CN102861451A - 内冷式减压短程蒸馏器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有机物料如废润滑油的减压蒸馏器，特别是一种内冷式减压短程蒸馏器。包括蒸发器壳体，及由输料管线、输料泵、加热器组成的料液加热机构，由冷凝器、馏出物收集管线、馏出物收集罐、真空泵组成的馏出物减压收集机构，在蒸发器壳体内，安装有冷阱，在冷阱下方安装有与馏出物减压收集机构连通的导流机构，在蒸发器壳体侧壁与冷阱之间分别安装有蒸发体及向蒸发体的料液蒸发面布料的布液器，与加热机构的受热料液输出管线连通的分液管线其料液排放口置于布液器上方。本发明通过在蒸发器壳体内壁与冷阱之间，设置不具其它热载体放热功能的料液蒸发面，可制受热后料液的热解程度，降低制热能耗，大幅提高装置的工作效率。

Description

内冷式减压短程蒸馏器

技术领域

本发明涉及有机物料如废润滑油的减压蒸馏器，特别是一种内冷式减压短程蒸馏器。

背景技术

减压蒸馏是一种通过降低气压而实现降低料液（需要蒸馏提纯的液体）沸点温度的节能和抑制蒸馏料液热解的蒸馏方法，目前已被广泛应用。

公知的减压蒸馏装置如中国专利（专利号CN 101732881 A）公开的一种分子蒸馏器，其蒸馏器筒体的做功部分是由圆形垂直夹套组成，在夹套中有热媒导热油为放热体，在夹套筒体内设置有冷凝器，在夹套筒体内壁至冷凝器之间设置有由上下法兰、立柱及刮板条组成的转笼装置，在夹套筒体上部设置有上法兰、物料进口、与转笼装置连接的转轴、减速机及电动机，在夹套筒体下部分别设置有真空口、斜槽、重油出口、轻油收集槽、轻油出口等，该装置冷凝管的外侧管壁与筒体内壁之间的径向距离设置为3.6cm ～4.2cm。筒体的内径设置在460mm～580mm之间，筒体内工作部分长度设置在1.3m～1.8m之间。该装置的缺点是：因其紧凑精密性较高及小型化，很难实现长时间高产能的加工模式，不适应加工高沸点、热敏性要求较高、内含较多杂质且加工附加值较低的料液，否则：因冷凝管的外侧管壁与筒体内壁之间的径向距离设置仅为3.6cm ~4.2cm，在夹套筒体内壁至冷凝器之间设置有由上下法兰、立柱及刮板条组成的转笼装置，由此在进料以及旋转工作时，非常容易使料液液滴由筒体内壁飞溅至冷凝管的外侧管壁之上，由此形成短路蒸发（未经汽化而被馏出物收集系统所收集的料液）；因夹套筒体内壁既是放热面又是料液蒸发面，由此势必会在较短的工作时间内被所产生的固相物将装置的紧凑精密空间进行污浊破坏，使装置在较短的工作时间内进入较长的检修周期中。因装置的小型化，势必造成装置的加工效率低。因装置结构比较复杂，势必造成装置的制造成本及维护成本过高。

综上所述，因装置的检修周期长，势必将缩短装置的生产周期，加之加工效率低等因素，最终会导致加工费用过高而很难体现料液加工的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术之不足，而提供一种通过在蒸发器壳体内壁与冷阱之间，设置有不具其它热载体放热功能的料液蒸发面的内冷式减压短程蒸馏器。

实现本发明目的的技术方案是：

一种内冷式减压短程蒸馏器，包括蒸发器壳体，及由输料管线、输料泵、加热器组成的料液加热机构，由冷凝器、馏出物收集管线、馏出物收集罐、真空泵组成的馏出物减压收集机构，在蒸发器壳体内，安装有冷阱，在冷阱下方安装有与馏出物减压收集机构连通的导流机构，在蒸发器壳体侧壁与冷阱之间分别安装有蒸发体及向蒸发体的料液蒸发面布料的布液器，与加热机构的受热料液输出管线连通的分液管线其料液排放口置于布液器上方。

