CN109731361A - 一体式升膜蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种一体式升膜蒸发器，属于蒸发器领域，包括蒸发室，用于将来自原料液贮箱内的原料液加热蒸发成汽液混合物；位于蒸发室顶部的分离室，分离室底部设置有汽液分离器，顶部设置有蒸汽出口；中心管，与汽液分离器连通，用于回收汽液分离器分离出的浓缩液；以及浓缩液贮箱，与中心管连通，用于收集从中心管内流入的浓缩液。本发明中，蒸发室将加热和蒸发两种功能集成为一体，同时分离室设在蒸发室顶部，从蒸发室出来的汽液混合物直接被汽液分离器分离。因此，蒸发面积不受设备结构的影响，可以达到所有换热管面积总和的85％以上，同时满足了二次蒸汽快速移除的条件。蒸发面积的增加以及汽液的快速分离显著提高了本发明的蒸发效率。
Description
技术领域
本发明属于蒸发器技术领域，更具体地说，是涉及一种一体式升膜蒸发器。
背景技术
在制药、化工、食品等领域需要对诸如配制、提取、萃取的原料液进行蒸发浓缩处理，蒸发掉原料液内的溶剂以得到所需浓缩液。现有技术中对原料药液的蒸发浓缩处理主要通过蒸发器来实现。
现有技术中的蒸发器一般由加热器、蒸发器和连通器组成。加热器用于将原料液加热，蒸发器用于蒸发、汽液分离，连通器则是将汽液分离后的液体重新回到加热器继续加热再进入蒸发器蒸发分离，形成一个循环状态。
众所周知，蒸发器的最重要的参数指标为蒸发效率和蒸发量，而影响蒸发量的主要因素之一是蒸发面积，液体的蒸发是在液体的表面发生的，现有蒸发器的蒸发室一般为独立的结构，且为筒式，为增大蒸发面积一般选择增加筒体直径，并将加热液体在筒内旋转运行，由于结构等因素的影响，筒体直径受到限制，从而影响蒸发效率，进而影响到系统的生产能力。影响蒸发效率的主要因素之一是汽液分离速度，即二次蒸汽从蒸发表面的移除速度，移除越快效率越高，现有技术中，由于加热器和蒸发器独立设置，限制了汽液分离的速度，从而也影响到蒸发效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体式升膜蒸发器，能够解决的现有技术中因蒸发面积受限以及汽液分离速度较慢而导致的蒸发器蒸发效率较低和蒸发量受限的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种一体式升膜蒸发器，包括：蒸发室，所述蒸发室内竖直设置有多根换热管，底部设置有与所述换热管连通的原料液贮箱，顶部一侧设置有热源蒸汽入口，底部一侧设置有冷凝水出口；所述换热管包括预热段和蒸发段，所述蒸发室用于将来自所述原料液贮箱内的原料液加热蒸发成汽液混合物；位于所述蒸发室顶部的分离室，所述分离室底部设置有用于将所述汽液混合物分离出浓缩液和二次蒸汽的汽液分离器，顶部设置有用于排出所述二次蒸汽的蒸汽出口；中心管，与所述汽液分离器连通，用于回收所述汽液分离器分离出的浓缩液；以及浓缩液贮箱，与所述中心管连通，用于收集从所述中心管内流入的浓缩液。
进一步地，所述汽液分离器包括：位于所述分离室底部的集液板，下方设置有与所述中心管连通的收集管，中心设置有中心孔；和位于所述集液板上方的设置壳体，底部通过所述中心孔与所述蒸发室连通，顶部覆盖有盖板，所述盖板的边沿伸出所述壳体四周的侧壁；所述侧壁的顶部设置有周向出口。
进一步地，所述盖板为平面或曲面。
进一步地，所述中心管位于所述蒸发室内且为绝热管或位于所述蒸发室外。
进一步地，所述分离室的侧壁上设置有液位口、视镜口、压力表口、温度表口以及破真空口。
进一步地，所述原料液贮箱一端设置有原料液进口，另一端设置有原料液出口。
进一步地，所述浓缩液贮箱底部设置有排放口、侧壁上设置有液位口和视镜口。
进一步地，所述换热管的管长和直径符合升膜式蒸发器的要求，所述中心管的直径根据回流的所述浓缩液的流量确定。
本发明提供的一体式升膜蒸发器有益效果在于：
