CN212369589U - 一种无刮膜短程闪蒸装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无刮膜短程闪蒸装置，通过设置内螺纹凹槽，将传统降膜蒸馏器/刮膜蒸馏器中待蒸馏物料垂直下落流动改为沿螺旋线下降的圆周流动，在同样垂直距离内物料行程可以增加20‑30倍，大幅度延长换热时间，蒸馏效率高，高低沸点组分分离彻底，传热效率提高，在同样蒸馏量的情况下，整个装置的设计高度可以明显降低，体积更小、更紧凑；冷凝器设置在内胆内，其外表面与内胆加热面的直线距离只有300mm‑600mm，待蒸馏物料中低沸点组分可实现瞬间闪蒸，物料蒸发到冷凝过程在几秒钟时间内完成，受热时间短；本装置主要用于化工生产过程有机化合物的蒸馏分离，特别适用于对温度敏感的天然物质的分离提纯以及高沸点物料的蒸馏。

Description

一种无刮膜短程闪蒸装置

技术领域

本实用新型涉及蒸馏技术领域，尤其涉及的是一种无刮膜短程闪蒸装置。

背景技术

蒸馏器是化工生产过程最常用的工艺装置，通过蒸馏可以将不同沸点的有机化合物逐个或分组分开，实现分离提纯的目的。

常见的蒸馏装置包括釜式蒸馏器、塔式蒸馏器等，普遍由加热气化器和冷凝接收器两部分组成。待蒸馏物料间歇或连续进入加热气化器，在一定的温度下，物料中沸点较低的组分受热后由液态转化为气态，沸点较高的组分则保持液体状态。随后，气态组分进入冷凝回收器，降温到沸点以下后重新转变为液态，实现了与高沸点组分的分离。

上述常规蒸馏装置的共同缺点是待蒸馏物料在加热气化器内的停留时间较长，从加热气化器到冷凝接收器的流程比较长，一些对温度敏感的物料，例如植物精油等在高温长时间蒸馏过程中容易发生变化，甚至失去某些特征组分。此外，一些高沸点物料用常规蒸馏装置蒸出也比较困难。

为克服常规蒸馏装置的缺陷，出现了降膜蒸馏器、刮膜蒸馏器等比较特殊的蒸馏装置，该类型的蒸馏器同样由加热气化器和冷凝接收器两部分组成。所不同的是液态待蒸馏物料进入加热气化器后不是长时间停留在塔、釜底部，而是沿加热气化器的内壁顺流而下并形成挂壁液膜，加快了热交换进程，提高了蒸馏效率。气化后的低沸点物料蒸汽仍然须要输送到冷凝接收器冷凝为液体。降膜蒸馏器、刮膜蒸馏器蒸馏装置的共同缺点是装置比较庞大，制造和安装要求非常高，设备投资大。为了增大受热面积和延长热交换时间，降膜蒸馏器和刮膜蒸馏器都设计成高细的圆筒形（塔形），以便待蒸馏物料进入装置后在内壁形成的挂壁液膜有足够的行程、有足够的加热面积、有足够的换热时间，让低沸点组分能够在一次行程内全部气化蒸出。为此，降膜蒸馏器和刮膜蒸馏器的安装高度通常要7-8米甚至到10多米。为了保证待蒸馏物料挂壁液膜均匀不走偏，降膜蒸馏器和刮膜蒸馏器必须尽量垂直，安装精度要求很高。刮膜蒸馏器设计了搅拌电机、转轴和刮壁桨叶，需要很高的加工精度和安装精度，否则会造成待蒸馏物料挂壁液膜不均匀影响蒸馏效率、刮壁桨叶碰壁增加摩擦和损坏设备等问题。

另一种新型蒸馏器是分子蒸馏装置，它是在刮膜蒸馏器的基础上进行改进而成，主要是将加热气化器和冷凝接收器两部分合二为一，即将冷凝接收器设计在加热气化器内部，实现了物料从蒸发到冷凝的行程只有几厘米到十几厘米、时间在几秒钟到十几秒钟内完成。分子蒸馏装置特别适用于对温度敏感的天然物质的分离提纯以及高沸点物料的蒸馏。但是，分子蒸馏装置的显著缺点是在一个设备单元内同时装有加热器、冷凝器和刮膜器，整个设备系统非常复杂，设计、机械加工和组装要求特别高，还要有较多的外围控制和辅助设备，在同等蒸馏能力下，设备投资是常规蒸馏装置的十多倍到几十倍，严重限制了其大量推广应用。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无刮膜短程闪蒸装置，旨在解决现有蒸馏装置的安装高度高，体积大的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种无刮膜短程闪蒸装置，其中，包括：

