实验室精馏塔分离装置制造方法

实验室精馏塔分离装置制造方法

实验室精馏塔分离装置的制造方法，涵盖了从设计、材料选择、加工到组装的完整流程。下面我将分步详细阐述，主要针对实验室见的玻璃精馏装置（因其耐腐蚀、易观察），并简要提及小型金属塔的制造要点。

核心设计阶段

在制造前，必须明确装置的技术要求，这直接决定了制造方法：

1. 任务：待分离物系的组分、沸点差、化学性质（腐蚀性、易燃易爆性）。

2. 塔型选择：常压精馏、减压精馏还是加压精馏？

3. 规模与规格：理论塔板数（或塔高）、回流比控制精度、塔内径（通常10-50mm）、填料类型（如θ环、不锈钢丝网填料）或塔板类型。

4. 热源与控温：加热方式（电热套、油浴）、温度控制精度。

5. 测量与控制：是否需要在线温度传感器、压力传感器、自动回流比控制头。

玻璃精馏塔装置的制造方法（主流方法）

实验室玻璃装置通常采用标准化玻璃组件 + 定制加工 + 组装的模式。

一、 主要部件及其制造/获取方法

1. 塔釜（再沸器）：

• 方法：通常由标准圆底烧瓶（如2L、3L）改造而成。

• 加工：在瓶肩处通过玻璃热加工（灯工）接出一个与塔身连接的标准磨口（如Φ29/32， Φ24/29）。底部侧方可接一个测温管或鼓泡器接口。

• 要点：确保连接口垂直，瓶底平整以利加热均匀。

2. 塔身（核心部分）：

• 拉制：将选定内径的玻璃管在高温下拉直、定径，确保内壁光滑、直径均匀。

• 切割与打磨：按设计长度切割，端口在火焰上抛光或机械打磨，防止锋利边缘。

• 接口制作：两端通过灯工技术焊接标准磨口（一端为阳口，一端为阴口），严格保证同轴度。这是制造关键，需要经验丰富的玻璃灯工。

• 材料：硼硅酸盐玻璃（如GG-17或Pyrex），耐热冲击、化学性质稳定。

• 制造：

• 填料填充：对于填料塔，塔身需预留填料装填口（一个带磨口塞的侧支管）。

3. 塔头（冷凝与回流比控制装置）：

• 简单蒸馏头：结构简单，无回流比控制，用于简单分离。

• 常压/减压分馏头（如Hempel分馏头）：内置电磁阀或玻璃活塞，通过定时切换实现回流与采出的手动/自动控制。

• 这是密的部件，决定回流比控制精度。

• 类型：

• 制造：由玻璃灯工复杂吹制而成。将冷凝管（蛇形、直形）、馏出液流道、回流液流道、真空接口、测温口、产品接收口等集成在一个玻璃件上。对密封性和流道光滑度要求。

4. 冷凝器：

• 全冷凝器：通常为独立的蛇形冷凝管或直形冷凝管，标准件。

• 制造：将内管盘绕成型后，套上外管，两端密封焊接进出水口。

5. 接收器（馏分收集器）：

• 可能是一个简单的接收瓶，或带有多尾接液管的旋转接收器，便于切换收集不同馏分。

• 制造：通过灯工将多个接收支管与一个中心转轴连接，确保转动顺畅且密封良好。

6. 保温与测量附件：

• 保温套：通常用石棉绳、玻璃棉缠绕，外部套铝箔或定制电加热跟踪保温夹套（带温控）。

• 测温管：在塔身、塔釜、塔头等关键位置焊接温度计套管（一个细玻璃管，用于插入温度传感器）。

二、 组装与密封

1. 密封：所有接口均使用标准磨口，涂抹少量真空硅脂或使用聚四氟乙烯（PTFE）密封圈。对于减压操作，需确保所有磨口匹配度高，无瑕疵。

2. 固定：使用铁架台、夹具、十字夹等将各部件牢固、垂直地固定在实验铁架或导轨上。确保塔身垂直是实验成功的关键。

3. 连接：连接恒温循环水系统（冷凝器）、真空系统（如需要）、加热系统、测量仪表（温度传感器、压力传感器）。