CN108815869B - 液体提纯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效回收汽化潜热的液体提纯装置，该装置包括风机箱、空气加热器、喷雾蒸发罐、有一定高度的换热器、集液器、气液分离器、水冷式冷凝器、为换热器补充液体的液泵；风机箱连接加热器，喷雾蒸发罐设喷雾头和余液出口，换热器内部设一次换热管和二次换热管，换热器中部偏上位置设进液口；集液器安装在换热器底部，气液分离器安装在集液器底部；气液分离器上部出气口连接水冷式冷凝器，底部设冷凝液体出口和阀门；该装置采用蒸发方式提纯液体，同时能高效回收蒸汽潜热，大幅减少能源消耗，节能环保，有良好的经济性。

Description

液体提纯装置

技术领域

本发明涉及高效回收蒸汽潜热的液体提纯装置。本发明还涉及能高效回收蒸汽潜热的的换热器。

背景技术

对于混有杂质的液体，常用提纯液体的方法有以下几种：

1.分步沉淀。这种方法常选用适宜的试剂或调节pH值，使溶液中的某一部分沉淀析出。经反复的操作，也可达到分离提纯的目的。

2.过滤。使不溶固体与溶液分离。

3.渗透。利用半透膜，使离子或小分子从溶液里分离出来。

4.盐析。某些物质溶液加入无机盐时溶解度降低形成沉淀。

5离子交换。借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换，去除溶液中某些离子。

6蒸馏。控制混合溶液蒸气的冷凝温度，使不同沸点的成分分步冷凝析出，从而达到分离提纯的目的。

以上提纯液体的方法中，蒸馏法、渗透法和过滤不需使用系统组分以外的其它溶剂，从而保证不会引入新的杂质。其中蒸馏法相对简单，且可获得较高纯度的液体。

传统蒸馏法，不论常压蒸馏还是减压蒸馏，液体汽化时都需要吸收大量的热量，后续对蒸汽进行冷凝时，需要冷却介质吸收蒸汽释放的潜热，这些热量最终散发到周围环境中，无法再加以利用。

为提高热量利用效率，可以用蒸汽与待蒸馏的液体进行热交换，这种方式称为热回收。但是，这样的方式只能回收很少的热量，因为待蒸馏液体温度升高到和蒸汽相同时，不再有热交换发生，待蒸馏液体的量和蒸馏出来的蒸汽是有固定比例关系的，液体能吸收利用的热量非常有限。如果用更多的液体参与热回收，越来越多的液体实际上起了冷却介质的作用，热量将不可避免地散发掉。

回收蒸汽潜热理想的方式是一定量的蒸汽冷凝成为液体所释放的潜热令相同质量的液体蒸发成为蒸汽。现有多效蒸发技术的应用正是向这种目标靠近的尝试。多效蒸发工艺可以节省加热蒸气的热量消耗，但是多效蒸发设备中蒸发室的操作压力要逐效降低，需配置真空装置，整个系统既庞大又复杂。如果蒸汽和液体换热过程不用分级喷淋蒸发，并且蒸汽和液体始终存在的足够的温差，则整个换热装置将大为简化，效率也将明显提高。

通常，液体温度变化时，密度也会变化，在一定范围内，温度高的液体密度相对较低。因此，在有足够深度且不流动的液体内部，会出现温度分层，液体表面温度高于底部温度。

自然界中的水体，如比较深的湖泊，夏季气温上升，太阳辐射增强，表层水体受热升温，密度减小，于是湖泊水体形成稳定的温度分层：水体上部水温呈均匀分布，称为温水层，在此以下的温度突变区，称为温跃层，一般水深增加1m，水温可下降1℃以上。

