CN109589626A - 防结垢降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明属于蒸发设备技术领域，涉及一种防结垢降膜蒸发器，包括顺次密封连接的上壳体、中间壳体、下部壳体；所述中间壳体的上端设置上管板，下端设置下管板，中间壳体内均布设置若干根蒸发管，所述蒸发管下端固定于下壳体上的安装口内，蒸发管上部穿过上管板、延伸至上壳体内，每根蒸发管上端均密封连接一个蒸发管进料分布器。该蒸发器具有结构简单、安装方便、蒸发效率高、不易结垢和适用范围广的优点。

Description

防结垢降膜蒸发器

技术领域

本发明属于蒸发设备技术领域，涉及一种防结垢降膜蒸发器。

背景技术

降膜蒸发器具有料液停留时间短、压降小、传热系数大、蒸汽利用率高、不易结垢、便于清洗以及料液处理范围广等优点，广泛应用于化工、轻工、食品、制药、冶金、海水淡化及原子能等行业。在降膜蒸发器的使用中，料液均匀地分布到每根降液蒸发管中，并沿降液蒸发管周边均匀布膜，是保证其正常运行的重要因素。因此，液体分布器是降膜蒸发器的关键部件，其结构设计的合理与否直接影响蒸发器的料液成膜效果、传热效率及操作的稳定性。分布器的类型较多，大致分为溢流型、插件型(导流型)和喷淋型等。溢流型分布器结构简单，加工和安装精度高、不易堵塞、布液的操作弹性大，但分布效果不易保证。插件型分布器一般可保证液体在单管内布膜均匀，而不易保证液体均匀分配到所有换热管上，加工、安装要求高。喷淋型分布器采用进料喷淋头将液体洒于蒸发管的管板上，液体沿管流入管内，许多液体会直接在管中直接下行得不到加热，同时在管周边分布不均匀而布膜不佳，甚至产生偏流影响蒸发效率，容易结垢。

蒸发管内结垢大多是液体蒸发时料液偏少受热过热，溶剂蒸发过快导致溶质浓度快速升高而结晶成垢，或者有机物粘度急剧变大而被高温结焦，影响蒸发传热效率，严重的则产生管堵而停车检修。因此，在蒸发器中各蒸发管液体的分布和蒸发管内壁成膜性的好坏极为重要。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种防结垢降膜蒸发器，该蒸发器具有结构简单、安装方便、蒸发效率高、不易结垢和适用范围广的优点。

按照本发明的技术方案：一种防结垢降膜蒸发器，其特征在于，包括顺次密封连接的上壳体、中间壳体、下部壳体；

所述中间壳体的上端设置上管板，下端设置下管板，中间壳体内均布设置若干根蒸发管，所述蒸发管下端固定于下壳体上的安装口内，蒸发管上部穿过上管板、延伸至上壳体内，每根蒸发管上端均密封连接一个蒸发管进料分布器；

所述蒸发管进料分布器包括惰性气体进料管、与所述惰性气体进料管同轴设置并紧固连接的液体分布管，惰性气体进料管的外表面与液体分布管的内表面形成腔体，液体分布管的上部表面设置液体进料口，液体分布管下端与蒸发管上端密封连接，所述惰性气体进料管的顶端封闭，惰性气体进料管的上部圆周表面设置惰性气体进料孔，惰性气体进料管的下部设置液体螺旋喂料头，所述液体螺旋喂料头的外圈贴合于蒸发管的内壁，所述中间壳体的上部表面设置加热介质进口，下部表面设置加热介质出口；

