CN211885427U - 一种管式降膜蒸发器及管式降膜蒸发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种管式降膜蒸发器及管式降膜蒸发装置，管式降膜蒸发器，包括壳体，以及设置于所述壳体上的进液管、进气管、蒸发管、下管板、下管箱、上管箱、液体分布器、上管板、不凝气管和汽液混合管；管式降膜蒸发装置，包括输料泵、换热器、上蒸发器、中间接管一、中间接管二、下蒸发器、闪发箱、中间接管四和循环泵，本实用新型其具有蒸发效率提高，节约了能源，不需要专门的停机清理检修，提高了装备利用率。

Description

一种管式降膜蒸发器及管式降膜蒸发装置

技术领域

本实用新型涉及混合液蒸发浓缩技术领域，尤其是用于醇法制备大豆浓缩蛋白加工过程中的稀糖浆蒸发浓缩的装置，具体的涉及一种管式降膜蒸发器及管式降膜蒸发装置。

背景技术

蒸发装置是混合液蒸发浓缩的核心设备，它的运行是否正常直接关系到相关生产的各项经济技术指标。因此，合理地选用蒸发装置对于提高混合液蒸发浓缩的生产效率，降低生产成本，提高企业的经济效益具有十分重要的意义。

众所周知,间接加热蒸发器分为循环型与单程型两类,其中循环型蒸发器中典型蒸发器主要分为中央循环管式蒸发器、悬筐式蒸发器、外热式蒸发器、列文蒸发器、强制循环蒸发器等；中央循环管式蒸发器由于结构上的限制，其循环速度较低，而且由于溶液在加热管内不断循环，使其浓度始终接近完成液的浓度，因而溶液的沸点高、有效温度差减小，设备的清洗和检修也不够方便；悬筐式蒸发器适用于缺点是结构复杂，单位传热面需要的设备材料量较大；外热式蒸发器的因其加热管较长(管长与管径之比为50～100)，不适合高粘度物料蒸发；列文蒸发器用于处理有晶体析出或易结垢的溶液；强制循环蒸发器适应于粘度较大或易结晶、结垢的物料，适应性较好，但其动力消耗较大。

单程型蒸发器的主要分为升膜蒸发器、降膜蒸发器、升—降膜蒸发器、刮板薄膜蒸发器；其中升膜蒸发器适用于蒸发量较大(即稀溶液)、热敏性及易起泡沫的溶液，但不适于高粘度、有晶体析出或易结垢的溶液；降膜蒸发器可以蒸发浓度较高的溶液，对于粘度较大的物料也能适用，由于液膜在管内分布不易均匀，与升膜蒸发器相比，其传热系数较小；升—降膜蒸发器多用于蒸发过程中溶液的粘度变化很大，水分蒸发量不大和高度有一定限制的场合；刮板薄膜蒸发器物料的适应性很强，例如对于高粘度、热敏性和易结晶、结垢的物料都能适用这类蒸发器的缺点是结构复杂，动力消耗大，传热面积小，故其处理量较小。

在醇法制备大豆浓缩蛋白工艺中，需要蒸发浓度8～35％的稀糖浆，该糖浆的主要成分为大豆低聚糖、乙醇和水，其中低聚糖是高粘稠性物质，8～35％的稀糖浆的粘度变化非常大，从10～300cP之间，并且不同温度下，相同浓度的糖浆粘度差别也很大；当糖浆浓度超过60％时，常温下呈半流体状态，从稀糖浆到成品糖浆粘度变化巨大；选择合理的蒸发器蒸发稀糖浆是醇法制备大豆浓缩蛋白工艺中的技术难点。

目前主流稀糖浆蒸发主要采用降膜蒸发器，由前述可知降膜蒸发器能够蒸发浓度较高的溶液，对于粘度较大的物料也能适用，但是由于液膜在管内分布不易均匀，与升膜蒸发器相比，其传热系数较小，蒸发浓缩同等质量的稀糖浆混合液需要的蒸发面积较升膜蒸发器大很多，增加了固定投资成本，同时由于稀糖浆液膜在管内分布不均匀，极易形成管内局部糖浆浓度过高，造成糊化挂壁，影响蒸发效率，间隔1～2个月就必须停机清洗蒸发管，每次停机清理用时至少48小时，停机既耽误了生产，同时也增加了各项消耗，增加了企业的生产成本。

因此，醇法制备大豆浓缩蛋白工艺中如何提高蒸发效率，减少停机时间，降低投资和生产成本，成为研究人员共同追求的目标。

实用新型内容

为了克服现今技术中存在管内分布不均匀、传热系数较小、固定投资成本高的问题，本实用新型的提供一种专门用于醇法制备大豆浓缩蛋白工艺中稀糖浆蒸发浓缩工序的一种管式降膜蒸发器及管式降膜蒸发装置，本实用新型不仅解决了普通降膜蒸发器液膜在管内分布不均匀、传热系数较小、固定投资成本高的问题，同时解决了蒸发管内糊化挂壁问题，不需要专门的停机清理检修，提高了装备利用率。