本发明的一体式升膜蒸发器，其蒸发室将加热和蒸发两种功能集成为一体，同时将分离室设置在蒸发室顶部，从蒸发室出来的汽液混合物直接被位于分离室底部的汽液分离器分离，这种直接分离的意义在于，现有技术中的蒸发面积受限于蒸发室的筒体直径，而本发明由于加热和蒸发为一体，因此，蒸发面积不受设备结构的影响，同时在蒸发的过程中正好满足了二次蒸汽快速移除的条件。具体地，蒸发面积为蒸发段占用的换热管的面积，由于预热段占用的换热管面积较小，蒸发段占用的换热管面积较大，一般超过整体换热面积的85％，因此，本发明的蒸发面积可以达到所有换热管面积总和的85％以上，蒸发面积的增加以及汽液的快速分离显著提高了本发明的蒸发效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一体式升膜蒸发器的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
1-蒸发室；2-换热管；3-原料液贮箱；31-原料液进口；32-原料液出口；4-热源蒸汽入口；5-冷凝水出口；6-中心管；7-分离室；8-蒸汽出口；
9-汽液分离器；91-集液板；92-收集管；93-壳体；94-盖板；95-周向出口；
10-浓缩液贮箱；11-液位口；12-视镜口；13-压力表口；14-温度表口；15-破真空口；16-排放口。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，现对本发明提供的一体式升膜蒸发器进行说明。
一体式升膜蒸发器，包括蒸发室1，蒸发室1内竖直设置有多根换热管2，底部设置有与换热管2连通的原料液贮箱3，顶部一侧设置有热源蒸汽入口4，底部一侧设置有冷凝水出口5；换热管2包括预热段和蒸发段，蒸发室1用于将来自原料液贮箱3内的原料液加热蒸发成汽液混合物；位于蒸发室1顶部的分离室7，分离室7底部设置有用于将汽液混合物分离出浓缩液和二次蒸汽的汽液分离器9，顶部设置有用于排出二次蒸汽的蒸汽出口8；中心管6，与汽液分离器9连通，用于回收汽液分离器9分离出的浓缩液；以及浓缩液贮箱10，与中心管6连通，用于收集从中心管6内流入的浓缩液。
本发明提供的一体式升膜蒸发器，工作过程为：热源蒸汽从位于蒸发室1顶部的热源蒸汽入口4进入蒸发室1，对位于其中的换热管2进行加热，释放完热量后，从底部的冷凝水出口5排出；原料液自蒸发室1底部的原料液贮箱3进入换热管2，依次经过预热段和蒸发段，形成汽液混合物，从换热管2顶部进入分离室7底部的汽液分离器9，经汽液分离器9分离出二次蒸汽和浓缩液，其中二次蒸汽从分离室7顶部的蒸汽出口8排出，浓缩液被导入中心管6，沿着中心管6流入浓缩液贮箱10。
本发明提供的一体式升膜蒸发器，其蒸发室将加热和蒸发两种功能集成为一体，同时将分离室7设置在蒸发室1顶部，从蒸发室1出来的汽液混合物直接被位于分离室7底部的汽液分离器9分离，这种直接分离的意义在于，现有技术中的蒸发面积受限于蒸发室的筒体直径，而本发明由于加热和蒸发为一体，因此，蒸发面积不受设备结构的影响，同时在蒸发的过程中正好满足了二次蒸汽快速移除的条件。具体地，蒸发面积为蒸发段占用的换热管的面积，由于预热段占用的换热管面积较小，蒸发段占用的换热管面积较大，一般超过整体换热面积的85％，因此，本发明的蒸发面积可以达到所有换热管面积总和的85％以上，蒸发面积的增加以及汽液的快速分离显著提高了本发明的蒸发效率。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的一体式升膜蒸发器的一种具体实施方式，汽液分离器9包括：位于分离室7底部的集液板91，下方设置有与中心管6连通的收集管92，中心设置有中心孔；和位于集液板91上方的设置壳体93，底部通过中心孔与蒸发室1连通，顶部覆盖有盖板94，盖板94的边沿伸出壳体93四周的侧壁；侧壁的顶部设置有周向出口95。从蒸发室1出来的汽液混合物直接进入汽液分离器9的壳体93内，撞击盖板94后从位于侧壁顶部的周向出口95流出，二次蒸汽绕过盖板94的边沿向上升，从而从分离室7顶部的蒸汽出口8排出，浓缩液则落在集液板91上，通过收集管92导入中心管6，最终沿着中心管6流入浓缩液贮箱10。从而完成汽液混合物的直接分离。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的一体式升膜蒸发器的一种具体实施方式，盖板为平面或曲面，即本实施例中，盖板的形状并不局限，可以为平面，也可以为曲面，只要能实现阻挡从蒸发室喷来的汽液混合物的上升路径，使之从位于侧壁顶部的周向出口95流出的功能即可。