[發明專利]一種多層碟片式離心與重力成膜微波蒸發裝置

在審

• 申請號: 201510733123.0
• 申請日: 2015-10-31
• 公開（公告）號: CN105251225A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 葉菁;胡漢華;孫春毅
• 申請（專利權）人: 武漢紐威晨創科技發展股份有限公司
• 主分類號: B01D1/00
• 分類號: B01D1/00;B01D1/30
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;朱宏偉

技術領域

本發明涉及液體混合物蒸發分離或濃縮技術領域，更具體地說，涉及一種多層碟片式離心與重力成膜微波蒸發裝置。

背景技術

液體的分子由于分子運動有從液相表面逃逸或揮發的傾向，這種傾向隨著溫度的升高而增大。利用液體混合物中各組分揮發度的差別，將液體混合物中易揮發的液相加熱至氣化，使液體變為蒸氣，即所謂蒸發。

在蒸發過程中，易揮發組分在蒸氣中得到增濃，難揮發組分在剩余液中也得到增濃，這在一定程度上實現了不同組分的分離。組分之間的揮發度相差越大，則這種增濃程度也越大。如果將液體置于密閉的真空系統中，則液體分子繼續不斷地溢出，而在液相界面上形成蒸氣，若通過真空機組的連續抽吸來維持一定的真空度，則可從該真空體系中連續地輸出揮發性蒸氣。蒸發適用于各種蒸餾、分離、提純、濃縮、萃取、脫氣、除味、反應等工藝，因此，廣泛用于制藥、生物、食品、香料、石化、日化、環保、農藥、海水淡化等行業。

由于蒸發涉及傳質、傳熱，也屬于換熱設備，而液膜傳熱是強化傳熱的有效方法之一。膜層越薄、成膜越均勻，傳熱效率就越高。為使膜層均勻，減小溫度梯度，增大比表面積，縮短受熱時間，開發的膜式蒸發器，其公知的類型包括：升膜式、降膜式、機械攪拌式薄膜蒸發器和離心式薄膜蒸發器，其中，升膜式和降膜式為常用的傳統形式蒸發器。

機械攪拌式薄膜蒸發器，又稱旋轉薄膜蒸發器，是一種真空條件下采用機械攪拌進行降膜蒸發的效率較高的蒸發器。其中，以刮膜式蒸發器為代表的機械攪拌式薄膜蒸發器也已得到廣泛應用，其原理為：料液通過上端旋轉液體分布器被分成多股料流進入圓筒內壁；每股料流被相應的刮板攪動，分散在蒸發圓筒加熱內壁上形成均勻液膜；液膜吸收夾套中加熱介質(熱蒸汽或導熱油)傳給蒸發表面的熱量，在其表面迅速蒸發，膜層減薄，又被后繼刮板掃刮，形成新膜，再蒸發，如此反復進行。其特性是真空壓降小、操作溫度低、受熱時間短、蒸發強度高、操作彈性大，特別適用于熱敏性、粘性、有生垢發泡趨勢料液的蒸發濃縮分離。

離心式薄膜蒸發器，又稱離心蒸發器。其構造與碟片式離心機相仿，但碟片具有夾層，內通加熱蒸汽。由于旋轉碟片的離心力作用，料液分布于碟片的內表面，形成薄膜。碟片夾層內的蒸汽液膜進行加熱蒸發，濃縮液則匯集于周邊液槽內，由吸料管籍真空作用將其吸出。二次蒸汽經碟片頂部空間匯集上升，進入冷凝器冷凝，并由真空泵抽出。加熱蒸汽由底部空心轉軸通入，經通道進入碟片夾層。其特性是傳熱效率高，蒸發強度大，料液受熱時間短，形成的膜層薄，特別適合于熱敏性物料的蒸發濃縮，但不宜用于黏度大、易結晶、易結垢的料液。

通常膜式蒸發器與其輔助設備一起構成蒸發操作系統。輔助設備一般有預熱器、脫氣裝置、真空機組、輸送泵、精餾液罐和濃縮物料罐以及相應的加熱系統和冷卻/冷凝系統等，廣泛應用于蒸發濃縮、脫氣脫溶、蒸餾提純等工藝。但既有技術的膜式蒸發器多為立式，料液在蒸發器圓筒內的流速較快，易導致揮發性組分蒸發不夠充分，一定程度上影響了蒸發效果。

在這類基于料液膜層蒸發為原理的分離、濃縮等蒸餾提取或萃取裝置中，大多采用的是間壁加熱的傳熱方式，即夾套或夾層中的熱蒸汽或導熱油等熱介質，先使壁面材料受熱，再通過傳導加熱將熱量傳遞給料液，期間熱流穿越了多個界面，影響了換熱效率的提高。另一種傳熱方式是將熱蒸汽直接導入蒸發器內，通過對流加熱使料液表面加熱蒸發，帶來的問題是水蒸汽混入到氣相揮發物中，額外增加了后續的氣液分離負荷，甚至可能影響到分離物的品質。因此，加熱介質和與料液的換熱方式，也是影響蒸發器效率的重要因素。

微波被定義為波長在lm～1mm，頻率在300～3000GHz范圍內的一種電磁波，因此，具有直線傳播及受不同介質的吸收、反射和透射作用等特性。當介質吸收微波能量時，微波即對介質產生加熱作用。

微波主要通過兩種機制對介質進行加熱：即極化機制和離子傳導機制。其中，偶極極化和界面極化是共價化合物的主要極化加熱機制，而介質內因存在自由移動離子在電磁場中所產生的離子遷移電流，進而產生熱，則是離子化合物的離子傳導主要加熱機制。