CN210096958U - 多级切换式料液蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种多级切换式料液蒸发器，包括多级相互切换的蒸发装置，在蒸发室两侧各设一组分上下两级加热装置，两侧的每一级加热装置通过直管连接；多级加热装器100%状态工作，随着料液量逐渐减少，料液无法从加热器回流至蒸发室，可根据料液循环量，关闭一级、或多级加热器，随料液进一步减少，直至关闭剩最后一级加热器循环，工作能力为整机的最小加热蒸发量时，剩余少量料液可完全被处理，得到理想的处理效果，从而阻止了料液的浪费。
Description
技术领域
本实用新型公开一种多级切换式料液蒸发器，特别涉及一种料液浓缩装置及其料液蒸发器，属于药液浓缩技术领域。
背景技术
在制药、化工等技术领域，为实现有效物质的提纯浓缩，一般需采用料液浓缩装置进行浓缩提纯处理。药液浓缩装置一般采用加热器对低浓度料液进行加热，利用升膜技术在加热器中产生泡沫混合体并通过管道将泡沫混合体输送到蒸发室中，在负压条件下使得药液快速蒸发。
现有的生产设备中，加热器和蒸发室的管路为较短的直线管路，升膜产生的泡沫混合体直接进入到蒸发器并在重力作用下快速下落、沉积在蒸发室底部。这样，料液并没有足够的表面积在负压环境中蒸发，蒸发室多为直筒形，无法有效的增加蒸发面积，降低了蒸发效率。每一级料液蒸发器只设有一个加热器，很难实现料液的少量浓缩，造成剩余料液无法处理而浪费。
发明内容
本实用新型提供了一种多级切换式料液蒸发器，提高现有的料液浓缩装置的浓缩效率、可实现料液分级浓缩工作，一次浓缩即可达到料液浓度要求。
本实用新型提供的一种多级切换式料液蒸发器，包括多级相互切换的蒸发装置，在蒸发室两侧各设一组分上下两级加热装置，两侧的每一级加热装置通过直管连接；多级加热装器100%状态工作，随着料液量逐渐减少，料液无法从加热器回流至蒸发室，可根据料液循环量，关闭一级、或多级加热器，随料液进一步减少，直至关闭剩最后一级加热器循环，工作能力为整机的最小加热蒸发量时，剩余少量料液可完全被处理，得到理想的处理效果，从而阻止了料液的浪费。
本实用新型公开的一种多级切换式料液器，其技术解决方案包括以下步骤：
1）原料液进口由负压将料液吸入蒸发室内，通过循环泵将料液输送至第一至第四级加热器进行循环加热，随着料液不断减少，逐级闭合第三级加热器、第四级加热器及其循环泵，停止加热循环；循环泵推动料液通过第一级加热器、第二级加热器进一步加热循环蒸发，随料液不断减少，至最后一级加热装器进行加热：当料液体积小于第一级加热器、第二级加热器加热空间之和时第二级加热器进行加热，剩余料液完成浓缩，实现加热器切换工作功能；
2）料液在加热装置、进料回路、蒸发室和出料回路之间循环时，将进料回路的末端设置分配药液的环状分流装置，料液向蒸发室内壁喷散，增加蒸发面积，提高了工作效率；
3）在二级冷凝器中；第一回收罐将经第一冷凝器和第二冷凝器的冷凝水收集由出水口排出；将第一冷凝器没有冷凝的气体通过第二蒸汽管路传送至第二冷凝器；第二集液罐将最后一级加热装置排出的冷凝水收集并传送至第一回收罐，由出水口接排出口；
所述的的多级切换式料液蒸发器，主要由加热装置、蒸发室、循环泵、二级冷凝器、第一回收罐、第二回收罐、真空泵及相应的管路构成；其中，
所述的加热装置是由第一级加热器、第二级加热器、第三级加热器、第四级加热器组成；第一级加热器与第二级加热器串联为第一组加热器，第三级加热器与第四级加热器串联为第二组加热器，两组加热器并联后分别通过循环泵与蒸发室的进料回路和出料回路连接：
