CN115253333A - 一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其技术方案要点是隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置还包括用于驱动筒体旋转的电机减速机、套设于筒体外的隔离组件以及缠绕隔离组件外的励磁线圈，通过采用励磁线圈对筒体进行加热，隔离组件和筒体之间为间隔区域，励磁线圈用于在通电后对筒体进行隔空加热，因此本申请是电磁反应进行加热，筒体采用铁质材料制成，从而实现对筒体的隔空加热，并因为隔离组件采用不产生电磁反应的材料制成，因此热利用率能够达到95％以上，加热效果极佳，而且筒体在电机减速机作用下是旋转的，在离心力的作用下料液能够在筒体的内壁上形成薄膜结构，从而加热更加均匀，实用性强本发明适用于热交换设备技术领域。

Description

一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置

技术领域

本发明涉及一种热交换设备技术领域，更具体地说，它涉及一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置。

背景技术

流体被分布成薄膜后与热源接触容易被快速加热，液体膜越薄升温越快。适合于小流量需快速升温、蒸发，热敏流体蒸发，高沸物蒸馏，高温化学反应等等。此类加热器常见的有升膜式，降膜式，刮膜式，离心式蒸发器。其中升膜式，降膜式效果差只能用于要求不高的场合，刮膜式，离心式蒸发器是目前市场主流，刮膜式，离心式蒸发器广泛应用于分子蒸镏。对于分子蒸镏来说平均自由程决定分离效果，与设备相关的是液膜厚度，均匀程度，温度均匀程度，热液体表面与冷却面的距离。

目前刮膜式蒸发器缺点：加工精度高，刮件易磨损，成膜不均，波头存在影响分离效果，由于刮件的存在冷却面与蒸发面距离通常大于45mm，无法有意控制流体在加热面上停留时间，还需要一整套导热油系统，开停机时间长，长期使用能源损耗大，有废油产生，很难到300℃以上蒸发。目前离心式蒸发器设备蒸发面做大难，加热是辐射加热或电磁感应，电热原件或线圈处于物料蒸汽中风险大，加热能力低，且热分布不均，中心物料多供热量少，边缘供热量太多，加热系统易损或对物质影响，中心到周边膜厚度不均,中心位置离心力小边缘力大,结果中心液膜很厚边缘很薄，目前离心式分子蒸馏蒸发面是圆锥形，蒸发面与冷却面距离是不等的，按分子蒸馏自由程理论，蒸发面与冷却面距离均匀性影响分离效果。创新结构与刮膜式蒸发器比较，由于加热面自身旋转无需刮件，不存在刮件磨损，无波头且流体在旋转下离心成膜均匀，冷却面与蒸发面距离可以减少到5mm，创新结构可以以垂直或一定角度倾斜来改变液体在设备内的停留时间，电磁加热开停机时间短，没有套导热油不经济环保并且复杂，并能按需要可以将加热温度提高到500℃以上。创新结构与离心蒸发器比较，蒸发面积容易增加，电磁线圈被隔离在物料蒸汽之外，降低了安全风险，供热分布均匀，液体分布从线向面扩展较从点向面扩展液体膜厚度更均匀，蒸发面与冷却面距离很均匀。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种隔离式并采用电磁感应加热，加热均匀程度高，实用性强，而且均匀调节液体薄膜在筒体内的停留时间以及对液体薄膜进行厚度调节的隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，包括筒体，包括进料口、重组分出料口、轻组分出料口以及冷却水进出口，还包括用于驱动筒体旋转的电机减速机、套设于筒体外的隔离组件以及缠绕隔离组件外的励磁线圈，所述隔离组件和筒体之间为间隔区域，且所述隔离组件采用不产生电磁反应的材料制成，所述励磁线圈用于在通电后对筒体进行隔空加热，筒体采用铁质材料制成。

本发明进一步设置为：所述筒体内设有内冷却器，所述内冷却器与轻组分出料口连接，所述筒体与重组分出料口连接。

本发明进一步设置为：所述电机减速机和筒体之间通过设置磁传动传动连接或采用机械密封连接，且磁传动和筒体之间设有真空发生组件，所述真空发生组件包括设置于磁传动和筒体之间的真空发生腔室以及设置于真空发生腔室内的真空发生器，所述真空发生腔室与间隔区域相互连通，所述间隔区域为真空区域。