实际应用中，水也有温度分层现象。在有一定高度的保温热水箱中，水箱内顶部热水温度高于底部热水温度，一般有5～10℃的温差。

发明内容

本发明提供一种可以高效回收蒸汽潜热的液体提纯装置，该装置包括：

一个带有离心风机的风机箱；

一个和风机箱体连接的空气加热器；

一个有管道和空气加热器连通的喷雾蒸发罐；

一个安装在喷雾蒸发罐顶部的喷雾头；

一个有管道和喷雾蒸发罐连通的换热器；

一个位于换热器底部的集液器，集液器有管路连接喷雾蒸发罐的喷雾头；

一个安装在集液器底部的气液分离器；

一个水冷式蒸汽冷凝器，冷凝器进气口连接气液分离器，出气口通过管道连接风机箱；

一个与换热器连接的液泵，液泵进口通过管道连接原液池。

在本发明的一个基本方案中，风机箱里的离心风机能够提供足够高的出风静压，以克服空气加热器、喷雾蒸发罐、换热器、气液分离器、水冷式冷凝器及连接管路的阻力，驱动空气和蒸汽在管路内循环流动。同时，离心风机能在风机箱进风口之前的管道直至换热器内产生一定的负压。

用于本发明的空气加热器，适用太阳能加热空气，也适用燃料加热方式或其它热源对空气进行加热。

本发明涉及的喷雾蒸发罐，有足够大的内部空间。安装在罐体顶部的喷雾头，能将有一定压力的液体从喷咀向外喷射并迅速分散成微小液滴。优选地，喷雾头安装位置不限于喷雾蒸发罐顶部，可以根据需要安装于合适的位置。

本发明的换热器有足够的高度，其高度足以令存储在换热器内的液体在不同高度有适当的温差。并且，换热器高度超过喷雾蒸发罐高度，其高度差能保证液体压力达到喷雾头正常工作要求。

本发明的液泵从原液池向换热器泵送原液。在换热器内部，液面保持在合适的高度位置。换热器内部设有一次换热管和二次换热管。一次换热管上端高出换热器顶部，下端连接气液分离器；二次换热管上端管口在换热器内敞开且高于液面一定高度，下端连接气液分离器。

在初始状态下，风机箱将空气经管路送入空气加热器，空气加热器将空气加热到合适温度，成为高温空气。高温空气从空气加热器出口流出，经连接空气加热器和喷雾蒸发罐的管路，由喷雾蒸发罐下部进入罐体。高温空气在喷雾蒸发罐内以一定速度上升，喷雾蒸发罐顶部喷雾头喷出的大量微小液滴在在罐体内以一定速度下降。微小液滴与上升的高温空气充分接触，液滴吸收热量，一定比例的液体蒸发成为蒸汽并跟随热空气上升。剩余液滴下降至罐体底部集聚，集聚的余液达到一定量后通过喷雾蒸发罐底部出口和阀门排至指定容器或送回原液池。

热空气和蒸汽由喷雾蒸发罐上部出口流出，经管路到达换热器顶部的一次换热管进气口并进入一次换热管内，在一次换热管内向下流动。

本发明的换热器有一定高度，换热器内，温度高的液体向液面上升，温度低的液体下沉，令不同高度的液体产生一定温差，故液面部分达到沸腾温度时，接近换热器底部的液体温度仍然低于沸腾温度。一次换热管内的蒸汽和热空气向下流动，和换热管外的液体出现一定温差，蒸汽开始通过换热管壁与液体换热并冷凝成高纯度的液体。同样地，热空气也通过换热管壁换热。

在离心风机驱动下，换热器内二次换热管上端口连通的空间保持一定的负压，相比常压环境，液体沸腾温度降低。一次换热管与气液分离器连接的下端口设置成合适大小，可保持一次换热管内的蒸汽处于常压或者适当的正压状态，保证一次换热管内的蒸汽冷凝温度高于换热器内的液体沸腾温度。

通过缩减通风管道截面调节管道内静压的方式是工程应用中经常采用的技术手段，通风管道某处通风截面缩小，气流通过缩小的截面时流速增加，阻力加大，缩小截面前的静压增大，缩小截面后的管道内静压降低，通风截面缩小到合适大小，缩小截面前就会出现正压，缩小截面后则出现负压。

