CN103153419B - 降膜式蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及降膜式蒸发器，包括由圆柱形壳(1)和凸起端(2,3)形成的外壳，由在所述外壳内排列的竖直管(6)形成的至少一个管束(4，5)，由此释放热量的可冷凝蒸气可以从下面向上进料到所述竖直管(6)中，而接受热量的可蒸发液体可以进料到所述管束(4，5)的上端以作为薄液层沿所述竖直管(6)的外表面向下流动，由此用于排放包含在所述释放热量的蒸气中的不可冷凝气体的装置得以布置在所述管束(4，5)中。本发明的特征在于所述蒸发器包括两个或更多个管束(4，5)，它们各自配置有自身的管板(7，8)，由此各管束(4，5)的竖直管(6)在下端与相应管束(4，5)的管板(7,8)连接以及在上端与相应管束(4，5)的收集多支管(9)连接。

Description

降膜式蒸发器

本发明涉及降膜式蒸发器，其包括由圆柱形壳和凸起端形成的外壳，由在所述外壳内排列的竖直管形成的至少一个管束，由此释放热量的可冷凝蒸气可以从下面向上进料到所述竖直管中，并且由此接受热量的可蒸发液体可以进料到所述管束的上端以作为薄液层沿所述竖直管的外表面向下流动，其中管束配置有用于排放包含在所述释放热量的蒸气中的未冷凝组分的装置。

从芬兰专利76699可以得知，前述类型的蒸发器是之前已知的。在所述蒸发器中，竖直管在下端处与管板连接并且在上端是闭合的，由此在各竖直管内，布置另一平行管，其进而与另一管板连接，由此进料到在所述两个管板之间布置的蒸气入口室且在外部管内向上流动的蒸气向下降落通过这些内部管，到达在另一管板之下布置的空间，并且从那里进一步向上流动，通过位于分开蒸气入口室的分隔壁另一侧的那些管的内部管，并向下流动通过外管到达被分隔壁分开的蒸气入口室的空间，从该空间脏的冷凝物排放通过布置在底部的排放管道，而未冷凝的蒸气排放通过布置在该空间上部的排放管道。但是，所述专利并未公开将浓缩液体的结束端布置在何处以及通过什么地方将处该液体从蒸发器中排放出。这种类型的结构使得蒸发器操作繁重(heavy)，因此该结构仅适用于小尺寸的装置。

从美国专利5,624,531可知基于降膜式原理操作的另一种蒸发器。在所述蒸发器中，管束由多个平行的蒸发元件形成，各蒸发元件由在相同水平上排列的竖直管形成，由此管的上端连接于共同的收集管，而下端连接于另一共同的收集管。所有上部的收集管连接于一个共同的收集室，并且所有下部的收集管连接于另一共同的收集室。根据一种实施方式，将可冷凝的蒸气导入到下部收集室，由此在竖直管中产生的冷凝物从所述收集室的底部排放，而进入上部收集室的蒸气从蒸发器排放。按照与上述蒸发器相同的方式将待蒸发的液体导入到管束的上端。浓缩的液体向下流动至蒸发器的底部，由此液体从蒸发器排放或返回至管束的上端以便于进一步蒸发，从液体蒸发的蒸气从蒸发器的上部排放到分滴器(droplet separator)。该种类型的结构不适合使用包含不可冷凝气体的污染蒸气流作为热源的情况。

本发明的目的是提供下述蒸发器，其能够有效传热并且也允许使用包含不可冷凝气体的污染蒸气流作为释放热量的蒸气。

这是由下述蒸发器实现的，该蒸发器的特征在于蒸发器包括两个或更多个管束，它们各自配置有自身的管板，由此各管束的竖直管在下端与相应管束的管板连接以及在上端与相应管束的收集多支管连接。

本发明的蒸发器的竖直管的内表面由于冷凝物层向下降落是基本上自清洁的。而且，相对于冷凝物流向上流动的蒸气通过汽提有效净化冷凝物。相反，管束的竖直管的外表面由于管束的结构可以容易清洁。根据本发明的蒸发器可以在管侧和在夹套侧都分成间隔室，该间隔室可以以不同方式并联或串联连接。当过热蒸气用作热源时，蒸发器也能够有效使过热蒸气减温。

在一种实施方式中，蒸发器包括两个月牙形的管束，它们各自配置有自身的管板，排列管束以形成它们之间的闲置空间，该空间也可用于维护措施。

排放蒸发的蒸气的出口优选与蒸气收集室连接布置，该收集室配置有分滴器并位于蒸发器的下部。

根据本发明的一种优选的实施方式，各管束的管板相对于水平方向倾斜，从而允许液体流的未蒸发部分沿倾斜的管板向下降落至液体空间，从该液体空间通过布置在底部的出口排放。优选地，在竖直管的下端形成弯曲从而允许所述管的端部垂直进入倾斜管板。

