CN202762118U - 减压短程蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及蒸馏装置，特别是一种减压短程蒸馏装置。该装置中的加热器是设置于蒸发器之外的双通道换热器，该双通道换热器的一条通道为料液受热通道，其料液受热通道入口通过受热料液输入管线及料液输送泵与蒸发器的料液排放口连通，其料液受热通道出口通过受热料液输出管线与蒸发器的高位料液蒸发通道入口连通；该双通道换热器的另一条通道为热载体放热通道，其进、出口与热载体循环管线连通。本实用新型利用双通道换热器为减压蒸馏的料液提供有选择性、有顺序性的瞬时加热而实现高效蒸发，不但高效抑制被蒸馏料液的热解程度，也可抑制蒸发器内结焦物的形成，还能将放热面的结焦物通过自行燃烧实现无害化高效清除。

Description

减压短程蒸馏装置

技术领域

本实用新型涉及有机物料例如废润滑油的蒸馏装置，特别是一种减压短程蒸馏装置。

背景技术

减压蒸馏是一种通过降低气压而实现降低料液沸点温度的节能和抑制蒸馏料液热解的蒸馏方法，目前已被广泛应用，但是抑制蒸馏料液热解的程度及抑制加热器结焦以及清除加热器内的结焦物是当前令蒸馏领域技术人员关注的焦点。

传统减压蒸馏器如图4所示，其工作原理是：

将料液通过入料阀门22和入料管线21注往蒸发器20内，其注入量约占蒸发器20体积的二分之一左右，由此在蒸发器20内形成低位料液液面24。

开启真空泵19，使蒸馏器系统实现真空减压状态，为降低料液的沸点提供有利条件。

开启料液输送泵32，使低位料液液面24以下的料液经由料液排放口30、受热料液输入管线31穿越管式炉的吸热盘管经由受热料液输出管线12进入高位料液蒸发通道14内，在高位料液蒸发通道14的出口处形成高位料液蒸发面15，该液面在料液输送泵32不断输送料液的前提下，高位料液蒸发面15以下的料液被不断更新，料液不断由内向外、由上向下流淌排放至蒸发器20内部的低位料液液面24之下。

点燃管式炉燃烧放热室之内的燃料，向吸热盘管内循环运行的料液进行放热。

受热后的料液温度不断上升，当达到料液在其真空气压下的蒸发温度时，蒸发现象开始出现，此时在高位料液蒸发面15中，不断有被汽化的高温气相馏出物脱离高位料液蒸发面15不断上升并经由馏出物排放出口16、馏出物收集管线17进入冷凝器18内，不能被汽化蒸发的料液将由内向外、由上向下流淌排放至蒸发器20内部的低位料液液面24之下，继续接受循环受热、循环蒸发。

进入冷凝器18的高温气相馏出物在冷却的作用下，被液化成馏出物26经由馏出物收集管线17进入馏出物收集罐27内，不能被冷却液化的废气经由废气排放管线23及真空泵19被排往外界。

在不断汽化蒸发的工况下，料液内的杂质及残余物含量将不断提高，当达到预期标准时，残液经由残液排放口28、残液排放阀门29被排往外界。

图4所示的减压蒸馏器存在的缺陷是：

用管式炉为减压蒸馏装置作加热器1，虽然可以使料液实现瞬时受热优先蒸发等优势，以此抑制被蒸馏料液的热解程度，但是当管式炉的吸热盘管在减压下向在其内流动的料液放热的工况下，非常容易使吸热盘管内部因放热致使料液蒸发而形成坚硬的结焦物，一旦在吸热盘管之内形成坚硬的结焦物，那么就目前的现有技术，只能通过更换新的吸热盘管才能解决该技术难题，如果一旦在吸热盘管之内形成坚硬的结焦物而未能及时发现，那么非常容易因结焦致使吸热盘管的传热性能下降，在短时间内将吸热盘管烧穿而引发恶性的安全事故。

