CN103585776A - 一种改进型四效降膜蒸发器及浓缩方法 - Google Patents

Abstract

一种改进型四效降膜蒸发器及浓缩方法，它包括四效加热器和分离器，其中三效加热器和三效分离器中的物料出口合并并经过三效送料泵后连接到四效分离器，且四效分离器的物料出口通过一加压泵连接到四效加热器底部的出料口，四效加热器顶部的出料口通过管道再连接到四效分离器。使得物料顺序经过加热器和分离器后直接送入四效分离器，然后使用加压泵将四效分离器内的物料自四效加热器底部送入四效加热器底部空腔并加压使得物料自下往上流动，再由四效加热器顶部空腔流回四效分离器，形成一次完整的循环。改装后通过四效处的多次循环，浓缩极限浓度能提高到35—37%，提高热能利用率节省蒸汽30％，而用时未变。

Description

一种改进型四效降膜蒸发器及浓缩方法

技术领域

该方案涉及制药行业中使用的四效降膜蒸发器技术领域。具体地说是一种改进型四效降膜蒸发器及使用方法。

背景技术

降膜式蒸发器，基本单元一般包括加热器和分离器，并配合后续的冷凝器使用，是原料液从蒸发器顶部进入，随重力作用沿着管壁向下流动。

其工作原理是，降膜蒸发是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，并沿换热管内壁呈均匀膜状流下。在流下过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液经充分分离，蒸汽进入冷凝器冷凝（单效操作）或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，液相则由分离室排出。

其使用过程如下：原料液由加热室顶端加入，经分布器分布后，沿管壁成膜状向下流动，气液混合物由加热管底部排出进入分离室，完成液由分离室底部排出。设计和操作这种蒸发器的要点是：尽力使料液在加热管内壁形成均匀液膜，并且不能让二次蒸汽由管上端窜出。

降膜式蒸发器可用于蒸发粘度较大（0.05～0.45Pa·s）、浓度较高的溶液，但不适于处理易结晶和易结垢的溶液，这是因为这种溶液在分布器中形成均匀液膜较困难，传热系数也不高。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种可以适用于易结晶、易结垢的原料液的一种改进型四效降膜蒸发器及使用方法，同时可以进一步的降低蒸汽使用量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种改进型四效降膜蒸发器，包括按照进出料方向前后顺序连接的一效加热器、二效加热器和三效加热器，以及独立设置的四效加热器，并在各个效加热器中设有对物料进行预热的预加热部，在所述一效和二效加热器之间、二效和三效加热器之间、三效和四效加热器之间分别设有一效分离器、二效分离器和三效分离器，并在各效分离器和加热器中设有循环蒸汽供应管道，其特征在于，所述三效加热器和三效分离器中的物料出口合并并经过三效送料泵后通过管道连接到四效分离器，且所述四效分离器的物料出口通过一加压泵连接到四效加热器底部的出料口，所述四效加热器顶部的出料口通过管道再连接到四效分离器。

所述四效分离器的不凝气体出口连接到冷凝器。

所述一效、二效和三效分离器的容积相同，且所述四效分离器的容积为一效分离器容积的两倍。

一种使用上述改进型四效降膜蒸发器的进行浓缩的方法，包括以下步骤，

物料顺序经过一效、二效、三效加热器加热器和分离器后直接送入四效分离器，然后使用加压泵将四效分离器内的物料自四效加热器底部送入四效加热器底部空腔并加压使得物料自下往上流动，再由四效加热器顶部空腔流回四效分离器，形成一次完整的循环，经多次循环后，物料达到要求浓度即完成四效蒸发的任务，即可经排出进入下一步工序。

所述的要求浓度的最大浓缩极限浓度能提高到37%。

本发明的有益效果是：

本发明将第三效底端分离室内的原料直接打入第四效的分离室，并在第四效分离室加装打料泵使物料在第四效蒸发室内由下往上再由导液管流回四效分离室形成循环流动，并可根据蒸发效果在四效处进行重复循环，增加蒸发效率。

本发明明显的降低了热源蒸汽的使用量，并缩短了蒸发时间，并提高了原料液的浓缩浓度。

经实际操作验证，未改装前自四效分离器出来的浓缩后的物料的浓缩极限浓度在20—22%，改装后通过四效处的多次循环，浓缩极限浓度能提高到35—37%，提高热能利用率节省蒸汽30％，而用时未变。同时可以满足一些易结晶、易结垢的原料液的浓缩需要，这是普通的四效降膜蒸发工艺根本无法实现的。

附图说明

图1为原有四效降膜蒸发原理图。

图2本发明的四效降膜蒸发原理图。

图3为图1中原有四效加热器和分离器的内部原理图。

图4为本发明中四效加热器和分离器的内部原理及连接关系示意图。

图5为图4的连接关系的一种简单变形示意图。

图中：P1至P7为动力泵，E1至E4为加热器，E5为冷凝器，V1至V4分离器。

具体实施方式

如图1、图3所示，

这是为改装前的四效降膜浓缩原理示意图。其中的四效降膜装置和工艺为现有技术，经过四效整体循环下来的物料达不到需要的浓度，需要再将物料进入另一个单效罐进行再浓缩才能达到规定的浓度。并且蒸汽损耗比较大。因此对其进行改装。

