CN101234257B - 微波旋转薄膜浓缩器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微波旋转薄膜浓缩装置，它包括密闭罐体(1)、旋转式蒸发器(2)、微波装置(3)、溶液进料管(4)、浓缩液出料管(5)、冷凝器(6)、微波屏蔽装置(7)、搅拌电机(8)及真空系统，其旋转式蒸发器(2)的蒸发表面为锥形或圆形，它的轴线与水平面的角度a为0～90°；旋转式蒸发器(2)采用磁力搅拌装置与外部搅拌电机(8)间接相连，置于密闭罐体内中心；密闭罐体(1)有可开启的盖，盖上有视镜(9)。本发明解决了现有设备在提取液浓缩过程中，蒸发速度慢、浓缩温度高、料液长期受热导致分解、料液爆沸导致无法减压操作、能源利用率低、设备死体积大、设备难于清洗等问题，具有广泛的应用前景。

Description

微波旋转薄膜浓缩器
技术领域
本发明涉及一种浓缩装置，尤其是一种微波旋转薄膜浓缩装置。
背景技术
浓缩技术广泛的应用于液体的蒸发及化合物的结晶过程，主要为常压浓缩、减压浓缩及冷冻干燥方式。减压主要方式为减压状态下，物料蒸发温度降低，对液体进行热能供给后，使溶剂蒸发，达到有效提高浓度及促进结晶的目的。
传统单效浓缩及多效浓缩器存在加热时间长，换热效率低，有效成份长期暴露于高温环境，造成分解；传统换热器采用板式或列管方式，表面难清理，且容易结构，造成传热效率低，热能损耗严重；同时，在蒸发时，物料由于气泡多造成暴沸严重，料液时常损失，为达到有效浓缩，必须适当降低真空度，又进一步造成浓缩速度缓慢，成份损失增加。
蒸发速度主要与蒸发表面积成正比，如何有效增加表面积，将大大提高蒸发速度；同时，如何有效避免溶液蒸发时发泡，减少有效成分损失，都是当前改善浓缩方式的当务之急。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效而损失小的微波旋转薄膜浓缩器。
本发明的微波旋转薄膜浓缩器包括：密闭罐体1、旋转式蒸发器2、微波发生装置3、溶液进料管4、浓缩液出料管5、冷凝器6、微波屏蔽装置7、搅拌电机8及真空系统。微波旋转薄膜浓缩器的主体为密闭罐体，密闭罐体为圆柱形腔体，有可开启的盖，盖上有视镜，便于观察液体在浓缩器内的沸腾性状，从而调节仪器参数，观察窗内表面有微波屏蔽装置；微波装置安放在密闭罐体内壁处，可有1～2个；罐体有开口，开口与冷凝器连接，冷凝器通过管道与真空系统相连。罐体中心安放旋转薄膜浓缩器，蒸发器的蒸发表面为锥形设计，蒸发器的锥形蒸发表面的锥角b为5～180°，优选60～120°；蒸发器轴线与水平面夹角a为0～90°，优选20～60°。蒸发器可以为实心或空心：实心时，采用材质包括但不限于：不锈钢、石英玻璃、陶瓷、塑料等，其中，塑料为聚四氟乙烯；空心时，与料液接触的蒸发面选用材 质包括但不限于：不锈钢、陶瓷；空心夹套内填充材质包括但不限于：硅油、甘油、四针状氧化锌晶须复合材料、纯铁体与堇青石以30∶70的比例混合煅烧材料等热稳定性好、不挥发液体或固体；夹套外层采用材料包括但不限于：石英玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯、塑料等具有微波可穿透、且不吸收微波能、高耐热性、热膨胀系数小的物质，陶瓷如氧化铝、氟化镁和硫化锌陶瓷等，塑料如聚乙烯、聚苯乙烯塑料等。蒸发器锥形表面外边缘有一圈挡板10，目的防止料液甩出蒸发器，其挡板与锥面的夹角c为5～175°，优选60～120°；挡板与锥形蒸发面之间有半圆形凹槽，凹槽半径0.5～2cm。
蒸发器底部采用直接连接或间接连接方式与搅拌电机相连，间接方式采用磁力搅拌装置与密闭罐体外的磁力搅拌电机相连；直接连接方式采用轴与外部搅拌电机相连。料液输送系统包括：溶液进料管、浓缩液出料管及相应的泵、管道，在蒸发器锥体与挡板的结合处有出料管的开口，开口与圆顶点及圆心夹角d为0～180°，优选60～120°，管口与蒸发面距离2～20mm，出料管与锥体内表面呈切向，与蒸发器旋转方向相反，距离收集管口2～20mm处有长方形挡板11，防止料液喷溅，另有圆形挡板12位于蒸发器外缘最高点垂线与出料管相交的地方，直径5～8cm；蒸发器的中心有进料管开口，进料口与锥体轴心线平行，距离进料管口0.2-1cm处，有长方形挡板13，挡板长面与圆呈切向。在进料管、出料管、密闭罐体内部均有温度传感器T1、T2、T3，便于控制操作参数。在设备外接管路中均有微波屏蔽装置，避免辐射。
