CN212262420U - 一种负压蒸馏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种负压蒸馏装置，主要包括蒸发室、换热器、压缩机、抽真空设备、预热器、第一管道和第二管道。在实际应用时可以通过第一管道导入溶液，溶液在低压或者真空的蒸发室内受热蒸发，水蒸气经第二管道穿过预热器时能够对第一管道内的溶液进行预热，同时第二管道内的水蒸气能够降温或冷凝，水蒸气进入换热器后与蒸发室内的溶液进行热交换而降温或冷凝，与此同时溶液能够受热蒸发，整个加工过程充分利用了水蒸气的汽化潜热和冷凝潜热，热能得以循环利用，蒸发过程的热量消耗得以减少，大幅降低了用热成本，减少了冷凝过程造成的热污染。并且可以减少冷却塔等设备设施的投入，减少冷却水的消耗。同时整个装置的占地面积小、结构简单。

Description

一种负压蒸馏装置

技术领域

本实用新型涉及一种蒸馏装置，特别涉及一种具备余热利用功能的负压蒸馏装置。

背景技术

蒸馏是一种热力学的分离工艺，是利用混合液体中各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发、再冷凝以分离整个组分的操作过程，包含蒸发和冷凝两种操作。最常见的是对溶液中的水进行蒸发和冷凝。

浓缩是使溶液中溶剂蒸发而溶液浓度增大的过程，通常用加热等方法使溶液中的溶剂蒸发而增加溶液的浓度。浓缩工艺，通常是脱水作业之一，广泛应用于化学、食品、生物制药等工业中。

无论是溶液中水的蒸发和冷凝，还是以获取浓溶液为目的蒸发浓缩，都离不开水分的蒸发。液态水在低于沸点以下可以自然蒸发，但蒸发只发生在水面上，速度缓慢；沸腾蒸发时，溶液呈沸腾状态，汽化不仅发生在表面，而且发生在内部，蒸发速度远远大于自然蒸发。所以，满足工艺要求往往要求沸腾蒸发。

由于水的比热容比较大，在25℃时大约是4.2kJ/(kg℃)；水的汽化潜热更大，常压下约2250～2490kJ/kg。由水的这些物理性质可知，“蒸馏和浓缩”中蒸发过程要耗费大量热能。

为了减低热耗，人们利用“水的蒸发温度随着绝对真空压力的降低而降低”的物理性质，采用负压(或叫真空)蒸馏(或浓缩)的方法。

负压(或叫真空)蒸发是在蒸发器内形成一定真空度，使溶液的沸点降低而进行蒸发的方法，它具有温度低、湿度小的优点。水在低压下沸点会迅速降低。列表如下：

绝对压力	1000kPa	100kPa	10kPa	1kPa
					水的沸点温度	179.9℃	99.6℃	45.8℃	7℃

从上表可知，负压(或叫真空)蒸发能够满足较低温蒸发和节能的要求，与加热到沸点需要的成本相比，降低压力的成本是微不足道的。目前市面上对于负压蒸馏的研究已经有很多的文献资料和专利技术。

但是在现有技术中，冷凝过程“水蒸气”凝结所释放的冷凝潜热往往通过冷却塔释放到空气中。水的汽化潜热很大，使水在其沸点蒸发所需要的热量差不多五倍于把等量水从1℃加热到100℃所需要的热量。水的冷凝潜热和汽化潜热一样大但并未得到合理利用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种能够有效利用水蒸气的汽化潜热、冷凝潜热的负压蒸馏装置。

根据本实用新型实施例的负压蒸馏装置，其包括：

蒸发室，所述蒸发室内设置有换热器，所述换热器具有延伸于所述蒸发室外侧的输入管和输出管，所述蒸发室的底部设置有排出口；

抽真空设备，连接所述蒸发室；

预热器；

第一管道，穿过所述预热器并连通所述蒸发室，所述第一管道的另一端形成进液口；

第二管道，一端连通所述蒸发室的上端，另一端穿过所述预热器并连接所述换热器上的所述输入管。

根据本实用新型的实施例，至少具有如下技术效果：

在实际应用时，通过第一管道的进液口导入溶液，溶液在低压或者真空的蒸发室内受热蒸发，水蒸气经第二管道穿过预热器时能够对第一管道内的溶液进行预热，同时第二管道内的水蒸气能够降温或者冷凝，水蒸气进入换热器后与蒸发室内的溶液进行热交换而降温或者冷凝，与此同时溶液能够受热蒸发，整个加工过程充分利用了水蒸气的汽化潜热和冷凝潜热，热能得以循环利用，蒸发过程的热量消耗得以减少，大幅降低了用热成本，减少了冷凝过程造成的热污染。并且可以减少冷却塔等设备设施的投入，减少冷却水的消耗。同时整个装置的占地面积小、结构简单。

