CN102350068B

CN102350068B - 降膜蒸发再沸器

Info

Publication number: CN102350068B
Application number: CN 201110191858
Authority: CN
Inventors: 杜明彦; 陈勇; 宁永林; 宁晓初; 金小龙; 赵柏澍; 王爽; 范琳琳; 李春龙
Original assignee: 宁晓初
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-07-11
Also published as: CN102350068A

Abstract

本发明是一种高效降膜蒸发再沸器，其特点是：它包括筒体，在筒体内从下至上依次累积设有至少两块多孔蒸发再沸块体、分配锥体、薄膜蒸发吸收下单体块、至少一块薄膜蒸发吸收中间单体块、薄膜蒸发吸收上单体块、气液分配盘、气液混合室，气液分配盘固连有若干个吸收堰与气液混合室连通，在气液混合室上部置有除雾器，气液混合室顶端通过石墨盖板与上盖板固连，能够通过蒸汽换热将异丁酸、Hcl、磷酸三乙酯混合液物料进行脱Hcl和C?H₅OH，分离出磷酸三乙酯成品。具有结构合理，高度低，占地面积小，成本低，分离效率高、效果好，节能环保，操作简单，使用压力低，安全性能高等优点。

Description

降膜蒸发再沸器

技术领域

本发明涉及醇和氯化氢分离装置，是一种高效降膜蒸发再沸器。

背景技术

现有醇和氯化氢分离装置，一种是采用搪玻璃反应釜，石墨冷凝器、蒸溜塔、真空泵等将反应釜中物料加热，醇升温气化，同时放出氯化氢，进入冷凝器冷凝，其不足之处是装置产能小，能耗高，成本高，物料处在高温气化区时间长，泄漏气体又是易燃易爆，含酸气体在高温区长时间停留对设备损坏率高，设备使用寿命低，存在着安全隐患。第二种是采用塔式脱醇脱酸工艺、塔式蒸发器占地面积大，设备高度高，需要建18.5米高的生产厂房，因垂直下料蒸发器需要增加蒸气压力升温，在负压生产时气化温度低，一但停电蒸发塔中物料形成常压时，物料快速升温，醇气体形成正压，存在着安全隐患；后期设备高度降低，只需11米高的生产厂房，采用列管式降膜蒸发器反应加热，其不足之处是由于树脂与石墨体膨涨系数不一致，所以在高温时造成粘结设备不能太长，而生产工艺中要求工艺条件是物料必须要在一定流程中完成脱醇、脱酸任务，因设计结构不合理，存在着难以控制，脱醇、脱酸效率低，石墨制吸收堰采用浸渍石墨直管，直管与分配盘螺丝连接，在连接部位存在着漏液现象，直接影响成膜效果，其成膜率低，脱气差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是对现有技术进行创造性组合和实质性改进提供一种结构合理，高度低，占地面积小，成本低，分离效率高、效果好，节能环保，操作简单，使用压力低，安全性能高的高效降膜蒸发再沸器。

解决其技术问题采用的技术方案是：一种高效降膜蒸发再沸器，其特征是：它包括筒体3，筒体3下端与下盖板19固连，下盖板19上置有下封头2，在下封头2内固连有下接管1，在筒体3内从下至上依次累积设有至少两块多孔蒸发再沸块体18、分配锥体4、薄膜蒸发吸收下单体块16、至少一块薄膜蒸发吸收中间单体块20、薄膜蒸发吸收上单体块21，在薄膜蒸发吸收上单体块21上置有气液分配盘6，气液分配盘6上方为气液混合室8，气液分配盘6固连有若干个吸收堰7与气液混合室8连通，在气液混合室8上部置有除雾器13，气液混合室8顶端通过石墨盖板9与上盖板10固连，在上盖板10内固连有石墨接管11，在筒体3上部设置蒸汽进口d，在筒体3下部设置蒸汽出口e，在气液混合室8上设置混合液态物料入口a，下接管1的下端为磷酸三乙酯出口c，石墨接管11的上端为Hcl、CH₅OH气体出口b。

