[發(fā)明專利]一種液膜厚度限域調(diào)諧分子蒸餾刮膜裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211088564.6
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN116159327A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉澤民;宋一鳴
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: B01D3/12
• 分類號: B01D3/12;B01D3/42
• 代理公司: 西安方諾專利代理事務所(普通合伙) 61285
• 代理人: 李思瓊

本發(fā)明公開了一種液膜厚度限域調(diào)諧分子蒸餾刮膜裝置，涉及分子蒸餾刮膜領域，包括刮膜器、轉(zhuǎn)軸和蒸發(fā)器，所述刮膜器與所述轉(zhuǎn)軸之間設置有限制液膜厚度的調(diào)整機構，所述調(diào)整機構的末端連接所述刮膜器，所述調(diào)整機構包括連桿與調(diào)節(jié)所述蒸發(fā)器與所述刮膜器表面之間距離并限制液膜厚度的調(diào)節(jié)部件。本發(fā)明結構簡單操作簡便，可有效解決蒸發(fā)器表面液膜厚度無法精確調(diào)節(jié)、完整薄膜占比過于小而頭波占比較大以及頭波內(nèi)液體劇烈翻滾會引起大量的霧沫或飛沫的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及分子蒸餾刮膜領域，尤其是涉及一種液膜厚度限域調(diào)諧分子蒸餾刮膜裝置。

背景技術

分子蒸餾作為一種先進的在非平衡狀態(tài)下對液液混合物進行的一種特殊的分離技術，其原理是根據(jù)混合溶液中不同組分的分子自由程的差異，當分子蒸餾中蒸發(fā)面與冷凝面間的距離小于或等于被分離物質(zhì)的分子平均自由程而大于其他組分的分子平均自由程時，在低溫負壓條件下即能獲得極高純度的產(chǎn)品。正是因為在低溫下進行分離，能夠在分離過程中最大程度避免物質(zhì)發(fā)生熱敏反應。它是目前國內(nèi)外對天然產(chǎn)物分離的重要技術手段。目前國內(nèi)外使用最多的分子蒸餾為刮膜式分子蒸餾，該類型的分子蒸餾是在蒸發(fā)面增加了刮膜器，大大降低了蒸發(fā)器表面的液膜厚度，加快了蒸發(fā)器表面液膜內(nèi)液體的混合程度，是一種高效的分離純化裝置。

在分子蒸餾設計中，蒸發(fā)器表面的液膜厚度是重點考慮對象。液膜厚度對分離速率和分離效率有決定性作用。液膜厚度過大，液膜內(nèi)傳熱傳質(zhì)阻力過大，傳質(zhì)傳熱效率差，分離速率低下。

為了降低蒸發(fā)器液膜厚度，研究者開發(fā)出刮膜式分子蒸發(fā)裝置。通過外部電機帶動轉(zhuǎn)子，通過物理手段降低蒸發(fā)器表面液膜的厚度。通過調(diào)整轉(zhuǎn)子與蒸發(fā)器壁面的距離來控制蒸發(fā)器表面液膜厚度。根據(jù)刮膜器自身是否能夠轉(zhuǎn)動，主要分為刮板式和滾筒式兩大類。但是不論是哪一類的刮膜器，在正常運轉(zhuǎn)時依然存在以下問題：

研究者通過對刮膜式分子蒸餾裝置中蒸發(fā)器表面的液膜進行研究，根據(jù)在蒸發(fā)器表面的形態(tài)將其分為頭波、完整薄膜、破裂薄膜和波紋四個部分。當刮膜器與蒸發(fā)器壁面距離過小時，完整薄膜部分占比過于小，而頭波部分占比較大，物料在蒸發(fā)器表面停留時間較短，導致分離速率下降。同時，由于頭波的存在，在刮膜器運動時頭波內(nèi)液體劇烈翻滾，會引起大量的霧沫或飛沫，會嚴重影響分離效率。而且刮膜器安裝時與蒸發(fā)面平行，但在高速轉(zhuǎn)動時，由于離心力的存在，會造成刮膜器彎曲進而導致在整個蒸發(fā)器表面膜厚度不均一。除此外，在刮膜式分子蒸發(fā)裝置制造完成后，刮膜器與蒸發(fā)器表面的距離即為定值，無法進行調(diào)整。

因此，針對上述問題申請人期望能夠有一種可以調(diào)節(jié)蒸發(fā)器表面液膜厚度，同時能夠在高速運轉(zhuǎn)的情況下盡可能減小頭波占比而增大完整薄膜占比，在刮膜器后增大液體表面積、完整液膜的占比和內(nèi)部的湍動程度，減少在蒸發(fā)空間中的霧沫或飛沫的刮膜裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種液膜厚度限域調(diào)諧分子蒸餾刮膜裝置，以解決上述背景技術中蒸發(fā)器表面液膜厚度無法精確調(diào)節(jié)、完整薄膜占比過于小而頭波占比較大以及頭波內(nèi)液體劇烈翻滾會引起大量的霧沫或飛沫的問題。

本發(fā)明的核心技術思路是：設計一個帶有蝸輪蝸桿的刮膜器，通過調(diào)節(jié)刮膜器與蒸發(fā)器表面間的距離，從而精確調(diào)節(jié)蒸發(fā)器表面液膜的厚度，并在刮膜器后方設置防霧沫夾帶結構，有效捕捉刮膜器快速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的霧沫或飛沫，將刮膜器表面設為螺紋凹槽，來增大完整薄膜占比。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種液膜厚度限域調(diào)諧分子蒸餾刮膜裝置，包括刮膜器、轉(zhuǎn)軸和蒸發(fā)器，所述刮膜器與所述轉(zhuǎn)軸之間設置有限制液膜厚度的調(diào)整機構，所述調(diào)整機構的末端連接所述刮膜器。

進一步的，所述調(diào)整機構包括連桿與調(diào)節(jié)所述蒸發(fā)器與所述刮膜器表面之間距離并限制液膜厚度的調(diào)節(jié)部件。

進一步的，所述調(diào)節(jié)部件為連接在所述連桿尾端的蝸輪蝸桿結構。

進一步的，所述刮膜器的徑向后方設有捕捉霧沫或飛沫的防霧沫夾帶結構。