CN103191572B - 一种带旋流板的升膜式蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带旋流板的升膜式蒸发器。包括升膜蒸发和汽液分离两段。它采用旋流板组合件8作为升膜蒸发器的主要气液分离元件。所述的旋流板组合件8包括有连接圆筒10、连接环板11、旋流板叶片12、受液板13、受液管14等。所述的旋流板叶片12是由2个面，即梯形面18、三角形面19组成的立体结构。将该升膜式蒸发器应用于己二酸生产系统中的硝酸蒸发与二元酸蒸发，增大了分离效率，简化了工艺附属流程，节省了占地面积，减小了由于保温或操作不当造成己二酸、二元酸结晶堵塞、蒸发效果减弱的可能。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，具体为一种带旋流板的升膜式蒸发器的发明，尤其可用于己二酸生产系统中的硝酸蒸发与二元酸蒸发。
背景技术
目前的升膜蒸发器，通常设置外置气液分离器来达到气液分离的目的。如在硝酸氧化醇酮法生产己二酸工艺中，硝酸蒸发与二元酸蒸发中采用的升膜式蒸发器，顶部的气液混合物通过保温导管和外置的旋风分离器相连接，与ZL201120414053.X中公布的结构相同。这种外置旋风分离器的升膜式蒸发器，分离效果较差，工艺附属流程较为复杂，占地面积也较大。另外，由于浓缩液结晶点较高，导管、旋风分离器及旋液分离器的进出口管道均需要伴热，热量损失较大且如果保温或操作不当，容易造成己二酸、二元酸结晶堵塞、蒸发效果减弱等后果。如果将外置气液分离器的结构改为气液分离与升膜蒸发一体式的结构，将会克服以上的缺点。目前，在顶部分离罐中设置旋流板做为主要气液分离元件的升膜式蒸发器未见报道。
中国专利ZL01221773.5涉及一种丙烯腈装置用气液分离器，分离器由进口管、上锥体、叶片、筒体、稳流筒及出口管组成，其特征在于进口管与出口管直径不同，稳流筒采用双套筒结构。该技术方案中未涉及叶片的结构。
石油大学对旋流板的安装角度进行了模拟研究，提出了一个较为合适的角度范围，但对旋流板的具体结构形式未做研究。见《旋流板式气液分离器的放大规律》，过程工程学报，第3卷第5期，2003。
中国专利ZL200910197425.5涉及一种气液分离旋流板机器制造方法，主要解决现有气液分离旋流板刚性较差，气液分离效果较差的问题。该技术方案中旋流板叶片采用4个面，制造较为复杂。且旋流板直接与筒体焊接，不易拆卸检修。该技术方案中未涉及旋流板与筒体的连接结构及下部液相收集结构。
以上文献中，气流均为自上而下通过旋流板气液分离器，旋转气流中的液体在离心力和重力的联合作用下，脱离气流，打在旋流板气液分离器下部的筒体壁上，再顺着筒体壁进入液体收集区；气体通过气体出口进入下游装置，从而完成气液两相的分离。本发明中，由于升膜蒸发器中气流自下而上通过旋流板气液分离器，因此旋流板的结构与以上文献的报道均有较大不同。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带旋流板的升膜式蒸发器，用于己二酸生产系统中的硝酸蒸发与二元酸蒸发。
本发明的主要思路是旋流板气液分离器与升膜式蒸发器结合为一体，将升膜蒸发和气液分离两个步骤在一个设备中完成，从而达到简化工艺附属流程，节省占地的目的，同时兼顾拆卸维修的方便。
本发明的技术方案是：一种带旋流板的升膜式蒸发器，包括升膜蒸发和气液分离两段，以液相出口2为界，气液分离段处于升膜蒸发段上部，其特征在于：气液分离段主要包括筒体3、旋流板组合件8和导液管15；所述的旋流板组合件8包括有连接圆筒10、连接环板11、旋流板叶片12、受液板13、受液管14；旋流板组合件8的上部通过可拆结构20与上封头4上的旋流器连接筒9相连接；旋流板组合件8的下部通过受液管14与导液管15相通；筒体3的上端为气相出口5；所述的旋流板叶片12为多片，每片由2个面，即梯形面18、三角形面19组成的立体结构。
这种带旋流板的升膜式蒸发器包括升膜蒸发和气液分离两段，以液相出口2为界。其中升膜蒸发段的结构与普通的升膜蒸发器相似；气液分离段采用旋流板组合件8作为升膜蒸发器的主要气液分离元件。
本发明所述的旋流板叶片12梯形面18的BC边和三角形面19的CE边通过焊接或卡扣中的一种，连接在连接环板11上；梯形面18的AD边通过焊接或卡扣中的一种，连接在受液板13上。这种叶片与圆环、圆板上下连接的结构刚性较好。
本发明所述的旋流板叶片12数为36±10；旋流板仰角α为28±10°；径向角β为58±10°；梯形面18与三角形面19在连接环板11上的夹角γ为150±10°；梯形面18上角δ为76±10°。
本发明所述的旋流板组合件8大头的直径d是筒体3内径D的0.8～0.9倍；旋流板叶片12底部AD的长度为20～25mm；顶部CE的长度为20～25mm；顶部BC的长度为AB长度的0.10～0.14倍。
在筒体3和上封头4上设置有视镜6以方便观察气液分离情况。