采用上述技术方案的本发明，其突出的效果是：通过布液器实现料液在突破静压下的高位排放、抑制因料液飞溅而造成短路蒸发，通过不具其它热载体放热的料液蒸发面，不但可避免料液蒸发面之上因放热而形成结焦物，还可使受热后的料液实现高效蒸发，通过冷阱可将高温气相馏出物冷凝液化，缩小蒸发器壳体内部与真空泵之间气压的压差，通过设置于冷阱之下的导流机构，可实现对馏出物的高效低位收集，通过装置的基本结构，不但可抑制受热后料液的热解程度，还可降低大量的制热能耗，并可大幅提高装置的工作效率。

实现本发明目的的技术方案还可有如下优选方案：

所述冷阱是一个上端开口、下端封闭的筒体。

所述布液器是一个与蒸发体外表面连接为一体的环形槽。

所述布液器是一个与冷阱外表面连接为一体的且向蒸发体的料液蒸发面倾斜的环板。

所述蒸发体是一个上粗下细的锥形筒体。

所述冷阱是一个上端开口、下端封闭且上粗下细的锥形筒体。

所述冷阱是一个上粗下细的锥形密封立式容器，在冷阱的上端分别设置有插入其内下部的冷媒入口和冷媒出口。

所述蒸发体通过高度调节机构安装在蒸发体支架上。

所述受热料液输出管线与分液管线之间设置有泡沫过滤器。

所述在蒸发器壳体的下部设置有搅拌器。

所述导流槽的槽体由槽体内层和槽体外层相互连接构成，在槽体内层与槽体外层之间形成有密闭的夹层空间，所述槽体底部中央与贯穿槽体的导流管一端连接，该导流管另一端与馏出物减压收集机构的冷凝器进口连通。

所述导流管的管体由导流内管和导流外管相互连接构成，在导流内管与导流外管之间形成有密闭的夹层空间。

所述加热器是一个置于蒸发器壳体之外的双通道换热器。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图。

图2是本发明实施例1的蒸发体结构示意图。

图3是本发明实施例2的结构示意图。

图4是本发明实施例3的结构示意图。

图5是本发明实施例3的蒸发体结构示意图。

图6是本发明实施例3的泡沫过滤器结构示意图。

图7是本发明实施例4的结构示意图。

图中：蒸发器壳体1，蒸发体2，冷阱3，导流槽4，导流管5，冷凝器6，馏出物收集管线7，馏出物8，馏出物收集罐9，蒸发器支架10，料液11，排料口12，人孔13，入料管线14，入料阀门15，蒸发体支架16，环形槽17，输料泵18，残液排放阀门19，循环阀门20，加热器21，受热料液输出管线22，分液管线23，真空泵24，废气排放管线25，环板26，搅拌器27，高度调节机构28，泡沫回流管线29，泡沫过滤器30，冷媒入口31，冷媒出口32，料液蒸发面201，过滤器壳体3001，料液进口3002，料液出口3003，泡沫料液出口3004。

具体实施方式

下面通过实施例进一步阐述本发明，目的仅在于更好地理解本发明内容。

实施例1：

参见图1、图2，蒸发器壳体1是一个立式结构的罐体容器，安装在蒸发器支架10之上，在蒸发器壳体1的上端置入冷阱3，在冷阱3的下方安装有与馏出物减压收集机构连通的导流机构，在蒸发器壳体1侧壁与冷阱3之间分别安装有蒸发体2及向蒸发体2的料液蒸发面201布料的布液器，与加热机构的受热料液输出管线22连通的分液管线23其料液排放口置于布液器上方。

本实施例中，蒸发体2是一个筒体，安装在与蒸发器壳体1固接的蒸发体支架16上；冷阱3是一个上端开口、下端封闭的筒体；布液器是一个与蒸发体2的外表面连接为一体的环形槽17，且位于筒状蒸发体2的上端外缘，使面对冷阱3外表面的蒸发体2内壁形成料液蒸发面201。

蒸发体支架16是由焊接在蒸发器壳体1内壁局部并保持一定间隔距离的四只支撑体组成。

导流机构类似于漏斗形状，它是由导流槽4和导流管5组成，导流槽4的敞口端向上放置于冷阱3之下，导流管5的一端与导流槽4的底部连通，导流管5的另一端穿越蒸发器壳体1与馏出物减压收集机构连通。