进行改装的方式如下：

如图2、图4和图5所示，将经过前三效加热器和分离器内的物料经三效送料泵直接送入四效分离器，不再由四效加热器顶端往下流。将四效分离器进行扩容为至少2倍于原体积，即增大四效分离器内部的分离空间，并在四效分离器的出口加装加压泵，将四效分离器内的物料由四效加热器底部加压往上流动，其中的物料走管内，通过管道被外侧的蒸汽进行加热，其中至少包含图4和图5两种管道改造方式，再由四效加热器顶部流回四效分离器，形成一次完整的循环。其中蒸汽的管路未做任何改动。为达到浓缩的效果，物料可以在四效分离器和四效加热器之间进行多次循环，经多次循环后，物料达到要求浓度即可经排出进入下一步工序。

优点，经过多次循环，物料浓度大大提高，未改装前浓缩极限浓度在20—22%，改装后浓缩极限浓度能提高到35—37%，能够达到生产要求，不需要再经过下一步的浓缩。蒸汽能够得到最大限度的利用，并节省了下一步浓缩所使用的蒸汽。总体能节省30％的蒸汽。

下面详细的描述，

一种改进型四效降膜蒸发器，包括按照进出料口前后顺序连接的一效加热器、二效加热器和三效加热器，以及独立设置的四效加热器，并在各个加热器中设有对物料进行预热的预加热部，在所述一效和二效加热器之间、二效和三效加热器之间、三效和四效加热器之间分别设有一效分离器、二效分离器和三效分离器，并在分离器和加热器中设有蒸汽供应管道，其中前三效加热器和分离器的设计原理和管道的连接方式属于现有技术，详细可参看图1、图2和图3，不在赘述。改进点在于，三效加热器E3和三效分离器V3中的物料出口经过三效送料泵P4后通过管道连接到四效分离器V4，即直接向四效分离器供应物料。四效分离器V4的物料出口通过一加压泵P7连接到四效加热器E4底部的出料口，其的四效加热器E4底部的出料口可以利用原有的出料口（如图2和图4），也可以利用原有的向分离器供应物料的出口（如图5），只要达到向四效加热器底部供应物料的目的和功能即可。四效加热器E4顶部的出料口通过管道连接到四效分离器V4，使得物料可以在两者之间进行循环。同时四效分离器的不凝气体出口连接到冷凝塔，和原有的连皆方式相同。

一种使用上述改进型四效降膜蒸发器的浓缩方法，包括以下步骤，

物料顺序经过一效、二效、三效加热器加热器和分离器后直接送入四效分离器V4，然后使用加压泵P7将四效分离器内的物料自四效加热器底部送入四效加热器内并加压使得物料自下往上流动，再由四效加热器顶部流回四效分离器，形成完整的循环，经多次循环后，物料达到要求浓度即完成四效蒸发的任务，即可经排出进入下一步工序。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种改进型四效降膜蒸发器，包括按照进出料方向前后顺序连接的一效加热器、二效加热器和三效加热器，以及独立设置的四效加热器，并在各个效加热器中设有对物料进行预热的预加热部，在所述一效和二效加热器之间、二效和三效加热器之间、三效和四效加热器之间分别设有一效分离器、二效分离器和三效分离器，并在各效分离器和加热器中设有循环蒸汽供应管道，其特征在于，所述三效加热器和三效分离器中的物料出口合并并经过三效送料泵后通过管道连接到四效分离器，且所述四效分离器的物料出口通过一加压泵连接到四效加热器底部的出料口，所述四效加热器顶部的出料口通过管道再连接到四效分离器。

2.根据权利要求1所述的一种改进型四效降膜蒸发器，其特征在于，所述四效分离器的不凝气体出口连接到冷凝器。

3.根据权利要求1所述的一种改进型四效降膜蒸发器，其特征在于，所述一效、二效和三效分离器的容积相同，且所述四效分离器的容积为一效分离器容积的两倍。

4.一种使用权利要求1至3中任一所述的改进型四效降膜蒸发器进行浓缩的方法，其特征在于，包括以下步骤，

物料顺序经过一效、二效、三效加热器加热器和分离器后直接送入四效分离器，然后使用加压泵将四效分离器内的物料自四效加热器底部送入四效加热器底部空腔并加压使得物料自下往上流动，再由四效加热器顶部空腔流回四效分离器，形成一次完整的循环，经多次循环后，物料达到要求浓度即完成四效蒸发的任务，即可经排出进入下一步工序。

5.根据权利要求4所述的一种浓缩的方法，其特征在于，所述的要求浓度的最大浓缩极限浓度为37%。

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