所述的二级冷凝器：包括第一冷凝器、第一级循环水入口及第一级循环水出口；第二冷凝器、第二级冷却水入口及第二级冷却水出口；第一回收罐、第二回收罐；
蒸发室的蒸汽出口与第一级冷凝器及第二冷凝器串联连接，第一级冷凝器、第二冷凝器分别与第一回收罐连接；第一回收罐与第二回收罐串联后与第一级加热器至第四级加热器的凝水出口连接；
第一级冷凝器与第一级回收罐通过第一凝水管路连接；
第二级冷凝器与第一级回收罐通过第二蒸汽管路和第三凝水管路连接；第二凝水管路和第三凝水管路并联连接；
第一回收罐的出水口接排出口；
所述的蒸发室为密封罐体结构，下部侧壁呈斜锥式形状，斜锥与竖直角度5°-15°；蒸发室内上部设有环状分流装置，环状分流装置为中空的圆环结构；圆环的周边均匀分布有若干个喷淋小孔构成环状喷淋管，圆环的中心连通有十字管道，管道中心与蒸发室顶部的进料回路连接；蒸发室的底部连接出料回路，在蒸发室蒸汽出口上的真空泵负压作用下，蒸发室内形成低于大气压压强的负压环境；
本实用新型中，前一级所述料液蒸发器的所述蒸发室与后一级所述料液蒸发器的所述多个加热器的加热输入管路导通；所述料液浓缩装置每一级料液蒸发器具有两组四级加热器，每两级加热器通过直管连接，分布于蒸发室两侧的两级加热器串联为一组，每一级蒸发器设置两组加热器，处理大量料液时两组四级加热器同时满负荷工作，随着料液在循环蒸发过程中水分子与料液分离，料液不断减少，逐级关闭加热器使剩余少量料液达到最理想的处理效果，每组加热器配置一个助力循环装置，两组加热器循环料液汇集至环状分流装置喷出蒸发。
本实用新型积极效果在于：采用多级相互切换的加热器，处理大量料液时，四级或多级加热器满负荷工作，随着料液量不断减少，逐级关闭加热器，直至关闭剩最后一级加热器，可完全处理剩余料液；采用环状分流装置与斜锥式蒸发室结合，料液通过分流装置向蒸发室内壁四周均匀分喷散，使料液延斜锥式蒸发室内璧以降膜方式向下流动，形成大面积蒸发，提高了工作效率。
附图说明
图1为本实用新型多级切换式料液蒸发器结构原理图；
图2为本实用新型蒸发室结构原理图；
图3为本实用新型蒸发室的A-A面剖视图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
实施例1
浓缩过程由加热装置100%工作状态逐级递减至25%工作状态；随着料液在升膜浓缩过程中水分子与料液分离，料液不断减少，逐级闭合加热器1.3、1.4及循环泵5.2；达到50%工作状态，随料液进一步减少（料液体积小于加热器1.1、1.2加热空间之和），至最后一级加热器1.2工作，剩余料液完成浓缩。
图1为本实用新型料液浓缩装置示意图，主要由加热装置1、蒸发室2、循环泵5、两个串联的第一级冷凝器6.1及第二冷凝器6.2、两个回收罐7.1、7.2、真空泵16及相应的管路构成；其中，
所述的加热装置1是由第一级加热器1.1、第二级加热器1.2、第三级加热器1.3、第四级加热器1.4组成, 第一级加热器1.1与第二级加热器1.2串联为第一组，第三级加热器1.3与第四级加热器1.4串联为第二组，两组加热器并联后分别通过循环泵5与蒸发室2的进料回路3和出料回路4连接：
蒸发室2的蒸汽出口13与第一级冷凝器6.1及第二冷凝器6.2串联连接，第一冷凝器6.1、第二冷凝器6.2分别与第一回收罐7.1连接；第一回收罐7.1与第二回收罐7.2串联后与第一级加热器1.1至第四级加热器1.4的凝水出口9连接；
第一冷凝器6.1与第一回收罐7.1通过第一凝水管路14连接；