本发明微波旋转薄膜浓缩器的主要特点：采用微波加热方式，避免蒸汽加热的效率低及体积大的缺点，有效减少浓缩器的体积；采用旋转方式，在离心力作用下强制将液体拉成薄膜，有效增加蒸发面积，减少受热时间，增加物质的稳定性，适用于热敏物质的浓缩；同时，在离心力的作用下，有效的抑制物料的发泡，扩大了该浓缩器的应用范围；采用磁力搅拌作为旋转蒸发器的驱动装置，避免了传统轴传动的润滑油泄漏及密封不严造成真空度无法保证的问题。由于蒸发器直接可以观察到，表面光滑，设备整体可拆卸，无死角，清洗方便彻底，避免污染；采用微波作为加热介质，避免蒸汽加热方式的结垢使传热效率降低，能源损耗增大现象的发生。
本发明解决了现有设备在提取液浓缩过程中，蒸发速度慢、浓缩温度高、料液长期受热导致分解、料液爆沸导致无法减压操作、能源利用率低、设备死体积大、设备难于清洗等问题，具有广泛的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图，侧视图；
图2是本发明实施例的结构示意图，正视图；
具体实施方式
下面列举实施例进一步详细说明本发明，该实施例仅用于说明本发明而对本发明并没有限制。
实施例1
微波旋转薄膜浓缩器，包括密闭罐体1、旋转式蒸发器2、微波发生装置3、溶液进料管4、浓缩液出料管5、冷凝器6、微波屏蔽装置7、搅拌电机8及真空系统。
微波旋转薄膜浓缩器的主体为密闭罐体，密闭罐体为圆柱形腔体，有可开启的盖，盖上有视镜，观察窗内表面有微波屏蔽装置；1个微波装置安放在密闭罐体内壁处；罐体有开口，开口与冷凝器连接，冷凝器通过管道与真空系统相连。罐体中心安放旋转薄膜浓缩器，蒸发器的蒸发表面为锥形设计，蒸发器锥角b为180°；蒸发器轴线与水平面夹角a为90°。蒸发器为实心，不锈钢材质；蒸发器锥形表面外边缘有一圈挡板10，其挡板与锥面的夹角c为60°；挡板与锥形蒸发面之间有半圆形凹槽，凹槽半径2cm。蒸发器底部采用磁力搅拌装置与密闭罐体外的磁力搅拌电机间接相连；料液输送系统包括：溶液进料管、浓缩液出料管及相应的泵、管道，在蒸发器锥体与挡板的结合处有出料管的开口，开口与圆顶点及圆心夹角d为120°，管口与蒸发面距离0.2m，出料管与锥体内表面呈切向，与蒸发器旋转方向相反，距离收集管口0.2m处有长方形挡板11，另有圆形挡板12位于蒸发器外缘最高点垂线与出料管相交的地方，直径8cm；蒸发器的中心有进料管开口，进料口与锥体轴心线平行，距离进料管口0.2cm处，有长方形挡板13，挡板长面与圆呈切向。在进料管、出料管、密闭罐体内部均有温度传感器T1、T2、T3。在设备外接管路中均有微波屏蔽装置7。
实施例2
微波旋转薄膜浓缩器，包括密闭罐体1、旋转式蒸发器2、微波发生装置3、溶液进料管4、浓缩液出料管5、冷凝器6、微波屏蔽装置7、搅拌电机8及真空系统。
微波旋转薄膜浓缩器的主体为密闭罐体，密闭罐体为圆柱形腔体，有可开启的盖，盖上有视镜，观察窗内表面有微波屏蔽装置；微波装置安放在密闭罐体内壁处，有2个；罐体有开口，开口与冷凝器连接，冷凝器通过管道与真空系统相连。罐体中心安放旋转薄膜浓缩器，蒸发器的蒸发表面为锥形设计，蒸发器锥角b为60°；蒸发器轴线与水平面夹角a为0°。蒸发器空心，蒸发面为不锈钢材质，空心夹套内填充四针状氧化锌晶须复合材料，外层采用陶瓷封闭；蒸发器锥形表面外边缘有一圈挡板10，其挡板与锥面的夹角c为120°；挡板与锥形蒸发面之间有半圆形凹槽，凹槽半径0.5cm。蒸发器底部采用磁力搅拌装置与密闭罐体外的磁力搅拌电机间接相连；料液输送系统包括：溶液进料管、浓缩液出料管及相应的泵、管道，在蒸发器锥体与挡板的结合处有出料管的开口，开口与圆顶点及圆心夹角d为180°，管口与蒸发面距离2cm，出料管与锥体内表面呈切向，与蒸发器旋转方向相反，距离收集管口1cm处有长方形挡板11，另有圆形挡板12位于蒸发器外缘最高点垂线与出料管相交的地方，直径5cm；蒸发器的中心有进料管开口，进料口与锥体轴心线平行，距离进料管口2cm处，有长方形挡板13，挡板长面与圆呈切向。在进料管、出料管、密闭罐体内部均有温度传感器T1、T2、T3。在设备外接管路中均有微波屏蔽装置7。
实施例3
微波旋转薄膜浓缩器，包括密闭罐体1、旋转式蒸发器2、微波发生装置3、溶液进料管4、浓缩液出料管5、冷凝器6、微波屏蔽装置7、搅拌电机8及真空系统。