另外一种传统减压蒸馏器如图5所示，其工作原理是：

将料液通过入料阀门22和入料管线21注往蒸发器20内，其注入量约占蒸发器20体积的二分之一左右，由此在蒸发器20内形成低位料液液面24。

开启真空泵19，使蒸馏器系统实现真空减压状态，为降低料液的沸点提供有利条件。

开启料液输送泵32，使低位料液液面24以下的料液经由料液排放口30、受热料液输入管线31进入高位料液蒸发通道14内，在高位料液蒸发通道14的出口处形成高位料液蒸发面15，该液面在料液输送泵32不断输送料液的前提下，高位料液蒸发面15以下的料液被不断更新，料液不断由内向外、由上向下流淌排放至蒸发器20内部的低位料液液面24之下。

利用高温热载体在放热盘管内循环，为蒸发器20内低位料液液面24以下的料液进行放热。

受热后的料液温度不断上升，当达到料液在其真空气压下的蒸发温度时，蒸发现象开始出现，此时在料液液面中，不断有被汽化的高温气相馏出物脱离料液液面不断上升并经由馏出物排放出口16、馏出物收集管线17进入冷凝器18内，在高位料液蒸发通道14内不能被汽化蒸发的料液将由内向外、由上向下流淌排放至蒸发器20内部的低位料液液面24之下，继续接受循环受热、循环蒸发。

进入冷凝器18的高温气相馏出物在冷却的作用下，被液化成馏出物26经由馏出物收集管线17进入馏出物收集罐27内，不能被冷却液化的废气经由废气排放管线23及真空泵19被排往外界。

在不断汽化蒸发的工况下，料液内的杂质及残余物含量将不断提高，当达到预期标准时，残液经由残液排放口28、残液排放阀门29被排往外界。

如图5所示这种减压蒸馏器存在的缺陷是：

用放热盘管为减压蒸馏装置作加热器1，虽然可以在蒸发器20内通过人工清除放热盘管之外的结焦物，但是基于该装置的结构所限制，不能将料液进行适量、有顺序的加温而实现优先蒸发，最终致使被蒸馏料液的热解程度高、制热能耗高、工作效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服背景技术之不足，而提供一种有选择性、有顺序性地为料液瞬时加热而实现减压蒸馏、且可以通过结焦物自燃实现加热器清渣的减压短程蒸馏装置。

本实用新型解决其技术问题采用如下技术方案：

一种减压短程蒸馏装置，包括蒸发器、进料机构、料液加热机构、馏出物冷却收集减压机构，所述料液加热机构中的加热器是设置于蒸发器之外的双通道换热器，该双通道换热器中的一条通道为料液受热通道，其料液受热通道入口通过受热料液输入管线及料液输送泵与蒸发器的料液排放口连通，其料液受热通道出口通过受热料液输出管线与蒸发器的高位料液蒸发通道入口连通；该双通道换热器中的另一条通道为热载体放热通道，其进、出口与热载体循环管线连通。 

采用上述技术方案的本实用新型与现有技术相比，其突出的效果是：利用双通道式换热器为减压蒸馏的料液提供有选择性、有顺序性的瞬时加热而实现高效蒸发，不但可高效抑制被蒸馏料液的热解程度，也可抑制蒸发器内结焦物的形成，还能将放热面因放热致使料液蒸发而形成的结焦物通过自行燃烧实现无害化的高效清除。

作为优选，本实用新型更进一步的技术方案是：

所述双通道换热器是一个双通道列管式换热器。

所述双通道列管式换热器的外筒体上设置有波纹补偿器。

所述加热器的料液受热通道入口与料液输送泵之间的受热料液输入管线上安装有单向阀。

所述加热器的料液受热通道出口与蒸发器的高位料液蒸发通道入口之间的受热料液输出管线上安装有恒压器。

附图说明

图1是本实用新型减压蒸馏装置的结构示意图。

图2是本实用新型加热器的断面结构示意图。

图3是本实用新型加热器的自燃清焦状态示意图。

图4是一种传统减压蒸馏器结构示意图。

图5是另一种传统减压蒸馏器结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例及附图进一步阐述本实用新型，目的仅在于更好地理解本实用新型内容。

参见图1、图2、图3，图中：加热器1，波纹补偿器2，换热芯管3，管板4，热载体放热通道出口5，料液受热通道出口6，热载体放热通道7，料液受热通道8，热载体放热通道入口9，加热器支架10，料液受热通道入口11，受热料液输出管线12，恒压器13，高位料液蒸发通道14，高位料液蒸发面15，馏出物排放出口16，馏出物收集管线17，冷凝器18，真空泵19，蒸发器20，料液输入管线21，料液输入阀门22，废气排放管线23，低位料液液面24，蒸发器支架25，馏出物26，馏出物收集罐27，残液排放口28，残液排放阀门29，料液排放口30，受热料液输入管线31，料液输送泵32，单向阀33。

