CN111589178A - 降膜蒸发器以及丙交酯生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蒸发器技术领域，公开了一种降膜蒸发器以及丙交酯生产系统，降膜蒸发器包括设有供待蒸发液进入的进液口和供加热介质流动的加热室的外壳，设置于加热室内且能够被加热室中的加热介质所加热的加热管，所述加热管沿所述外壳的高度方向延伸，所述加热管的顶端形成为敞口状以供所述待蒸发液进入，所述加热管的底端形成为敞口状以供加热后的所述待蒸发液排出以及设置于所述加热管内的成膜体，所述成膜体和所述加热管的内壁之间形成有供所述待蒸发液通过的流通间隙，所述成膜体在从所述加热管的顶端到所述加热管的底端的方向上呈渐扩状。该降膜蒸发器能够提高形成于加热管的内壁的膜的均匀性。

Description

降膜蒸发器以及丙交酯生产系统

技术领域

本发明涉及蒸发器技术领域，具体地涉及一种降膜蒸发器以及丙交酯生产系统。

背景技术

降膜蒸发是将料液自降膜蒸发器加热室上管箱加入，经液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，在重力和真空诱导及气流作用下，成膜状自上而下流动。流动过程中，被壳程加热介质加热汽化，产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室，汽液经充分分离，蒸汽进入冷凝器冷凝(单效操作)或进入下一效蒸发器作为加热介质，从而实现多效操作，液相则由分离室排出。目前的降膜蒸发器存在形成于加热管内壁的膜不够均匀的缺点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有的降膜蒸发器存在形成于加热管内壁的膜不够均匀的问题，提供一种降膜蒸发器，该降膜蒸发器能够提高形成于加热管的内壁的膜的均匀性。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种降膜蒸发器，所述降膜蒸发器包括：

外壳，所述外壳上设置有供待蒸发液进入的进液口，所述外壳内设有供加热介质流动的加热室；

加热管，所述加热管设置于所述加热室内且能够被所述加热室中的所述加热介质所加热，所述加热管沿所述外壳的高度方向延伸，并且所述加热管的顶端形成为敞口状以供所述待蒸发液进入，所述加热管的底端形成为敞口状以供加热后的所述待蒸发液排出；以及

成膜体，所述成膜体设置于所述加热管内，所述成膜体和所述加热管的内壁之间形成有供所述待蒸发液通过的流通间隙，并且所述成膜体在从所述加热管的顶端到所述加热管的底端的方向上呈渐扩状。

上述技术方案，通过在加热管内设置成膜体，并使得所述成膜体在从所述加热管的顶端到所述加热管的底端的方向上呈渐扩状，从而能够使得待蒸发液流经流通间隙后在所述加热管的内壁上形成均匀的膜并沿着加热管的内壁流动。另外，由于成膜更加均匀，待蒸发液可被均匀加热，从而能够较好的蒸出待蒸发液中的溶剂以及待去除物，提高了分离效果。

优选地，所述成膜体呈圆锥体状；和/或

所述成膜体具有朝向所述加热管的侧壁，所述侧壁为曲面，所述侧壁的母线和水平面之间的夹角为30°-60°。

优选地，所述成膜体的中心轴线与所述加热管的中心轴线相重合。

优选地，所述侧壁的底端和所述加热管的朝向该底端的壁之间的距离为D1，所述加热管的半径为R，D1：R＝1/5-1/3。

优选地，所述降膜蒸发器包括布料机构，所述布料机构包括设置于所述加热室上方的布料盘，所述布料盘上设置与所述加热管的顶端的敞口相连通且供所述待蒸发液通过的布料孔，其中：所述布料孔在从所述加热管的顶端到所述加热管的底端的方向上呈渐缩状。

优选地，所述布料孔呈喇叭状，所述布料孔的孔壁的母线与水平面所成的夹角为60°-70°。

优选地，所述布料机构包括设置于所述布料孔内的分配柱，所述分配柱和所述布料孔之间形成有供所述待蒸发液通过的布料间隙。

优选地，所述布料机构包括设置于所述分配柱上方的调节架，所述分配柱安装于所述调节架，所述调节架设置为能够沿所述外壳的高度方向往复移动以调节所述分配柱的底端伸入所述布料孔的深度。

