CN111603791A - 一种一体化蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体化蒸发器，包括并列设置的第一蒸发箱和第二蒸发箱，所述第一蒸发箱侧壁的上部设置有一进气口，所述第一蒸发箱的底部贯通设置有一进水管，第一蒸发箱的内腔竖向设置有与底端所述进水管连通的第一蒸发管，第一蒸发箱内腔的顶部设置有第一分离箱，本发明涉及蒸发器技术领域。该一体化蒸发器，通过设置并列的第一蒸发箱和第二蒸发箱，在第一蒸发箱内对溶液进行升膜蒸发，进行初步提纯，在第二蒸发箱内对初次蒸发后的较浓溶液进行降膜蒸发，进一步对溶液进行高浓度提纯，合理组合利用两种方式的优点，对溶液进行两步蒸发，规避两种蒸发器各自的不足，提高蒸发的效果，能够对低浓度溶液进行高浓度提纯，能够实现预期蒸发效果。

Description

一种一体化蒸发器

技术领域

本发明涉及蒸发器技术领域，具体为一种一体化蒸发器。

背景技术

蒸发就是用加热的方法，将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况，使部分溶剂汽化并被移除，从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作，在化学工业、食品工业、制药等工业中，蒸发操作被广泛应用。

现有的蒸发器包括循环型蒸发器和单程型蒸发器，循环型蒸发器内的溶液都在蒸发器中作循环流动。由于引起循环的原因不同，又可分为自然循环和强制循环两类；单程型蒸发器中溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动即成为浓缩液排出。溶液通过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯上又称为液膜式蒸发器。

现有的单程型蒸发器主要包括升膜式蒸发器和降膜式蒸发器，升膜式蒸发器中，料液经预热后由蒸发器底部引入，在加热管内受热沸腾并迅速汽化，生成的蒸汽在加热管内高速上升，溶液则被上升的蒸汽所带动，沿管壁成膜状上升并继续蒸发；降膜式蒸发器料液是从蒸发器的顶部加入，在重力作用下沿管壁成膜状下降，并在此过程中蒸发增浓，在其底部得到浓缩液。

升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发，而降膜式蒸发器可以对较浓溶液进行蒸发，但液膜在管内分布不易均匀，传热系数比升膜式蒸发器的较小，对浓度较低的溶液蒸发效果不好，难以对水分进行充分蒸发，在需要对低浓度溶液进行高浓度提纯时，单一使用某一种蒸发器都无法达到预期效果，实际使用中存在一些不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种一体化蒸发器，解决了现有的升膜式蒸发器和降膜式蒸发器均存在一些不足，在需要对溶液进行高浓度提纯时，单一使用某一种蒸发器很难达到预期效果的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种一体化蒸发器，包括并列设置的第一蒸发箱和第二蒸发箱，所述第一蒸发箱侧壁的上部设置有一进气口，所述第一蒸发箱的底部贯通设置有一进水管，所述第一蒸发箱的内腔竖向设置有与底端所述进水管连通的第一蒸发管，所述第一蒸发箱内腔的顶部设置有第一分离箱，所述第一蒸发管的顶端贯通至所述第一分离箱的内腔，所述第一分离箱内腔的顶部连通有一贯通至所述第一蒸发箱外部的第一出气管，所述第一分离箱内腔的底部连通有贯通至所述第一蒸发箱外部的输水管，所述第二蒸发箱的顶部贯通设置有进液管，所述进液管的外端与所述输水管的外端可拆卸连通，所述第二蒸发箱的内腔竖向设置有顶端与所述进液管的内端连通的第二蒸发管，所述第二蒸发箱内腔的底部有第二分离箱，所述第二蒸发管的底端贯通至所述第二分离箱的内腔，所述第二分离箱内腔的顶部连通有一贯通至所述第二蒸发箱外部的第二出气管，所述第二分离箱内腔的底部连通有一贯通至所述第二蒸发箱外部的出液管，所述第二蒸发箱的外部设置有一出气口与所述第二蒸发箱内腔的上部连通的蒸汽发生器。

进一步地，所述第一蒸发箱内腔的底部连通有第一出水管，所述第一蒸发箱的外部设置有一进风口与所述第一出气管外端连通的抽气机，所述抽气机的出风口与所述第一出水管连通，所述第一出水管的另一端与所述蒸汽发生器的进水口连通。