第二冷凝器6.2与第一回收罐7.1通过第二蒸汽管路18和第三凝水管路19连接；第二凝水管路18和第三凝水管路19并联连接；
第一回收罐7.1的出水口接排出口；
参照图2、图3，所述的蒸发室2为密封罐体结构，下部侧壁呈斜锥式形状，斜锥与竖直角度5°-15°；蒸发室2内上部设有环状分流装置3.1，环状分流装置3.1为中空的圆环结构；圆环的周边均匀分布有若干个喷淋小孔构成环状喷淋管，圆环的中心连通有十字管道，管道中心与蒸发室2顶部的进料回路3连接；蒸发室2的底部连接出料回路4，在蒸汽出口13上的真空泵16负压作用下，蒸发室2内形成低于大气压压强的负压环境；
所述的包括二级冷凝器包括第一冷凝器6.1、第一级循环水入口10.1及第一级循环水出口10.2；第二冷却器6.2、第二级冷却水入口11.1及第二级冷却水出口11.2。
本实用新型的工作过程，包括以下步骤：
1）原料液进口12由负压将料液吸入蒸发室2内，通过循环泵5.1、循环泵5.2将料液输送至第一级加热器1.1、第二级加热器1.2、第三级加热器1.3、第四级加热器1.4进行循环加热，随着料液不断减少，逐级闭合第三级加热器1.3、第四级加热器1.4及循环泵5.2，第三级加热器1.3、第四级加热器1.4停止加热循环；循环泵5.1推动料液通过第一级加热器1.1、第二级加热器1.2进一步加热循环蒸发，随料液不断减少，至最后一级加热装器1.2进行加热：当料液体积小于第一级加热器1.1、第二级加热器1.2加热空间之和时第二级加热器1.2进行加热，剩余料液完成浓缩，实现加热器切换工作功能；
2）料液在加热装置1、进料回路3、蒸发室2和出料回路4之间循环时，将进料回路3的末端设置分配药液的环状分流装置3.1 ，料液向蒸发室内壁喷散，增加蒸发面积，提高了工作效率；
3）二级冷凝器，包括第一冷凝器6.1、第一级循环水入口10.1及第一级循环水出口10.2；第二冷却器6.2、第二级冷却水入口11.1及第二级冷却水出口11.2；第一回收罐7.1、第二回收罐7.2。第一回收罐7.1将经第一冷凝器6.1和第二冷凝器6.2的冷凝水收集由出水口17排出；将第一冷凝器6.1没有冷凝的气体通过第二蒸汽管路18传送至第二冷凝器6.2；第二集液罐7.2将最后一级加热装置1排出的冷凝水收集并传送至第一回收罐7.1，由出水口17接排出口。
本实用新型的加热装置1可以采用传统技术中使用的蒸汽加热或高压热水加热，也可采用其他领域使用的电加热等方式，只要实现提高料液温度并升膜即可。加热装置1中的四个加热器均可单独通入热源进行加热工作，但考虑采用高温蒸汽或高压热水加热方式能够较为稳定地维持加热温度、减少加热过程中温度波动对料液的影响，优选为蒸汽加热或高压热水加热方式。此外，从加热装置1的结构考虑，其可以为管式加热装置1，也可为板式加热装置1，但应当保证在加热装置1中能够较好的升膜，防止因加热装置1空间较小而使气泡快速破碎、降低升膜效率。
本实用新型中的料液浓缩装置可设置多级以上所说的料液蒸发器。多级料液蒸发器串联连接，实现料液的逐级浓缩，充分利用热量；当然，根据实际需求也可仅采用一级料液蒸发器。在图1中的料液浓缩装置就是采用了两级料液蒸发器。图1中的料液浓缩装置采用了水作为料液介质，其中位于前侧的料液蒸发器为第一级蒸发器，位于后侧的料液蒸发器为第二级蒸发器，第一级料液蒸发器的蒸发室2和第二级料液蒸发器的加热装置1的加热输入管路导通，也就是从第一级料液蒸发器排出的蒸汽进入第二级料液蒸发器作为第二级加热装置的热源，经第二级加热装置1传递至第二加热装置中的料液。
