CN202892947U - 一体式蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种蒸馏装置，是一种一体式蒸馏装置，由立式1-1型换热器、蒸汽压缩机、原液输入设备、不凝汽体排放器、冷凝液输出阀门组成，其特征是下管箱上有上、下二个管程出口，蒸汽压缩机进汽口、排汽口分别与壳程出口、管程进口相接，原液输入设备、不凝汽体排放器、冷凝液输出阀门分别与壳程入口、上管程出口、下管程出口相接。由于本实用新型把冷液升温、热液汽化、汽体液化、热液降温等液体汽化分离工序放置在一个壳体内完成，具有结构紧凑、能耗低、投资低、运行成本低等优点。

Description

一体式蒸馏装置

技术领域

本实用新型涉及到一种蒸馏装置，是一种一体式蒸馏装置。 

背景技术

现有的蒸馏装置系统由蒸发器、冷凝器、预热器、回流罐等多个单体设备组成，存在着占地面积大、结构松散、散热面积大、能耗高、设备成本高、装置启动慢等缺陷。 

本实用新型的目的就是克服现有的蒸馏装置系统存在的不足，提供一种集蒸发器、冷凝器、预热器、回流罐等多个单体设备的功能于一体的一种一体式蒸馏装置。 

实用新型内容

本实用新型所采用的技术方案如下： 

本实用新型由管程向下、壳程向上的立式1-1型换热器、蒸汽压缩机、原液输入设备、不凝汽体排放器、冷凝液输出阀门等组成，在换热器的下管箱上开有上、下二个管程出口，上管程出口位于下管箱内的冷凝液设计液位线之上，下管程出口位于下管箱的冷凝液设计液位线之下；蒸汽压缩机的进汽口通过管道与换热器的壳程出口相连通，蒸汽压缩机的排汽口通过管道与换热器的管程入口相连通；换热器的壳程入口通过管道与原液输入设备相连通，不凝汽体排放器通过管道与上管程出口相连通，冷凝液输出阀门通过管道与下管程出口相连通。 

在需要外源蒸汽辅助加热来启动本实用新型装置时，辅助加热蒸汽输入管可与上管箱相连通，并在蒸汽压缩机排汽口的管道和辅助加热蒸汽输入管上分别装上蒸汽压缩机排汽口阀门与辅助加热蒸汽输入阀门。 

原液输入设备通过壳程入口将需要蒸馏的原液输入到换热器的壳程内，并将壳程内的待蒸馏液体的液位稳定控制在工作液位线的上下限范围内； 

在蒸汽压缩机启动前，先打开辅助加热蒸汽输入阀门，关闭蒸汽压缩机排汽口阀门，使辅助加热蒸汽经由上管箱进入到换热管内，从上到下对换热管外的壳程内液体进行加热、升温； 

换热管内蒸汽冷凝后形成的冷凝液和不凝汽体流入下管箱，下管箱内的不凝结汽体达到额定外排压力时由不凝汽体排放器排出； 

下管箱内的冷凝液液位达到冷凝液设计液位线上限时，打开冷凝液输出阀门将冷凝液排出，当下管箱内的冷凝液液位下降到冷凝液设计液位线下限时，冷凝液输出阀门关闭，把冷凝液液位控制在冷凝液设计液位线的上、下限范围之内； 

换热管上部外面的部分液体因吸收换热管内的蒸汽冷却、冷凝时所释放的显热和潜热而被汽化变成了二次蒸汽，换热管下部外面的液体因吸收换热管内冷凝液冷却时所释放的显热而被加温、预热； 

换热管外的二次蒸汽以汽泡的形式沿换热管外壁上升，同时也带动液体一起上升，从而在换热管外壁形成了上升液膜，液膜在上升的同时因吸收换热管内蒸汽冷凝时所释放的潜热也逐渐被蒸发成为二次蒸汽； 

当壳程内的二次蒸汽达到设定的蒸汽压力时，关闭辅助加热蒸汽输入阀门，打开蒸汽压缩机排汽口阀门，启动蒸汽压缩机； 

在蒸汽压缩机的作用下，壳室内的二次蒸汽经由壳程出口进入到蒸汽压缩机，经蒸汽压缩机加压升温后从管程入口进入到上管箱，再进入到换热管内，重复一次蒸汽的冷凝、冷却过程和将管外液体升温、汽化过程； 