在所述混合液态物料入口a处的气液混合室8内置有稳压环14。

在所述两块多孔蒸发再沸块体18相接触面、薄膜蒸发吸收上单体块21、薄膜蒸发吸收中间单体块20和薄膜蒸发吸收下单体块16相接触面上均设有稳流环槽22。

在所述薄膜蒸发吸收上单体块21与薄膜蒸发吸收中间单体块20的中心孔相接处设有内折流板15。

在所述薄膜蒸发吸收中间单体块20与薄膜蒸发吸收下单体块16相接触面之间和/或在所述两块多孔蒸发再沸块体18相接触面之间均设有折流板17。

本发明的高效降膜蒸发再沸器的优点体现在：

1．由于采用薄膜蒸发时再沸，在一个设备中完成了蒸发停留时间，使混合液态物料在进入气液混合室形成薄膜，升温蒸发快，混合液态物料下行再沸时温度控制准、延长停留时间、换热面积大、用蒸气量小、设备蒸气压力低，效果好；

2．由于采用合体式蒸发再沸，形成双效蒸发，一薄膜蒸发、二再沸蒸发，其结构合理，减少设备投入，整套设备高度低，厂房无需建高，占地面积小，操作简便，维护成本低；

3．由于整体设备高度的降低，相关的冷凝设备位置也同时降低高度，同时冷却循环水的输送压力也降低，可连接较小扬程的水泵，节约电能消耗；

4．由于采用石墨材料具有耐酸腐蚀，又耐高温，石墨比搪玻璃的热传导系数高，能耗低，分离效率高，节能环保，使用安全，寿命长；

5．由于薄膜蒸发吸收上单体块、薄膜蒸发吸收中间单体块和薄膜蒸发吸收下单体块构成的膜式蒸发器下设置分配锥体，分配锥体是承上启下的关键件，为高效蒸发、再沸或循环再沸创造了条件；

6．由于在混合液态物料入口处的气液混合室内置有稳压环；在两块多孔相接触面、薄膜蒸发吸收上单体块、薄膜蒸发吸收中间单体块和薄膜蒸发吸收下单体块相接触面上均设有稳流环槽；在薄膜蒸发吸收上单体块与薄膜蒸发吸收中间单体块的中心孔相接处设有内折流板，能够使混合液态物料分布均匀，并稳压、湍流流动，分离效率高、效果好。

附图说明

图1为高效降膜蒸发再沸器结构剖视示意图。

图2为多孔蒸发再沸块体18结构示意图（图3中A-A剖视图）。

图3为图2的俯视示意图。

图4为薄膜蒸发吸收上、下单体块16、21结构示意图（图5中B-B剖视图）。

图5为图4的俯视示意图。

图6为薄膜蒸发吸收中间单体块20结构示意图（图7中C-C剖视图）。

图7为图6的俯视示意图。

图8为除雾器13结构示意图。

图中：1下接管，2下封头，3筒体，4分配锥体，5支座，6气液分配盘，7吸收堰，8气液混合室，9石墨盖板，10上盖板，11石墨接管，12弹簧，13除雾器，14稳压环，15内折流板，16薄膜蒸发吸收下单体块，17折流板，18多孔蒸发再沸块体，19下盖板，20薄膜蒸发吸收中间单体块，21薄膜蒸发吸收上单体块，22稳流环槽。