优选地，所述外壳上设置有供加热所述待蒸发液所产生的蒸汽排出的蒸汽排出口；和/或

所述布料机构包括连通所述布料孔和与该布料孔相对应的所述加热管的连通管。

本发明第二方面提供一种丙交酯生产系统，所述丙交酯生产系统包括乳酸浓缩单元、乳酸缩聚单元以及低聚乳酸裂解单元，所述乳酸浓缩单元、乳酸缩聚单元以及低聚乳酸裂解单元中的至少一者中设置有本发明所提供的降膜蒸发器。通过在所述乳酸浓缩单元、乳酸缩聚单元以及低聚乳酸裂解单元中的至少一者中设置本发明所提供的降膜蒸发器，可有效分离出待蒸发液中的溶剂以及待蒸出物如丙交酯，从而能够提高丙交酯的产率。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的降膜蒸发器的纵向剖面结构示意图；

图2是图1所示的降膜蒸发器的局部结构示意图，其中，示出了设置有成膜体处的结构；

图3是图1所示的降膜蒸发器的另一局部结构示意图，其中，示出了成膜体和布料机构18之间的连接结构；

图4是图1所示的降膜蒸发器的横向剖面结构示意图，其中，示出了调节架的俯视结构。

附图标记说明

10-降膜蒸发器；110-第一管板；112-第二管板；12-外壳；120-进液口；122-加热室；124-蒸汽排出口；126-分离室；128-导出管；14-加热管；16-成膜体；160-侧壁；162-流通间隙；18-布料机构；180-布料盘；181-调节架；182-布料孔；184-连通管；186-分配柱；188-布料间隙。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中所示的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本发明提供了一种降膜蒸发器，降膜蒸发器10包括外壳12、加热管14和成膜体16。如图1中所示，外壳12上设置有供待蒸发液进入的进液口120，进液口120可设置于外壳12的顶部，外壳12上设置有供加热所述待蒸发液所产生的蒸汽排出的蒸汽排出口124，蒸汽排出口124可设置于外壳12的底板，外壳12内设有供加热介质流动的加热室122，可以明白的是，加热室122具有能够分别供加热介质进出的加热室进口和加热室出口；加热管14设置于加热室122内且能够被加热室122中的所述加热介质所加热，以能够分离出待蒸发液中的溶剂如水等，加热管14沿外壳12的高度方向延伸，并且加热管14的顶端形成为敞口状以供所述待蒸发液进入，加热管14的底端形成为敞口状以供加热后的所述待蒸发液排出，可以理解的是，加热管14的顶端形成为进口，加热管14的底端形成为出口；如图2中所示，成膜体16设置于加热管14内，成膜体16和加热管14的内壁之间形成有供所述待蒸发液通过的流通间隙162，并且成膜体16在从加热管14的顶端到加热管14的底端的方向上呈渐扩状，成膜体16能够使得待蒸发液从流通间隙162流过后成膜状并沿加热管14的内壁流动。通过在加热管14内设置成膜体16，并使得成膜体16在从加热管14的顶端到加热管14的底端的方向上呈渐扩状，从而能够使得待蒸发液流经流通间隙162后在加热管14的内壁上形成均匀的膜并沿着加热管14的内壁流动，其中，所形成的膜的厚度为0.3mm-5mm，优选地，所形成的膜的厚度为0.8-3.5mm，更进一步优选地，所形成的膜的厚度为1.5mm-3mm。另外，由于成膜更加均匀，也就是说，所形成的膜的厚度更为均一，待蒸发液可被均匀加热，从而能够较好的蒸出待蒸发液中的溶剂以及待去除物，提高了分离效果。可以理解的是，流通间隙162可呈环状。

为了使得待蒸发液在加热管14的内壁上更好的成膜，成膜体16可设置于加热管14的顶部。

降膜蒸发器10尤其适用于分离出粘度较大如粘度为1000CP-10000CP的物料中的溶剂，例如利用乳酸合成丙交酯过程中所形成的粘度较大的物料可利用降膜蒸发器10进行处理，以去除其中的溶剂以及待去除成分如丙交酯。

另外，可在外壳12内设置位于加热室122下方的分离室126，由加热管14排出的物料即待蒸发液蒸发后形成的物料可进入分离室126，蒸汽排出口124可与分离室126相连通。

如图1中所示，可在外壳12内设置彼此相互间隔设置的第一管板110和第二管板112，第一管板110可位于第二管板112的上方，第一管板110和第二管板112之间的空间限定形成加热室122，加热管14的两端分别设置于第一管板110和第二管板112。可以理解的是，分离室126位于第二管板112的下方。