本实用新型一方面是通过下述技术方案来实现的。

一种管式降膜蒸发器，包括壳体，以及设置于所述壳体上的进液管、进气管、蒸发管、下管板、下管箱、上管箱、液体分布器、上管板、不凝气管和汽液混合管；所述进液管设置于所述壳体的上部一侧且与所述上管箱连通，所述液体分布器设置于所述上管箱的下部且位于所述上管板的上部；所述进气管设置于所述壳体的一侧且位于所述上管板的下部，所述下管板设置于所述壳体的下部，所述下管箱设置于所述壳体的底部且位于所述下管板的下部，所述不凝气管设置于所述壳体的一侧且位于所述下管板的上部，所述汽液混合管设置于所述壳体的一侧且与所述下管箱连接，所述蒸发管的上部与所述上管板连接，所述蒸发器的下部与所述下管板连接；能够确保蒸发管液体分布均匀，稀糖浆和高温热源充分换热，提高了热效率，糖浆不易糊化挂壁。

作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体的顶部还设置有循环管，所述循环管与所述上管箱连接，能够使管式降膜蒸发器进行强制循环蒸发。

作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体的内部还设置有若干个折流板，若干个折流板均布于所述上管板和下管板之间，折流板能够使蒸发管的稀糖浆充分换热。

作为上述技术方案的进一步改进，所述液体分布器包括溢流堰型分布器和多孔流型分布器；所述溢流堰型分布器设置于所述上管箱的下部，所述多孔流型分布器设置于所述溢流堰型分布器的下部，所述上管板设置于所述多孔流型分布器的下部，进而能够保证管式降膜蒸发器的布液均匀。

本实用新型另一方面是通过下述技术方案来实现的。

一种管式降膜蒸发装置，包括输料泵、换热器、上蒸发器、中间接管一、中间接管二、下蒸发器、闪发箱、中间接管四和循环泵；所述换热器与所述输料泵连接，所述上蒸发器的壳体与所述下蒸发器的壳体通过中间接管一连通并形成串联结构，所述上蒸发器的管程与下蒸发器的管程通过中间接管二连通并形成串联结构，所述下蒸发器的上管箱与中间接管三通过中间接管四连通；所述循环泵分别与所述上蒸发器和下蒸发器连通；上蒸发器的气液混合物和热源通过中间接管一、中间接管二都能送入到下蒸发器，比单独两个管式降膜蒸发器布局更紧凑，同时两个蒸发器之间不需要输送泵，节约动力。

作为上述技术方案的进一步改进，所述上蒸发器和下蒸发器为管式降膜蒸发器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述下蒸发器的管程与闪发箱通过中间接管三连通并形成串联结构；实现两个蒸发器共用一个闪发箱的目的，使其布局更加紧凑。

作为上述技术方案的进一步改进，所述换热器的壳体与下蒸发器的壳体通过中间接管五连通并形成串联结构；使蒸发器的不凝气体为蒸发前的稀糖浆加热，节约能源。

从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：

本实用新型处理量较普通相同面积的单一降膜蒸发器处理量大幅度提升，同时解决了蒸发管布液不均、糖浆在蒸发管内糊化挂壁问题，蒸发效率提高，节约了能源，不需要专门的停机清理检修，提高了装备利用率，降低设备和基建投资，降低了生产成本，为企业带来更大的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的蒸发器结构示意图；

图2是本实用新型的蒸发器三维模拟图；

图3是本实用新型的上管箱三维模拟图；

图4是本实用新型的溢流堰型分布器三维模拟图；

图5是本实用新型的多孔流型分布器三维模拟图。

图6是本实用新型的管式降膜蒸发装置示意图。

附图中，1.输料泵；2.换热器；3.上蒸发器；4.中间接管一；5.中间接管二；6.下蒸发器；7.闪发箱；8.中间接管三；9.中间接管四；10.中间接管五；11.循环泵；12.循环管；13.进液管；14.进汽管；15.蒸发管；16.壳体；17.下管板；18.下管箱；19.上管箱；20.溢流堰型分布器；21.多孔流型分布器；22.上管板；23.折流板；24.不凝气管；25.汽液混合管。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，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它实施例，都属于本专利保护的范围。