进一步地，所述第二蒸发箱内腔的中部横向设置有一隔板，所述第二蒸发箱的侧壁上位于所述隔板的上部设置有一第二出水管。

进一步地，所述第一分离箱的内腔横向设置有一分离板，所述分离板位于所述第一蒸发管顶端的上部，所述第一出气口位于所述分离板的上部，所述输水管位于所述分离板的下部。

进一步地，所述第一分离箱内壁的底部设置有一一端向下倾斜的第一斜板，所述输水管的内端位于所述第一斜板较低一端的上方。

进一步地，所述第二分离箱的内腔设置有一除沫器。

进一步地，还包括一冷凝箱，所述输水管的外端贯通所述冷凝箱的内腔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）、该一体化蒸发器，通过设置并列的第一蒸发箱和第二蒸发箱，在第一蒸发箱内对溶液进行升膜蒸发，进行初步提纯，在第二蒸发箱内对初次蒸发后的较浓溶液进行降膜蒸发，进一步对溶液进行高浓度提纯，通过同时使用升膜和降膜蒸发，合理组合利用两种方式的优点，对溶液进行两步蒸发，规避升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发和降膜式蒸发器液膜在管内分布不易均匀、对浓度较低的溶液蒸发效果不好的缺点，提高蒸发的效果，能够对低浓度溶液进行高浓度提纯，能够实现预期蒸发效果。

（2）、该一体化蒸发器，通过将第一蒸发箱的第一出气管和第一出水管连通至第二蒸发箱的蒸汽发生器的进水口，使进入蒸汽发生器的水具有一定初始温度，降低蒸汽发生器需要对水进行的加热温度，对第一次蒸发产生的蒸汽和冷凝水进行回收利用，从而对第一次蒸发的余热进行利用，降低能源消耗。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明第一分离箱的结构示意图。

图中：1-第一蒸发箱、2-第二蒸发箱、3-进水管、4-第一分离箱、5-第一出气管、6-输水管、7-进液管、8-第一蒸发管、9-第二分离箱、10-除沫器、11-第二出气管、12-出液管、13-进气口、14-蒸汽发生器、15-第二蒸发管、16-抽气机、17-输气管、18-第一出水管、19-隔板、20-第二出水管、21-分离板、22-第一斜板、23-第二斜板、24-冷凝箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种一体化蒸发器，包括并列设置的第一蒸发箱1和第二蒸发箱2，第一蒸发箱1和第二蒸发箱2共同设置在一底座上。第一蒸发箱1侧壁的上部设置有一进气口13，进气口13与外部蒸汽管道连接，向第一蒸发箱1内通入高温蒸汽。

第一蒸发箱1的底部贯通设置有一进水管3，第一蒸发箱1的内腔竖向设置有与底端进水管3连通的第一蒸发管8，第一蒸发箱1内腔的顶部设置有第一分离箱4，第一蒸发管8的顶端贯通至第一分离箱4的内腔，第一分离箱4内腔的顶部连通有一贯通至第一蒸发箱1外部的第一出气管5，第一分离箱4内腔的底部连通有贯通至第一蒸发箱1外部的输水管6。

从进水管3通入待蒸发提纯的溶液，沿第一蒸发管8的内壁向上运动，第一蒸发管1接触到外部的高温蒸汽升温，对第一蒸发管1内部的溶液进行加温，使其在第一蒸发管8内受热沸腾并迅速汽化，生成的蒸汽在第一蒸发管8内高速上升，溶液则被上升的蒸汽所带动，沿管壁成膜状上升并继续蒸发，气液混合物进入第一分离箱4内，经分离后，产生的蒸汽进入第一出气管5排出，初步蒸发提纯后的溶液进入输水管6排出。

第一分离箱4的内腔横向设置有一分离板21，分离板21位于第一蒸发管8顶端的上部，第一出气口5位于分离板21的上部，输水管6位于分离板21的下部。第一分离箱4内壁的底部设置有一一端向下倾斜的第一斜板22，输水管6的内端位于第一斜板22较低一端的上方。

