CN107970629B - 多效一体式降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多效一体式降膜蒸发器，包括：壳体；壳体内设置至少两个降膜单元，且相邻两个降膜单元中，处于较高位置的降膜单元的下端边沿连通至相对较低位置降膜单元的积液箱内；除沫器设置在相对最高位置的降膜单元的上端周围，且位于该降膜单元的多个第三引流板的上方；集气管，其设置在所述壳体的顶部；出液口，其设置在所述壳体的底部。本发明还有一个目的是提供一种多效一体式降膜蒸发器，其能够在同一壳体内实现对物料的多效降膜蒸发，蒸发效率高，且可对换热管内的热蒸汽进行有效回收利用，节省能源。

Description

多效一体式降膜蒸发器

技术领域

本发明涉及蒸发器技术领域，特别涉及一种多效一体式降膜蒸发器。

背景技术

在化工、轻工、食品、医药等工业生产中，常常遇到由不挥发的溶质和可挥发的溶剂所组成的混合液的浓缩及溶质分离问题。现多采用降膜或升膜蒸发，以及强制循环蒸发，蒸发水分，浓缩溶液。降膜或升膜蒸发方法具有循环量小、蒸汽消耗低、动力消耗少的特点，但随着水分蒸发浓度提高，溶液流动性变差会出现粘壁、干化、最终导致蒸发管堵塞，因此只适用于较低浓度和/或流动性好的溶液蒸发浓缩；强制循环蒸发方法，则弥补了降膜或升膜蒸发方法的不足，可用于高浓度、高粘度时蒸发浓缩，但缺点是动力消耗大，蒸发强度低。此外由于降膜或升膜蒸发器以及强制循环蒸发器结构较复杂，材质要求高，因而制造费高，占地面积大，蒸发装置系统投资大。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种多效一体式降膜蒸发器，其能够在同一壳体内实现对物料的多效降膜蒸发，蒸发效率高，且可对换热管内的热蒸汽进行有效回收利用，节省能源。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种多效一体式降膜蒸发器，包括：

壳体，其为一真空密闭腔体结构；

降膜单元，其包括螺旋式蒸发膜，其沿壳体的轴向设置在壳体内，且所述螺旋式蒸发膜的剖面为近梯形结构，在垂直于所述壳体的轴线方向上，所述螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低；换热管，其盘绕设置在螺旋式蒸发膜内，且换热管的进气管和出气管分别延伸至所述壳体外；

布膜器，其设置在所述螺旋式蒸发膜的上端，所述布膜器包括中空柱体；隔离板，其设置在中空柱体的横截面上，将中空柱体分隔成两个相对独立的积液箱和喷淋箱；多个喷头，其设置在喷淋箱内；第一贯通孔，其贯通所述喷淋箱的下端面设置，且第一贯通孔呈与螺旋式蒸发膜的上端边沿相对应的螺旋形结构；

分布板，其呈螺旋状嵌入式设置在所述第一贯通孔内，且所述分布板的两侧与所述第一贯通孔的侧壁密封固定；所述分布板还包括第二个贯通孔，其沿壳体的轴向方向，贯通所述分布板的上下两个侧边沿设置在所述分布板内；

喇叭状收液器，其开口朝上设置在所述分布板的上边沿上，且所述喇叭状收液器的下端与所述第二贯通孔连通设置；

多个第一连接板，其两端分别通过多个第一引流板和多个第二引流板固定至所述分布板的下端边沿和螺旋式蒸发膜的上端边沿上，且所述多个第一引流板为倒置的梯形板体，所述多个第二引流板为相对较小底边朝上的梯形板体；

多个第三引流板，其一端分别通过多个第二连接板均匀间隔开连接至螺旋式蒸发膜的外侧壁上，且靠近所述螺旋式蒸发膜的上端设置，多个第三引流板的另一端向壳体的内侧壁呈发散状延伸设置，所述第三引流板为弧形板体，且所述第三引流板上设置多个第三贯通孔；