在蒸发器壳体1侧壁安装有入料管线14和入料阀门15，在入料管线14之下的蒸发器壳体1侧壁上还安装有人孔13，在蒸发器壳体1的底部安装有排料口12，在蒸发器壳体1的外部包裹有保温材料。

加热机构主要由输料泵18、加热器21和受热料液输出管线22组成，输料泵18的进口通过管线连接排料口12，输料泵18的出口通过管线连接加热器21，该段管线上还分别装有残液排放阀门19和循环阀门20，加热器21的受热料液输出管线22与分液管线23的进口连通。加热器21可以采用管式炉或电加热装置。

馏出物减压收集机构主要由冷凝器6、馏出物收集管线7、馏出物收集罐9、真空泵24、废气排放管线25组成，冷凝器6的进口与导流机构的导流管5出口连通，冷凝器6的出口经由馏出物收集管线7与馏出物收集罐9连通，馏出物收集罐9设置有废气排放口并经由废气排放管线25与真空泵24与外界连通。

实施例1的工作原理：

开启真空泵24，使内冷式减压短程蒸馏器系统进入真空减压状态，为降低料液11沸点提供有利条件。

将料液11由入料阀门15、入料管线14注入蒸发器壳体1的内部，为了抑制料液11因沸溢（料液在受热或受热后在减压的工况下，所产生超出原体积若干倍的大量蒸汽气泡泡沫）现象而导致短路蒸发，其入料量以料液11的液位在导流管5之下为宜。

开启输料泵18，使料液11经由循环阀门20进入加热器21；开启加热器21对料液11进行放热，使料液11接受能够使其内组份在本工况下蒸发的热量，受热后的料液11在静压下经由受热料液输出管线22及分液管线23进入环形槽17内，并沿蒸发体2的料液蒸发面201向下流淌，此时的料液11在高温、突破静压及减压的势差下，将发生高效的蒸发现象，在料液蒸发面201之上流淌的高温料液11中，不断有被汽化的高温气相馏出物脱离料液11液面向外飘逸，在冷阱3的作用下，大量向外飘逸的高温气相馏出物被冷阱3吸附冷却液化，被冷却液化的馏出物8将顺延冷阱3的外壁向下流淌并被导流机构收集，此时蒸发器壳体1内的气压与真空泵24之间具有一定压差，在压差的作用下，无论是高温气相馏出物还是被冷却液化的馏出物8均经由导流机构，穿越冷凝器6、馏出物收集管线7进入馏出物收集罐9内，不能被冷却液化的废气经由废气排放管线25被真空泵24排往外界。经料液蒸发面201之上流淌未能蒸发的料液11再回到蒸发器壳体1的下部继续接受受热蒸发，由此形成往复循环路线。

上述冷阱3内可以使用对流换热的空气作为冷媒，也可以使用通过蒸发而实现吸热的水作为冷媒。

上述蒸馏工作的进行中，蒸发器壳体1内的料液11将越来越少，为了维持料液11在蒸发器壳体1内的最佳液位范围，可以通过入料阀门15和入料管线14将料液仓储罐内的料液11，参照馏出物8的提取效率及其它相关因素，缓慢输往蒸发器壳体1内，当新的料液11与蒸发器壳体1内携有残热的料液11相遇后，将发生激烈的热交换，在热交换的过程中，不但可以将新的料液11进行预热升温，还可以将新的料液11之内的轻组分进行蒸发，最终将携有残热的料液11进行降温，由此不但提高装置的蒸发效率，还为抑制携有残热料液11的热解提供了有利条件。

当从料液11内所提取的馏出物8达到预期比例时，本批蒸馏工作即可结束，由此可关闭真空泵24，关闭加热器21，打开残液排放阀门19，关闭循环阀门20，此时便可将经蒸馏提纯后所剩余的残液通过输料泵18将其排往残液仓储罐内。

通过人孔13，操作人员可以进入蒸发器壳体1的内部进行彻底清理及装置维护等工作。

在上述操作中，如果遇到因为料液蒸发面201之上料液11的沸溢而形成短路蒸发现象，可以通过降低输料泵18的流量进行控制，还可以通过降低加热器21的放热温度进行控制，也可以通过延长料液蒸发面201与冷阱3之间的流程距离进行控制。

