CN110860099B - 一种多品质双氧水提浓装置及其工艺和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于双氧水提浓技术领域，尤其涉及一种多品质双氧水提浓装置及其工艺和应用，所述装置结构为：第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器分别安装在精馏塔的两侧，第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器均安装有两级分布器和喷头组成的三级布液装置，其中，两级分布器分别为均布盘、均布槽，均布槽底面设置出液孔，均布盘设置在降膜蒸发器顶部的进液管下方，均布槽设置在均布盘的下方；喷头设置在均布槽下方的固定板上，且喷头能够形成旋流均布于降膜蒸发器内的换热管内壁上，精馏塔内蒸汽进口上部设置有填料，精馏塔上部设置有溶剂进口。本发明利用双氧水的特点，并通过蒸发器配套精馏塔实现了同时生产化学级双氧水和工业级双氧水两种品质的产品。

Description

一种多品质双氧水提浓装置及其工艺和应用

技术领域

本发明属于双氧水提浓技术领域，尤其涉及一种多品质双氧水提浓装置及其工艺和应用。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

传统的双氧水提浓工艺50%双氧水，单套产能的技术瓶颈主要是降膜蒸发器。对于降膜蒸发器，设备直径越大，在蒸发器换热管内壁液膜分布越不均匀，从而制约单套产能。根据双氧水易分解的物料特性，为了保证装置运行安全性，蒸发器直径一般均在2000mm以下，因为直径越大，双氧水局部过热严重，易引起双氧水分解不可控，很容易出现安全事故。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明主要解决的是如何突破由于受限于据双氧水易分解的物料特性导致降膜蒸发器直径过小，使单台生产装置产能不足，以及，现有的装置无法同时进行工业级和化学级双氧水同步生产的问题。为此，本发明提供一种多品质双氧水提浓装置及其工艺和应用。

本发明的目的之一是提供一种多品质双氧水提浓装置。

本发明的目的之二是提供一种多品质双氧水提浓工艺。

本发明的目的之三是提供所述一种多品质双氧水提浓装置的应用。

为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种多品质双氧水提浓装置，包括第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器以及精馏塔，所述第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器分别安装在精馏塔的两侧，且第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器各自的下部侧壁上的蒸汽出口与精馏塔的下部的蒸汽进口连通，且该连通管道中设置有液滴分离器；所述第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器均安装有两级分布器和喷头组成的三级布液装置，其中，所述两级分布器分别为均布盘、均布槽，所述均布槽底面设置出液孔，所述均布盘设置在降膜蒸发器顶部的进液管下方，所述均布槽设置在均布盘的下方；所述喷头设置在均布槽下方的固定板上，且喷头的出液口位于换热管端口中，并能够将液体形成旋流均布于降膜蒸发器内的换热管内壁上，喷头的进液口和出液孔错开设置，所述固定板与降膜蒸发器内壁之间密封连接；所述精馏塔内蒸汽进口上部设置有填料，精馏塔上部设置有溶剂进口。

进一步地，所述提浓装置还包括用于预热待浓缩双氧水（低浓度）的预热器，所述预热器与降膜蒸发器连接。

进一步地，所述提浓装置还包括设置在预热器之前的过滤器，其主要作用是待浓缩双氧水中的过滤掉机械杂质，提高产品品质。

进一步地，所述液滴分离器为除雾器，其主要作用是将双氧水和水蒸气（混合蒸汽）中的含有的不溶悬浮物或部分杂质的液滴将从中分离出来，避免影响产品品质，可选地，所述除雾器由平行排列的波形板组成。

进一步地，所述填料为不锈钢填料，包括增强型斜波纹规整不锈钢填料等，在精馏塔内，通过填料提供的反应场所，能够很好地实现工业级双氧水的制备。

进一步地，所述喷头为弹性板卷制的圆筒状结构，且该圆筒的侧壁为开口式设计，所述开口贯穿整个圆筒的侧壁，所述开口的一端延伸至圆筒中，另一端延伸至圆筒外部，正常状态下两端之间具有间隙，但受到圆筒内双氧水的挤压时，两端之间紧密贴合，开口被封闭，并且与换热管内壁之间紧密接触，以便于将双氧水均匀分布在换热管内壁上形成液膜。