为了便于加热管14中的物料即蒸发后的物料的排出，可在加热管14的底端设置与加热管14相连通的导出管128，导出管128可位于分离室126内，这样，待蒸发液蒸发后形成的物料和蒸发形成的蒸汽可一同由导出管128排出，蒸汽最终由蒸汽排出口124排出。其中，导出管128与加热管14可形成为一体结构。

优选地，可设置多个加热管14，多个加热管14可呈矩阵式分布，相应的，设置分别与相应的加热管14相对应的多个成膜体16。

需要说明的是，待蒸发液可从进液口120进入降膜蒸发器10内，之后进入加热管14内，在成膜体16的作用下，待蒸发液在加热管14的内壁上成均匀膜状，并在重力的作用下自降膜蒸发器10的顶部向降膜蒸发器10的底部流动，在流动的过程中，被加热介质加热蒸出溶剂以及待去除物等蒸出物，其中，蒸出物可随同蒸发待蒸发液后所形成的物料一同达到加热管14的出口，最终再由蒸汽排出口124排出。

成膜体16可呈圆锥体状，这样，可进一步提高成膜的均匀性。成膜体16具有朝向加热管14的侧壁160，可以理解的是，侧壁160为曲面，侧壁160的母线和水平面之间的夹角为30°-60°，将侧壁160的母线和水平面之间的夹角设定在上述范围内，可使得待蒸发液具有适当流动速度，从而能够使得待蒸发液在加热管14的内壁上形成更均匀的膜。

优选地，成膜体16的中心轴线可与加热管14的中心轴线相重合，这样，进一步使得待蒸发液在加热管14的内壁上形成更均匀的膜。

可将侧壁160的底端和加热管14的朝向该底端的壁之间的距离设定为D1，加热管14的半径可设定为R，二者的比值优选为D1：R＝1/5-1/3，将二者之间的比值限定在上述范围内，可使得流通间隙162的下端具有合适尺寸，从而限定待蒸发液的流过速度，由此可使得待蒸发液能够在加热管14的内壁上形成更加均匀的膜。

降膜蒸发器10可包括布料机构18，布料机构14可位于加热室122的上方，布料机构14能够使得进入加热管14的物料分布均匀。

结合图1和图3中所示，布料机构18可包括设置于加热室122上方的布料盘180，布料盘180可设置于第一管板110的上方，可在布料盘180上设置与加热管14的顶端的敞口相连通且供所述待蒸发液通过的布料孔182，其中：布料孔182在从加热管14的顶端到加热管14的底端的方向上呈渐缩状。通过将布料盘180上的布料孔182设置为在从加热管14的顶端到加热管14的底端的方向上呈渐缩状，从而能够使得待蒸发液以适当的速度并能够匀速进入到加热管14内，这样，可进一步提高成膜的均匀性。另外，将布料孔182设定为呈渐缩状，如图1中所示，也便于使得待蒸发液在布料盘180的顶部形成一定的液位，优选地，可使得液位的高度h维持在50mm-300mm，进一步优选地，可使得液位的高度h维持在80mm-180mm，以进一步保证待蒸发液匀速流入加热管14中，而在设置有多个加热管14时，可使得待蒸发液均匀进入到各个加热管14中。需要说明的是，当设置多个加热管14时，可设置分别与相应的加热管14对应的多个布料孔182。

其中，布料孔182可呈喇叭状，布料孔182的孔壁的母线与水平面所成的夹角可为60°-70°，这样，可使得待蒸发液能够均匀流入到相应的加热管14中，由此提高成膜的均匀性。

为了使得待蒸发液更加均匀的流入到加热管14内，可在布料孔182内设置分配柱186，分配柱186和布料孔182之间可形成有供所述待蒸发液通过的布料间隙188，分配柱186可呈柱状。

结合图1和图4中所示，可在分配柱186的上方设置调节架181，分配柱186可安装于调节架181，调节架181可设置为能够沿外壳12的高度方向往复移动以调节分配柱186的底端伸入布料孔182的深度，通过对分配柱186的底端伸入布料孔182的深度的调节，从而针对粘度不同的物料进行适应性调节，使得待蒸发液均匀流入加热管14。其中，调节架181可呈网格状，分配柱186可通过连接杆与调节架181相连接。

为了能够进一步提高形成于加热管14的内壁的膜的均匀性，布料机构18可包括连通布料孔182和与该布料孔182相对应的加热管14的连通管184，连通管184可连通布料孔182和相应的加热管14的顶端的敞口。