分离板21的侧壁与第一分离箱4箱体的内壁不完全接触，存在一定缝隙，气液混合物沿第一蒸发管8向上运动，撞击到分离板21上，液体汇集向下低落，气体从分离板21的两侧向上逸出进入第一出气管5内，液体沿第一斜板22向较低一端流动，进入输液管6内。

第二蒸发箱2的顶部贯通设置有进液管7，进液管7的外端与输水管6的外端可拆卸连通，第二蒸发箱2的内腔竖向设置有顶端与进液管7的内端连通的第二蒸发管15，第二蒸发箱2内腔的底部有第二分离箱9，第二蒸发管15的底端贯通至第二分离箱9的内腔，第二分离箱9内腔的顶部连通有一贯通至第二蒸发箱2外部的第二出气管11，第二分离箱9内腔的底部连通有一贯通至第二蒸发箱2外部的出液管12，第二蒸发箱2的外部设置有一出气口与第二蒸发箱2内腔的上部连通的蒸汽发生器14。

蒸汽发生器14将外部通入的水加温为高温蒸汽，通入第二蒸发箱2内，进液管7与输水管6连通，经初步提纯后的溶液进入第二蒸发管15内，在重力作用下沿管壁成膜状下降，第二蒸发管15接触到高温蒸汽升温，对第二蒸发管15内部的溶液进行加温，使其在第二蒸发管15内受热沸腾并迅速汽化，在重力作用下沿管壁成膜状下降。

第二分离箱9的内腔设置有一除沫器10，内壁的底部设置有一一端向下倾斜的第二斜板23，出液管12的内端位于第二斜板23较低一端的上方。

除沫器10安装位置不固定，只需要满足能够对气体进行除沫，分离出气体中含有的液滴，保证经第二出气管11排出的气体中不含有浓缩液液滴即可。

气液混合物向下进入第二分离箱9内，气体穿过除沫器10，其中含有的液滴被除沫器10流下，滴落至第二斜板23上，浓缩液向下汇集，逐渐汇集滴落到第二斜板23上，沿第二斜板23进入出液管12流出，分离后的气体经上部的第二出气管11逸出。

进液管7的外端与输水管6的外端可拆卸连通，可以根据使用需要，单选择使用升膜蒸发的第一蒸发箱1或单独使用降膜蒸发的第二蒸发箱2或二者配合使用，可以满足不同的蒸发操作需要，适用范围更广。

第一蒸发箱1内腔的底部连通有第一出水管18，第一蒸发箱1的外部设置有一进风口与第一出气管5外端连通的抽气机16，抽气机16的出风口通过一输气管17与第一出水管18连通，第一出水管18的另一端与蒸汽发生器14的进水口连通。

高温蒸汽经进气口13进入第一蒸发箱1内进行蒸发后，逐渐冷凝液化，向下汇集至第一蒸发箱1内腔的底部，此时冷凝水还含有有一定热量，同时溶液中蒸发出来的蒸汽也含有一定热量，将蒸汽通入第一出水管18内，此过程中蒸汽逐渐液化与冷凝水混合，将混合液通入蒸汽发生器14的进水口内，供蒸汽发生器14加热产生高温蒸汽通入第二蒸发箱2内进行蒸发，对余热和冷凝水进行回收利用。