传热夹层，用于支撑整个结构，热介质在传热夹层内流通；

内胆，设计成封闭式结构；位于传热夹层内，其外表面与传热夹层的内表面接触换热；环绕内胆的内表面由上到下设置有内螺纹凹槽,该内螺纹凹槽环绕内胆的内表面分布并且螺旋向下延伸，一直延伸到内胆的内表面的底部，该内螺纹凹槽的作用是将物料的垂直往下运动转化为螺旋线圆周下降流动，延长热交换时间；

内冷凝器，用于将在内胆内被气化的蒸馏物冷凝成液体；内部通入冷却液；

热介质在传热夹层内不断流通；待蒸馏物料进入内胆内，沿内螺纹凹槽由上到下呈螺旋线圆周下降流动，在待蒸馏物料沿内螺纹凹槽流动的过程中经过内胆、传热夹层的热量传递与热介质实现换热，使待蒸馏物料中沸点较低的组分受热后由液态转化为气态，沸点较高的组分则继续保持液体状态沿内螺纹凹槽下降流动，最终排出内胆；气化后的组分与内冷凝器外表面接触后，重新被冷凝成液体后排出。

所述的无刮膜短程闪蒸装置，其中，所述内冷凝器设置在内胆内。

所述的无刮膜短程闪蒸装置，其中，还包括用于对内胆内进行抽真空处理的抽真空口，所述抽真空口外接抽真空设备。

所述的无刮膜短程闪蒸装置，其中，在内胆内设有用于将待蒸馏物料以高速切线的方式喷入内胆圆周面上的喷嘴，使待蒸馏物料在内螺纹凹槽表面形成一层薄液层。

所述的无刮膜短程闪蒸装置，其中，还包括用于收集被气化后与内冷凝器外表面接触重新被冷凝成液体的物料的接收器，所述接收器设置在内胆内，位于内冷凝器的正下方。

所述的无刮膜短程闪蒸装置，其中，所述内胆由不锈钢板材制作，内胆壁厚度为4mm -6 mm；内胆内表面刻有旋转向下的内螺纹凹槽（3）。

所述的无刮膜短程闪蒸装置，其中，所述内冷凝器的外表面与内胆的内表面的直线距离为300mm-600mm。

所述的无刮膜短程闪蒸装置，其中，所述内冷凝器用不锈钢板材制作，直径300mm-1000mm，厚度1 mm -2 mm。

所述的无刮膜短程闪蒸装置，其中，所述传热夹层设置在外壳的外壁和内壁之间；所述外壳由不锈钢材料制作，形状为椎底、平顶，中间为圆柱，圆柱段的内直径600mm-1500mm，外壁厚度4mm-8mm。

所述的无刮膜短程闪蒸装置，其中，所述接收器设计成漏斗状，用不锈钢板材制作。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过提供一种无刮膜短程闪蒸装置，通过设置内螺纹凹槽，将传统降膜蒸馏器/刮膜蒸馏器中待蒸馏物料的垂直下落流动改为沿螺旋线下降的圆周流动，在同样垂直距离内的物料行程可以增加20-30倍，大幅度延长换热时间，蒸馏效率高，高低沸点组分的分离比较彻底，传热效率提高，在同样蒸馏量的情况下，整个无刮膜短程闪蒸装置的设计高度可以明显降低，体积可以做得更小、更紧凑；冷凝器设置在内胆内，内冷凝器的外表面与内胆的加热面的直线距离只有300mm-600mm，待蒸馏物料中低沸点组分可实现瞬间闪蒸，物料蒸发到冷凝过程在几秒钟时间内完成，受热时间短；本装置主要用于化工生产过程有机化合物的蒸馏分离，特别适用于对温度敏感的天然物质的分离提纯以及高沸点物料的蒸馏。

附图说明

图1是本实用新型中无刮膜短程闪蒸装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式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方式是示例性的，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”、“顺时针”、“逆时针”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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