随着换热管内的蒸汽不断冷凝，热量不断传递给换热管外的液体，液体温度不断升高，直到换热器内接近液面部分的液体沸腾蒸发，在离心风机驱动下，这些二次蒸发的蒸汽进入二次换热管，部分蒸汽冷凝成高纯度液体，其余二次蒸汽进入气液分离器。

从一次换热管和二次换热管流出的冷凝液体在气液分离器底部汇集，通过气液分离器底部的出口流向指定容器或指定管路。未冷凝的二次蒸汽随空气从气液分离器上部出口流出，通过管路进入水冷式冷凝器，蒸汽冷凝分离，冷凝液体通过水冷式冷凝器底部出口流向指定容器或指定管路，空气则流向风机箱。

换热器底部的集液器容纳经过初步蒸馏的原液，并通过连接管路为安装在喷雾蒸发罐上的喷雾头供应液体。液泵从原液池抽取原液，为换热器补充原液。

在一个优选方案中，液体提纯装置不设喷雾蒸发罐，也不设喷雾头，空气加热器送出的高温空气直接从换热器顶部一次换热管端口进入一次换热管内加热液体。在换热器内经过与基本方案相同的换热冷凝过程，冷凝液体在气液分离器底部汇集，通过气液分离器底部的出口流向指定容器或指定管路。未冷凝的二次蒸汽随空气从气液分离器上部出口流出，通过管路进入水冷式冷凝器，蒸汽冷凝分离，冷凝液体通过水冷式冷凝器底部出口流向指定容器或指定管路，空气则流向风机箱。换热器底部的集液器容纳经过初步蒸馏的液体，并通过连接管路排至指定容器或送回原液池。液泵从原液池抽取原液，为换热器补充原液。

另一个优选方案中，在基本方案的基础上，设二级换热器，第一级换热器底部气液分离器分离出的二次蒸汽和空气由引风机送至第二级换热器顶部进气口，进入第二级换热器的一次换热管内，再次换热冷凝。第二级换热器底部气液分离器分离出的未冷凝蒸汽和空气通过管路进入水冷式冷凝器，蒸汽冷凝分离，冷凝液体通过水冷式冷凝器底部出口流向指定容器或指定管路，空气则流向风机箱。第一级换热器底部的集液器容纳经过蒸馏的液体，并通过管路和阀门为安装在喷雾蒸发罐上的喷雾头供应液体。第二级换热器底部的集液器容纳经过初步蒸馏的液体，并通过连接管路为第一级换热器补充液体。液泵从原液池抽取原液，为第二级换热器补充原液。两级换热器的冷凝液体在气液分离器底部汇集，均通过气液分离器底部的出口和阀门流向指定容器或指定管路。

同样地，设有喷雾蒸发罐和不设喷雾蒸发罐的液体提纯装置，均可设二级换热器，也可以设三级换热器或者多级换热器。

在又一个优选方案中，换热器高度不超过喷雾蒸发罐高度且能满足其内部液体温度分层条件，将换热器安装在比喷雾蒸发罐高的位置，其高度差能保证液体压力达到喷雾头正常工作要求，整个装置仍能正常工作。如条件限制或其它原因，两者高度差无法达到要求时，在为喷雾头供应液体的管路中设增压泵，也可以保证液体压力达到喷雾头正常工作要求。