特别是关于高蒸发器结构，各管束的竖直管由支撑结构在所述管两端之间的至少一个点支撑。所述支撑结构使蒸发器容易组装并在运输过程中对竖直管和管束给予支撑，从而同时防止在使用过程中有害的振动和破损。

管束的竖直管常规地由金属制成，但是在一些情况下可以由薄塑料材料制成，该薄塑料材料从清洁观点是特别有利的。

当装置包括几个管束时，可将不同品质和/或不同压力的蒸气导入管束。

单独的管束也可以分成可以导入不同蒸气的分管束。

在各管板之下，布置相应管束的蒸气入口室，由此连接于各多支管(9)一端的至少一个竖直管在下端经布置端部进入被所述蒸气入口室隔开的分离空间。

在其中蒸气向上流动的那些竖直管的上端布置节流孔。所述节流孔使得均匀的蒸气能够流动至竖直管并从竖直管排放不可冷凝气体。

蒸发器的各管束可以具有其本身浓度不同的液体环路，由此蒸发器的液体空间被分隔壁分成间隔室，以使不同液体环路的液体保持彼此分开。

管束之间的蒸气空间也可以被分隔壁分开以允许在相同的蒸发器中布置两个蒸发阶段。

以下参考附图更详细地描述本发明，其中附图显示了根据本发明的蒸发器的一种实施方式的纵向截面。

附图中所示的蒸发器的外壳由圆柱形夹套1和凸起端2，3组成。

在所示的实施方式中，在圆柱形夹套内排列两个管束4，5。

形成传热表面的竖直管6分别在它们的下端连接相应管束4和5的管板7和8。管板7，8是倾斜的，且竖直管6的下端具有对应于该倾斜的弯曲。竖直管6以直角(90°)连接于管板7，8。在它们的上端，竖直管6连接于收集多支管9。

在管束4，5之上，布置液体分配装置10，11，将待蒸发的液体进料到所述管束上。在管板7，8下面，布置蒸气入口室12，13，由此在它们下面布置蒸气收集室15，该蒸气收集室15配置有分滴器14。壳1的下部和下端3形成待蒸发液体的泵送容器16。

在所示蒸发器中，引导释放热量的蒸气通过蒸气入口室12和13从下面向上到达竖直管6。

可以将相同种类的蒸气或彼此在品质和压力方面不同的蒸气都进料到管束4，5。单独的管束也可以分成可以导入不同蒸气的分管束。

在竖直管向上流动的蒸气冷凝，而冷凝物逆着蒸气流向下流动并进一步到达蒸气入口室12，13的下部，从该处通过收集件17，18排放。其中蒸气向上流动的竖直管6的上端配置有节流孔，该节流孔确保均匀的蒸气流动至管6和从管6排放不可冷凝的气体。

蒸气的未冷凝部分流动通过节流孔到达连接竖直管6上端的收集管9，从该处将其导入至收集管的最外面的竖直管，其中该未冷凝部分和产生的冷凝物从上面向下流动。

其中蒸气的流动方向为从下向上的竖直管6形成管束4，5的第一管通道(tube pass)，其中流动从上向下进行的管形成第二管通道。第二管通道将蒸气流冷却，由此其部分冷凝。将冷凝物和仍为未冷凝的部分向下导入至分离空间19，20，从该处冷凝物从该空间的下部通过出口21，22排放，蒸气流的未冷凝部分从该空间的上部通过出口23，24排放。

当使用这种蒸气作为热源时，除水蒸气之外它们还包含不可冷凝的气体(例如空气)和化合物(例如在低于水蒸气的温度冷凝的甲醇)，必须将蒸气流冷却以确保其最大可能的部分冷凝。另一方面，其旨在防止例如甲醇冷凝并获得尽可能干净的冷凝物，在该情况下没有必要将其单独纯化(例如通过汽提纯化)。

在本发明的蒸发器中，管束4，5中的第一管通道将蒸气流中的主要部分冷凝。逆着冷凝物流向上流动的蒸气将向下流动的冷凝物加热并使其中冷凝的例如甲醇蒸发(汽提)。因此，第一通道的冷凝物从蒸发器"干净"获得。