其中，所述壳体内设置至少两个降膜单元，且相邻两个降膜单元中，处于较高位置的降膜单元的下端边沿连通至相对较低位置降膜单元的积液箱内；

除沫器，其设置在相对最高位置的降膜单元的上端周围，且位于该降膜单元的多个第三引流板的上方；

集气管，其设置在所述壳体的顶部；

出液口，其设置在所述壳体的底部。

优选的是，相邻两个第一连接板之间的距离≤5cm。

优选的是，所述多个第一连接板的长度随着螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低而逐渐增长。

优选的是，所述多个第一连接板的长宽比大于等于3。

优选的是，所述多个第一引流板与所述多个第二引流板均为大小相等的梯形结构。

优选的是，所述多个第二连接板的长度随着螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低而逐渐缩短。

优选的是，还包括：

进液管，其自所述壳体外延伸至壳体相对最高位置的降膜单元的积液箱内；

回流管，其一端连通至所述出液口，另一端连通至进液管；

泵，其设置在所述回流管上。

优选的是，所述螺旋式蒸发膜中相邻两层膜之间的距离为1-3cm，所述螺旋式蒸发膜的最外侧与所述壳体的内侧壁之间的距离不超过8cm。

优选的是，处于较低位置的降膜单元的出气管通过回收管连通至相对较高位置的降膜单元的进气管。

优选的是，还包括：

集气箱，其通过集气管连通至所述壳体的集气管；且集气箱还通过第二回收管连通至壳体内相对最低位置的降膜单元的进气管上。

本发明至少包括以下有益效果：

壳体为一密闭真空腔体结构，当多个喷头喷出物料时，获得快速闪蒸蒸发效果，促使物料蒸汽经喇叭状收液器的开口向下冲出布膜器，在此过程中大部分物料遇到第二贯通孔的侧壁形成液体膜，液体膜经多个第一引流板收集后经多个第一连接板限流，有效避免液体膜过厚，之后经多个第二引流板均匀分布成较薄的液体膜后流至螺旋式蒸发膜的两侧进行蒸发浓缩；在蒸发浓缩过程中，蒸汽产生后即刻向上流动，在此过程中，蒸汽要螺旋式蒸发膜的外侧壁相接触，对蒸汽进行初步冷却，回收随蒸汽挥发的溶质成分；其次，上升至多个第三引流板处时，蒸汽会再次与其发生碰撞，不仅对其进行了二次冷却处理，还再次回收了部分随蒸汽挥发的溶质成分，回收的这些溶质成分沿多个第二连接板再回流至螺旋式蒸发膜的外侧壁上进行蒸发浓缩处理，如此，有效提供了物料的蒸发浓缩效果。此外，在垂直于所述壳体的轴线方向上，所述螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低，进而使得所述螺旋式蒸发膜中相邻两层蒸发膜之间产生的蒸汽都能经其上端的裂隙蒸发至壳体与降膜单元之间的空间内；

所述壳体内设置至少两个降膜单元，进而实现对物料的多效蒸发浓缩效果，且集热管内蒸汽获得了有效利用，减少能耗；浓缩的物料经出液口排出用于结晶处理；蒸发的溶液经集气管集合后可回收后将其作为热蒸汽通入热交换管中再利用其热能，一定程度上降低能耗。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的多效一体式降膜蒸发器的透视结构示意图；

图2为本发明所述的布膜器的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、2所示，本发明提供一种多效一体式降膜蒸发器，包括：壳体10，其为一真空密闭腔体结构；降膜单元20，其包括螺旋式蒸发膜201，其沿壳体的轴向设置在壳体内，且所述螺旋式蒸发膜的剖面为近梯形结构，在垂直于所述壳体的轴线方向上，所述螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低；换热管204，其盘绕设置在螺旋式蒸发膜内，且换热管的进气管2041和出气管2042分别延伸至所述壳体外；布膜器202，其设置在所述螺旋式蒸发膜的上端，所述布膜器包括中空柱体；隔离板2021，其设置在中空柱体的横截面上，将中空柱体分隔成两个相对独立的积液箱和喷淋箱；多个喷头2022，其设置在喷淋箱内；第一贯通孔，其贯通所述喷淋箱的下端面设置，且第一贯通孔呈与螺旋式蒸发膜的上端边沿相对应的螺旋形结构；分布板2023，其呈螺旋状嵌入式设置在所述第一贯通孔内，且所述分布板的两侧与所述第一贯通孔的侧壁密封固定；所述分布板还包括第二个贯通孔2024，其沿壳体的轴向方向，贯通所述分布板的上下两个侧边沿设置在所述分布板内；喇叭状收液器2025，其开口朝上设置在所述分布板的上边沿上，且所述喇叭状收液器的下端与所述第二贯通孔连通设置；多个第一连接板2026，其两端分别通过多个第一引流板2027和多个第二引流板2028固定至所述分布板的下端边沿和螺旋式蒸发膜的上端边沿上，且所述多个第一引流板为倒置的梯形板体，所述多个第二引流板为相对较小底边朝上的梯形板体；多个第三引流板203，其一端分别通过多个第二连接板2031均匀间隔开连接至螺旋式蒸发膜的外侧壁上，且靠近所述螺旋式蒸发膜的上端设置，多个第三引流板的另一端向壳体的内侧壁呈发散状延伸设置，所述第三引流板为弧形板体，且所述第三引流板上设置多个第三贯通孔；其中，所述壳体内设置至少两个降膜单元，且相邻两个降膜单元中，处于较高位置的降膜单元的下端边沿连通至相对较低位置降膜单元的积液箱内；除沫器30，其设置在相对最高位置的降膜单元的上端周围，且位于该降膜单元的多个第三引流板的上方；集气管40，其设置在所述壳体的顶部；出液口50，其设置在所述壳体的底部。

