CN101822909A - 热管式刮膜短程蒸馏器 - Google Patents

Abstract

热管式刮膜短程蒸馏器是一种新型的液-液分离设备，该设备主要由热管、料液分布器、刮膜装置、蒸发面、冷凝面、电热元件、温控仪等组成，其特征是利用热管上部放热段的外表面作为蒸发面来加热待分离的料液，又配备了自控电加热系统，使加热面既能根据需要任意设定加热温度，又能恒温、均温地加热待分离的料液而不结焦。料液在刮膜装置的刮抹下形成均匀的液膜并进行充分的搅动，强化了传热和传质过程，实现轻组分与重组分的高效率分离，特别适用于高分子量、高沸点、高粘度和热敏性混合液体的分离，可广泛应用于石油化工、生物化工、精细化工、日用化工、医药工业、香精香料、农药及塑料工业等。

Description

热管式刮膜短程蒸馏器

技术领域

本发明涉及一种短程蒸馏设备，特别是一种加热面既能根据需要任意设定加热温度，又能恒温、均温地加热待分离的料液，使加热面不结焦，实现高效率分离的一种热管式刮膜短程蒸馏器。

背景技术

短程蒸馏技术是一种特殊的液-液高新分离技术，其中的短程蒸馏器是短程蒸馏技术中的关键设备，它突破了常规蒸馏依靠沸点差来分离物质的原理，而是在高真空下轻组份分子比重组份分子更容易受热蒸发，逸出液膜后经过很短的距离就在冷凝面上迅速冷凝，克服了常规蒸馏蒸发中汽液平衡的约束，使得短程蒸馏过程始终保持极高的传质推动力，从而实现混合料液中轻组分和重组分的高效分离。因此，它具有常规蒸馏不可比拟的优点，如蒸馏压力低、操作温度低、受热时间短和分离程度高等。特别适用于高分子量、高沸点、高粘度和热敏性物料的分离，可广泛应用于石油化工、日化工业、食品工业、医药工业、香精香料工业、农药及塑料工业等。

目前常用的短程蒸馏器大致可分为三类：自由降膜式、旋转刮膜式和机械离心式。它们都是利用热媒的显热来加热料液，必须要采用循环泵使热媒进行循环流动，增加了动力消耗和不可靠因素，另外，热媒的进口和出口温度必然要存在温差，造成加热面的温度不均匀，影响分离效率和产品质量，还有可能因局部过热而导致结焦等缺点。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种利用热管供热的热管式刮膜短程蒸馏器。

本发明的技术方案是：

热管式刮膜短程蒸馏器是一种新型的液-液分离设备，该设备主要由热管、料液分布器、刮膜装置、蒸发面、冷凝面、电热元件、温控仪等组成，其特征是利用热管上部放热段的外表面作为蒸发面来加热待分离的料液，又配备了自动恒温电加热系统，确保蒸发面能恒温均温地加热料液而不结焦。料液经料液分布器被分布在蒸发面上，在旋转的刮膜装置作用下形成均匀的液膜，使沿加热面向下作螺旋型流动的液层得到充分的搅动，强化了传热和传质过程，料液在向下流动的过程中，轻组分不断被蒸发出来，经过很短的距离就在冷凝面上被冷凝后流到下部的轻组分收集槽中汇集，再从轻组分出口排出，重组分作为残液沿加热面流到底部的重组分出口排出，最终实现轻组分与重组分的高效率分离，特别适用于高分子量、高沸点、高粘度和热敏性混合液体的分离。

热管式刮膜短程蒸馏器的工作原理是：料液从热管式刮膜短程蒸馏器的上部送入料液分布器，料液分布器将料液连续均匀地分布到圆筒体蒸发面上，该蒸发面即为热管上部放热段的外表面，热管垂直安装在外置圆筒形的冷凝面内，该冷凝面也可被加工成垂直槽道结构，增加冷凝面积，槽道的形式有矩形、梯形或三角形。在热管的内部装有测温元件，测温元件将热管内部的温度信号反馈给温控仪，温控仪再向安装在热管下部吸热段外表面的电热元件输送电加热功率，实现蒸发面的自动恒温控制。料液被料液分布器分布到蒸发面上，依靠重力作用呈膜状从上向下流动的同时，被旋转的刮膜装置刮抹，形成厚度均匀的液膜，在刮膜装置的前缘形成了弓形波。弓形波在刮膜装置和重力的共同作用下向下作螺旋型流动，搅乱液膜的层流流动，强化液膜的传热传质，达到提高蒸发效率的目的。料液中的轻组分在蒸发面上受热后，其分子逸出液膜经过很短的距离飞到冷凝面上被冷凝成液体后沿冷凝面向下流动，在轻组分收集槽中汇焦，再经轻组份出口流出；料液中的重组分作为残液继续沿蒸发面向下流动，经重组分出口流出，实现料液中轻组分和重组分的有效分离。