连通管184的管径R1可设定为小于加热管14的管径R2，由此可使得待蒸发液均匀进入相应的加热管14中，其中，连通管184的管径R1和加热管14的管径R2之间的比值优选为R1:R2＝1/2-2/3，将二者的比值设定在上述范围内，可使得待蒸发液能够均匀进入相应的加热管14中，并利于提高形成于加热管14的内壁的膜的均匀性。

另外，连通管184的长度L1与加热管14的长度L2的之间的比值优选为L1：L2＝1/5-1/10，这样，可进一步提高物料流动的均匀性，使得物料以合适的速度流入相应的加热管14内，同时利于提高形成于加热管14的内壁的膜的均匀性。

本发明还提供了一种丙交酯生产系统，所述丙交酯生产系统包括乳酸浓缩单元、乳酸缩聚单元以及低聚乳酸裂解单元，所述乳酸浓缩单元、乳酸缩聚单元以及低聚乳酸裂解单元中的至少一者中设置有本发明所提供的降膜蒸发器10。通过在所述乳酸浓缩单元、乳酸缩聚单元以及低聚乳酸裂解单元中的至少一者中设置本发明所提供的降膜蒸发器10，可有效分离出待蒸发液中的溶剂以及待蒸出物，从而能够提高丙交酯的产率。相比起使用换热器形式的蒸发器，丙交酯的产率能够提高30％以上。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种降膜蒸发器，其特征在于，所述降膜蒸发器(10)包括：

外壳(12)，所述外壳(12)上设置有供待蒸发液进入的进液口(120)，所述外壳(12)内设有供加热介质流动的加热室(122)；

加热管(14)，所述加热管(14)设置于所述加热室(122)内且能够被所述加热室(122)中的所述加热介质所加热，所述加热管(14)沿所述外壳(12)的高度方向延伸，并且所述加热管(14)的顶端形成为敞口状以供所述待蒸发液进入，所述加热管(14)的底端形成为敞口状以供加热后的所述待蒸发液排出；以及

成膜体(16)，所述成膜体(16)设置于所述加热管(14)内，所述成膜体(16)和所述加热管(14)的内壁之间形成有供所述待蒸发液通过的流通间隙(162)，并且所述成膜体(16)在从所述加热管(14)的顶端到所述加热管(14)的底端的方向上呈渐扩状。

2.根据权利要求1所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述成膜体(16)呈圆锥体状；和/或

所述成膜体(16)具有朝向所述加热管(14)的侧壁(160)，所述侧壁(160)为曲面，所述侧壁(160)的母线和水平面之间的夹角为30°-60°。

3.根据权利要求1所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述成膜体(16)的中心轴线与所述加热管(14)的中心轴线相重合。

4.根据权利要求3所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述侧壁(160)的底端和所述加热管(14)的朝向该底端的壁之间的距离为D1，所述加热管(14)的半径为R，D1：R＝1/5-1/3。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述降膜蒸发器(10)包括布料机构(18)，所述布料机构(18)包括设置于所述加热室(122)上方的布料盘(180)，所述布料盘(180)上设置与所述加热管(14)的顶端的敞口相连通且供所述待蒸发液通过的布料孔(182)，其中：所述布料孔(182)在从所述加热管(14)的顶端到所述加热管(14)的底端的方向上呈渐缩状。

6.根据权利要求5所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述布料孔(182)呈喇叭状，所述布料孔(182)的孔壁的母线与水平面所成的夹角为60°-70°。

7.根据权利要求5所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述布料机构(18)包括设置于所述布料孔(182)内的分配柱(186)，所述分配柱(186)和所述布料孔(182)之间形成有供所述待蒸发液通过的布料间隙(188)。

8.根据权利要求7所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述布料机构(18)包括设置于所述分配柱(186)上方的调节架(181)，所述分配柱(186)安装于所述调节架(181)，所述调节架(181)设置为能够沿所述外壳(12)的高度方向往复移动以调节所述分配柱(186)的底端伸入所述布料孔(182)的深度。

9.根据权利要求7所述的降膜蒸发器，其特征在于，所述外壳(12)上设置有供加热所述待蒸发液所产生的蒸汽排出的蒸汽排出口(124)；和/或

所述布料机构(18)包括连通所述布料孔(182)和与该布料孔(182)相对应的所述加热管(14)的连通管(184)。

10.一种丙交酯生产系统，其特征在于，所述丙交酯生产系统包括乳酸浓缩单元、乳酸缩聚单元以及低聚乳酸裂解单元，所述乳酸浓缩单元、乳酸缩聚单元以及低聚乳酸裂解单元中的至少一者中设置有权利要求1-9中任意一项所述的降膜蒸发器(10)。

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