如图1所示，一种无刮膜短程闪蒸装置，包括：

传热夹层1，用于支撑整个结构，热介质在传热夹层1内流通；

内胆2，设计成封闭式结构；位于传热夹层1内，其外表面与传热夹层1的内表面接触换热；环绕内胆2的内表面由上到下设置有内螺纹凹槽3；

内冷凝器4，用于将在内胆2内被气化的蒸馏物冷凝成液体；内部通入冷却液；

热介质在传热夹层1内不断流通；待蒸馏物料进入内胆2内，沿内螺纹凹槽3由上到下呈螺旋线圆周下降流动，在待蒸馏物料沿内螺纹凹槽3流动的过程中经过内胆2、传热夹层1的热量传递与热介质实现换热，使待蒸馏物料中沸点较低的组分受热后由液态转化为气态，沸点较高的组分则继续保持液体状态沿内螺纹凹槽3下降流动，最终排出内胆2；气化后的组分与内冷凝器4外表面接触后，重新被冷凝成液体后排出。

本技术方案通过设置内螺纹凹槽3，将传统降膜蒸馏器/刮膜蒸馏器中待蒸馏物料的垂直下落流动改为沿螺旋线下降的圆周流动，在同样垂直距离内的物料行程可以增加20-30倍，大幅度延长换热时间，蒸馏效率高，高低沸点组分的分离比较彻底，传热效率提高，在同样蒸馏量的情况下，整个无刮膜短程闪蒸装置的设计高度可以明显降低，体积可以做得更小、更紧凑。

作为一种优选实施例，所述内螺纹凹槽3直接在内胆2的内表面刻制加工而成。优选地，内螺纹凹槽3的深度为2.5mm，垂直宽度为50mm，沿螺旋线向下延伸。本技术方案中，内螺纹凹槽3的作用是将传统降膜蒸馏器中待蒸物料沿着加热壁表面垂直向下运动转化为螺旋圆周运动，可以大幅度延长待蒸物料的行程。以直径1000mm的内胆为例，在1m垂直高度内可以刻制加工10圈内螺纹凹槽3，每圈周长3.14m，10圈总长度是31.4m。待蒸物料原来沿着光面表面垂直往下走1m，改为沿着内螺纹凹槽3流动后，在1m垂直距离内整馏行程变为31.4m，行程延长30倍以上。显然，延长行程以后，传热时间可以大幅度增加，传热效率提高，待蒸馏物料受热充分，低沸点组分能够在行程内基本被气化干净。因此，在同样蒸馏量的情况下，本无刮膜短程闪蒸装置的设计高度可以明显降低，有利于制造、运输和安装。

作为一种优选实施例，所述内胆2由不锈钢板材制作，侧壁厚度为4 mm -6 mm，内表面为加热面。采用厚度为4 mm -6 mm的不锈钢板材制作，可以实现在内胆2的内表面上刻制内螺纹凹槽3，同时，较厚的钢板通过传热夹层1预热可以成为蓄热载体，减少待蒸馏物料进入本无刮膜短程闪蒸装置带来的温度波动。

作为一种优选实施例，所述内冷凝器4设置在内胆2内。运行时内冷凝器4的内部通过进出管道连续通入冷却液，形成低温的外壁。内冷凝器4的外表面与内胆2的加热面（即内胆2的内表面）的直线距离只有300mm-600mm，待蒸馏物料中低沸点组分从气化到冷凝所走过的距离也就是300mm-600mm，受热时间短，达到闪蒸的效果。此外，蒸发器与冷凝器嵌套的一体化设计可以缩小整套无刮膜短程闪蒸装置的体积，方便成套设备整体出厂，有利于运输和现场安装。

作为一种优选实施例，所述内冷凝器4用不锈钢板材制作，直径为300mm-1000mm，厚度为1 mm -2 mm。

作为一种优选实施例，在内冷凝器4的顶部设置有冷凝器入口g，在内冷凝器4的底部设置有冷凝器出口f；冷却液从冷凝器入口g通入内冷凝器4，从冷凝器出口f流出内冷凝器4。

作为一种优选实施例，所述传热夹层1设置在外壳11的外壁和内壁之间；所述外壳11由不锈钢材料制作，形状为圆柱椎底、平顶，圆柱段的内直径600mm- 1500mm，外壁厚度4mm-8mm。传热夹层1内可以使用没有压力的热水或导热油作为加热源，设计工作温度60℃-250℃，设计工作压力≤0.8MPa。传热夹层1还可以经过压力容器设计后使用≤0.6MPa的蒸汽做热源，温度设计范围为100℃-165℃。