附图说明

图1是本发明基本方案的液体提纯装置；

图2是喷雾蒸发罐结构图；

图3是换热器顶部局部结构图；

图4是换热器底部集液器和气液分离器截面图；

图5是水冷式冷凝器；

图6是不设喷雾蒸发罐的液体提纯装置；

图7是设二级换热器的液体提纯装置；

图8是不设喷雾蒸发罐，设二级换热器的液体提纯装置；

图9是设三级换热器的液体提纯装置；

图10是不设喷雾蒸发罐，设三级换热器的液体提纯装置；

图11是换热管为螺旋结构的换热器。

其中，1.风机箱进风口，2.带有离心风机的风机箱，3.水冷式冷凝器排液阀门，4.连接水冷式冷凝器和风机箱的管路，5.水冷式冷凝器出气口，6.水冷式冷凝器冷却水进口，7.水冷式冷凝器冷却水出口，8.水冷式冷凝器进气口，9.水冷式冷凝器，10.风机箱出风口，11.集液器，12.气液分离器出气口，13.气液分离器，14.气液分离器排液阀门，15.空气加热器，16.空气加热器进气口，17.喷雾蒸发罐余液阀门，18.空气加热器出气口，19.连接空气加热器和喷雾蒸发罐的管路，20.喷雾蒸发罐进气口，21.喷雾蒸发罐，22喷雾蒸发罐出气口，23.喷雾头，24.喷雾头供液阀门，25.连接喷雾蒸发罐和换热器的管路，26.一次换热管，27.换热器，28.二次换热管，29.换热器进液口，30.原液补充阀门，31.原液补充管路，32.液泵，33.原液池，34.第一级引风机，35.第二级引风机。

具体实施方式

以下具体说明涉及本发明的一个实施方案。

图1示出一个根据本发明设计的具有基本结构的液体提纯装置，该装置包括带有离心风机的风机箱2，风机箱2出风口10通过管道连接空气加热器15的进气口16，空气加热器15的出气口18通过管道19连接喷雾蒸发罐21的进气口20。喷雾蒸发罐21顶部设喷雾头23，喷雾头23通过阀门24和管路连接集液器11底部的出液口。喷雾蒸发罐21底部出液口连.接阀门17，阀门17通过管路连接指定容器或原液池。喷雾蒸发罐21上部出气口22通过管路25连接换热器27顶部的一次换热管26进气口，换热器27内部设一次换热管26和二次换热管28，一次换热管26上端口伸出换热器27顶部作为进气口，二次换热管28上端口在换热器27内接近顶部位置朝上敞开。换热器27底部的集液器11与换热器27连通，一次换热管26和二次换热管28下端穿过集液器11与气液分离器13连通，气液分离器13与集液器11密封隔离。气液分离器13上部出气口12通过管道连接水冷式冷凝器9的进气口8。气液分离器13底部出液口连接阀门14，阀门14连接指定容器或管路。换热器27中部偏上位置设进液口29，进液口29通过阀门30和管路31连接液泵32。液泵32通过管路连接原液池33。

图2示出喷雾蒸发罐21的结构。罐体内，喷雾头可喷出大量细微液滴，和高温空气充分接触，令一定比例的液体吸热汽化。

图3示出换热器27的上部结构。换热器27内设一次换热管26和二次换热管28，工作时，换热器27内的液面低于换热管28上端口一定高度。

图4示出换热器27底部集液器11和气液分离器13的结构。一次换热管26和二次换热管28下端与气液分离器13连接且端口在气液分离器13内朝下敞开。换热管和气液分离器13均与集液器11密封隔离。工作时，与换热器27连通的集液器11内充满液体，从换热管流出的冷凝液体汇集在气液分离器13底部并通过阀门14流向指定容器或指定管路。从换热管流出的未冷凝蒸汽和空气则通过气液分离器13上部出气口12流向水冷式冷凝器9。

图5示出水冷式冷凝器9的结构。水冷式冷凝器9内部设有分配腔9-1，冷凝管9-2，冷凝换热腔9-3，气液分离腔9-4。气液分离器送来的蒸汽和空气从水冷式冷凝器进气口8进入分配腔9-1，然后相对均匀地进入冷凝管9-2内；冷却水由进口6进入冷凝换热腔9-3，与冷凝管9-2充分接触吸收热量，然后从出口7流出；冷凝管9-2内的冷凝液体被气流带往气液分离腔，汇集在气液分离腔底部，通过出口和阀门3流向指定容器或指定管路；空气从水冷式冷凝器出气口5流向风机箱。