第二蒸发箱2内腔的中部横向设置有一隔板19，第二蒸发箱2的侧壁上位于隔板19的上部设置有一第二出水管20。

隔板19将第二蒸发箱2内腔分隔为上方的蒸发腔和下方的分离腔，避免高温蒸汽在蒸发之后冷凝液化汇集在第二蒸发箱2内腔底部对第二蒸发管15内的蒸汽产生冷凝作用。

还包括一冷凝箱24，输水管24的外端贯通冷凝箱24的内腔。可以对输水管6流出的初步浓度液进行适当降温，避免其温度过高影响二次蒸发。

工作时，从进水管3通入待蒸发提纯的溶液，沿第一蒸发管8的内壁向上运动，从进气口13向第一蒸发箱1内通入高温蒸汽，第一蒸发管1接触到外部的高温蒸汽升温，对第一蒸发管1内部的溶液进行加温，使其在第一蒸发管8内受热沸腾并迅速汽化，生成的蒸汽在第一蒸发管8内高速上升，溶液则被上升的蒸汽所带动，沿管壁成膜状上升并继续蒸发，气液混合物进入第一分离箱4内，经分离后，产生的蒸汽进入第一出气管5排出，初步蒸发提纯后的溶液进入输水管6排出，蒸汽发生器14将外部通入的水加温为高温蒸汽，通入第二蒸发箱2内，进液管7与输水管6连通，经初步提纯后的溶液进入第二蒸发管15内，在重力作用下沿管壁成膜状下降，第二蒸发管15接触到高温蒸汽升温，对第二蒸发管15内部的溶液进行加温，使其在第二蒸发管15内受热沸腾并迅速汽化，在重力作用下沿管壁成膜状下降，经第二分离箱9分离后，蒸汽从第二出气管11排出，浓缩液从出液管12排出。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种一体化蒸发器，包括并列设置的第一蒸发箱(1)和第二蒸发箱(2)，其特征在于：所述第一蒸发箱(1)侧壁的上部设置有一进气口(13)，所述第一蒸发箱(1)的底部贯通设置有一进水管(3)，所述第一蒸发箱(1)的内腔竖向设置有与底端所述进水管(3)连通的第一蒸发管(8)，所述第一蒸发箱(1)内腔的顶部设置有第一分离箱(4)，所述第一蒸发管(8)的顶端贯通至所述第一分离箱(4)的内腔，所述第一分离箱(4)内腔的顶部连通有一贯通至所述第一蒸发箱(1)外部的第一出气管(5)，所述第一分离箱(4)内腔的底部连通有贯通至所述第一蒸发箱(1)外部的输水管(6)，所述第二蒸发箱(2)的顶部贯通设置有进液管(7)，所述进液管(7)的外端与所述输水管(6)的外端可拆卸连通，所述第二蒸发箱(2)的内腔竖向设置有顶端与所述进液管(7)的内端连通的第二蒸发管(15)，所述第二蒸发箱(2)内腔的底部有第二分离箱(9)，所述第二蒸发管(15)的底端贯通至所述第二分离箱(9)的内腔，所述第二分离箱(9)内腔的顶部连通有一贯通至所述第二蒸发箱(2)外部的第二出气管(11)，所述第二分离箱(9)内腔的底部连通有一贯通至所述第二蒸发箱(2)外部的出液管(12)，所述第二蒸发箱(2)的外部设置有一出气口与所述第二蒸发箱(2)内腔的上部连通的蒸汽发生器(14)。

2.根据权利要求1所述的一种一体化蒸发器，其特征在于：所述第一蒸发箱(1)内腔的底部连通有第一出水管(18)，所述第一蒸发箱(1)的外部设置有一进风口与所述第一出气管(5)外端连通的抽气机(16)，所述抽气机(16)的出风口通过一输气管(17)与所述第一出水管(18)连通，所述第一出水管(18)的另一端与所述蒸汽发生器(14)的进水口连通。

3.根据权利要求1所述的一种一体化蒸发器，其特征在于：所述第二蒸发箱(2)内腔的中部横向设置有一隔板(19)，所述第二蒸发箱(2)的侧壁上位于所述隔板(19)的上部设置有一第二出水管(20)。

4.根据权利要求1所述的一种一体化蒸发器，其特征在于：所述第一分离箱(4)的内腔横向设置有一分离板(21)，所述分离板(21)位于所述第一蒸发管(8)顶端的上部，所述第一出气口(5)位于所述分离板(21)的上部，所述输水管(6)位于所述分离板(21)的下部。

5.根据权利要求4所述的一种一体化蒸发器，其特征在于：所述第一分离箱(4)内壁的底部设置有一一端向下倾斜的第一斜板(22)，所述输水管(6)的内端位于所述第一斜板(22)较低一端的上方。

6.根据权利要求1所述的一种一体化蒸发器，其特征在于：所述第二分离箱(9)的内腔设置有一除沫器(10)，所述内壁的底部设置有一一端向下倾斜的第二斜板(23)，所述出液管(12)的内端位于所述第二斜板(23)较低一端的上方。

7.根据权利要求1所述的一种一体化蒸发器，其特征在于：还包括一冷凝箱(24)，所述输水管(24)的外端贯通所述冷凝箱(24)的内腔。

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