随着壳室内液体的不断汽化，原液输入设备不断地向壳程内输入原液，原液在折流板的导向下，从壳程底部迂回地向壳程上部流动，并在向上流动的过程中被换热管内的热流体加温、预热，最后逐渐被汽化成为新的蒸汽，新的蒸汽重复二次蒸汽的路径被冷凝、冷却，变成冷凝液和不凝汽体后流入到下管箱内。 

本实用新型在用于低温、负压条件下的蒸馏工况时，不凝汽体排放器为真空泵；在用于常压或正压条件下的蒸馏工况时，不凝汽体排放器为自动排汽阀。 

为了提高冷凝液的纯度、防止蒸汽夹带的液体进入蒸汽压缩机，可在蒸汽压缩机的进汽口之前的蒸汽 通道上设置汽液分离器，汽液分离器分离出来的液体回到壳程液体内。 

在蒸馏工艺应用于海水淡化、废液处理等液体浓缩生产中时，常常需要及时、连续地排放产生的浓缩液，可在前述本实用新型的基础上加以改进： 

1、具有浓缩液连续排放功能的本实用新型改进方法之一： 

为了便于浓缩液的及时连续排放并回收浓缩液所含有的显热，可在上管板和下管板之间加装一个中间管板，中间管板将换热器的壳程室分为上、下两个腔室，上腔室为蒸发室，下腔室为预热室；在换热器的壳体内加装原液上溢管，原液上溢管穿过中间管板，蒸发室的下部与预热室的顶部通过原液上溢管相连通；在预热室的底部安装浓缩液汇集管，在预热室安装浓缩液换热管，在换热器之外设置有浓缩液输出阀门，在中间管板上开有浓缩液下泄孔；浓缩液换热管的进口与浓缩液下泄孔相连通，浓缩液换热管的出口与浓缩液汇集管的进口相连通，浓缩液汇集管的出口通过管道与浓缩液输出阀门相连通。预热室被预热的原液通过原液上溢管进入蒸发室，先进入蒸发室的原液被部分汽化后变成浓缩液沉积在蒸发室的底部，后进入蒸发室的原液被原液上溢管均匀地分布在浓缩液的上面后被继续蒸发；当蒸发室底部的浓缩液达到额定排放浓度时打开浓缩液输出阀门，浓缩液经过浓缩液下泄孔、浓缩液换热管、浓缩液汇集管、浓缩液输出阀门后被排出装置外，浓缩液在浓缩液换热管内向下流动的过程中与管外的原液进行热交换后被冷却。 

2、具有浓缩液连续排放功能的本实用新型改进方法之二： 

为提高蒸发室的蒸发效率，降低冷凝-蒸发的温度和温差，可在改进方法之一的基础上将管外升膜蒸发方式变为管外降膜蒸发方式。在上管板下面加装管外降膜液体分布器，取消原液上溢管，在壳室外(或壳室内)另加装原液上行管，管外降膜液体分布器的进液口与预热室的顶部通过原液上行管相连通。已经预热后的原液从预热室的顶部通过原液上行管进入到管外降膜液体分布器之中，再以液膜的状态在换热管外向下流动，液膜在向下流动的过程中因一部分液体被换热管内的蒸汽冷凝时释放的潜热所蒸发而被浓缩。 

3、具有浓缩液连续排放功能的本实用新型改进方法之三： 

为解决降膜蒸发时可能出现的浓缩倍数偏低的问题，可在改进方法之二的基础上增加浓缩液循环蒸发管道及设备：在换热器壳体外安装浓缩液循环泵、浓缩液循环泵进液管、浓缩液循环泵出液管、单向阀，浓缩液循环泵进液管与蒸发室的底部相连通，浓缩液循环泵出液管与原液上行管相连通，单向阀安装在浓缩液循环泵出液管上。在蒸发室的浓缩液浓度达不到额定的排放浓度时，浓缩液循环泵将蒸发室底部的浓缩液抽到管外降膜液体分布器之中进行重复降膜蒸发，使浓缩液达到额定的排放浓度值。为防止部分浓缩液反向流入预热室内，也可在原液上行管与预热室相接通处附近、原液上行管上安装单向阀。 