进一步地，所述开口延伸至圆筒中的一端具有通过两个弯曲半径为2mm的煨弯弧制作出的连接台，闭合后该连接台与另一端内壁紧密接触。

进一步地，所述喷头的进液口为圆锥台结构，其下底面（即直径较大的一个底面）与出液孔密封连接。

其次，本发明公开一种多品质双氧水提浓工艺，采用上述提浓装置进行，包括如下步骤：

（1）将待浓缩的双氧水经过过滤去除杂质后打入预热器进行预热。

（2）将步骤（1）预热后的待浓缩的双氧水打入第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器，待浓缩的双氧水首先被均布盘进行第一次布液后，从均布盘边缘落入均布槽中，然后从均布槽底面的出液孔中进入喷头后形成旋流均布在下方的换热管内壁上形成膜状流动，其中的部分水分和双氧水被蒸发形成混合蒸汽，从而使未蒸发的双氧水被浓缩，落入降膜蒸发器的底部后形成工业级双氧水。

（3）步骤（2）中混合蒸汽进入降膜蒸发器与精馏塔的连通管道中后，首先经过液滴分离器分离出其中的杂质以及雾滴，然后进入精馏塔中与精馏塔上部进入的溶剂在填料表面逆流接触，通过热交换使双氧水从混合蒸汽中被分离并进入溶剂中形成化学级双氧水，最后落入精馏塔底部，而被蒸发的溶剂则从精馏塔顶部蒸出。

进一步地，所述待浓缩的双氧水的质量浓度不高于27.5%，所述工业级、化学级双氧水的质量浓度不低于50%。

进一步地，所述预热后待浓缩的双氧水的温度为39-50℃。

最后，本发明公开了所述多品质双氧水提浓装置及其工艺在化工领域中的应用。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

（1）本发明将整个装置设计为对称的双蒸发器形式，这种设置避免了直径过大影响液体均布的缺陷；再加上在蒸发器上设置两级分布器和喷头组成的三级布液装置，突破了降膜蒸发器设备直径不超2000mm行业技术壁垒，将单个蒸发器的直径成功放大到2400mm，实现单套产能超8万吨/年的行业极限。

（2）本发明的提浓装置利用双氧水的特点，并通过蒸发器配套精馏塔实现了同时生产化学级双氧水和工业级双氧水两种品质的产品。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例中多品质双氧水提浓装置的结构示意图。

图2为本发明实施例中三级布液装置在降膜蒸发器内的结构示意图。

图3为本发明实施例中喷头的部分结构示意图。

图中标记分别代表：1-第一降膜蒸发器、2-第二降膜蒸发器、3-精馏塔、4-均布盘、5-均布槽、6-喷头、7-出液孔、8-进液管、9-固定板、10-间隙。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了突破由于受限于据双氧水易分解的物料特性导致降膜蒸发器直径过小，使单台生产装置产能不足，以及，现有的装置无法同时进行工业级和化学级双氧水同步生产的问题。因此，本发明提出了一种多品质双氧水提浓装置；现结合具体实施方式对本发明进一步进行说明。

实施例1

参考图1和2，一种多品质双氧水提浓装置，包括第一降膜蒸发器1、第二降膜蒸发器2以及精馏塔3。

所述第一降膜蒸发器1、第二降膜蒸发器2分别安装在精馏塔3的两侧，且第一降膜蒸发器1、第二降膜蒸发器2各自的下部侧壁上的蒸汽出口与精馏塔3的下部连通，且该连通管道中设置有液滴分离器。

所述第一降膜蒸发器1、第二降膜蒸发器2均安装有两级分布器和喷头6组成的三级布液装置，其中，所述两级分布器分别为均布盘4、均布槽5，所述均布槽5底面设置出液孔7，所述均布盘4设置在降膜蒸发器顶部的进液管8下方，所述均布槽5设置在均布盘4的下方；所述喷头6设置在均布槽5下方的固定板9上，且喷头6的出液口位于换热管端口中，并能够将液体形成旋流均布于降膜蒸发器内的换热管内壁上，喷头6的进液口和出液孔7错开设置，所述固定板9与降膜蒸发器内壁之间密封连接。