本发明的优点表现如下：

本发明的热管式刮膜短程蒸馏器，利用热管作为加热元件来加热料液。热管是一种超导热元件，其表面的等温性特好，又配备了自动恒温电加热系统，不可能出现局部过热，确保料液在蒸发面上不结焦。料液被旋转的刮膜装置刮抹，强化液膜的传热传质，最终达到提高分离效率的目的。

附图说明

图1-本发明的热管式刮膜短程蒸馏器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作如下的描述：

本发明的热管式刮膜短程蒸馏器，是由热管1、进料口2、转轴3、动密封4、电机5、减速机6、机架7、料液分布器8、冷却介质出口9、刮膜装置10、冷凝面11、蒸发面12、真空出口13、重组分出口14、热电偶15、电热元件16、温控仪17、轻组分出口18、轻组分收集槽19、冷却介质入口20、冷却介质夹套管21等组成。

本发明的热管式刮膜短程蒸馏器呈立式布置。安装在顶部的电机5与减速机6相联结，减速机6又与转轴3联结，转轴3穿过动密封4并与刮膜装置10联结，进料口2安装在料液分布器8的上方，料液分布器8的正下方垂直安装热管1，热管1安装在圆筒形的冷凝面11内，且确保同轴垂直安装。在热管1的内部装有热电偶15，热电偶15的信号输出线从热管1的底部引出，并与温控仪17相连接，温控仪17的电功率输出端与电热元件16相连接，电热元件16安装在热管1下部吸热段的外表面。真空出口13安装在冷凝面11下部的侧面筒壁上，冷却介质入口20和冷却介质出口9分别安装在冷却介质夹套管21的下部和上部，轻组份出口18安装在轻组分收集槽19的底部，重组份出口14安装在蒸发室的底部。

具体步骤如下：

经过预处理和预加热的料液，从热管式刮膜短程蒸馏器上部的进料口2送入料液分布器8，料液分布器8将待分离的料液均匀地分布到蒸发面12上，蒸发面12即为热管1上部放热段的外表面，热管1安装在圆筒形的冷凝面11内，且确保同轴垂直安装，冷凝面11也可被加工成垂直槽道结构，增加冷凝面积，槽道的形式有矩形、梯形或三角形。在热管1的内部装有热电偶15，预先给温控仪17输入蒸发面12在正常工作时所需的设定温度值，热电偶15将热管1内部的温度信号从热管1的底部引出反馈给温控仪17，温控仪17再将电加热功率输向安装在热管1下部吸热段外表面的电热元件16，实现蒸发面12的工作温度能根据需要任意设定，并能自动恒温控制，又由于热管1具有良好的等温性，所以能确保蒸发面12恒温、均温地加热料液。送入料液分布器8的料液被料液分布器8均匀地分布到蒸发面12上，依靠重力作用呈膜状从上向下流动，同时被旋转的刮膜装置10刮抹，形成既薄又均匀的液膜，并在刮膜装置10的前缘形成弓形波。弓形波在刮膜装置10和重力的共同作用下，由上向下作螺旋型流动，搅乱液膜的层流流动，强化液膜的传热传质，达到提高蒸发效率的目的。料液中的轻组分在蒸发面12上受热后，其分子逸出液膜飞向冷凝面11被冷凝成液体，并沿冷凝面11向下流动至轻组分收集槽19的底部汇集，经轻组分出口18流出，料液中的重组分作为残液继续沿蒸发面12向下流动至底部汇集，经重组分出口14流出，实现料液中轻组分和重组分的高效分离。

Claims (3)

1.一种热管式刮膜短程蒸馏器，主要由热管、料液分布器、刮膜装置、蒸发面、冷凝面、电热元件、温控仪等组成，，其特征在于所述热管必须垂直安装，热管上部放热段的外表面即为蒸发面，热管下部吸热段的外表面装有电热元件，热管的内部装有热电偶。

2.按权利要求1所述的热管式刮膜短程蒸馏器，其特征在于所述的冷凝面是与热管同轴垂直安装的外置圆筒形的内表面，也可将该冷凝面加工成垂直槽道结构，槽道的形式有矩形、梯形或三角形。

3.按权利要求1所述的热管式刮膜短程蒸馏器，其特征在于所述的电热元件配备了温控仪进行自动恒温控制，温控仪的温度信号来自于安装在热管内部的热电偶。

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