由于本实用新型把原液预热、原液蒸发、蒸汽冷凝、冷凝液汇集等功能集中在一个蒸馏装置中完成，并且采用了从上管箱进入辅助蒸汽加热的方式，克服了现有蒸馏工艺设备存在的占地面积大、结构松散、散热面积大、能耗高、设备成本高、装置启动时间长等缺陷，具有占地面积小、结构紧凑、散热面积小、能耗低、设备成本低、适用条件广、装置启动快等优点。 

附图说明

图1是本实用新型剖面示意图。 

图2是带汽液分离器的本实用新型剖面示意图。 

图3是具有浓缩液连续排放功能的本实用新型实施例一剖面示意图。 

图4是具有浓缩液连续排放功能的本实用新型实施例二剖面示意图。 

图5是具有浓缩液连续排放功能的本实用新型实施例三剖面示意图。 

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。 

参照附图1、图2： 

本实用新型由管程向下、壳程向上的立式1-1型换热器(1)、蒸汽压缩机(2)、原液输入设备(3)、不凝汽体排放器(4)、冷凝液输出阀门(5)等组成，在换热器(1)的下管箱(6)上开有上、下二个管程出口，上管程出口(7)位于下管箱(6)内的冷凝液设计液位线(9)之上，下管程出口(8)位于下管箱(6)的冷凝液设计液位线(9)之下；蒸汽压缩机(2)的进汽口通过管道与换热器(1)的壳程出口(10)相连通，蒸汽压缩机(2)的排汽口通过管道与换热器(1)的管程入口(11)相连通；换热器(1)的壳程入口(12)通过管道与原液输入设备(3)相连通，不凝汽体排放器(4)通过管道与上管程出口(7) 相连通，冷凝液输出阀门(5)通过管道与下管程出口(8)相连通。 

在需要外源蒸汽辅助加热来启动本实用新型装置时，可把辅助加热蒸汽输入管(13)与上管箱(14)相连通，并在蒸汽压缩机(2)排汽口的管道和辅助加热蒸汽输入管(13)上分别装上蒸汽压缩机排汽口阀门(15)与辅助加热蒸汽输入阀门(16)。 

原液输入设备(3)通过壳程入口(12)将需要蒸馏的原液输入到换热器(1)的壳程内，并将壳程内的待蒸馏液体的液位稳定控制在工作液位线(18)的上下限范围内； 

在蒸汽压缩机(2)启动前，先打开辅助加热蒸汽输入阀门(16)，关闭蒸汽压缩机排汽口阀门(15)，辅助加热蒸汽经由上管箱(14)进入到换热管(19)内，从上到下对换热管(19)外的壳程内液体进行加热、升温； 

换热管(19)内蒸汽冷凝后形成的冷凝液和不凝汽体流入下管箱(6)，下管箱(6)内的不凝结汽体达到额定外排压力时由不凝汽体排放器(4)排出； 

下管箱(6)内的冷凝液液位达到冷凝液设计液位线(9)上限时，打开冷凝液输出阀门(5)将冷凝液排出，当下管箱(6)内的冷凝液液位下降到冷凝液设计液位线(9)下限时，关闭冷凝液输出阀门(5)，把冷凝液液位控制在冷凝液设计液位线(9)的上、下限范围之内； 

换热管(19)上部外面的液体因吸收换热管(19)内蒸汽冷却、冷凝时所释放的显热和潜热而被汽化变成了二次蒸汽，换热管(19)下部外面的液体因吸收换热管(19)内冷凝液冷却时所释放的显热而被加温、预热； 

换热管(19)外的二次蒸汽以汽泡的形式沿换热管(19)外壁上升，同时也带动液体一起上升，从而在换热管(19)外壁上形成了上升液膜，液膜在上升的同时因吸收换热管(19)内蒸汽冷凝时所释放的潜热也逐渐被蒸发成为二次蒸汽； 