参照图1-5所示，本实用新型的一方面提供一种管式降膜蒸发器，包括壳体16，以及设置于所述壳体16上的进液管13、进气管14、蒸发管15、下管板17、下管箱18、上管箱19、液体分布器、上管板22、折流板23、不凝气管24和汽液混合管25；所述进液管13设置于所述壳体16的上部一侧且与所述上管箱19连通，所述液体分布器设置于所述上管箱19的下部且位于所述上管板22的上部；所述进气管14设置于所述壳体16的一侧且位于所述上管板22的下部，所述下管板17设置于所述壳体16的下部，所述下管箱18设置于所述壳体16的底部且位于所述下管板17的下部，所述折流板23设置有若干个，若干个折流板23均布于所述上管板22和下管板17之间，所述不凝气管24设置于所述壳体16的一侧且位于所述下管板17的上部，所述汽液混合管25设置于所述壳体16的一侧且与所述下管箱18连接，所述蒸发管15的上部与所述上管板22连接，所述蒸发器15的下部与所述下管板17连接；所述壳体16的顶部还设置有循环管12，所述循环管12与所述上管箱19连接。

在上述实施例中，所述液体分布器包括溢流堰型分布器20和多孔流型分布器21；所述溢流堰型分布器20设置于所述上管箱19的下部，所述多孔流型分布器21设置于所述溢流堰型分布器20的下部，所述上管板22设置于所述多孔流型分布器21的下部。

管式降膜蒸发器在使用时，作为原料的稀糖浆由从进液管13进入蒸发器的上管箱19内，稀糖浆首先通过溢流堰型分布器20进行布液，然后落入多孔流型分布器21再次布液，最后落到蒸发管上管板22上面，均匀流入蒸发管15内表面进行蒸发；蒸发管15内表面上的稀糖浆与从蒸发器的进汽管14进入蒸发器壳体16内的高温热源进行间壁换热，稀糖浆内的乙醇和水吸热汽化，形成蒸汽；蒸发形成的汽液混合物由蒸发器下管箱18的汽液混合管25进入下道工序；下管箱18也能暂存部分糖浆，由循环泵11把一部分糖浆通过循环管12送入蒸发器的上管箱19，进行强制循环蒸发；进入蒸发器壳体16的高温热源在壳体16内经过数块折流板23与蒸发管15内的稀糖浆充分换热后，从不凝气体管24排出，该汽体进入下道工序，能够确保蒸发管15液体分布均匀，稀糖浆和高温热源充分换热，提高了热效率，糖浆不易糊化挂壁。

参照图6所示，本实用新型的另一方面提供一种管式降膜蒸发装置，包括输料泵1、换热器2、上蒸发器3、中间接管一4、中间接管二5、下蒸发器6、闪发箱7、中间接管三8、中间接管四9、中间接管五10和循环泵11；所述换热器2与所述输料泵1连接，所述上蒸发器3的壳体与所述下蒸发器6的壳体通过中间接管一4连通并形成串联结构，所述上蒸发器3的管程与下蒸发器的6管程通过中间接管二5连通并形成串联结构，为了实现两个蒸发器共用一个闪发箱的目的，使其布局更加紧凑，所述下蒸发器6的管程与闪发箱7通过中间接管三8连通并形成串联结构；所述换热器2的壳体与下蒸发器6的壳体通过中间接管五10连通并形成串联结构，使蒸发器的不凝气体为蒸发前的稀糖浆加热，节约能源；所述下蒸发器6的上管箱与中间接管三8通过中间接管四9连通；所述循环泵11分别与所述上蒸发器3和下蒸发器6连通,在使用时，所述蒸发后的糖浆一部分从下蒸发器用循环泵送入上蒸发器，形成强制循环蒸发，蒸发管布液均匀，稀糖浆蒸发稳定；所述上蒸发器3和下蒸发器6均采用管式降膜蒸发器，所述上蒸发器和下蒸发器的蒸发管长度都比普通蒸发器短，进液均采用组合式分布器，蒸发管内壁稀糖浆分布均匀，管内壁糖浆不易糊化挂壁，适合稀糖浆粘度变化大的特性；同时上述实施例中，由于所述上蒸发器3的壳体与所述下蒸发器6通过中间接管一4连通并形成串联结构，所述上蒸发器3的管程与下蒸发器的6管程通过中间接管二5连通并形成串联结构，这样上蒸发器的气液混合物和热源通过中间连通管都能送入到下蒸发器，比单独两个管式降膜蒸发器布局更紧凑，同时两个蒸发器之间不需要输送泵，节约动力。