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的一体式升膜蒸发器的一种具体实施方式，中心管位于蒸发室内且为绝热管或位于蒸发室外。即中心管6可以位于蒸发室内也可以位于蒸发室外，但是当中心管位于蒸发室内时，中心管6为绝热管。从而保证流经中心管6的浓缩液不被分离室7中的热源蒸汽影响，使得浓缩液顺利回流。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的一体式升膜蒸发器的一种具体实施方式，分离室7的侧壁上设置有液位口11、视镜口12、压力表口13、温度表口14以及破真空口15。便于观察液位，检测压力温度，以及破真空。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的一体式升膜蒸发器的一种具体实施方式，原料液贮箱3一端设置有原料液进口31，另一端设置有原料液出口32。原料液从原料液进口31进入原料液贮箱3，而后进入蒸发室1中的换热管2进行升膜蒸发，其余原料液通过原料液出口32排出，从而实现原料液的循环供应。
进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的一体式升膜蒸发器的一种具体实施方式，浓缩液贮箱10底部设置有排放口16、侧壁上设置有液位口11和视镜口12，便于观察浓缩液贮箱10的液位，当到达一定液位，浓缩液能够从排放口16排出。
进一步地，所述换热管的管长和直径符合升膜式蒸发器的要求，所述中心管的直径根据回流的所述浓缩液的流量确定。即原料液自蒸发室1底部的原料液贮箱3进入换热管2，受热沸腾后迅速汽化，在管中央出现蒸汽柱，蒸汽柱带动料液上升，沿管壁形成膜状，膜状流继续上升，从换热管2顶部进入分离室7底部的汽液分离器9，经汽液分离器9分离出二次蒸汽和浓缩液，其中二次蒸汽从分离室7顶部的蒸汽出口8排出，浓缩液被导入中心管6，沿着中心管6流入浓缩液贮箱10。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一体式升膜蒸发器，其特征在于，包括：
蒸发室，所述蒸发室内竖直设置有多根换热管，底部设置有与所述换热管连通的原料液贮箱，顶部一侧设置有热源蒸汽入口，底部一侧设置有冷凝水出口；所述换热管包括预热段和蒸发段，所述蒸发室用于将来自所述原料液贮箱内的原料液加热蒸发成汽液混合物；
位于所述蒸发室顶部的分离室，所述分离室底部设置有用于将所述汽液混合物分离出浓缩液和二次蒸汽的汽液分离器，顶部设置有用于排出所述二次蒸汽的蒸汽出口；
中心管，与所述汽液分离器连通，用于回收所述汽液分离器分离出的浓缩液；以及
浓缩液贮箱，与所述中心管连通，用于收集从所述中心管内流入的浓缩液。
2.如权利要求1所述的一体式升膜蒸发器，其特征在于，所述汽液分离器包括：
位于所述分离室底部的集液板，下方设置有与所述中心管连通的收集管，中心设置有中心孔；和
位于所述集液板上方的设置壳体，底部通过所述中心孔与所述蒸发室连通，顶部覆盖有盖板，所述盖板的边沿伸出所述壳体四周的侧壁；所述侧壁的顶部设置有周向出口。
3.如权利要求2所述的一体式升膜蒸发器，其特征在于：所述盖板为平面或曲面。
4.如权利要求1所述的一体式升膜蒸发器，其特征在于：所述中心管位于所述蒸发室内且为绝热管或位于所述蒸发室外。
5.如权利要求1所述的一体式升膜蒸发器，其特征在于：所述分离室的侧壁上设置有液位口、视镜口、压力表口、温度表口以及破真空口。
6.如权利要求1所述的一体式升膜蒸发器，其特征在于：所述原料液贮箱一端设置有原料液进口，另一端设置有原料液出口。
7.如权利要求1所述的一体式升膜蒸发器，其特征在于：所述浓缩液贮箱底部设置有排放口、侧壁上设置有液位口和视镜口。
8.如权利要求1-7任一项所述的一体式升膜蒸发器，其特征在于：所述换热管的管长和直径符合升膜式蒸发器的要求，所述中心管的直径根据回流的所述浓缩液的流量确定。
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