a―异丁酸、Hcl、磷酸三乙酯混合液入口，b―Hcl、CH₅OH气体出口，c―磷酸三乙酯出口，d―加热蒸汽入口，e―加热蒸汽出口，f―放空口，g排净口。

具体实施方式

下面利用附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本发明的高效降膜蒸发再沸器包括筒体3，在筒体3的中部固连有支座5，通过支座5将高效降膜蒸发再沸器安装在设定高度的位置上。在筒体3上部设置蒸汽进口d和放空口f，在筒体3下部设置蒸汽出口e和排净口g。放空口f用于试车前放空内部气体，排净口g用于停车后排净内部液体。筒体3下端与下盖板19固连，下盖板19上置有下封头2，在下封头2内固连有下接管1，在筒体3内从下至上依次累积设有至少两块多孔蒸发再沸块体18、分配锥体4、薄膜蒸发吸收下单体块16、至少一块薄膜蒸发吸收中间单体块20、薄膜蒸发吸收上单体块21，在薄膜蒸发吸收上单体块21上置有气液分配盘6，气液分配盘6上方为气液混合室8，气液分配盘6固连有若干个吸收堰7与气液混合室8连通，在气液混合室8上部置有除雾器13，气液混合室8顶端通过石墨盖板9与上盖板10固连，在上盖板10内固连有石墨接管11。上盖板10通过弹簧12压紧气液混合室8、气液分配盘6及筒体3固连成为一体结构。在气液混合室8上设置混合液态物料入口a，下接管1的下端为磷酸三乙酯出口c，石墨接管11的上端为Hcl、CH₅OH气体出口b。本发明具体实施方式的混合液态物料入口a为异丁酸、Hcl、磷酸三乙酯混合液物料；Hcl、CH₅OH气体出口b的上端与通过管道与后续发应设备连接，将气体送出，再经后续两道工序-20℃低温回收CH₅OH气体形成液体乙醇；Hcl气体在负压操作下送往吸收装置，制成31～35℃的盐酸；从磷酸三乙酯出口c回收磷酸三乙酯成品。

参照图1，在所述混合液态物料入口a处的气液混合室8内置有稳压环14。

参照图1，在所述薄膜蒸发吸收中间单体块20与薄膜蒸发吸收下单体块16相接触面之间和/或在所述两块多孔蒸发再沸块体18相接触面之间均设有折流板17。

参照图1-图7，在所述两块多孔蒸发再沸块体18相接触面、薄膜蒸发吸收上单体块21、薄膜蒸发吸收中间单体块20和薄膜蒸发吸收下单体块16相接触面上均设有稳流环槽22。

参照图1，在所述薄膜蒸发吸收上单体块21与薄膜蒸发吸收中间单体块20的中心孔相接处设有内折流板15。在所述薄膜蒸发吸收中间单体块20与薄膜蒸发吸收下单体块16相接触面之间和/或在所述两块多孔蒸发再沸块体18相接触面之间均设有折流板17。

参照图1和图8，在气液混合室8上部设置的除雾器13的多孔有效间隙截面积大于气体出口截面积，除雾器13的功用在于能够分离气体中的水分，将气体中的水分拦截形成雾滴落下。

参照图1，由在筒体3上部设置的蒸汽进口d，筒体3的内周壁与薄膜蒸发吸收上单体块21、薄膜蒸发吸收中间单体块20、薄膜蒸发吸收下单体块16、分配锥体4、多孔蒸发再沸块体18和下封头2的外周壁间距，薄膜蒸发吸收上单体块21、薄膜蒸发吸收中间单体块20、薄膜蒸发吸收下单体块16、多孔蒸发再沸块体18的若干个横向孔，薄膜蒸发吸收上单体块21、薄膜蒸发吸收中间单体块20和薄膜蒸发吸收下单体块16的中心通孔，多孔蒸发再沸块体18的竖向环形槽，以及筒体3下部设置的蒸汽出口e相连通构成蒸汽换热通道；由气液混合室8上设置的混合液态物料入口a，气液混合室8，吸收堰7，气液分配盘6的竖孔，薄膜蒸发吸收上单体块21、薄膜蒸发吸收中间单体块20、薄膜蒸发吸收下单体块16的若干个竖向孔，分配锥体4中心通孔，多孔蒸发再沸块体18的若干个竖向孔和中心通孔，下封头2通孔和下接管1的磷酸三乙酯出口c相连通构成成品酸下行通道。由下封头2通孔，多孔蒸发再沸块体18的若干个竖向孔和中心通孔，分配锥体4中心通孔，薄膜蒸发吸收下单体块16、薄膜蒸发吸收中间单体块20和薄膜蒸发吸收上单体块21的若干个竖向孔，气液分配盘6的竖孔，吸收堰7，气液混合室8，除雾器13的多孔和 Hcl、CH₅OH气体出口b相连通构成脱Hcl、CH₅OH气体上行通道。