上述液体提纯装置各处连接管路、喷雾蒸发罐、换热器、集液器、气液分离器外表面均设有适当的保温层。

以上具有基本结构的液体提纯装置工作时，离心风机驱动空气流动，空气从风机箱2的进风口1被吸入，经过风机箱2的出风口10和管路，由空气加热器进气口16进入空气加热器15。经过加热，空气成为高温空气，高温空气经过空气加热器15的出气口18和管路19，由喷雾蒸发罐进气口20进入喷雾蒸发罐21内。在喷雾蒸发罐21内部，热空气上升，喷雾头23喷出的大量微小液滴向下飘落，热空气和大量微小液滴充分接触换热，有一定比例的液体吸热汽化。剩余液滴下降至喷雾蒸发罐21底部集聚成为余液，余液通过喷雾蒸发罐21底部出口和阀门17排至指定容器或送回原液池33。

同时，喷雾蒸发罐21内部，在向上气流的驱动下，液体蒸汽和热空气一同上升，从喷雾蒸发罐21上部的出气口22流出，经过管路25，由伸出换热器27顶部的一次换热管26上端口进入一次换热管26内部。一次换热管26内部的蒸汽和热空气通过管壁与液体换热，蒸汽冷凝成高纯度的液体，热空气温度也有所降低。风机令换热器27内保持一定负压，液体沸腾温度低于常压状态下的蒸汽温度，吸收了热量的液体液面部分开始沸腾产生二次蒸汽。二次蒸汽从高出液面一定高度的二次换热管28上端口进入二次换热管28内，流向气液分离器。

换热器27底部，集液器11内充满经过初步蒸馏的液体。集液器11通过其底部出口连接管路和阀门24向喷雾头23供应液体。

在安装于集液器11底部的气液分离器13中，从一次换热管26和二次换热管28流出的冷凝液体汇集在气液分离器13底部，并通过气液分离器13底部出口和阀门4排至指定容器或指定管路。同时，从换热管流出的未冷凝蒸汽和空气汇集在气液分离器13内的上部空间，并从气液分离器13上部出气口12流出，通过管路送往水冷式冷凝器9。

为补充换热器27内消耗的液体，液泵32通过管路31和阀门30，从原液池34抽取原液经进液口29注入换热器27内。

从喷雾蒸发罐21底部出口流出的余液和从气液分离器13底部出口流出的冷凝液体，温度较高，可以采取适当方法或设置适当的热回收装置回收热量，用于提升从原液池33送往换热器27的原液温度。

上述液体提纯装置各处连接管路、喷雾蒸发罐、换热器、集液器、气液分离器外表面均设有适当的保温层。

在实际应用中，风机箱和水冷式冷凝器的安装位置可以根据需要调换，即气液分离器出气口连接风机箱进风口，风机出风口连接水冷式冷凝器进气口，水冷式冷凝器出气口连接空气加热器进气口。风机箱和水冷式冷凝器安装位置调换后不影响整个液体提纯装置的功能。

在一个优选的实施方案中，液体提纯装置不设喷雾蒸发罐和喷雾头，空气加热器送出的高温空气直接进入一次换热管加热换热器内的液体。

图6示出一个不设喷雾蒸发罐和喷雾头的液体提纯装置。空气加热器15出气口18送出的高温空气通过管路19进入一次换热管26内，通过管壁与液体换热。换热器27内，液体吸收一定热量后，接近液面部分达到沸腾温度，开始沸腾产生蒸汽，这些蒸汽进入二次换热管28流向气液分离器13。

安装在换热器27底部的集液器11内充满经过蒸馏的液体。集液器11通过其底部出口和阀门24将剩余液体排至指定容器或送回原液池。

在安装于集液器11底部的气液分离器13内部，换热管流出的冷凝液体汇集在气液分离器13底部，并通过气液分离器13底部出口和阀门14排至指定容器或指定管路。同时，从换热管流出的未冷凝蒸汽和空气汇集在气液分离器13内上部空间，并从气液分离器13上部出气口12流出，通过管路送往水冷式冷凝器9。

为补充换热器27内消耗的液体，液泵32通过管路31和阀门30，从原液池33抽取原液经进液口29注入换热器27内。

上述液体提纯装置各处连接管路、换热器、集液器、气液分离器外表面均设有适当的保温层。

从集液器11底部出口流出的余液和从气液分离器13底部出口流出的冷凝液体，温度较高，可以采取适当方法或设置适当的热回收装置回收热量，用于提升从原液池33送往换热器27的原液温度。