在外壳11的顶部设置有夹层入口d，在外壳11的底部设置有夹层出口e；热介质从夹层入口d流入传热夹层1内，从夹层出口e流出传热夹层1。

为了方便将重新被冷凝成液体的物料排出，所述无刮膜短程闪蒸装置还包括用于收集被气化后与内冷凝器4外表面接触重新被冷凝成液体的物料的接收器5，所述接收器5设置在内胆2内，位于内冷凝器4的正下方。

作为一种优选实施例，所述接收器5设计成漏斗状，用不锈钢板材制作，厚度2mm，用于防止冷凝后的低沸点蒸出组分与未蒸发的高沸点组分混合在一起，将低沸点蒸出组分单独收集、输出。

作为一种优选实施例，在接收器5的底部设置有蒸出液出口b，低沸点蒸出组分经蒸出液出口b排出。

为了方便将待蒸馏物料送入内胆2内，在外壳11的上部侧壁上设置有贯穿外壳11侧壁的第一待蒸馏物料进口a1，在内胆2的上部侧壁上设置有贯穿内胆2侧壁的第二待蒸馏物料进口a2，所述第一待蒸馏物料进口a1和第二待蒸馏物料进口a2连通，在第二待蒸馏物料进口a2处设置有喷嘴6，所述喷嘴6设于内胆2内，通过管道对待蒸馏物料进行输送，喷嘴6将待蒸馏物料以高速切线的方式喷入内胆2的圆周面，使待蒸馏物料在内螺纹凹槽3表面形成一层薄液层，使本来垂直向下运动的待蒸馏物料转变为沿螺旋线下降的圆周流动，与内胆2加热面的内螺纹凹槽3接触换热，以延长物料的蒸馏行程。

作为一种优选实施例，在外壳11的底部设置有同时贯穿外壳11底部和内胆2底部的余液出口c，待蒸馏物料从喷嘴6喷入内胆2内，经过蒸馏处理后的余液经过余液出口c排出。

作为一种优选实施例，在与蒸出液出口b连接的管道上设置有抽真空口h，所述抽真空口h外接抽真空设备。抽真空设备通过抽真空口h对内胆2内抽真空，实现减压蒸馏操作，使本无刮膜短程闪蒸装置适合高沸点物料的蒸馏。

本无刮膜短程闪蒸装置的工作原理如下：

1. 将所需温度的导热介质连续送入传热夹层1，若干时间后内胆2的内壁到达设定的工作温度。调节导热介质的流速可以保持内胆2的内壁温度恒定。

2. 如果需要进行减压蒸馏，通过抽真空口h排除内胆2内的空气，使装置内部呈真空状态。

3. 往内冷凝器4内持续通入冷却水。

4. 启动另外配套安装的计量泵，通过第一待蒸馏物料进口a1和第二待蒸馏物料进口a2将物料送入内胆2内，蒸馏量可以通过流速、流量进行调节，根据待蒸馏物料的物性而定。

5. 待蒸馏物料通过喷嘴6进入已经被预热的内螺纹凹槽3表面，沿着圆周螺旋向下运动。物料下行期间被加热，其中的低沸点组分被气化成为气态，离开仍处于液态的高沸点组分，两者被分离。

6. 气态的低沸点组分碰到内冷凝器4的低温外壁，被重新转变为液态，靠重力沿着内冷凝器4的低温外壁向下运动，进入接收器5后再经过蒸出液出口b被输出到另外配套的储罐。

7. 仍处于液态的高沸点组分沿着内胆2的内壁向下，最后经过余液出口c被输出到另外配套的储罐。

8. 本无刮膜短程闪蒸装置可以长期持续、稳定运行。

9. 关闭加热、冷却、输料泵和真空泵，结束一个操作周期。

根据上述所述的无刮膜短程闪蒸装置，现列举以下实施例加以说明：

实施例 1

本实施例所用的无刮膜短程闪蒸装置的主要工程尺寸为：传热夹层1外径1200mm，高度3250mm；内胆2的外径1000mm，壁厚4mm，高度2800mm；内螺纹凹槽3的深度2.5mm，垂直宽度50mm，沿螺旋线向下延伸；内胆2中刻制有内螺纹凹槽3的内壁总高度2200mm，刻制22圈内螺纹凹槽3，每圈周长3.14m，22圈总长度大约69m；内冷凝器4的直径500mm，内胆2的加热面与内冷凝器4外壁的直线距离为250mm。