第二级料液蒸发器的料液是由第一级料液蒸发器输送得到。为将第一级料液蒸发器的料液转送至第二级料液蒸发器，二者在底部区域设置连通管路，连通管路上设置有控制是否导通的阀门。以上阀门可均采用电磁阀，通过协同控制各个电磁阀的开闭，实现不同浓度料液的输送。从图1中管路还可看出，各个料液蒸发器中的助力循环装置5也可作为向后一级蒸发器输送料液的动力源。
图1不仅表示出了本实用新型的料液浓缩装置的核心部分，还将其配套热源供应管路显示出来。对应的蒸汽供应管路8直接向加热装置1中第一级加热器1.1、第二级加热器1.2、第三级加热器1.3、第四级加热器1.4分别提供饱和蒸汽，凝水出口9回流剩余蒸汽和凝结水；由蒸发室2上部蒸汽出口13排出的高温蒸汽传输至第二级加热装置中第一级加热器1.1、第二级加热器1.2、第三级加热器1.3、第四级加热器1.4给第二级加热装置加热。此外，在蒸汽供应管路8和凝水出口9分别设置了蒸汽调节阀和蒸汽疏水阀装置，自动调节供给蒸汽量，自动排出加热设备和管路中的蒸汽凝结水和不凝气体。
为实现能量的回收利用，图1中的料液浓缩装置还设置了第一级冷凝器6.1及第二冷凝器6.2和第一回收罐7.1、第二回收罐7.2。第一级冷凝器6.1及第二冷凝器6.2可设置在最后一级料液蒸发器的蒸发室2排气口处，最后一级料液蒸发器排出的蒸汽中的热量回收；直接将第一级冷凝器6.1及第二冷凝器6.2设置在最后一级料液蒸发器的蒸发室2的排气口处。
第一级冷凝器6.1及第二冷凝器6.2中的冷凝器可以采用水冷方式，也可采用其他高性能冷媒制冷方式。特别是针对采用乙醇等溶剂的料液浓缩装置，第一级冷凝器6.1及第二冷凝器6.2最好采用高性能冷媒制冷、提高乙醇的回收效率。
本实用新型一种实施例中，采用以上所述的各个部件制作的一种大体结构如图1所述的料液浓缩装置，在需要实现特定时间导通、特定时间断开的管路处设置了电磁阀，通过中控机协同控制各个电磁阀的工作。料液经原料液进口12进入第一料液蒸发器后一个小时后开始持续不断地产出符合工艺要求浓度的浓缩料液。
Claims (1)
1.一种多级切换式料液蒸发器，其特征在于：
主要由加热装置、蒸发室、循环泵、二级冷凝器、第一回收罐、第二回收罐、真空泵及相应的管路构成；其中，
所述的加热装置是由第一级加热器、第二级加热器、第三级加热器、第四级加热器组成；第一级加热器与第二级加热器串联为第一组加热器，第三级加热器与第四级加热器串联为第二组加热器，两组加热器并联后分别通过循环泵与蒸发室的进料回路和出料回路连接：
所述的二级冷凝器：包括第一冷凝器、第一级循环水入口及第一级循环水出口；第二冷凝器、第二级冷却水入口及第二级冷却水出口；第一回收罐、第二回收罐；
蒸发室的蒸汽出口与第一级冷凝器及第二冷凝器串联连接，第一级冷凝器、第二冷凝器分别与第一回收罐连接；第一回收罐与第二回收罐串联后与第一级加热器至第四级加热器的凝水出口连接；
第一级冷凝器与第一级回收罐通过第一凝水管路连接；
第二级冷凝器与第一级回收罐通过第二蒸汽管路和第三凝水管路连接；第二凝水管路和第三凝水管路并联连接；
第一回收罐的出水口接排出口；
所述的蒸发室为密封罐体结构，下部侧壁呈斜锥式形状，斜锥与竖直角度5°-15°；蒸发室内上部设有环状分流装置，环状分流装置为中空的圆环结构；圆环的周边均匀分布有若干个喷淋小孔构成环状喷淋管，圆环的中心连通有十字管道，管道中心与蒸发室顶部的进料回路连接；蒸发室的底部连接出料回路，在蒸发室蒸汽出口上的真空泵负压作用下，蒸发室内形成低于大气压压强的负压环境。
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