根据本实用新型的一些实施例，负压蒸馏装置还包括喷淋管，所述喷淋管的一端连通所述蒸发室的下端，另一端延伸至所述蒸发室内的所述换热器的上方，并且所述喷淋管上设置有第一水泵。

根据本实用新型的一些实施例，所述喷淋管延伸于所述换热器的上方的部分设置有若干喷嘴。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二管道与所述蒸发室的连通口位于所述喷淋管的上方。

根据本实用新型的一些实施例，所述喷淋管上设置有过滤机构。

根据本实用新型的一些实施例，所述第二管道上设置有压缩机。

根据本实用新型的一些实施例，所述预热器内设置有导热介质，所述第一管道和所述第二管道均接触所述导热介质。

根据本实用新型的一些实施例，所述排出口连接有第一阀门和第二水泵。

根据本实用新型的一些实施例，所述抽真空设备与所述蒸发室之间设置有单向阀。

根据本实用新型的一些实施例，所述换热器一部分浸于所述蒸发室的溶液内，另一部分位于所述蒸发室内溶液的液面上方。

根据本实用新型的一些实施例，所述蒸发室设置有加热组件。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的第一种结构的简化示意图；

图2是本实用新型的第二种结构的简化示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，本实用新型是一种负压蒸馏装置，包括：

蒸发室100，蒸发室100内设置有换热器101，换热器101具有延伸于蒸发室100外侧的输入管102和输出管103，蒸发室100的底部设置有排出口117；

抽真空设备，连接蒸发室100；

预热器107；

第一管道106，穿过预热器107并连通蒸发室100，第一管道106远离蒸发室100的一端形成进液口；

第二管道105，一端连通蒸发室100的上端，另一端穿过预热器107并连接输入管102。

在实际应用时，通过第一管道106的进液口导入溶液，溶液在低压或者真空的蒸发室100内受热蒸发，水蒸气经第二管道105穿过预热器107时能够对第一管道106内的溶液进行预热，同时第二管道105内的水蒸气能够降温或者冷凝，水蒸气进入换热器101后与蒸发室100内的溶液进行热交换而降温或者冷凝，与此同时溶液能够受热蒸发，整个加工过程充分利用了水蒸气的汽化潜热和冷凝潜热，热能得以循环利用，蒸发过程的热量消耗得以减少，大幅降低了用热成本，减少了冷凝过程造成的热污染。并且可以减少冷却塔等设备设施的投入，减少冷却水的消耗。同时换热器101既用于水蒸气的冷凝，也用于蒸发室100内溶液的受热蒸发，相当于同时兼备冷凝器和蒸发器的功用，效率高且占地面积小，结构简单。

显然，输入管102和输出管103的设置可以采用图1所示的输入管102位于换热器101的下端、输出管103位于换热器101的上端，也可以采用图2所示的输入管102在上、输出管103在下的设置，又或者其他形式。在采用图1所示的输入管102在下、输出管103在上的结构设置时，第一管道106导入的溶液会先接触即将送入输出管103内的水蒸气，因此有利于水蒸气冷凝。而采用图2所示的输入管102在上、输出管103在下的结构设置时，由于冷凝水会向下运动，因此采用输入管102在上、输出管103在下的结构设置便于冷凝水排出。

在实际应用中，取消抽真空设备的设置也可以实现水蒸气的汽化潜热、冷凝潜热的利用。

显然，本实用新型中的负压蒸馏装置还设置有加热组件118，该加热组件118用于对蒸发室100进行加热。在实际设置中，加热组件118可以设置于蒸发室100的外侧进行加热，也可以设置于蒸发室100的内部进行加热，并且加热方式和具体的加热结构可以参照现有技术进行设置，在此不作过多描述。

在实际工作过程中，当蒸发室100温度不足时可以通过加热组件118进行加热，而当温度足够时，加热组件118可以停止工作，节约电能。与之相对的，当蒸发室100温度较高导致换热器101内的水蒸气不足以完全冷凝时，可以通过冷却塔进行热能释放。

在本实用新型的一些实施例中，负压蒸馏装置还包括喷淋管110，喷淋管110的一端连通蒸发室100的下端，另一端延伸至蒸发室100内的换热器101的上方，并且喷淋管110上设置有第一水泵114。工作时，可以通过第一水泵114将蒸发室100底部的溶液抽取至换热器101上方进一步进行蒸发，直至达到需要的浓度。