当壳程内的二次蒸汽达到设定的蒸汽压力时，关闭辅助加热蒸汽输入阀门(16)，打开蒸汽压缩机排汽口阀门(15)，启动蒸汽压缩机(2)； 

在蒸汽压缩机(2)的作用下，壳室内的二次蒸汽经由壳程出口(10)进入到蒸汽压缩机(2)，经蒸汽压缩机(2)加压升温后从管程入口(11)进入到上管箱(14)，再进入到换热管(19)内，重复一次蒸汽的冷凝、冷却过程和将管外液体升温、汽化过程； 

随着壳程内液体的不断汽化，原液输入设备(3)不断地向壳室内输入原液，原液在折流板(20)的导向下，从壳程底部迂回地向壳程上部流动，并在向上流动的过程中被换热管(19)内的热流体加温、预热，最后逐渐被汽化为新的蒸汽，新的蒸汽重复二次蒸汽的路径被冷凝、冷却，成为冷凝液和不凝汽体后流入到下管箱(6)内。 

本实用新型装置在用于低温、负压条件下的蒸馏工况时，不凝汽体排放器(4)为真空泵；在用于常压或正压条件下的蒸馏工况时，不凝汽体排放器(4)为自动排汽阀。 

为了提高冷凝液的纯度、防止蒸汽夹带的液体进入蒸汽压缩机(2)，可在蒸汽压缩机(2)的进汽口之前的蒸汽通道上设置汽液分离器(22)，汽液分离器(22)分离出来的液体回到壳程液体内。 

具有浓缩液连续排放功能的本实用新型实施例一(参照附图3)： 

为了便于浓缩液的连续排放并回收浓缩液所含有的显热，可在上管板(17)和下管板(21)之间加装一个中间管板(23)，中间管板(23)将换热器(1)的壳程室分为上、下两个腔室，上腔室为蒸发室(24)，下腔室为预热室(25)；在换热器(1)的壳体内加装原液上溢管(26)，原液上溢管(26)穿过中间管板(23)，蒸发室(24)的下部与预热室(25)的顶部通过原液上溢管(26)相连通；在预热室(25)的底部安装浓缩液汇集管(27)，在预热室(25)安装浓缩液换热管(28)，在换热器(1)之外设置有浓缩液输出阀门(29)，在中间管板(23)上开有浓缩液下泄孔(30)；浓缩液换热管(28)的进口与浓缩液下泄孔(30)相连通，浓缩液换热管(28)的出口与浓缩液汇集管(27)的进口相连通，浓缩液汇集管(27)的出口通过管道与浓缩液输出阀门(29)相连通。预热室(25)被预热的原液通过原液上溢管(26)进入蒸发室(24)，先进入蒸发室(24)的原液被部分汽化后变成浓缩液沉积在蒸发室(24)的底部，后进入蒸发室(24)的原液被原液上溢管均匀地分布在浓缩液的上面后被继续蒸发；当蒸发室(24)底部的浓缩液达到额定排放浓度时打开浓缩液输出阀门(29)，浓缩液经过浓缩液下泄孔(30)、浓缩液换热管(28)、浓缩液汇集管(27)、浓缩液输出阀门(29)后被排出装置外，浓缩液在浓缩液换热管(28)内向下流动 的过程中与管外的原液进行热交换后被冷却。 

具有浓缩液连续排放功能的本实用新型实施例二(参照附图4)： 

为提高蒸发室(24)的蒸发效率，降低冷凝-蒸发的温度和温差，可在实施例一的基础上将管外升膜蒸发方式变为管外降膜蒸发方式。在上管板(17)下面加装管外降膜液体分布器(31)，取消原液上溢管(26)，在壳体外(或壳体内)另加装原液上行管(32)，管外降膜液体分布器(31)的进液口与预热室(25)的顶部通过原液上行管(32)相连通。已经预热后的原液从预热室(25)的顶部通过原液上行管(32)进入到管外降膜液体分布器(31)之中，再以液膜的状态在换热管(19)外向下流动，液膜在向下流动的过程中被换热管(19)内的蒸汽冷凝时所释放的潜热所蒸发、浓缩。 