微波旋转薄膜浓缩器的主体为密闭罐体，密闭罐体为圆柱形腔体，有可开启的盖，盖上有2个视镜，观察窗内表面有微波屏蔽装置；1个微波装置安放在密闭罐体外的溶液进料管内；罐体有开口，开口与冷凝器连接，冷凝器通过管道与真空系统相连。罐体中心安放旋转薄膜浓缩器，蒸发器的蒸发表面为锥形设计，蒸发器锥角b为120°；蒸发器轴线与水平面夹角a为30°。蒸发器实心，蒸发面为聚四氟乙烯；蒸发器锥形表面外边缘有一圈挡板10，其挡板与锥面的夹角c为60°；挡板与锥形蒸发面之间有半圆形凹槽，凹槽半径2cm。蒸发器底部采用轴与密闭罐体外的搅拌电机直接相连；料液输送系统包括：溶液进料管、浓缩液出料管及相应的泵、管道，在蒸发器锥体与挡板的结合处有出料管的开口，开口与圆顶点及圆心夹角d为60°，管口与蒸发面距离0.2cm，出料管与锥体内表面呈切向，与蒸发器旋转方向相反，距离收集管口1cm处有长方形挡板11，另有圆形挡板12位于蒸发器外缘最高点垂线与出料管相交的地方，直径3cm；蒸发器的中心有进料管开口，进料口与锥体轴心线平行，距离 进料管口1cm处，有长方形挡板13，挡板长面与圆呈切向。在进料管、出料管、密闭罐体内部均有温度传感器T1、T2、T3。在设备外接管路中均有微波屏蔽装置7。

Claims (11)

1.一种微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，包括密闭罐体(1)、旋转式蒸发器(2)、微波装置(3)、溶液进料管(4)、浓缩液出料管(5)、冷凝器(6)、微波屏蔽装置(7)、搅拌电机(8)及真空系统；所述微波旋转薄膜浓缩器的主体为密闭罐体，微波装置安放在密闭罐体内壁处，罐体有开口，开口与冷凝器连接，冷凝器通过管道与真空系统相连，罐体中心安放旋转式薄膜浓缩器，旋转式蒸发器(2)的蒸发表面为锥形，锥形蒸发表面外边缘有一圈挡板(10)，锥形蒸发表面与挡板(10)的夹角c为5～175°，在蒸发器与挡板的结合处有出料管的开口，出料管与蒸发器内表面呈切向，蒸发器底部采用直接连接或间接连接方式与搅拌电机相连，设备外接管路中均有微波屏蔽装置。
2.根据权利要求1所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述旋转式蒸发器(2)的锥形蒸发表面的锥角b为5～180°；所述旋转式蒸发器(2)的轴线与水平面的角度a为0～90°。
3.根据权利要求1所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述旋转式蒸发器(2)的锥形蒸发表面的锥角b为60～120°；所述旋转式蒸发器(2)的轴线与水平面的角度a为20～60°。
4.根据权利要求2或3所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述旋转式蒸发器(2)为实心结构，采用不锈钢、石英玻璃、陶瓷、塑料中的一种或两种以上制成。
5.根据权利要求4所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述的塑料为聚四氟乙烯。
6.根据权利要求2或3所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述旋转式蒸发器(2)为空心结构，与料液接触的蒸发面选用不锈钢、陶瓷中的一种或混合制成；空心夹套内填充材质为硅油、甘油、四针状氧化锌晶须复合材料、纯铁体与堇青石以30∶70的比例混合煅烧材料中的一种或多种；夹套外层的材料为石英玻璃、陶瓷、塑料中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述的塑料为聚四氟乙烯。
8.根据权利要求1～3任一所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述旋转式蒸发器(2)采用磁力搅拌装置与外部搅拌电机(8)间接相连，置于密闭罐体内中心。
9.根据权利要求1～3任一所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述密闭罐体(1)有可开启的盖，盖上有视镜(9)。
10.根据权利要求1～3任一所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述旋转式蒸发器(2)出料管收集口与垂线夹角d为60～120°。
11.根据权利要求1所述的微波旋转薄膜浓缩器，其特征在于，所述旋转式蒸发器(2)的锥形蒸发表面的锥角b为6～120°；所述旋转薄膜蒸发器的轴线与水平面的角度a为20～60°；所述旋转式蒸发器(2)的锥形蒸发表面边缘有挡板(10)，锥形蒸发表面与挡板的夹角c为60～120°；所述旋转式蒸发器(2)出料管收集口与垂线夹角d为60～120°；所述旋转式蒸发器(2)采用磁力搅拌装置与外部搅拌电机(8)间接相连，置于密闭罐体内中心；所述密闭罐体(1)有可开启的盖，盖上有视镜(9)。
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