本发明进一步设置为：所述电机减速机和筒体之间通过设置磁传动传动连接或采用机械密封连接，且磁传动和筒体之间设有蒸发组件，所述蒸发组件包括设置于磁传动和筒体之间且与筒体连通的蒸汽腔室以及与蒸汽腔室连通的蒸汽出口，蒸汽腔室和间隔区域连通。

本发明进一步设置为：所述进料口处设有料液分布器，该料液分布器用于调整筒体内壁上液体薄膜的厚度。

本发明进一步设置为：所述料液分布器包括设置于料液进口处的分布调节器，该分布调节器包括升降杆、设置于升降杆上的若干圆板以及用于驱动升降杆升降的升降油缸，各所述圆板被配置为各圆板和筒体之间的间距由筒体进料口方向往出料口方向逐渐增大，且各圆板和筒体之间的间距间隙在0.1mm-0.3mm之间，两相邻圆板和筒体之间的间隙差值为0.1mm。

本发明进一步设置为：所述料液分布器包括设置于筒体进口端内壁上的台阶结构、设置于料液进口出且与筒体内径相适配的分布圆盘以及用于控制分布圆盘升降的升降油缸，所述分布圆盘在升降油缸的升、降驱动下，与筒体的台阶结构形成不同间距的间隙，且越往筒体进口端越小，两相邻台阶之间的差值为0.1mm，分布圆盘与筒体的台阶结构形成的间隙在0.1mm-0.3mm之间。

本发明进一步设置为：所述筒体的内径由进液端往出液端逐渐减小或筒体的内径均相同。

本发明进一步设置为：所述筒体采用0度-90度的倾角。

本发明进一步设置为：所述筒体的转速在100-1500转/min，励磁线圈的加热温度从室温加热至1000℃。

通过采用上述技术方案，有益效果，1、隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置还包括用于驱动筒体旋转的电机减速机、套设于筒体外的隔离组件以及缠绕隔离组件外的励磁线圈，通过采用励磁线圈对筒体进行加热，隔离组件和筒体之间为间隔区域，励磁线圈用于在通电后对筒体进行隔空加热，因此本申请是电磁反应进行加热，筒体采用铁质材料制成，从而实现对筒体的隔空加热，并因为隔离组件采用不产生电磁反应的材料制成，因此热利用率能够达到95％以上，加热效果极佳，而且筒体在电机减速机作用下是旋转的，在离心力的作用下料液能够在筒体的内壁上形成薄膜结构，从而加热更加均匀，实用性强，而且也可以通过励磁线圈的缠绕密度来改变加热的热密度分布，调节便捷，实用性强；

2、进一步的在进料口处设有料液分布器，该料液分布器用于调整筒体内壁上液体薄膜的厚度，料液分布器包括设置于料液进口处的分布调节器，该分布调节器包括升降杆、设置于升降杆上的若干圆板以及用于驱动升降杆升降的升降油缸，通过料液分布器，对流向筒体内壁上的料液薄膜厚度进行调节，从而实现对料液分布的均匀且加热速度和收集均能够得到良好的控制，并且通过将各圆板被配置为各圆板和筒体之间的间距由筒体进料口方向往出料口方向逐渐增大，且各圆板和筒体之间的间距间隙在0.1mm-0.3mm之间，两相邻圆板和筒体之间的间隙差值为0.1mm，实现了对料液薄膜厚度多层次的调节，配合不同圆板的大小和筒体之间形成不同的间距，采用升降油缸对升降杆进行调节，形成不同外径圆板与筒体的进口端进行配合，结构简单，实用性强；

3、本发明另一个实施方式是通过将料液分布器设置为包括设置于筒体进口端内壁上的台阶结构、设置于料液进口出且与筒体内径相适配的分布圆盘以及用于控制分布圆盘升降的升降油缸，分布圆盘在升降油缸的升、降驱动下，与筒体的台阶结构形成不同间距的间隙，且越往筒体进口端越小，两相邻台阶之间的差值为0.1mm，分布圆盘与筒体的台阶结构形成的间隙在0.1mm-0.3mm之间，采用上述方案，通过设置在筒体进口端内壁上的台阶结构，配合圆盘的升降，使得圆盘和各台阶形成不同的间距，结构简单，实用性强，而且形成了良好的成膜效果，成膜厚度均匀；