在另一个优选方案中，液体提纯装置设有二级换热器。

图7示出一个设有二级换热器的液体提纯装置。喷雾蒸发罐送出的蒸汽和热空气经过第一级换热器换热冷凝，从换热管流出的空气汇集在气液分离器内上部空间，并从气液分离器上部出气口流出，通过管路和引风机34送至第二级换热器顶部的进气口，进入第二级换热器再次换热冷凝。第二级换热器底部的气液分离器内未冷凝蒸汽和空气从上部出气口流出，通过管路前往水冷式冷凝器。

在引风机34的作用下，第一级换热器的气液分离器内直至二次换热管上端口都保持适当负压，降低第一级换热器内液体的沸腾温度。而第一级换热器内的一次换热管下端口经过适当缩小，能够保证一次换热管内保持常压或者适当的正压，蒸汽在一次换热管内可以有较高的冷凝温度。基于相同原理，第二级换热器的一次换热管内保持适当正压，二次换热管通道保持适当负压。

第一级换热器底部集液器的余液送往喷雾蒸发罐的喷雾头，第二级换热器底部集液器的余液送至第一级换热器的进液口，补充第一级换热器消耗的液体。

喷雾蒸发罐里的余液通过底部出口和阀门排至指定容器或送回原液池。

气液分离器均通过底部出口和阀门将冷凝液体排至指定容器或指定管路。

为补充第二级换热器内消耗的液体，液泵通过管路和阀门，从原液池抽取原液注入第二级换热器。

上述液体提纯装置各处连接管路、喷雾蒸发罐、换热器、集液器、气液分离器外表面均设有适当的保温层。

从喷雾蒸发罐底部出口流出的余液和从各个气液分离器底部出口流出的冷凝液体，温度较高，可以采取适当方法或设置适当的热回收装置回收热量，用于提升从原液池送往第二级换热器的原液温度。

在又一个优选方案中，液体提纯装置不设喷雾蒸发罐，设有二级换热器。

图8示出一个不设喷雾蒸发罐，设有二级换热器的液体提纯装置。空气加热器送出的高温空气通过管路进入第一级换热器的一次换热管，通过管壁与液体换热。产生的蒸汽进入二次换热管流向气液分离器。从换热管流出的未冷凝蒸汽和空气汇集在气液分离器内上部空间，并从气液分离器上部出气口流出，通过管路和引风机34送至第二级换热器顶部的一次换热管进气口，进入第二级换热器再次换热冷凝。第二级换热器底部的气液分离器内未冷凝蒸汽和空气从上部出气口流出，通过管路送往水冷式冷凝器。

在引风机34的作用下，第一级换热器的气液分离器内直至二次换热管上端口都保持适当负压，降低第一级换热器内液体的沸腾温度。而第一级换热器内的一次换热管下端口经过适当缩小，能够保证一次换热管内保持常压或者适当的正压，蒸汽在一次换热管内可以有较高的冷凝温度。基于相同原理，第二级换热器的一次换热管内保持适当正压，二次换热管通道保持适当负压。

第一级换热器底部集液器的余液通过阀门排至指定容器或送回原液池。第二级换热器底部集液器的余液送至第一级换热器的进液口，补充第一级换热器消耗的液体。

气液分离器均通过底部出口和阀门将冷凝液体排至指定容器或指定管路。

为补充第二级换热器内消耗的液体，液泵通过管路和阀门，从原液池抽取原液注入第二级换热器内。

上述液体提纯装置各处连接管路、换热器、集液器、气液分离器外表面均设有适当的保温层。

从第一级换热器的集液器底部出口流出的余液和从各个气液分离器底部出口流出的冷凝液体，温度较高，可以采取适当方法或设置适当的热回收装置回收热量，用于提升从原液池送往第二级换热器的原液温度。