本实施例中，蒸发器20是一个立式罐体容器，安放在蒸发器支架25之上，在其顶部设置有馏出物排放出口16，在其侧部的一端设置有出口向下的料液输入管线21，在其侧部的另一端设置有由变径管状体腔体形成的高位料液蒸发通道14，在其底部分别设置有残液排放口28和料液排放口30，液排放阀门29与残液排放口28的出口端连接。

本实施例中的高位料液蒸发通道14是由变径管状体的腔体而形成，该变径管状体的小口端为进口，设置于蒸发器20的外部，该变径管状体的大口端为出口，设置于馏出物排放出口16之下的蒸发器20的内部上方中央。

高位料液蒸发通道14的基本功能在于它可以在低位料液液面24与料液受热通道出口6之间形成高位料液蒸发面15，由此高位料液蒸发通道14不仅局限于上述结构，它也可以通过其它结构完成上述基本功能。

料液输入管线21和料液输入阀门22组成进料机构，料液输入管线21穿越蒸发器20侧壁，呈向下排放口的出口端设置于蒸发器20的内部，料液输入管线21的进口端与料液输入阀门22连接。

料液加热机构主要由受热料液输入管线31、料液输送泵32、加热器1、受热料液输出管线12组成。

加热器1是一个安放于加热器支架10之上置于蒸发器20之外的双通道换热器，其中一条通道是热载体放热通道7，另一条通道是料液受热通道8，热载体放热通道7的下方和上方分别设置有与制热系统连通的热载体放热通道入口9和热载体放热通道出口5，料液受热通道8的下方和上方分别设置有料液受热通道入口11和料液受热通道出口6。

受热料液输入管线31的进口与料液排放口30连通，受热料液输入管线31的出口与加热器1的料液受热通道入口11连通，在受热料液输入管线31的进口与出口之间设置有料液输送泵32，受热料液输出管线12的进口端与加热器1的料液受热通道出口6连通，受热料液输出管线12的出口端与高位料液蒸发通道14的进口连通，由此形成料液的循环受热路线。

馏出物冷却收集减压机构主要由馏出物收集管线17、冷凝器18、馏出物收集罐27、废气排放管线23和真空泵19组成，馏出物收集管线17的一端与馏出物排放出口16连通，另一端穿越冷凝器18与馏出物收集罐27的进口连通，馏出物收集罐27是一个立式罐体容器安放在支架之上，其上端设置有插入适当深度的进口和出口，其内部收集有馏出物26，真空泵19的进口通过废气排放管线23与馏出物收集罐27的出口连通。

受热料液输入管线31的进口经由供料阀门与料液仓储罐的料液排放口连通，受热料液输入管线31的出口与加热器1的料液受热通道入口11连通，在受热料液输入管线31的进口与出口之间设置有料液输送泵32，受热料液输出管线12的进口端与加热器1的料液受热通道出口6连通，受热料液输出管线12的出口端与高位料液蒸发通道14的进口连通，将料液排放口30进行封堵关闭，将残液排放阀门29与残液收集罐连通，由此可以形成料液的一次受热蒸发路线。

当加热器1的料液受热通道8内因放热致使料液蒸发而形成结焦物时且需要清除时，需要将料液受热通道入口11和料液受热通道出口6与外界连通。

作为优选方案，本实施例中的双通道换热器是一个置于蒸发器20之外的双通道列管式换热器，它由外筒体、换热芯管3、管板4、热载体放热通道出口5、料液受热通道出口6、热载体放热通道7、料液受热通道8、热载体放热通道入口9、加热器支架10、料液受热通道入口11组成，外筒体是一个立式结构罐体容器，安装在加热器支架10之上，在外筒体内部的两端分别焊接有两片管板4，若干只放热体芯管3呈并列角度穿越两片管板4并与其焊接，由此在外筒体内部形成两个独立通道，既由芯管内部构成的热载体放热通道7和由芯管外部构成的料液受热通道8，在热载体放热通道7的下方和上方分别连通有与制热系统连通的热载体放热通道入口9和热载体放热通道出口5，在料液受热通道8的下方和上方分别连通有料液受热通道入口11和料液受热通道出口6。