管束4，5中的第二管通道将剩余的蒸气流冷却并冷凝。在第二管通道中，将例如可冷凝的甲醇与第二管通道的冷凝物混合并从蒸发器与"脏的"冷凝物一起获得。

第二管通道形成管束4，5的部分有多大主要取决于蒸气流中其他可冷凝组分(例如甲醇)的含量以及不可冷凝的组分(例如空气)的含量。

将待蒸发的液体通过入口管25导入至蒸发器的上部并通过液体分配装置10，11分配以沿竖直管6的外表面作为均匀的液体层向下流动。一部分液体在传热表面上蒸发，将产生的蒸气通过管束4，5之间的蒸气空间26导入至蒸发器的下部，从该处将其通过分滴器14导入至蒸气收集室15并进一步通过出口28离开。

除了由管板7，8和收集多支管9支撑以外，管束4，5的竖直管6也在预定距离从外部得到支撑。支撑结构27旨在方便装置组装，在运输过程中支撑竖直管6和管束4，5并防止使用中竖直管6的有害振动和破损。

液体流的未蒸发部分沿倾斜的管板7，8向下流动并向下降落至下部的液体空间16，从该空间其通过出口29排放。管束4，5和可存在的分管束都可以具有它们自己的液体环路，由此，例如，当浓缩液体时，液体环路可以具有不同的浓度。通过分将下部的液体空间16分成需要的间隔室，使不同浓度的液体保持彼此分开，由此蒸气空间对于所有部分是共同的。

在管束4，5之间的蒸气空间中也可以布置分隔壁，以形成分开的蒸气空间。鉴于此，例如，在相同的蒸发器中可以安排两个蒸发阶段。

Claims (13)

1.降膜式蒸发器，包括：

由圆柱形壳(1)和凸起端(2，3)形成的外壳，在所述外壳内排列的竖直管(6)，由此释放热量的可冷凝蒸气可以从下面向上进料到所述竖直管(6)中，而接受热量的可蒸发液体可以进料到管束(4，5)的上端作为薄液层沿所述竖直管(6)的外表面向下降落，由此用于排放包含在所述释放热量的蒸气中的未冷凝组分的装置(23，24)与所述管束(4，5)连接布置，

其特征在于所述蒸发器包括两个或更多个管束(4，5)，它们各自配置有自身的管板(7，8)，由此各管束(4，5)的竖直管(6)在下端与相应管束(4，5)的管板(7,8)连接以及在上端与相应管束(4，5)的收集多支管(9)连接。

2.根据权利要求1的降膜式蒸发器，其特征在于用于排放蒸发的蒸气的出口(28)与蒸气收集室(15)连接布置，该蒸气收集室(15)配置有分滴器(14)且位于所述蒸发器的下部。

3.根据前述权利要求1的降膜式蒸发器，其特征在于所述管板(7，8)相对于水平方向倾斜。

4.根据前述权利要求2的降膜式蒸发器，其特征在于所述管板(7，8)相对于水平方向倾斜。

5.根据权利要求3的降膜式蒸发器，其特征在于在所述竖直管(6)的下端形成弯曲从而允许所述竖直管(6)的端部垂直进入所述管板(7，8)。

6.根据权利要求4的降膜式蒸发器，其特征在于在所述竖直管(6)的下端形成弯曲从而允许所述竖直管(6)的端部垂直进入所述管板(7，8)。

7.根据权利要求1-6中任一项的降膜式蒸发器，其特征在于各管束(4，5)的竖直管(6)由支撑结构(27)在所述竖直管(6)两端之间的至少一个点支撑。

8.根据权利要求1的降膜式蒸发器，其特征在于所述管束(4，5)的竖直管(6)由金属或薄塑料材料制成。

9.根据权利要求1-6和8中任一项的降膜式蒸发器，其特征在于将单独的管束(4，5)分成分管束。

10.根据权利要求1-6和8中任一项的降膜式蒸发器，其特征在于在各管板(7，8)下面布置相应管束(4，5)的蒸气入口室(12，13)，并且在于连接于各收集多支管(9)一端的至少一个竖直管(6)在下端经布置端部进入被所述蒸气入口室(12，13)隔开的分离空间(19)。

11.根据权利要求10的降膜式蒸发器，其特征在于节流孔布置在其中所述蒸气向上流动的那些竖直管(6)的上端中。

12.根据权利要求1的降膜式蒸发器，其特征在于各管束(4，5)具有其本身的浓度不同的液体环路，由此布置在所述蒸发器下部的液体空间(16)被分隔壁分成间隔室，以使不同液体环路的液体保持彼此分开。

13.根据权利要求1的降膜式蒸发器，其特征在于所述管束(4，5)之间的蒸气空间(26)被分隔壁分开。