在又一个优选方案中，液体提纯装置设有三级换热器。

图9示出一个设有三级换热器的液体提纯装置。喷雾蒸发罐送出的蒸汽和热空气经过第一级换热器换热冷凝，从换热管流出的未冷凝蒸汽和空气汇集在气液分离器内上部空间，并从气液分离器上部出气口流出，通过管路和引风机34送至第二级换热器顶部的一次换热管进气口，进入第二级换热器再次换热冷凝。第二级换热器底部的气液分离器内未冷凝蒸汽和空气从上部出气口流出，通过管路和引风机35进入第三级换热器再次换热冷凝。第三级换热器底部的气液分离器内未冷凝蒸汽和空气从上部出气口流出，通过管路送往水冷式冷凝器。

在引风机34的作用下，第一级换热器的气液分离器内直至二次换热管上端口都保持适当负压，降低第一级换热器内液体的沸腾温度。而第一级换热器内的一次换热管下端口经过适当缩小，能够保证一次换热管内保持常压或者适当的正压，蒸汽在一次换热管内可以有较高的冷凝温度。基于相同原理，第二级换热器的一次换热管内保持适当正压，二次换热管通道保持适当负压。引风机35的作用与引风机34相同。

第一级换热器底部集液器的余液送往喷雾蒸发罐的喷雾头；第二级换热器底部集液器的余液送至第一级换热器的进液口，补充第一级换热器消耗的液体；第三级换热器底部集液器的余液送至第二级换热器的进液口，补充第二级换热器消耗的液体。

喷雾蒸发罐里的余液通过底部出口和阀门排至指定容器或送回原液池。

气液分离器均通过底部出口和阀门将冷凝液体排至指定容器或指定管路。

为补充第三级换热器内消耗的液体，液泵通过管路和阀门，从原液池抽取原液注入第三级换热器内。

上述液体提纯装置各处连接管路、喷雾蒸发罐、换热器、集液器、气液分离器外表面均设有适当的保温层。

从喷雾蒸发罐底部出口流出的余液和从各个气液分离器底部出口流出的冷凝液体，温度较高，可以采取适当方法或设置适当的热回收装置回收热量，用于提升从原液池送往第三级换热器的原液温度。

在又一个优选方案中，液体提纯装置不设喷雾蒸发罐，设有三级换热器。

图10示出一个不设喷雾蒸发罐，设有三级换热器的液体提纯装置。空气加热器送出的热空气经过第一级换热器换热，未冷凝蒸汽和空气汇集在第一级换热器底部的气液分离器内上部空间，并从气液分离器上部出气口流出，通过管路和引风机34送至第二级换热器顶部的一次换热管进气口，进入第二级换热器再次换热冷凝。第二级换热器底部气液分离器内未冷凝蒸汽和空气从其上部出气口流出，通过管路和引风机35进入第三级换热器再次换热冷凝。第三级换热器底部气液分离器内未冷凝蒸汽和空气从其上部出气口流出，通过管路前往水冷式冷凝器。

在引风机34的作用下，第一级换热器的气液分离器内部直至二次换热管上端口都保持适当负压，降低第一级换热器内液体的沸腾温度。而第一级换热器内的一次换热管下端口经过适当缩小，能够保证一次换热管内保持常压或者适当的正压，蒸汽在一次换热管内可以有较高的冷凝温度。基于相同原理，第二级换热器的一次换热管内保持适当正压，二次换热管通道保持适当负压。引风机35的作用与引风机34相同。

第一级换热器底部集液器的余液通过管路和阀门排至指定容器或送回原液池。第二级换热器底部集液器的余液送至第一级换热器的进液口，补充第一级换热器消耗的液体。第三级换热器底部集液器的余液送至第二级换热器的进液口，补充第二级换热器消耗的液体。

气液分离器均通过底部出口和阀门将冷凝液体排至指定容器或指定管路。

为补充第三级换热器内消耗的液体，液泵通过管路和阀门，从原液池抽取原液注入第三级换热器内。

上述液体提纯装置各处连接管路、换热器、集液器、气液分离器外表面均设有适当的保温层。

从第一级换热器的集液器底部出口流出的余液和从各个气液分离器底部出口流出的冷凝液体，温度较高，可以采取适当方法或设置适当的热回收装置回收热量，用于提升从原液池送往第三级换热器的原液温度。