综上所述，通过布液器实现料液11在突破静压下的高位排放、抑制因料液飞溅而造成短路蒸发，通过不具其它热载体放热的料液蒸发面201，不但可避免料液蒸发面201之上因放热而形成结焦物，还可使受热后的料液11实现高效蒸发，通过冷阱3可将高温气相馏出物冷凝液化，缩小蒸发器壳体1内部与真空泵24之间气压的压差，通过设置于冷阱3之下的导流机构，可实现对馏出物8的高效低位收集，通过装置的基本结构，不但可抑制受热后料液11的热解程度，还可降低大量的制热能耗，并可大幅提高装置的工作效率。

实施例2：

参见图3，实施例2与实施例1的区别仅在于，布液器是一个与冷阱3外表面连接为一体的且向蒸发体2的料液蒸发面201倾斜的环板26，所述环板26实际上是一个上端细、下端粗套装在冷阱3的中上部并与冷阱3焊接的锥形环板，其最大外径小于蒸发体2的内径。

基于上述结构，通过环板26与蒸发体2间的间隙，使布液器强制性的迫使由分液管线23的出口排放出来的料液11沿料液蒸发面201向下流淌排放，能有效防止短路蒸发，且更宜满足不同工况及不同工艺要求下的蒸发需要。

实施例3：

参见图4、图5、图6，实施例3与实施例1的区别仅在于：

蒸发体2是一个上粗下细的锥形筒体，它通过高度调节机构28安装在蒸发体支架16上，高度调节机构28可以是高度不同的垫块。冷阱3是一个上端开口、下端封闭且上粗下细的锥形筒体。

形成布液器的环形槽17其外侧槽壁高度高于作为其内侧槽壁的蒸发器壳体1上端沿，且外侧槽壁与蒸发器壳体1之间保持有25毫米左右的间隔距离。

加热机构的受热料液输出管线22与分液管线23之间设置有泡沫过滤器30，该泡沫过滤器30分别由过滤器壳体3001、料液进口3002、料液出口3003、泡沫料液出口3004组成，过滤器壳体3001是一个立式罐体容器，在该罐体容器的下端设置有与受热料液输出管线22相通的料液进口3002，在该罐体容器的侧端设置有与分液管线23进口相通的料液出口3003，在料液出口3003上方的罐体容器侧端设置有泡沫料液出口3004，泡沫料液出口3004通过泡沫回流管线29与入料管线14相通。

蒸发器壳体1的下部设置有搅拌器27，搅拌器27由减速机、密封轴承组件和带有搅拌桨的搅拌轴组成。

导流槽4的槽体由槽体内层和槽体外层相互连接构成，在槽体内层与槽体外层之间形成有密闭的夹层空间，所述槽体底部中央与贯穿槽体的导流管5一端连接，该导流管5另一端与馏出物减压收集机构连通。

导流管5的管体由导流内管和导流外管相互连接构成，在导流内管与导流外管之间形成有密闭的夹层空间。

为了提高上述密闭夹层空间的保温性能，还可以在夹层空间内填充保温材料。

加热器21是一个置于蒸发器壳体1之外的双通道换热器，该换热器的一条通道是热载体放热通道，另一条通道是料液11的受热通道。

基于上述结构，使本实施例的性能可以实现如下变化：

通过由上粗下细的锥形筒体而形成的倾斜料液蒸发面201，可进一步抑制向下流淌的料液11因外力使其飘逸而造成短路蒸发现象，并且还可以降低料液蒸发面201上方料液11液膜的厚度。

通过由下端封闭且上粗下细的锥形筒体而形成的冷阱3，可以将上粗下细的料液蒸发面201与冷阱3之间的距离保持在相对的等距范围内。

通过蒸发体支架16与蒸发体2之间设置的高度调节机构28，可随意调节蒸发体2在蒸发器壳体1内部的高度，通过调节蒸发体2的高度而实现针对料液蒸发面201与冷阱3之间流程距离的调节，以此满足不同工艺、不同料液11针对蒸馏流程距离的要求。

通过环形槽17其外侧槽壁高度高于作为其内侧槽壁的蒸发器壳体1上端沿，且外侧槽壁与蒸发器壳体1之间保持有25毫米左右的间隔距离。可以将进入环形槽17内沸溢状态下料液11所产生的过量泡沫经由其外侧槽壁上端口并顺延该外侧槽壁外部与蒸发器壳体1的内壁之间预留的间隔距离，由蒸发体2的外部排往蒸发器壳体1下部的料液11中，由此不但可进一步缓解短路蒸发与超短流程距离之间的矛盾，还可大幅提高装置的工作效率。