在本方案中，壳体为一密闭真空腔体结构，当多个喷头喷出物料时，获得快速闪蒸蒸发效果，促使物料蒸汽经喇叭状收液器的开口向下冲出布膜器，在此过程中大部分物料遇到第二贯通孔的侧壁形成液体膜，液体膜经多个第一引流板收集后经多个第一连接板限流，有效避免液体膜过厚，之后经多个第二引流板均匀分布成较薄的液体膜后流至螺旋式蒸发膜的两侧进行蒸发浓缩；在蒸发浓缩过程中，蒸汽产生后即刻向上流动，在此过程中，蒸汽要螺旋式蒸发膜的外侧壁相接触，对蒸汽进行初步冷却，回收随蒸汽挥发的溶质成分；其次，上升至多个第三引流板处时，蒸汽会再次与其发生碰撞，不仅对其进行了二次冷却处理，还再次回收了部分随蒸汽挥发的溶质成分，回收的这些溶质成分沿多个第二连接板再回流至螺旋式蒸发膜的外侧壁上进行蒸发浓缩处理，如此，有效提供了物料的蒸发浓缩效果。此外，在垂直于所述壳体的轴线方向上，所述螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低，进而使得所述螺旋式蒸发膜中相邻两层蒸发膜之间产生的蒸汽都能经其上端的裂隙蒸发至壳体与降膜单元之间的空间内；

所述壳体内设置至少两个降膜单元，进而实现对物料的多效蒸发浓缩效果，且集热管内蒸汽获得了有效利用，减少能耗；浓缩的物料经出液口排出用于结晶处理；蒸发的溶液经集气管集合后可回收后将其作为热蒸汽通入热交换管中再利用其热能，一定程度上降低能耗。

如图1、2所示，多效一体式降膜蒸发器中，相邻两个第一连接板之间的距离≤5cm。比如：相邻两个第一连接板之间的距离为5cm、4cm或3cm等，这样的设置距离有效保证物料在螺旋式蒸发膜两侧的成膜连续，且成膜效果好。

如图1、2所示，多效一体式降膜蒸发器中，所述多个第一连接板的长度随着螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低而逐渐增长。多个第一连接板的长度随着螺旋式蒸发膜的上端边沿距离喷淋箱的下端面的距离相适应，由于螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低，因此多个第一连接板的长度也随之增长。

如图1、2所示，多效一体式降膜蒸发器中，所述多个第一连接板的长宽比大于等于3。第一连接板必需具有定宽度，以便保证物料在螺旋式蒸发膜两侧的成膜连续，且成膜效果好。

如图1、2所示，多效一体式降膜蒸发器中，所述多个第一引流板与所述多个第二引流板均为大小相等的梯形结构。所述多个第一引流板主要用于收集分布板向下流动的物料液，而其倒置后，可实现将其收集的物料液进行集中；而第二引流板则将其相对较小底边部位收集到的流动的物料液呈扇形分散开后输送至螺旋式蒸发膜，保证物料液的成膜效果好，有利于物料中的水分快速蒸发。

如图1、2所示，多效一体式降膜蒸发器中，所述多个第二连接板的长度随着螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低而逐渐缩短。使得随螺旋式蒸发膜的上端边沿呈螺旋状分布的多个第二连接板均相互错开位于降膜单元与壳体之间的空间内。

如图1、2所示，多效一体式降膜蒸发器中，还包括：

进液管60，其自所述壳体外延伸至壳体相对最高位置的降膜单元的积液箱内；回流管70，其一端连通至所述出液口，另一端连通至进液管；泵，其设置在所述回流管上。

进液管用于向降膜单元内补液，在必要时经泵和回流管将浓缩的物料液再次送入壳体内进行二次浓缩处理，浓缩效果好。

如图1、2所示，多效一体式降膜蒸发器中，所述螺旋式蒸发膜中相邻两层膜之间的距离为1-3cm，所述螺旋式蒸发膜的最外侧与所述壳体的内侧壁之间的距离不超过8cm。

如图1、2所示，多效一体式降膜蒸发器中，处于较低位置的降膜单元的出气管通过回收管连通至相对较高位置的降膜单元的进气管。外来蒸汽进入换热管后，经回收管依次连通壳体内设置至少两个降膜单元，充分利用外来蒸汽的热量，避免浪费，节约能源。