旋流板组合件8通过可拆结构20与上封头4或筒体3连接，结构稳固，不易脱落。该可拆结构20配合筒体3上设置的设备法兰21或人孔22，使旋流板组合件8的拆卸维修较为方便。还可以通过调节可拆结构20来升降旋流板组合件8在气液分离器7中的高度，以满足不同负荷下不同气体流速气液分离的要求。
本发明公开的一种带旋流板的升膜式蒸发器，应用在己二酸装置中，相对于现有己二酸装置中升膜蒸发器顶部通过保温导管与外部旋风分离器连接的结构，增大了分离效率，简化了工艺附属流程，节省了占地面积，减小了由于保温或操作不当，造成己二酸、二元酸结晶堵塞、蒸发效果减弱等的可能。
附图说明
图1是本发明中带旋流板的升膜式蒸发器的结构示意图。
图2是沿图1中A-A剖线的剖视图（以36块旋流板为例）。
图3是本发明中旋流板叶片的展开图。
图4是本发明中旋流板组合件的立体示意图。
图中：1、液相入口；2、液相出口；3、筒体；4、上封头；5、气相出口；6、视镜口；7、气液分离器；8、旋流板组合件；9、旋流器连接筒；10、连接圆筒；11、连接环板；12、旋流板叶片；13、受液板；14、受液管；15、导液管；16、下封头；17、折缝线；18、梯形面；19、三角形面；20、可拆结构；21、设备法兰；22、人孔；α、旋流板仰角；β、旋流板径向角；γ、连接环板21上的角∠BCE；δ、梯形面18上角∠ABC；D、筒体3的内径；d、旋流板组合件大头的直径。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的限定。本发明可以按发明内容所述的任一方式实施。
如附图所示，本发明包括升膜蒸发和气液分离两段，以液相出口2为界，气液分离段处于升膜蒸发段上部，其特征在于：气液分离段主要包括筒体3、旋流板组合件8和导液管15；所述的旋流板组合件8包括有连接圆筒10、连接环板11、旋流板叶片12、受液板13、受液管14；旋流板组合件8的上部通过可拆结构20使连接圆筒10与上封头4上的旋流器连接筒9相连接；旋流板组合件8的下部通过受液管14与导液管15相通；筒体3的上端为气相出口5；所述的旋流板叶片12为多片，每片由2个面，即梯形面18、三角形面19组成的立体结构。
在生产过程中，料液经过液相入口1进入设备，在升膜换热管中产生气流，气流在管内高速螺旋式上升，将料液贴管内壁拉曳成薄膜状上升。夹带雾沫的气流自下而上通过旋流板组合件8。气流通过时，气流中的部分雾沫发生聚集并与气流分离。部分聚集的液滴打在筒体3上并沿着筒壁向下流入升膜蒸发段，并从液相出口2流出设备；另有部分液滴被旋流板组合件8底部的受液板13收集后，经受液管14、导液管15、下封头16壁向下流入升膜蒸发段，也从液相出口2流出。最后，气相从气相出口5排出蒸发器。
将本实例应用于己二酸生产系统硝酸蒸发中的1#蒸发器。旋流板的具体尺寸如下所示：
旋流板组合件的旋流板叶片数为36；旋流板仰角α为28°；径向角β为58°；梯形面18与三角形面19在连接环板上的夹角γ为150°；梯形面18上角δ为75.6°。旋流板直径d为800mm，筒体内径D为1000mm；AD长度为25mm；CE长度为20mm；BC长度为75mm，AB长度为600 mm。
目前己二酸工业装置中采用的外置旋风分离器的升膜蒸发器，旋风分离器的分离效率基本在75%左右；如果采用普通的平板式旋流板或瓦片式旋流板叶片，分离效率基本在80%左右，本实例中的旋流板分离效率可达到95%以上，较大幅度地提高了分离效率。
Claims (6)
1.一种带旋流板的升膜式蒸发器，包括升膜蒸发和气液分离两段，以液相出口（2）为界，气液分离段处于升膜蒸发段上部，其特征在于：气液分离段主要包括筒体（3）、旋流板组合件（8）和导液管（15）；所述的旋流板组合件（8）包括有连接圆筒（10）、连接环板（11）、旋流板叶片（12）、受液板（13）、受液管（14）；旋流板组合件（8）的上部通过可拆结构（20）与上封头（4）或筒体（3）上的旋流器连接筒（9）相连接；旋流板组合件（8）的下部通过受液管（14）与导液管（15）相通；筒体（3）的上端为气相出口（5）；所述的旋流板叶片（12）为多片，每片由2个面，即梯形面（18）、三角形面（19）组成的立体结构。
2.根据权利要求1所述的带旋流板的升膜式蒸发器，其特征在于：旋流板叶片（12）数为36±10；旋流板仰角α为28±10°；径向角β为58±10°；梯形面（18）与三角形面（19）在连接环板（11）上的夹角γ为150±10°；梯形面（18）上角δ为76±10°。
3.根据权利要求1所述的带旋流板的升膜式蒸发器，其特征在于：筒体（3）和上封头（4）上设置有视镜（6）。
4.根据权利要求1所述的带旋流板的升膜式蒸发器，其特征在于：旋流板组合件（8）通过可拆结构（20）与上封头（4）或筒体（3）上的旋流器连接筒（9）相连接。
5. 根据权利要求1所述的带旋流板的升膜式蒸发器，其特征在于：筒体（3）上设置有设备法兰（21）和人孔（22）。
6.根据权利要求1所述的带旋流板的升膜式蒸发器，其特征在于：可通过调节可拆结构（20）来升降旋流板组合件（8）在气液分离器（7）中的高度。
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