所述精馏塔3内蒸汽进口上部设置有填料，精馏塔上部设置有溶剂进口。

待浓缩的双氧水从均布槽5底面的出液孔7中进入喷头后形成旋流均布在下方的换热管内壁上形成膜状流动，其中的部分水分和双氧水被蒸发形成混合蒸汽，从而使未蒸发的双氧水被浓缩，落入降膜蒸发器的底部后形成工业级双氧水；而换热管下方的空间中的混合蒸汽进一步进入精馏塔中用于制备化学级双氧水。

实施例2

一种多品质双氧水提浓装置，同实施例1，区别在于：还包括用于预热待浓缩双氧水（低浓度）的预热器，所述预热器与降膜蒸发器连接。经过预热，可以将待浓缩双氧水的温度提升至设定温度，以便于提高后续浓缩处理效益。当采用工业余热作为预热热源时能够进一步降低产品的生产成本。

实施例3

一种多品质双氧水提浓装置，同实施例2，区别在于：所述提浓装置还包括设置在预热器之前的过滤器，其主要作用是待浓缩双氧水中的过滤掉机械杂质，提高产品品质。

实施例4

一种多品质双氧水提浓装置，同实施例1，区别在于：所述液滴分离器为除雾器，其主要作用是将双氧水和水蒸气（混合蒸汽）中的含有的不溶悬浮物或部分杂质的液滴将从中分离出来，并回流至降膜蒸发器底部实现物料回收；由于精馏塔的主要作用是得到化学级的双氧水，为避免影响上述目的的达到，对混合蒸汽进行预先除杂是必要的。

实施例5

一种多品质双氧水提浓装置，同实施例4，区别在于：所述液滴分离器除雾器由平行排列的波形板组成，其能够有效除去混合蒸汽中的雾滴、雾沫等影响产品品质的杂质。

实施例6

一种多品质双氧水提浓装置，同实施例1，区别在于：所述填料为增强型斜波纹规整不锈钢填料。在精馏塔内，通过填料提供的反应场所，能够很好地实现工业级双氧水的制备，具体为：上升的混合蒸汽（气态双氧水和水）与精馏塔3上部的溶剂进口（纯水或冷凝水）进入的溶剂在填料表面逆流接触，通过热交换而连续进行部分溶剂蒸发和部分混合蒸汽冷凝过程，从而使双氧水从混合蒸汽中被逐渐分离并进入溶剂中形成化学级双氧水并落入精馏塔底部，而被蒸发的水蒸气则从塔顶蒸出。

实施例7

一种多品质双氧水提浓装置，同实施例1，区别在于：所述喷头为弹性板（不锈钢薄钢板）卷制的圆筒状结构，且该圆筒的侧壁为开口式设计，所述开口贯穿整个圆筒的侧壁，所述开口的一端延伸至圆筒中，另一端延伸至圆筒外部，正常状态下两端之间具有间隙10，但受到圆筒内双氧水的挤压时，两端之间紧密贴合，开口被封闭，并且与换热管内壁之间紧密接触，以便于将双氧水均匀分布在换热管内壁上形成液膜。本发明设计的这种喷头是一种弹性喷头，通过侧壁的开口式设计，可以很好地实现对喷头直径的调节，使喷头能够与换热管内壁紧密配合形成液膜。

实施例8

一种多品质双氧水提浓装置，同实施例7，区别在于：参考图3，所述开口延伸至圆筒中的一端具有通过两个弯曲半径为2mm的煨弯弧制作出的连接台，闭合后该连接台与另一端内壁紧密接触。

实施例9

一种多品质双氧水提浓装置，同实施例7，区别在于：所述喷头6的进液口为圆锥台结构，其下底面（即直径较大的一个底面）与出液孔密封连接。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种多品质双氧水提浓装置，其特征在于，包括：第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器以及精馏塔；