通过在加热机构与分液管线23的进口之间设置有泡沫过滤器30，可以将进入过滤器30内沸溢状态下料液11所产生的过量泡沫，经由料液出口上方的泡沫料液出口，通过与入料管线14连通的泡沫回流管线29排往蒸发器壳体1下部的料液11中，由此不但可进一步缓解短路蒸发与超短流程距离之间的矛盾，还可大幅提高装置的工作效率。

通过在蒸发器壳体1下部设置的搅拌器27，可进一步缓解新的料液11与蒸发器壳体1内携有残热的料液11相遇后而发生的沸溢现象。

通过由槽体内层和槽体外层相互连接构成导流槽4的密闭的夹层空间，可进一步抑制被冷却液化的馏出物8再次受高温的困扰。

通过由导流内管和导流外管相互连接构成导流管5的密闭的夹层空间，可进一步抑制被冷却液化的馏出物8再次受高温的困扰。

通过置于蒸发器壳体1之外的双通道换热器22，可以进一步将料液11的受热温度控制在最佳的工艺要求范围内。

实施例4：

参见图7，实施例4与实施例3结构基本相同，但实施例4中的冷阱3是一个上粗下细的锥形密封立式容器，在冷阱3的上端分别设置有插入其内下部的冷媒入口31和冷媒出口32。

基于上述结构的优化，使本实施例的性能可以实现如下变化：

通过冷阱3的冷媒入口31和冷媒出口32，可将温度更低的冷媒在其内循环换热，可进一步将更多的高温气相馏出物在蒸发器壳体1内进行冷却液化，缩小蒸发器壳体1内部与真空泵24之间气压的压差，提高蒸发器壳体1内的真空度。

需要特别说明的是，上述实施例中,当冷阱3针对馏出物8的冷却温度可以满足工艺需要时，可以取消馏出物减压收集机构中的冷凝器6。

上述各实施例的描述均不是对本发明技术方案的限制，任何依据本发明构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。

Claims (13)

1.一种内冷式减压短程蒸馏器，包括蒸发器壳体，及由输料管线、输料泵、加热器组成的料液加热机构，由冷凝器、馏出物收集管线、馏出物收集罐、真空泵组成的馏出物减压收集机构，其特征在于：在蒸发器壳体内，安装有冷阱，在冷阱下方安装有与馏出物减压收集机构连通的导流机构，在蒸发器壳体侧壁与冷阱之间分别安装有蒸发体及向蒸发体的料液蒸发面布料的布液器，与加热机构的受热料液输出管线连通的分液管线其料液排放口置于布液器上方。

2.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述冷阱是一个上端开口、下端封闭的筒体。

3.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述布液器是一个与蒸发体外表面连接为一体的环形槽。

4.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述布液器是一个与冷阱外表面连接为一体的且向蒸发体的料液蒸发面倾斜的环板。

5.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述蒸发体是一个上粗下细的锥形筒体。

6.根据权利要求1或5所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述冷阱是一个上端开口、下端封闭且上粗下细的锥形筒体。

7.根据权利要求1或5所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述冷阱是一个上粗下细的锥形密封立式容器，在冷阱的上端分别设置有插入其内下部的冷媒入口和冷媒出口。

8.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述蒸发体通过高度调节机构安装在蒸发体支架上。

9.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述受热料液输出管线与分液管线之间设置有泡沫过滤器。

10.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述在蒸发器壳体的下部设置有搅拌器。

11.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述导流槽的槽体由槽体内层和槽体外层相互连接构成，在槽体内层与槽体外层之间形成有密闭的夹层空间，所述槽体底部中央与贯穿槽体的导流管一端连接，该导流管另一端与馏出物减压收集机构的冷凝器进口连通。

12.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述导流管的管体由导流内管和导流外管相互连接构成，在导流内管与导流外管之间形成有密闭的夹层空间。

13.根据权利要求1所述的内冷式减压短程蒸馏器，其特征在于：所述加热器是一个置于蒸发器壳体之外的双通道换热器。

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