本管式降膜蒸发装置在使用时，作为原料的稀糖浆由输料泵1通过换热器2与上蒸发器3排出的高温不凝气体进行换热，升温后稀糖浆进入上蒸发器3，通过液体分布器把糖浆均匀分布于蒸发管内表面进行蒸发，蒸发管内表面上的稀糖浆与上蒸发器3壳体内的高温热源进行间壁换热，稀糖浆内的乙醇和水吸热汽化，形成蒸汽，蒸发形成的汽液混合物进入下蒸发器6；汽液混合物中的蒸汽进入闪发箱7，进行汽液分离，汽液混合物中的液体经过液体分布器再次均匀分布于蒸发管内表面进行蒸发，蒸发管内表面上的稀糖浆与下蒸发器6壳体内的高温热源进行间壁换热，稀糖浆内的乙醇和水吸热汽化，形成蒸汽，蒸汽进入闪发箱7内，进行汽液分离，蒸发后的糖浆储存在下蒸发器6内；连接下蒸发器6的循环泵11，把一部分糖浆送入上蒸发器3，进行强制循环蒸发，另一部分糖浆送入下道工序；进入上蒸发器3壳体内的高温热源经过数块折流板与蒸发管内的稀糖浆充分换热后，进入下蒸发器6的壳体内，在下蒸发器6的壳体内经过数块折流板与蒸发管内的稀糖浆充分换热后，再次进入换热器2与进入上蒸发器3前的稀糖浆进行换热，不凝的尾气经过冷凝器冷凝；确保稀糖浆和高温热源充分换热，提高了热效率；高温热源和稀糖浆温差小，蒸发管液体分布均匀，糖浆不易糊化挂壁。

本实用新型处理量较普通相同面积的单一降膜蒸发器处理量大幅度提升，同时解决了蒸发管布液不均、糖浆在蒸发管内糊化挂壁问题，蒸发效率提高，节约了能源，不需要专门的停机清理检修，提高了装备利用率，降低设备和基建投资，降低了生产成本，为企业带来更大的经济效益。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种管式降膜蒸发器，其特征在于，包括壳体(16)，以及设置于所述壳体(16)上的进液管(13)、进气管(14)、蒸发管(15)、下管板(17)、下管箱(18)、上管箱(19)、液体分布器、上管板(22)、不凝气管(24)和汽液混合管(25)；所述进液管(13)设置于所述壳体(16)的上部一侧且与所述上管箱(19)连通，所述液体分布器设置于所述上管箱(19)的下部且位于所述上管板(22)的上部；所述进气管(14)设置于所述壳体(16)的一侧且位于所述上管板(22)的下部，所述下管板(17)设置于所述壳体(16)的下部，所述下管箱(18)设置于所述壳体(16)的底部且位于所述下管板(17)的下部，所述不凝气管(24)设置于所述壳体(16)的一侧且位于所述下管板(17)的上部，所述汽液混合管(25)设置于所述壳体(16)的一侧且与所述下管箱(18)连接，所述蒸发管(15)的上部与所述上管板(22)连接，所述蒸发管(15)的下部与所述下管板(17)连接。

2.根据权利要求1所述的管式降膜蒸发器，其特征在于，所述壳体(16)的顶部还设置有循环管(12)，所述循环管(12)与所述上管箱(19)连接。

3.根据权利要求1所述的管式降膜蒸发器，其特征在于，所述壳体(16)的内部还设置有若干个折流板(23)。

4.根据权利要求3所述的管式降膜蒸发器，其特征在于，若干个折流板(23)均布于所述上管板(22)和下管板(17)之间。

5.根据权利要求1所述的管式降膜蒸发器，其特征在于，所述液体分布器包括溢流堰型分布器(20)和多孔流型分布器(21)。

6.根据权利要求5所述的管式降膜蒸发器，其特征在于，所述溢流堰型分布器(20)设置于所述上管箱(19)的下部，所述多孔流型分布器(21)设置于所述溢流堰型分布器(20)的下部，所述上管板(22)设置于所述多孔流型分布器(21)的下部。

7.一种管式降膜蒸发装置，其特征在于，包括输料泵(1)、换热器(2)、上蒸发器(3)、中间接管一(4)、中间接管二(5)、下蒸发器(6)、闪发箱(7)、中间接管四(9)和循环泵(11)；所述换热器(2)与所述输料泵(1)连接，所述上蒸发器(3)的壳体与所述下蒸发器(6)的壳体通过中间接管一(4)连通并形成串联结构，所述上蒸发器(3)的管程与下蒸发器(6) 的管程通过中间接管二(5)连通并形成串联结构，所述下蒸发器(6)的上管箱与中间接管三(8)通过中间接管四(9)连通；所述循环泵(11)分别与所述上蒸发器(3)和下蒸发器(6)连通。

8.根据权利要求7所述的一种管式降膜蒸发装置，其特征在于，所述上蒸发器(3)和下蒸发器(6)为管式降膜蒸发器。

9.根据权利要求7所述的一种管式降膜蒸发装置，其特征在于，所述下蒸发器(6)的管程与闪发箱(7)通过中间接管三(8)连通并形成串联结构。

10.根据权利要求7所述的一种管式降膜蒸发装置，其特征在于，所述换热器(2)的壳体与下蒸发器(6)的壳体通过中间接管五(10)连通并形成串联结构。

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