4、筒体的内径由进液端往出液端逐渐减小或筒体的内径均相同，筒体采用0度-90度的倾角，本申请可以采用两种方式对料液薄膜成型后，控制薄膜在筒体内壁上的流速，形成对料液充分的加热分离，提高对轻组分的提料效果，实用性强，结构简单。

附图说明

图1为本发明一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置实施例的结构示意图。

图2为本发明一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置实施例图1中A处结构放大示意图。

图3为本发明一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置实施例1中分布调节器的结构示意图。

图4为本发明一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置实施例2中分布调节器的结构示意图。

图中附图标记，1、筒体；100、进料口；101、重组分出料口；102、轻组分出料口；103、冷却水进出口；11、料液分布器；111、升降杆；112、圆板；113、升降油缸；114、台阶结构；115、分布圆盘；2、电机减速机；3、隔离组件；30、间隔区域；4、励磁线圈；5、内冷却器；6、磁传动；7、真空发生组件。

具体实施方式

参照图1至图4对本发明一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置实施例做进一步说明。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

实施例1

一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，包括筒体1，包括进料口100、重组分出料口101、轻组分出料口102以及冷却水进出口103，还包括用于驱动筒体1旋转的电机减速机2、套设于筒体1外的隔离组件3以及缠绕隔离组件3外的励磁线圈4，所述隔离组件3和筒体1之间为间隔区域30，且所述隔离组件3采用不产生电磁反应的材料制成，所述励磁线圈4用于在通电后对筒体1进行隔空加热，筒体1采用铁质材料制成，隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置还包括用于驱动筒体1旋转的电机减速机2、套设于筒体1外的隔离组件3以及缠绕隔离组件3外的励磁线圈4，通过采用励磁线圈4对筒体1进行加热，隔离组件3和筒体1之间为间隔区域30，励磁线圈4用于在通电后对筒体1进行隔空加热，因此本申请是电磁反应进行加热，筒体1采用铁质材料制成，从而实现对筒体1的隔空加热，并因为隔离组件3采用不产生电磁反应的材料制成，因此热利用率能够达到95％以上，加热效果极佳，而且筒体1在电机减速机2作用下是旋转的，在离心力的作用下料液能够在筒体1的内壁上形成薄膜结构，从而加热更加均匀，实用性强，而且也可以通过励磁线圈4的缠绕密度来改变加热的热密度分布，调节便捷，实用性强。

本发明进一步设置为，筒体1内设有内冷却器5，内冷却器5与轻组分出料口102连接，筒体1与重组分出料口101连接，采用内置的内冷却器5结构，在对料液进行加热好，轻组分的成分蒸发后在内冷却器5上，从而实现对轻组分料液的收集，结构简单，实用性强。

本发明进一步设置为，电机减速机2和筒体1之间通过设置磁传动6传动连接或采用机械密封连接，且磁传动6和筒体1之间设有真空发生组件7，所述真空发生组件7包括设置于磁传动6和筒体1之间的真空发生腔室以及设置于真空发生腔室内的真空发生器，所述真空发生腔室与间隔区域30相互连通，所述间隔区域30为真空区域。

本发明进一步设置为，进料口100处设有料液分布器11，该料液分布器11用于调整筒体1内壁上液体薄膜的厚度。

本发明进一步设置为，料液分布器11包括设置于料液进口处的分布调节器，该分布调节器包括升降杆111、设置于升降杆111上的若干圆板112以及用于驱动升降杆111升降的升降油缸113，各所述圆板112被配置为各圆板112和筒体1之间的间距由筒体1进料口100方向往出料口方向逐渐增大，且各圆板112和筒体1之间的间距间隙在0.1mm-0.3mm之间，两相邻圆板112和筒体1之间的间隙差值为0.1mm，进一步的在进料口100处设有料液分布器11，该料液分布器11用于调整筒体1内壁上液体薄膜的厚度，料液分布器11包括设置于料液进口处的分布调节器，该分布调节器包括升降杆111、设置于升降杆111上的若干圆板112以及用于驱动升降杆111升降的升降油缸113，通过料液分布器11，对流向筒体1内壁上的料液薄膜厚度进行调节，从而实现对料液分布的均匀且加热速度和收集均能够得到良好的控制，并且通过将各圆板112被配置为各圆板112和筒体1之间的间距由筒体1进料口100方向往出料口方向逐渐增大，且各圆板112和筒体1之间的间距间隙在0.1mm-0.3mm之间，两相邻圆板112和筒体1之间的间隙差值为0.1mm，实现了对料液薄膜厚度多层次的调节，配合不同圆板112的大小和筒体1之间形成不同的间距，采用升降油缸113对升降杆111进行调节，形成不同外径圆板112与筒体1的进口端进行配合，结构简单，实用性强。