在实际应用中，可以控制换热器101部分位于蒸发室100内溶液的液面上方，从而使得换热器101形成位于液面上方的第一换热器和位于液面下方的第二换热器，第一换热器可以配合第一管道106和喷淋管110进行蒸发加热，第二换热器可以持续对溶液进行蒸发加热，效率更高。在此基础上，加热组件118可以设置在第一换热器和第二换热器之间，以达到较好的加热效果。

在本实用新型的一些实施例中，喷淋管110延伸于换热器101的上方的部分设置有若干喷嘴。通过喷嘴充分分散溶液，扩大溶液与换热器101的接触面积，提高蒸发效率。

在此基础上，在本实用新型的一些实施例中，第二管道105与蒸发室100的连通口位于喷淋管110的上方，以避免溶液被喷洒进入第二管道105。

在本实用新型的一些实施例中，喷淋管110上设置有过滤机构，该过滤机构采用现有技术中的过滤结构即可，在此不作具体限定。过滤机构的设置可以避免溶液中的杂质或者结晶进入第一水泵114及换热器101的上方，可以延长第一水泵114的工作寿命，同时可以避免或者减少溶液在换热器101表面结垢。

考虑到水蒸气受热升腾会自动进入第二管道105，但效率不够理想，因此在本实用新型的一些实施例中，第二管道105上设置有压缩机111。工作时通过压缩机111吸收水蒸气，提高水蒸气的排出效率，同时在蒸发室100内形成负压或真空，利于溶液内水分的蒸发。

在本实用新型的一些实施例中，预热器107内设置有导热介质，第一管道106和第二管道105均接触导热介质。这样通过导热介质的作用能够通过水蒸气对第一管道106内的溶液进行充分的预热，同时通过第一管道106内的溶液对第二管道105内的水蒸气进行冷凝或降温，有利于提高溶液的浓缩效率或者蒸馏效率。

在本实用新型的一些实施例中，抽真空设备设置为真空泵113，并且在真空泵113与蒸发室100之间设置有单向阀112。工作时可以通过真空泵113对蒸发室100进行抽真空并形成负压环境或真空环境，同时也可以通过真空泵113抽出蒸发室100内的不凝气体，确保蒸发室100内的真空度。

在本实用新型的一些实施例中，排出口117连接有第一阀门和第二水泵115，在实际设置时，第一阀门可以设置为第一闸阀116，并且可以根据工作时间定期开启第一闸阀116和第二水泵115来排出特定浓度的溶液，又或者设置浓度检测，在达到设定浓度时开启第一闸阀116和第二水泵115来排出特定浓度的溶液。

在本实用新型的一些实施例中，输出管103设置有第二闸阀104，第一管道106于进入预热器107之前的部分设置有第三闸阀108，以控制管道开闭。并且第一管道106在第三闸阀108的前方可以设置预处理设备109，该预处理设备109可以是用于除渣的过滤结构，也可以是用于除氧的除氧器，在实际应用中可以根据需要灵活设定，在此不作过多描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种负压蒸馏装置，其特征在于，包括：

蒸发室，所述蒸发室内设置有换热器，所述换热器具有延伸于所述蒸发室外侧的输入管和输出管，所述蒸发室的底部设置有排出口；

抽真空设备，连接所述蒸发室；

预热器；

第一管道，穿过所述预热器并连通所述蒸发室，所述第一管道的另一端形成进液口；

第二管道，一端连通所述蒸发室的上端，另一端穿过所述预热器并连接所述输入管。

2.根据权利要求1所述的负压蒸馏装置，其特征在于：还包括喷淋管，所述喷淋管的一端连通所述蒸发室的下端，另一端延伸至所述蒸发室内的所述换热器的上方，并且所述喷淋管上设置有第一水泵。

3.根据权利要求2所述的负压蒸馏装置，其特征在于：所述喷淋管延伸于所述换热器的上方的部分设置有若干喷嘴。

4.根据权利要求3所述的负压蒸馏装置，其特征在于：所述第二管道与所述蒸发室的连通口位于所述喷淋管的上方。

5.根据权利要求2所述的负压蒸馏装置，其特征在于：所述喷淋管上设置有过滤机构。

6.根据权利要求1所述的负压蒸馏装置，其特征在于：所述第二管道上设置有压缩机。

7.根据权利要求1至6任一项所述的负压蒸馏装置，其特征在于：所述排出口连接有第一阀门和第二水泵。

8.根据权利要求1至6任一项所述的负压蒸馏装置，其特征在于：所述抽真空设备与所述蒸发室之间设置有单向阀。

9.根据权利要求1至6任一项所述的负压蒸馏装置，其特征在于：所述换热器一部分浸于所述蒸发室的溶液内，另一部分位于所述蒸发室内溶液的液面上方。

Images