上述置于蒸发器20之外的双通道列管式换热器，可以使加热器1在较小的空间内拥有较大换热面积的前提下，而实现装置结构的简单化。

本实施例中所述双通道列管式换热器的外筒体上设置有波纹补偿器2。波纹补偿器2可高效吸收换热芯管3与外筒体之间的热应力。

本实施例中所述料液输送泵32与料液受热通道入口11之间的料液输入管线31之中安装有单向阀33。可使料液受热通道8内长期蓄有料液，通过料液所产生的静压抑制加热器1的料液通道内因受热致使料液蒸发而形成结焦物。

本实施例中所述料液受热通道入口11与高位料液蒸发通道14之间的受热料液输出管线12之中安装有恒压器13。可使工作中的料液受热通道8内蓄有的料液处于正压环境下，通过改变气压环境而实现抑制料液蒸发，通过抑制料液蒸发，实现抑制料液通道内结焦物的产生。

本实施例减压短程蒸馏装置的工作原理简述如下：

将料液通过入料阀门22和入料管线21注往蒸发器20内，其注入量约占蒸发器20容积的二分之一左右。

开启真空泵19，使蒸馏器系统实现真空减压状态，为降低料液的沸点温度提供有利条件。

开启料液输送泵32，使蒸发器20内的料液在与加热器1双向连通的循环受热路线中进行循环受热，实现往复蒸发。

开启加热器1，使被加热后的高温热载体由下至上穿越加热器1的热载体放热通道7向料液受热通道8内的料液进行放热，经放热后的热载体被排往外界的制热系统内继续接受加热，由此形成了热载体的循环放热路线，热载体沿该路线不断往复循环放热。

料液在不断循环受热的工况下，其温度不断上升，当达到在其真空气压下的蒸发温度时，蒸发现象开始出现，此时在高位料液蒸发通道14出口处形成高位料液蒸发面15，经蒸发后流至蒸发器20内腔下方的料液又形成了低位料液液面24，此时在蒸发器20内的馏出物排放出口16之下的高位料液蒸发面15中，不断有被汽化的高温气相馏出物脱离高位料液蒸发面15不断上升并经由馏出物排放出口16、馏出物收集管线17进入冷凝器18内，在冷却的作用下，被液化成馏出物26经由馏出物收集管线17进入馏出物收集罐27内，不能被冷却液化的废气经由废气排放管线23及真空泵19被排往外界。

在持续不断的蒸发的过程中，为了维持蒸发器20内料液的预期液位范围，可以将新料液经由料液输入阀门22、料液输入管线21缓慢匀速注入到蒸发器20内的料液内。

在不断汽化蒸发的工况下，料液内的杂质及残余物含量将不断提高，当达到预期计划时，残液经由残液排放口28、残液排放阀门29被排往残液收集罐内。

在本实用新型中，高位料液蒸发面15与低位料液液面24是相对共存的，高位料液蒸发面15是通过料液输送泵32将受热后料液送至馏出物排放出口16之下进行蒸发的料液液面，经蒸发后流至其下方的料液液面为低位料液液面24。

当加热器1的料液受热通道8内因受热致使料液蒸发而形成结焦物且需要清除时，需要将该通道内的料液全部排放干净、将该通道的料液受热通道入口11和料液受热通道出口6与外界连通、将周围易燃物品移至远方的安全地带，通过热载体在热载体放热通道内流动放热，并不断进行循序渐进的升温调节，此时结焦物内含的料液在热载体放热的工况下被优先蒸发释放，直到被蒸发释放油气或烟雾减小到一定程度时，热载体温度方可逐渐慢速上升。

在料液受热通道8内形成结焦物时，绝大部分结焦物附着在料液受热通道8的受热面之上，而此时的热载体又是热载体放热通道7放热面的热源，由此在受热面与放热面之间形成换热面。