本发明高效降膜蒸发再沸器的吸收堰7使混合液态物料形成薄膜后被加热蒸发；将混合液态物料中气液分离，气态的醇和氯化氢由吸收堰7堰中上升到气液混合室8分离出去；将成膜物料在下降中蒸发出醇和氯化氢，液体绝大部分向下流到底部，少量停留的剩料在高效降膜蒸发再沸器内进行再沸，使用低压蒸气就能将温度控制到要求。

本具体实施方式的高效降膜蒸发再沸器技术性能为：蒸气压力≦0.1MPa、石墨体120℃～150℃、气化温度115℃～120℃、液相温度105℃～110℃、氯化氢摩尓比为1：1.05、出酸温度≦35℃、醇气相温度≦23℃。

本具体实施方式的高效降膜蒸发再沸器的原料及动力消耗为：每吨异丁酸、Hcl、磷酸三乙酯混合液物料消耗蒸气 0.6吨，电7KW/h，产出醇675kg，产出氯化氢171kg，余为磷酸三乙酯，每吨消耗时间为80分钟，原来工艺耗时为120分钟。

本发明的高效降膜蒸发再沸器除用于脱醇和氯化氢分离外，还可用于氯化锌、硫酸浓缩等，是废液萃取工艺中的最佳设备。因设备结构分配锥体4下可使液体在此循环蒸发，下端也可设有分离器，更容易使含有结晶物、液、气分离排出，气体从中心管上升。

本发明的高效降膜蒸发再沸器样机，经过10个月的试运行，各项技术指标满足设计要求，且达到标准规定，实现了发明目的所述的技术效果。

Claims

1.一种降膜蒸发再沸器，其特征是：它包括筒体（3），筒体（3）下端与下盖板（19）固连，下盖板（19）上置有下封头（2），在下封头（2）内固连有下接管（1），在筒体（3）内从下至上依次累积设有至少两块多孔蒸发再沸块体（18）、分配锥体（4）、薄膜蒸发吸收下单体块（16）、至少一块薄膜蒸发吸收中间单体块（20）、薄膜蒸发吸收上单体块（21），在薄膜蒸发吸收上单体块（21）上置有气液分配盘（6），气液分配盘（6）上方为气液混合室（8），气液分配盘（6）固连有若干个吸收堰（7）与气液混合室（8）连通，在气液混合室（8）上部置有除雾器（13），气液混合室（8）顶端通过石墨盖板（9）与上盖板（10）固连，在上盖板（10）内固连有石墨接管（11），在筒体（3）上部设置蒸汽进口（d），在筒体（3）下部设置蒸汽出口（e），在气液混合室（8）上设置混合液态物料入口（a），下接管（1）的下端为磷酸三乙酯出口（c），石墨接管11的上端为Hcl、C₂H₅OH气体出口（b）。

2.根据权利要求1所述的降膜蒸发再沸器，其特征是：在所述混合液态物料入口（a）处的气液混合室（8）内置有稳压环（14）。

3.根据权利要求1所述的降膜蒸发再沸器，其特征是：在所述两个多孔蒸发再沸块体（18）相接触面、薄膜蒸发吸收上单体块（21）、薄膜蒸发吸收中间单体块（20）和薄膜蒸发吸收下单体块（16）相接触面上均设有稳流环槽（22）。

4.根据权利要求1所述的降膜蒸发再沸器，其特征是：在所述薄膜蒸发吸收上单体块（21）与薄膜蒸发吸收中间单体块（20）的中心孔相接处设有内折流板（15）。

5.根据权利要求1所述的降膜蒸发再沸器，其特征是：在所述薄膜蒸发吸收中间单体块（20）与薄膜蒸发吸收下单体块（16）相接触面之间和/或在所述两个多孔蒸发再沸块体（18）相接触面之间均设有折流板（17）。