需要注意的是，根据本实施例中料液分布器的结构，在使用圆板和筒体之间的最小间距时，则进料方向需要从最大圆板的上方进料，若使用其他间距时，则需要在两隔板之间进料为最佳。

本发明进一步设置为，筒体1的内径由进液端往出液端逐渐减小或筒体1的内径均相同，筒体1采用0度-90度的倾角，通过将筒体1的内径由进液端往出液端逐渐减小或筒体1的内径均相同，筒体1采用0度-90度的倾角，本申请可以采用两种方式对料液薄膜成型后，控制薄膜在筒体1内壁上的流速，形成对料液充分的加热分离，提高对轻组分的提料效果，实用性强，结构简单。

本发明进一步设置为，筒体1的转速在100-1500转/min，励磁线圈4的加热温度从室温加热至1000℃，采用上述转速或加热温度设置，可以根据料液进行选择不同的转速以及加热的温度，实用性强，便于操作。

在本发明实施例中，可以在料液的进料腔室内设置压力调节器，即在圆板的上方设置压力调节器，将该压力调节器配置为充有气体且恒压的弹性气囊，并且对该弹性气囊设置标准气压值，具体的调节情况如下，当料液的进料腔室的压力值大于弹性气囊的标准气压值时，则弹性气囊的体积则会变小，此时进料腔室内的压力会因为弹性气囊的缩小而得到缓解，从而减小料液的冲击，影响料液在筒体内壁上成膜的效果；反之，当进料腔室内的压力减小时，进料腔室内的液压小于弹性气囊的气压值，则弹性气囊则会恢复原来的体积，从而实现压力调节的效果，确保在筒体上成膜的均匀性，实用性强，结构简单。

实施例2

本实施例和实施例1结构基本相同，唯一不同的是本实施例中料液分布器11的结构，本实施例将料液分布器11设置为包括设置于筒体1进口端内壁上的台阶结构114、设置于料液进口出且与筒体1内径相适配的分布圆盘115以及用于控制分布圆盘115升降的升降油缸113，所述分布圆盘115在升降油缸113的升、降驱动下，与筒体1的台阶结构114形成不同间距的间隙，且越往筒体1进口端越小，两相邻台阶之间的差值为0.1mm，分布圆盘115与筒体1的台阶结构114形成的间隙在0.1mm-0.3mm之间，本实施方式是通过将料液分布器11设置为包括设置于筒体1进口端内壁上的台阶结构114、设置于料液进口出且与筒体1内径相适配的分布圆盘115以及用于控制分布圆盘115升降的升降油缸113，分布圆盘115在升降油缸113的升、降驱动下，与筒体1的台阶结构114形成不同间距的间隙，且越往筒体1进口端越小，两相邻台阶之间的差值为0.1mm，分布圆盘115与筒体1的台阶结构114形成的间隙在0.1mm-0.3mm之间，采用上述方案，通过设置在筒体1进口端内壁上的台阶结构114，配合圆盘的升降，使得圆盘和各台阶形成不同的间距，结构简单，实用性强，而且形成了良好的成膜效果，成膜厚度均匀。

需要注意的是，在本实施例中，料液的进料方向必须是在分布圆盘上方，才能使料液从分布圆盘和台阶结构的间隙流出，并在筒体的内壁上成膜。

在本实施例中，需要对台阶结构114中两相邻台阶之间连接面的倾角进行调节，确保料液薄膜具有良好的流动性，且该连接面的倾角最好在10度-60度之间，在确保成膜效果的同时，也具备较好的流动性，且不积液，实用性强，结构简单。

需要注意的是，上述两实施例的附图3、4，只是针对料液分布器可以形成料液成膜的结构作出的示意性描述，具体的安装结构属于本领域技术人员的常规技术手段，在本发明中不在赘述。