所述上壳体的顶部设置进料管，上壳体的侧部设置惰性气体进料口；

所述下部壳体的底部设置液体出口，下部壳体的侧部设置气体出口。

作为本发明的进一步改进，所述上壳体内还设置有进料段液体进料分布器，所述进料段液体进料分布器与进料管相连接。

作为本发明的进一步改进，所述中间壳体内腔上部、下部分别设置折流板。

作为本发明的进一步改进，所述液体分布管下部内壁设置的内螺纹与蒸发管上端表面的外螺纹相配合。

作为本发明的进一步改进，所述液体螺旋喂料头设有双螺旋槽，双螺旋槽的下部槽口朝向蒸发管的内壁。

本发明的技术效果在于：本发明有益效果是将降膜蒸发器的三种分布器即溢流型、插件型(导流型)和喷淋型特点融为一体。进料段液体进料分布器采用常规喷淋结构，液体物料均匀喷洒在进料段的腔体内，在蒸发管进料分布器的液体分布管的矩形孔下端形成液面，并不断通过此孔溢流到液体分布管内；每个蒸发管上螺纹安装了蒸发管进料分布器，其高度通过螺纹可调成一致，相比常规的溢流型盘式分布器安装简单，由于蒸发管进料分布器的液体分布管的3-4个矩形孔均布，溢流进的液体产生等流量均布，该液体通过喂料头的双螺旋槽在蒸发管内壁确保形成均匀薄膜，向下降膜流动并加热蒸发，该喂料头属插件型；这样简单形成三型合一。在进料段增设了惰性气体进口，如预热后的空气或氮气等，并通过蒸发管进料分布器的惰性气体进料管加入蒸发管中心，引入的气体将造成蒸发管内液膜湍动，冲击垢疤，增大换热系数，增强了换热效果，特别适合热敏性物料。通过这些机构和作用使得降膜蒸发在本发明装置实现结构简单、安装方便、蒸发效率高、不易结垢和适用范围广的效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为蒸发管进料分布器与蒸发管安装图。

图3为蒸发管进料分布器结构图。

图4为蒸发管进料分布器立体图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

如图1所示，本发明是一种防结垢降膜蒸发器，包括顺次密封连接的上壳体1.1、中间壳体4.1、下部壳体5.1；其中上壳体1.1及安装于上壳体1.1上的部件构成进料段1；中间壳体4.1及安装于中间壳体4.1上的部件构成蒸发段4；下部壳体5.1及安装于下部壳体5.1上的部件构成气液分离段。

如图1所示，中间壳体4.1的上端设置上管板，下端设置下管板，中间壳体4.1内均布设置若干根蒸发管4.4，所述蒸发管4.4下端固定于下壳体上的安装口内，蒸发管4.4上部穿过上管板、延伸至上壳体1.1内，一般设置为蒸发管4.4高出上管板法兰4.2上表面40~60mm，每根蒸发管4.4上端均密封连接一个蒸发管进料分布器3。在具体生产中，蒸发管4.4与上管板及下管板均采用焊接连接。

如图2~4所示，蒸发管进料分布器3包括惰性气体进料管3.2、与所述惰性气体进料管3.2同轴设置并紧固连接的液体分布管3.1，惰性气体进料管3.2的外表面与液体分布管3.1的内表面形成腔体，液体分布管3.1的上部表面设置液体进料口3.4，液体分布管3.1下端与蒸发管4.4上端密封连接，所述惰性气体进料管3.2的顶端封闭，惰性气体进料管3.2的上部圆周表面设置惰性气体进料孔3.5，惰性气体进料管3.2的下部设置液体螺旋喂料头3.3，所述液体螺旋喂料头3.3的外圈贴合于蒸发管4.4的内壁，所述中间壳体4.1的上部表面设置加热介质进口4.6，下部表面设置加热介质出口4.7；

上壳体1.1的顶部设置进料管1.3，上壳体1.1的侧部设置惰性气体进料口1.4；在使用时，通入的惰性气体可以为预热后的空气或氮气等，并通过蒸发管进料分布器3的惰性气体进料管3.2加入蒸发管中心，引入的气体将造成蒸发管内液膜湍动，冲击垢疤，增大换热系数，增强了换热效果。

下部壳体5.1的底部设置液体出口5.3，下部壳体5.3的侧部设置气体出口5.4。

上壳体1.1内还设置有进料段液体进料分布器2，所述进料段液体进料分布器2与进料管1.3相连接。

中间壳体4.1内腔上部、下部分别设置折流板4.5，折流板4.5为加热介质提高加热效率，尤其是导热油等液体加热介质。

液体分布管3.1下部内壁设置的内螺纹与蒸发管4.4上端表面的外螺纹相配合，方便调节液体分布管3.1的高度。

液体螺旋喂料头3.3设有双螺旋槽，双螺旋槽的下部槽口朝向蒸发管4.4的内壁，形成配合，安装方便。

如图1所示，在具体生产时，中间壳体4.1上端通过上管板法兰4.2与上壳体1.1的进料段法兰1.2紧固连接，中间壳体4.1的下端通过下管板法兰4.3与下部壳体5.1的下管板法兰4.3紧固连接。