所述第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器分别安装在精馏塔的两侧，且第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器各自的下部侧壁上的蒸汽出口与精馏塔的下部的蒸汽进口通过连通管道连通，且所述连通管道中设置有液滴分离器；

所述第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器均安装有两级分布器和喷头组成的三级布液装置，其中，所述两级分布器分别为均布盘、均布槽，所述均布槽底面设置出液孔，所述均布盘设置在降膜蒸发器顶部的进液管下方，所述均布槽设置在均布盘的下方；所述喷头设置在均布槽下方的固定板上，且喷头的出液口位于换热管端口中，并能够将液体形成旋流均布于降膜蒸发器内的换热管内壁上，喷头的进液口和出液孔错开设置，所述固定板与降膜蒸发器内壁之间密封连接；

所述精馏塔内蒸汽进口上部设置有填料，精馏塔上部设置有溶剂进口。

2.如权利要求1所述的多品质双氧水提浓装置，其特征在于，所述喷头为弹性板卷制的圆筒状结构，且该圆筒的侧壁为开口式设计，所述开口贯穿整个圆筒的侧壁，所述开口的一端延伸至圆筒中，另一端延伸至圆筒外部，正常状态下两端之间具有间隙。

3.如权利要求2所述的多品质双氧水提浓装置，其特征在于，所述开口延伸至圆筒中的一端具有通过两个弯曲半径为2mm的煨弯弧制作出的连接台，闭合后该连接台与另一端内壁紧密接触。

4.如权利要求1-3任一项所述的多品质双氧水提浓装置，其特征在于，所述喷头6的进液口为圆锥台结构，其直径较大的一端与出液孔密封连接。

5.如权利要求1-3任一项所述的多品质双氧水提浓装置，其特征在于，还包括用于预热待浓缩双氧水的预热器，所述预热器与降膜蒸发器连接。

6.如权利要求5所述的多品质双氧水提浓装置，其特征在于，所述提浓装置还包括设置在预热器之前的过滤器。

7.如权利要求1-3任一项所述的多品质双氧水提浓装置，其特征在于，所述液滴分离器为除雾器。

8.如权利要求1-3任一项所述的多品质双氧水提浓装置，其特征在于，所述填料为不锈钢填料。

9.如权利要求8所述的多品质双氧水提浓装置，其特征在于，不锈钢填料为增强型斜波纹规整不锈钢填料。

10.一种多品质双氧水提浓工艺，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的多品质双氧水提浓装置执行，包括如下步骤：

（1）将待浓缩的双氧水经过过滤去除杂质后打入预热器进行预热；

（2）将步骤（1）预热后的待浓缩的双氧水打入第一降膜蒸发器、第二降膜蒸发器，待浓缩的双氧水首先被均布盘行第一次布液后，从均布盘边缘落入均布槽中，然后从均布槽底面的出液孔中进入喷头后形成旋流均布在下方的换热管内壁上形成膜状流动，其中的部分水分和双氧水被蒸发形成混合蒸汽，从而使未蒸发的双氧水被浓缩，落入降膜蒸发器的底部后形成工业级双氧水；

（3）步骤（2）中混合蒸汽进入降膜蒸发器与精馏塔的连通管道中后，首先经过液滴分离器分离出其中的杂质以及雾滴，然后进入精馏塔中与精馏塔上部进入的溶剂在填料表面逆流接触，通过热交换使双氧水从混合蒸汽中被分离并进入溶剂中形成化学级双氧水，最后落入精馏塔底部，而被蒸发的溶剂则从精馏塔顶部蒸出。

11.如权利要求10所述的多品质双氧水提浓工艺，其特征在于，所述待浓缩的双氧水的质量浓度不高于27.5%。

12.如权利要求10所述的多品质双氧水提浓工艺，其特征在于，所述工业级、化学级双氧水的质量浓度不低于50%。

13.如权利要求10或11所述的多品质双氧水提浓工艺，其特征在于，所述预热后待浓缩的双氧水的温度为39-50℃。

14.权利要求1-3任一项所述的多品质双氧水提浓装置和/或权利要求10-13任一项所述的提浓工艺在化工领域中的应用。

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