝器4，因而对产品的纯度能起积极的作用；由另行申请专利的中间隔盘45可起到增进冷凝效果的作用。