工作时，待蒸发的液体通过进料管1.3流入进料段液体进料分布器2，液体均匀喷淋在蒸发段4的上管板上，并在蒸发管进料分布器3的液体进料口3.4位置形成液位，液体流入液体分布管3.1与惰性气体进料管3.2的腔体，经液体螺旋喂料头3.3的双螺旋槽，将液体旋流在蒸发管4.4内壁，形成均匀液膜并向下流动；同时通入蒸发段4的加热介质进口4.6的蒸汽和蒸汽冷凝水由加热介质出口4.7排出，提供蒸发热能；均匀而下的液体在蒸发管4.4内壁降膜蒸发，蒸发后的气液两相在气液分离段5的下部壳体5.1内气液分离，蒸发后液体经液体出口5.3流出，气体经气体出口5.4流出；蒸发操作的同时，可利用惰性气体进料口1.4通入惰性气体，气体经过蒸发管进料分布器3的中心进入蒸发管4.4内，将造成蒸发管内液膜湍动，增大换热系数。

利用本发明装置进行烷基葡萄糖苷生产的真空蒸发脱脂肪醇工序使用，结果表明：由于蒸发后的物料粘度较高，原先的降膜蒸发器使用二周后，就出现结垢、结焦和堵结现象，造成停车进行通管清洗；使用本发明装置后，生产连续正常，每年设备维护一次，提高了产品的产能和品质。

Claims (5)

1.一种防结垢降膜蒸发器，其特征在于，包括顺次密封连接的上壳体（1.1）、中间壳体（4.1）、下部壳体（5.1）；

所述中间壳体（4.1）的上端设置上管板，下端设置下管板，中间壳体（4.1）内均布设置若干根蒸发管（4.4），所述蒸发管（4.4）下端固定于下壳体上的安装口内，蒸发管（4.4）上部穿过上管板、延伸至上壳体（1.1）内，每根蒸发管（4.4）上端均密封连接一个蒸发管进料分布器（3）；

所述蒸发管进料分布器（3）包括惰性气体进料管（3.2）、与所述惰性气体进料管（3.2）同轴设置并紧固连接的液体分布管（3.1），惰性气体进料管（3.2）的外表面与液体分布管（3.1）的内表面形成腔体，液体分布管（3.1）的上部表面设置液体进料口（3.4），液体分布管（3.1）下端与蒸发管（4.4）上端密封连接，所述惰性气体进料管（3.2）的顶端封闭，惰性气体进料管（3.2）的上部圆周表面设置惰性气体进料孔（3.5），惰性气体进料管（3.2）的下部设置液体螺旋喂料头（3.3），所述液体螺旋喂料头（3.3）的外圈贴合于蒸发管（4.4）的内壁，所述中间壳体（4.1）的上部表面设置加热介质进口（4.6），下部表面设置加热介质出口（4.7）；

所述上壳体（1.1）的顶部设置进料管（1.3），上壳体（1.1）的侧部设置惰性气体进料口（1.4）；

所述下部壳体（5.1）的底部设置液体出口（5.3），下部壳体（5.3）的侧部设置气体出口（5.4）。

2.如权利要求1所述的防结垢降膜蒸发器，其特征在于：所述上壳体（1.1）内还设置有进料段液体进料分布器（2），所述进料段液体进料分布器（2）与进料管（1.3）相连接。

3.如权利要求1所述的防结垢降膜蒸发器，其特征在于：所述中间壳体（4.1）内腔上部、下部分别设置折流板（4.5）。

4.如权利要求1所述的防结垢降膜蒸发器，其特征在于：所述液体分布管（3.1）下部内壁设置的内螺纹与蒸发管（4.4）上端表面的外螺纹相配合。

5.如权利要求1所述的防结垢降膜蒸发器，其特征在于：所述液体螺旋喂料头（3.3）设有双螺旋槽，双螺旋槽的下部槽口朝向蒸发管（4.4）的内壁。