[實(shí)用新型]一種多層碟片式離心與重力成膜及差速減壓的低溫蒸發(fā)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520863231.5
• 申請日: 2015-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN205182209U
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉菁;胡漢華;余經(jīng)碳
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢紐威制藥機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): B01D1/22
• 分類號(hào): B01D1/22
• 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(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及液體混合物蒸發(fā)分離或濃縮技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種多層碟片式離心與重力成膜及差速減壓的低溫蒸發(fā)裝置。

背景技術(shù)

液體的分子由于分子運(yùn)動(dòng)有從液相表面逃逸或揮發(fā)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(fā)度的差別，將液體混合物中易揮發(fā)的液相加熱至氣化，使液體變?yōu)檎魵猓此^蒸發(fā)。

在蒸發(fā)過程中，易揮發(fā)組分在蒸氣中得到增濃，難揮發(fā)組分在剩余液中也得到增濃，這在一定程度上實(shí)現(xiàn)了不同組分的分離。組分之間的揮發(fā)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(tǒng)中，則液體分子繼續(xù)不斷地溢出，而在液相界面上形成蒸氣，若通過真空機(jī)組的連續(xù)抽吸來維持一定的真空度，則可從該真空體系中連續(xù)地輸出揮發(fā)性蒸氣。蒸發(fā)適用于各種蒸餾、分離、提純、濃縮、萃取、脫氣、除味、反應(yīng)等工藝，因此，廣泛用于制藥、生物、食品、香料、石化、日化、環(huán)保、農(nóng)藥、海水淡化等行業(yè)。

在本領(lǐng)域中，蒸發(fā)器公知的類型較多，如，按操作壓力分為：常壓、加壓和減壓三種。按蒸發(fā)方式分為：自然蒸發(fā)型，即溶液在低于沸點(diǎn)溫度下蒸發(fā)；沸騰蒸發(fā)型，即將溶液加熱至沸點(diǎn)，使之在沸騰狀態(tài)下蒸發(fā)。按溶液運(yùn)動(dòng)狀況分為：循環(huán)型，即沸騰溶液在加熱室中多次通過加熱表面；單程型，即沸騰溶液在加熱室中一次通過加熱表面。按加熱方式分：直接接觸型：加熱介質(zhì)與溶液直接接觸傳熱；間接加熱型，容器間壁傳給被蒸發(fā)的溶液。即在間壁式換熱器中進(jìn)行的傳熱過程。按效數(shù)分為：單效蒸發(fā)型，即蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽直接冷凝不再利用；多效蒸發(fā)型，即將二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽，并將多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)。

由于蒸發(fā)涉及傳質(zhì)、傳熱，也屬于換熱設(shè)備，而液膜傳熱是強(qiáng)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(shí)間，開發(fā)的膜式蒸發(fā)器，其公知的類型包括：升膜式、降膜式、機(jī)械攪拌式薄膜蒸發(fā)器和離心式薄膜蒸發(fā)器。

降膜式蒸發(fā)器原理是：料液自降膜蒸發(fā)器加熱室上管加入，通過液體分布及成膜裝置，均勻分配到各換熱管內(nèi)，在重力和真空誘導(dǎo)及氣流作用下，成均勻自上而下的膜層流動(dòng)，流動(dòng)過程中，被殼程加熱介質(zhì)加熱蒸發(fā)。其特性是傳熱強(qiáng)度高、受熱時(shí)間短、蒸發(fā)溫度低、液膜流量易于調(diào)整、操作穩(wěn)定可靠，適用于熱敏性料液的蒸發(fā)濃縮分離。

升膜式蒸發(fā)器與降膜式結(jié)構(gòu)基本相同，主要區(qū)別在于原料液是從加熱室的底部進(jìn)入，料液進(jìn)入加熱管后，受熱沸騰迅速氣化，蒸汽在管內(nèi)迅速上升，料液受到高速上升蒸汽的帶動(dòng)，沿管壁形成膜狀上升，并繼續(xù)蒸發(fā)。其特性是液體高度湍流、停留時(shí)間極短、操作可控性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊造價(jià)低，適用于蒸發(fā)量大、熱敏性、粘性、有生垢發(fā)泡趨勢料液的蒸發(fā)。

機(jī)械攪拌式薄膜蒸發(fā)器，簡稱薄膜蒸發(fā)器，又稱旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器，是一種真空條件下采用機(jī)械攪拌進(jìn)行降膜蒸發(fā)的效率較高的蒸發(fā)器。其中，以刮膜式蒸發(fā)器為代表的機(jī)械攪拌式薄膜蒸發(fā)器已得到廣泛應(yīng)用，其原理為：預(yù)熱到一定溫度的料液，自蒸發(fā)器上部通過旋轉(zhuǎn)液體分布器被分成多股料流進(jìn)入圓筒內(nèi)壁；每股料流被相應(yīng)的刮板攪動(dòng)，分散在蒸發(fā)圓筒加熱內(nèi)壁上形成均勻液膜；液膜吸收夾套中加熱介質(zhì)(加熱蒸汽或?qū)嵊?傳給蒸發(fā)表面(圓筒內(nèi)壁)的熱量，在其表面迅速蒸發(fā)，膜層減薄，又被后繼刮板掃刮，形成新膜，再蒸發(fā)，如此反復(fù)進(jìn)行，料液逐漸被蒸發(fā)。其特性是真空壓降小、操作溫度低、受熱時(shí)間短、蒸發(fā)強(qiáng)度高、操作彈性大，特別適用于熱敏性、粘性、有生垢發(fā)泡趨勢料液的蒸發(fā)濃縮分離。

離心式薄膜蒸發(fā)器，又稱離心蒸發(fā)器。其構(gòu)造與碟片式離心機(jī)相仿，但碟片具有夾層，內(nèi)通加熱蒸汽。由于旋轉(zhuǎn)碟片的離心力作用，料液分布于碟片的內(nèi)表面，形成薄膜。碟片夾層內(nèi)的蒸汽液膜進(jìn)行加熱蒸發(fā)，濃縮液則匯集于周邊液槽內(nèi)，由吸料管籍真空作用將其吸出。二次蒸汽經(jīng)碟片頂部空間匯集上升，進(jìn)入冷凝器冷凝，并由真空泵抽出。加熱蒸汽由底部空心轉(zhuǎn)軸通入，經(jīng)通道進(jìn)入碟片夾層。其特性是傳熱效率高，蒸發(fā)強(qiáng)度大，料液受熱時(shí)間短，形成的膜層薄，特別適合于熱敏性物料的蒸發(fā)濃縮，但不宜用于黏度大、易結(jié)晶、易結(jié)垢的料液。

通常膜式蒸發(fā)器與其輔助設(shè)備一起構(gòu)成蒸發(fā)操作系統(tǒng)。輔助設(shè)備一般有預(yù)熱器、脫氣裝置、真空機(jī)組、輸送泵、精餾液罐和濃縮物料罐以及相應(yīng)的加熱系統(tǒng)和冷卻/冷凝系統(tǒng)等，廣泛應(yīng)用于蒸發(fā)濃縮、脫氣脫溶、蒸餾提純等工藝。但既有技術(shù)的膜式蒸發(fā)器多為立式，料液在蒸發(fā)器圓筒內(nèi)的流速較快，易導(dǎo)致?lián)]發(fā)性組分蒸發(fā)不夠充分，一定程度上影響了蒸發(fā)效果。