具有浓缩液连续排放功能的本实用新型实施例三(参照附图5)： 

为解决降膜蒸发时可能出现的浓缩倍数偏低的问题，可在实施例二的基础上增加浓缩液循环蒸发管道及设备。在换热器(1)壳体外安装浓缩液循环泵(33)、浓缩液循环泵进液管(34)、浓缩液循环泵出液管(35)、单向阀(36)，浓缩液循环泵进液管(34)与蒸发室(24)的底部相连通，浓缩液循环泵出液管(35)与原液上行管(32)相连通，单向阀(36)安装在浓缩液循环泵出液管(35)上。在蒸发室(24)的浓缩液浓度达不到额定的排放浓度值时，浓缩液循环泵(33)将蒸发室(24)底部的浓缩液抽到管外降膜液体分布器(31)之中进行重复降膜蒸发，使浓缩液达到额定的排放浓度值。为防止部分浓缩液反向流入预热室(25)内，也可在原液上行管(32)与预热室(25)相接通处附近、原液上行管(32)上安装单向阀(37)。 

Claims (9)

1.一种一体式蒸馏装置，由管程向下、壳程向上的立式1-1型换热器(1)、蒸汽压缩机(2)、原液输入设备(3)、不凝汽体排放器(4)、冷凝液输出阀门(5)及连接管道组成，其特征是在换热器(1)的下管箱(6)上开有上、下二个管程出口，上管程出口(7)位于下管箱(6)的冷凝液设计液位线(9)之上，下管程出口(8)位于下管箱(6)的冷凝液设计液位线(9)之下；蒸汽压缩机(2)的进汽口通过管道与换热器(1)的壳程出口(10)相连通，蒸汽压缩机(2)的排汽口通过管道与换热器(1)的管程入口(11)相连通，换热器(1)的壳程入口(12)通过管道与原液输入设备(3)相连通，不凝汽体排放器(4)通过管道与上管程出口(7)相连通，冷凝液输出阀门(5)通过管道与下管程出口(8)相连通。

2.根据权利要求1所述的一体式蒸馏装置，其特征是在上管板(17)和下管板(21)之间装有一个中间管板(23)，中间管板(23)将换热器(1)的壳程室分为上、下两个腔室，上腔室为蒸发室(24)，下腔室为预热室(25)；在换热器(1)的壳体内装有原液上溢管(26)，原液上溢管(26)穿过中间管板(23)连通蒸发室(24)的下部与预热室(25)的顶部；在预热室(25)的底部安装有浓缩液汇集管(27)，在预热室(25)安装有浓缩液换热管(28)，在换热器(1)之外设置有浓缩液输出阀门(29)，在中间管板(23)上开有浓缩液下泄孔(30)；浓缩液换热管(28)的进口与浓缩液下泄孔(30)相连通，浓缩液换热管(28)的出口与浓缩液汇集管(27)的进口相连通，浓缩液汇集管(27)的出口通过管道与浓缩液输出阀门(29)相连通。

3.根据权利要求1所述的一体式蒸馏装置，其特征是在上管板(17)和下管板(21)之间装有一个中间管板(23)，中间管板(23)将换热器(1)的壳程室分为上、下两个腔室，上腔室为蒸发室(24)，下腔室为预热室(25)；在预热室(25)的底部安装有浓缩液汇集管(27)，在预热室(25)安装有浓缩液换热管(28)，在换热器(1)之外设置有浓缩液输出阀门(29)，在中间管板(23)上开有浓缩液下泄孔(30)；浓缩液换热管(28)的进口与浓缩液下泄孔(30)相连通，浓缩液换热管(28)的出口与浓缩液汇集管(27)的进口相连通，浓缩液汇集管(27)的出口通过管道与浓缩液输出阀门(29)相连通；在蒸发室(24)内、在上管板(17)下面安装有管外降膜液体分布器(31)，在换热器(1)壳体外装有原液上行管(32)，管外降膜液体分布器(31)的进液口与预热室(25)的顶部通过原液上行管(32)相连通。