根据需要，本发明的其它优选方案可以是设喷雾蒸发罐，有四级或更多级换热器的装置，也可以是不设喷雾蒸发罐，有四级或更多级换热器的装置。

在一个优选方案中，集液器和换热器融为一体，这种形式可以理解为没有单独的集液器，换热器兼有集液器功能，气液分离器直接安装在换热器底部，整个液体提纯装置的功能没有改变。

在某些优化实施方案中，换热器内部的换热管可以是直管，也可以是螺旋形状。而换热管的内外表面可以有各种增加表面积的凸起或凹槽。换热管横截面包括但不限于圆形、椭圆形、三角形、多边形。

图11示出换热器内部换热管是螺旋形状的结构，一次换热管26在换热器顶部有一段直管，在换热器内是螺旋形状，增加换热管和液体的接触面积，提高换热效率。同样地，二次换热管28上端口以下有一段直管，其余部分都是螺旋形状。

应用本发明的方案对含有两种或两种以上互溶液体的溶液进行提纯时，无需加热至液体沸腾，换热器内液面部分达到一定温度，溶液中低沸点的液体成分挥发出足够多的蒸汽，装置即可持续工作。

Claims (10)

1.一种液体提纯装置，该装置包括风机箱，空气加热器，喷雾蒸发罐，喷雾头，换热器，集液器，气液分离器，水冷式冷凝器；风机箱出风口连接空气加热器的进气口，空气加热器出气口连接喷雾蒸发罐进气口，喷雾蒸发罐顶部设喷雾头，喷雾蒸发罐底部设余液口，余液口通过管路和阀门连接原液池；换热器有足够的高度，其高度足以令存储在换热器内的液体在不同高度有适当的温差；喷雾蒸发罐上部出气口连接换热器顶部的进气口，换热器内部设一次换热管和二次换热管；集液器安装在换热器底部，集液器通过管路和阀门为喷雾头供应液体；换热管穿过集液器与气液分离器连通，气液分离器与集液器密封隔离，气液分离器底部出液口设排液阀门，气液分离器上部出气口连接水冷式冷凝器，水冷式冷凝器与风机箱进风口连接；换热器中部偏上位置设进液口，进液口通过阀门和管路连接液泵；液泵通过管路连接原液池；装置各部件和管路外表面均包覆保温材料。

2.根据权利要求1所述的液体提纯装置，其特征在于，装置不设喷雾蒸发罐，空气加热器出气口送出的高温空气通过管路送至换热器内，集液器底部出口通过阀门和管路连接原液池；装置各部件和管路外表面均包覆保温材料。

3.根据权利要求1所述的液体提纯装置，其特征在于，装置设有二级换热器或者多级换热器，各级换热器之间设有引风机。

4.根据权利要求2所述的液体提纯装置，其特征在于，装置设有二级换热器或者多级换热器，各级换热器之间设有引风机。

5.根据权利要求1或2所述的液体提纯装置，其特征在于，换热器内部的换热管是直管或螺旋形状。

6.根据权利要求1或2所述的液体提纯装置，其特征在于，换热器的换热管有增加表面积的凸起或凹槽。

7.根据权利要求1或2所述的液体提纯装置，其特征在于，不设单独的集液器，换热器兼有集液器功能。

8.根据权利要求1或2所述的液体提纯装置，其用途包括海水淡化、污水净化、废水处理、蒸馏水制取、酒精提纯、石油化工分馏。

9.根据权利要求1或2所述的液体提纯装置，空气加热器用于加热空气的能源包括太阳能、各类燃料、高温蒸汽、电能。

10.根据权利要求1或2所述的液体提纯装置，其特征在于，利用喷雾蒸发罐底部排出的高温余液和气液分离器排出的高温冷凝液提升送往换热器的原液温度。

Images