以上实施例均是将物料中的低沸物是从筒体面蒸发内冷却器面冷却的短程（分子）蒸馏。

实施例3

上述实施例1、2主要是存在内冷却器的情况时所采用的方案，本实施例和实施例1、2的主要区别在于，本实施例可以取消内冷却器结构，

具体是指拆除内冷却器和轻组分出口后，物料中的低沸物是从筒体面蒸发蒸汽经间隔区域到蒸发组件的蒸汽出口流出，如果出口外是精馏塔就作再沸器，如果出口外接冷凝器就是浓缩，具体的结构如下，电机减速机2和筒体1之间通过设置磁传动6传动连接或采用机械密封连接，且磁传动6和筒体1之间设有蒸发组件，此时蒸发组件则为上述实施例1、2中的真空发生腔室，所述蒸发组件包括设置于磁传动6和筒体1之间且与筒体连通的蒸汽腔室以及与蒸汽腔室连通的蒸汽出口，蒸汽腔室和间隔区域连通。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，包括筒体(1)，包括进料口(100)、重组分出料口(101)、轻组分出料口(102)以及冷却水进出口(103)，其特征在于，还包括用于驱动筒体(1)旋转的电机减速机(2)、套设于筒体(1)外的隔离组件(3)以及缠绕隔离组件(3)外的励磁线圈(4)，所述隔离组件(3)和筒体(1)之间为间隔区域(30)，且所述隔离组件(3)采用不产生电磁反应的材料制成，所述励磁线圈(4)用于在通电后对筒体(1)进行隔空加热，筒体(1)采用可以产生电磁反应的材料制成。

2.根据权利要求1所述的一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其特征在于，所述筒体(1)内设有内冷却器(5)，所述内冷却器(5)与轻组分出料口(102)连接，所述筒体(1)与重组分出料口(101)连接。

3.根据权利要求2所述的一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其特征在于，所述电机减速机(2)和筒体(1)之间通过设置磁传动(6)传动连接或采用机械密封连接，且磁传动(6)和筒体(1)之间设有真空发生组件(7)，所述真空发生组件(7)包括设置于磁传动(6)和筒体(1)之间的真空发生腔室以及设置于真空发生腔室内的真空发生器，所述真空发生腔室与间隔区域(30)相互连通，所述间隔区域(30)为真空区域。

4.根据权利要求2所述的一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其特征在于，所述电机减速机(2)和筒体(1)之间通过设置的磁传动(6)进行连接或采用机械密封连接，且磁传动(6)和筒体(1)之间设有蒸发组件，所述蒸发组件包括设置于磁传动(6)和筒体(1)之间且与筒体连通的蒸汽腔室以及与蒸汽腔室连通的蒸汽出口，蒸汽腔室和间隔区域连通。

5.根据权利要求1所述的一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其特征在于，所述进料口(100)处设有料液分布器(11)，该料液分布器(11)用于调整筒体(1)内壁上液体薄膜的厚度。

6.根据权利要求5所述的一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其特征在于，所述料液分布器(11)包括设置于料液进口处的分布调节器，该分布调节器包括升降杆(111)、设置于升降杆(111)上的若干圆板(112)以及用于驱动升降杆(111)升降的升降油缸(113)，各所述圆板(112)被配置为各圆板(112)和筒体(1)之间的间距由筒体(1)进料口(100)方向往出料口方向逐渐增大，且各圆板(112)和筒体(1)之间的间距间隙在0.1mm-0.3mm之间，两相邻圆板(112)和筒体(1)之间的间隙差值为0.1mm。

7.根据权利要求5所述的一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其特征在于，所述料液分布器(11)包括设置于筒体(1)进口端内壁上的台阶结构(114)、设置于料液进口出且与筒体(1)内径相适配的分布圆盘(115)以及用于控制分布圆盘(115)升降的升降油缸(113)，所述分布圆盘(115)在升降油缸(113)的升、降驱动下，与筒体(1)的台阶结构(114)形成不同间距的间隙，且越往筒体(1)进口端越小，两相邻台阶之间的差值为0.1mm，分布圆盘(115)与筒体(1)的台阶结构(114)形成的间隙在0.1mm-0.3mm之间。

8.根据权利要求1所述的一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其特征在于，所述筒体(1)的内径由进液端往出液端逐渐减小或筒体(1)的内径均相同。

9.根据权利要求1所述的一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其特征在于，所述筒体(1)采用0度-90度的倾角。

10.根据权利要求1所述的一种隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置，其特征在于，所述筒体(1)的转速在100-1500转/min，励磁线圈(4)的加热温度从室温加热至1000℃。

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