4.根据权利要求1所述的一体式蒸馏装置，其特征是在上管板(17)和下管板(21)之间装有一个中间管板(23)，中间管板(23)将换热器(1)的壳程室分为上、下两个腔室，上腔室为蒸发室(24)，下腔室为预热室(25)；在预热室(25)的底部安装有浓缩液汇集管(27)，在预热室(25)安装有浓缩液换热管(28)，在换热器(1)之外设置有浓缩液输出阀门(29)，在中间管板(23)上开有浓缩液下泄孔(30)；浓缩液换热管(28)的进口与浓缩液下泄孔(30)相连通，浓缩液换热管(28)的出口与浓缩液汇集管(27)的进口相连通，浓缩液汇集管(27)的出口通过管道与浓缩液输出阀门(29)相连通；在蒸发室(24)内、在上管板(17)下面安装有管外降膜液体分布器(31)，在换热器(1)壳体内装有原液上行管(32)，管外降膜液体分布器(31)的进液口与预热室(25)的顶部通过原液上行管(32)相连通。

5.根据权利要求1所述的一体式蒸馏装置，其特征是在上管板(17)和下管板(21)之间装有一个中间管板(23)，中间管板(23)将换热器(1)的壳程室分为上、下两个腔室，上腔室为蒸发室(24)，下腔室为预热室(25)；在预热室(25)的底部安装有浓缩液汇集管(27)，在预热室(25)安装有浓缩液换热管(28)，在换热器(1)之外设置有浓缩液输出阀门(29)，在中间管板(23)上开有浓缩液下泄孔(30)；浓缩液换热管(28)的进口与浓缩液下泄孔(30)相连通，浓缩液换热管(28)的出口与浓缩液汇集管(27)的进口相连通，浓缩液汇集管(27)的出口通过管道与浓缩液输出阀门(29)相连通；在蒸发室(24)内、在上管板(17)下面安装有管外降膜液体分布器(31)，在换热器(1)壳体外装有原液上行管(32)，管外降膜液体分布器(31)的进液口与预热室(25)的顶部通过原液上行管(32)相连通；在换热器(1)壳体外安装有浓缩液循环泵(33)、浓缩液循环泵进液管(34)、浓缩液循环泵出液管(35)、单向阀(36)，浓缩液循环泵进液管(34)与蒸发室(24)的底部相连通，浓缩液循环泵出液管(35)与原液上行管(32)相连通，单向阀(36)安装在浓缩液循环泵出液管(35)上。

6.根据权利要求1所述的一体式蒸馏装置，其特征是在上管板(17)和下管板(21)之间装有一个中间管板(23)，中间管板(23)将换热器(1)的壳程室分为上、下两个腔室，上腔室为蒸发室(24)，下腔室为预热室(25)；在预热室(25)的底部安装有浓缩液汇集管(27)，在预热室(25)安装有浓缩液换热管(28)，在换热器(1)之外设置有浓缩液输出阀门(29)，在中间管板(23)上开有浓缩液下泄孔(30)；浓缩液换热管(28)的进口与浓缩液下泄孔(30)相连通，浓缩液换热管(28)的出口与浓缩液 汇集管(27)的进口相连通，浓缩液汇集管(27)的出口通过管道与浓缩液输出阀门(29)相连通；在蒸发室(24)内、在上管板(17)下面安装有管外降膜液体分布器(31)，在换热器(1)壳体内装有原液上行管(32)，管外降膜液体分布器(31)的进液口与预热室(25)的顶部通过原液上行管(32)相连通；在换热器(1)壳体外安装有浓缩液循环泵(33)、浓缩液循环泵进液管(34)、浓缩液循环泵出液管(35)、单向阀(36)，浓缩液循环泵进液管(34)与蒸发室(24)的底部相连通，浓缩液循环泵出液管(35)与原液上行管(32)相连通，单向阀(36)安装在浓缩液循环泵出液管(35)上。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一体式蒸馏装置，其特征是在蒸汽压缩机(2)的进汽口之前的蒸汽通道上安装有汽液分离器(22)。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一体式蒸馏装置，其特征是辅助加热蒸汽输入管(13)与上管箱(14)相通。

9.根据权利要求1或5或6所述的一体式蒸馏装置，其特征是在原液上行管(32)与预热室(25)相接通处附近、原液上行管(32)上安装有单向阀(37)。 

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