如图1、2所示，多效一体式降膜蒸发器中，还包括：集气箱80，其通过集气管连通至所述壳体的集气管；且集气箱还通过第二回收管90连通至壳体内相对最低位置的降膜单元的进气管上。将降膜单元内出来的二次蒸汽送入壳体内相对最低位置的降膜单元的换热管内，充分回收蒸发热，避免热量的浪费。在实际生产中，可通过设置电磁阀的形式控制二次蒸汽与外部供蒸汽管路的进气量，进而保证物料蒸发浓缩的效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离说明书及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，包括：

壳体，其为一真空密闭腔体结构；

降膜单元，其包括螺旋式蒸发膜，其沿壳体的轴向设置在壳体内，且所述螺旋式蒸发膜的剖面为近梯形结构，在垂直于所述壳体的轴线方向上，所述螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低；换热管，其盘绕设置在螺旋式蒸发膜内，且换热管的进气管和出气管分别延伸至所述壳体外；

布膜器，其设置在所述螺旋式蒸发膜的上端，所述布膜器包括中空柱体；隔离板，其设置在中空柱体的横截面上，将中空柱体分隔成两个相对独立的积液箱和喷淋箱；多个喷头，其设置在喷淋箱内；第一贯通孔，其贯通所述喷淋箱的下端面设置，且第一贯通孔呈与螺旋式蒸发膜的上端边沿相对应的螺旋形结构；

分布板，其呈螺旋状嵌入式设置在所述第一贯通孔内，且所述分布板的两侧与所述第一贯通孔的侧壁密封固定；所述分布板还包括第二个贯通孔，其沿壳体的轴向方向，贯通所述分布板的上下两个侧边沿设置在所述分布板内；

喇叭状收液器，其开口朝上设置在所述分布板的上边沿上，且所述喇叭状收液器的下端与所述第二个贯通孔连通设置；

多个第一连接板，其两端分别通过多个第一引流板和多个第二引流板固定至所述分布板的下端边沿和螺旋式蒸发膜的上端边沿上，且所述多个第一引流板为倒置的梯形板体，所述多个第二引流板为相对较小底边朝上的梯形板体；

多个第三引流板，其一端分别通过多个第二连接板均匀间隔开连接至螺旋式蒸发膜的外侧壁上，且靠近所述螺旋式蒸发膜的上端设置，多个第三引流板的另一端向壳体的内侧壁呈发散状延伸设置，所述第三引流板为弧形板体，且所述第三引流板上设置多个第三贯通孔；

其中，所述壳体内设置至少两个降膜单元，且相邻两个降膜单元中，处于较高位置的降膜单元的下端边沿连通至相对较低位置降膜单元的积液箱内；

除沫器，其设置在相对最高位置的降膜单元的上端周围，且位于该降膜单元的多个第三引流板的上方；

集气管，其设置在所述壳体的顶部；

出液口，其设置在所述壳体的底部。

2.如权利要求1所述的多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，相邻两个第一连接板之间的距离≤5cm。

3.如权利要求1所述的多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，所述多个第一连接板的长度随着螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低而逐渐增长。

4.如权利要求1所述的多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，所述多个第一连接板的长宽比大于等于3。

5.如权利要求1所述的多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，所述多个第一引流板与所述多个第二引流板均为大小相等的梯形结构。

6.如权利要求1所述的多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，所述多个第二连接板的长度随着螺旋式蒸发膜的上端边沿自内向外逐渐降低而逐渐缩短。

7.如权利要求1所述的多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，还包括：

进液管，其自所述壳体外延伸至壳体相对最高位置的降膜单元的积液箱内；

回流管，其一端连通至所述出液口，另一端连通至进液管；

泵，其设置在所述回流管上。

8.如权利要求1所述的多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，所述螺旋式蒸发膜中相邻两层膜之间的距离为1-3cm，所述螺旋式蒸发膜的最外侧与所述壳体的内侧壁之间的距离不超过8cm。

9.如权利要求1所述的多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，相邻两个降膜单元中处于较低位置的降膜单元的出气管通过第一回收管连通至相对较高位置的降膜单元的进气管上。

10.如权利要求9所述的多效一体式降膜蒸发器，其特征在于，还包括：

集气箱，其通过集气管连通至所述壳体的集气管；且集气箱还通过第二回收管连通至壳体内相对最低位置的降膜单元的进气管上。