换热面的两面分别有不断流通放热的高温热载体和有机物料的结焦物及适量的氧气，在本工况下，结焦物内含的料液在高温下优先被蒸发释放，当蒸发释放现象终止后，结焦物的温度在热载体放热的工况下将不断上升至其燃点温度以上，此时既可以通过超越自燃点的温度使结焦物进入自行燃烧放热状态，    

还可以通过人为因素将结焦物点燃使结焦物进入自行燃烧放热状态，随自行燃烧现象的出现放热现象也同时显现，在自行燃烧放热的作用下，料液受热通道8内将产生大量不断上升的热气流，该热气流经由料液受热通道出口6排往外界，因此在料液受热通道入口11处必然产生负压，外界空气或氧气在负压的作用下，经由料液受热通道入口11进入到料液受热通道8内，恰好为自行燃烧现象提供氧气，由此为自行燃烧现象的持续提供了充足的条件。

料液通道内在持续自行燃烧放热的工况下，虽然可以将结焦物化为灰烬，但是其温度在不断上升，为了避免加热器1的各部件在其高温而受损，确保自行燃烧清焦的安全性，必须通过人为控制进行无害化的自行燃烧清焦，其具体步骤如下：

将加热器1料液受热通道8内的料液排放干净并将料液受热通道入口11和料液受热通道出口6与外界连通。

通过热载体在热载体放热通道7内流动放热，并不断进行循序渐进的升温调节，使料液受热通道8内结焦物之中的液相组份被蒸发释放，当蒸发释放完毕时，在氧气参与的情况下，结焦物的温度将不断上升至其燃点温度以上。此时既可以通过超越自燃点的温度使结焦物进入自行燃烧放热状态，也可以利用喷灯将火焰由料液受热通道入口喷入料液受热通道内的结焦物之上将结焦物点燃使结焦物进入自行燃烧放热状态。

通过热载体持续在热载体放热通道7内的流动，将料液受热通道8内结焦物因燃烧所释放的热量进行流动吸收，使此时的加热器1处于逆向吸热状态，此时的热载体不但不再需要外界的制热装置为其加热，还可以向其它用热设备进行适当的放热。

通过监测热载体放热通道出口5和料液受热通道出口6的热载体排放温度及热气流排放温度了解其自行燃烧的放热程度。

通过人为控制料液受热通道入口11处的供气量，将结焦物在自行燃烧过程中所释放的热量进一步控制在加热器1所能承受的温度范围内。

控制供气量的方法之一是：为了将自行燃烧现象维持在缓慢而又不熄灭的相对低温放热状态，将供气量调节至能维持本述需要的最小状态。

控制供气量的方法之二是：为了将自行燃烧现象而释放的热量以相对最大化气流将其携带排往外界，将供气量调节至能维持本述需要的最大状态，在料液通道下口之外配装鼓风机。

为了进一步提高环境保护水平，将料液受热通道出口6向外排放的热气流混合物引入锅炉的燃烧室内，使其充分燃烧。

上述实施例的描述均不是对本实用新型方案的限制，任何依据本实用新型构思所作出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本实用新型的技术方案范畴。

Claims (5)

1.一种减压短程蒸馏装置，包括蒸发器、进料机构、料液加热机构、馏出物冷却收集减压机构，其特征在于：所述料液加热机构中的加热器是设置于蒸发器之外的双通道换热器，该双通道换热器中的一条通道为料液受热通道，其料液受热通道入口通过受热料液输入管线及料液输送泵与蒸发器的料液排放口连通，其料液受热通道出口通过受热料液输出管线与蒸发器的高位料液蒸发通道入口连通；该双通道换热器中的另一条通道为热载体放热通道，其进、出口与热载体循环管线连通。

2.根据权利要求1所述减压短程蒸馏装置，其特征在于：所述双通道换热器是一个双通道列管式换热器。

3.根据权利要求2所述减压短程蒸馏装置，其特征在于：所述双通道列管式换热器的外筒体上设置有波纹补偿器。

4.根据权利要求1所述减压短程蒸馏装置，其特征在于：所述加热器的料液受热通道入口与料液输送泵之间的受热料液输入管线上安装有单向阀。

5.根据权利要求1所述减压短程蒸馏装置，其特征在于：所述加热器的料液受热通道出口与蒸发器的高位料液蒸发通道入口之间的受热料液输出管线上安装有恒压器。

Images