待蒸馏物料为产自粤西山区的工业品粗松节油，测密度：0.868g/L。经过气相色谱检测，主要成分为：低沸点前馏分占2.2%；α-蒎烯占76.4%；β-蒎烯占8.5%；其余高沸点成分合计12.9%。

蒸馏操作，采用连续常压蒸馏的工作方式，目的是分离粗松节油中的重组分。蒸出物主要收集α-蒎烯，不排除含部分β-蒎烯。

1. 称取10吨（折约11.5

）工业品粗松节油，放入储罐备用。

2. 使用导热油为热源，将导热油炉工作温度设定为200℃。开机，将导热油连续送入蒸馏装置传热夹层1。46分钟后内胆2的内壁温度达到设定的180℃。温度交由自动控温系统自动调节，保持内壁温度恒定。

3. 往内冷凝器4持续通入22℃循环冷却水。

4. 启动另外配套安装的计量泵，通过第一待蒸馏物料进口a1和第二待蒸馏物料进口a2将松节油送入内胆2，流速设定为20L/min。

5. 物料通过喷嘴6进入已经被预热到180℃的内螺纹凹槽3，沿着圆周螺旋向下运动。大约7分钟后有馏分从蒸出液出口b被输出到另外配套的储罐。再过12分钟后有馏分从余液出口c被输出到另外配套的储罐。低沸点组分和高沸点组分实现分离。

6. 蒸馏过程工作温度出现波动，将松节油的进料流量降低到16 L/min后温度可以保持在设定温度。冷凝器出口f排出的循环冷却液的出口温度为78℃，从冷凝器入口g进入内冷凝器4的冷却液入口温度维持在32℃以下。本无刮膜短程闪蒸装置稳定运行。

7. 大约12.5小时，物料蒸馏完毕。

8. 关闭输料泵、加热炉和循环冷却水，结束操作。

实验数据：蒸出物质量8.37t，以粗松节油计算的收率为83.7%，以粗松节油中非重组分质量计算的收率为96.1%。蒸余物1.40t，损失0.23t，物料总损失率2.3%。经过气相色谱检测，蒸出物主要成分为：低沸点前馏分占1.2%；α-蒎烯占89.3%；β-蒎烯占6.4%；其余高沸点成分合计3.1%。α-蒎烯和β-蒎烯合计占95.7%。

实施例 2

本实施例所用的无刮膜短程闪蒸装置的主要工程尺寸为：传热夹层1外径800mm，高度2500mm；内胆2的外径650mm，壁厚4mm，高度2000mm；内螺纹凹槽3的深度2.5mm，垂直宽度50mm，沿螺旋线向下延伸；内胆2中刻制有内螺纹凹槽3的内壁总高度1600mm，刻制16圈内螺纹凹槽3，每圈周长2.0m，16圈总长度大约32m；内冷凝器4的直径250mm，内胆2的加热面与内冷凝器4外壁的直线距离为200mm。

待蒸馏物料为产自粤西山区的工业品粗肉桂油，淡黄色油状液体，有强肉桂气味。测密度为1.070g/L。经过气相色谱检测，主要成分桂皮醛（C₉H₈O）含量62.4%。

蒸馏操作，采用两循环减压蒸馏的工作方式，第一次循环将前馏分去除，第二次循环将后馏分去除，目的是得到桂皮醛（C₉H₈O）含量超过75%的精肉桂油。

1. 称取500 kg（折约467 L）工业品粗肉桂油，放入储罐备用。

2. 使用导热油为热源，将导热油炉工作温度设定为100℃。开机，将导热油连续送入蒸馏装置传热夹层1。26分钟后内胆2的内壁温度达到设定的70℃。温度交由自动控温系统自动调节，保持内壁温度恒定。

3. 启动真空泵。将内胆2内的压力降低到1000Pa以下。

4. 往内冷凝器4持续通入24℃循环冷却水。

5. 启动另外配套安装的计量泵，通过第一待蒸馏物料进口a1和第二待蒸馏物料进口a2将肉桂油送入内胆2，流速设定为3 L/min。

6. 物料通过喷嘴6进入已经被预热到70℃的内螺纹凹槽3，沿着圆周螺旋向下运动。大约5分钟后有馏分（前馏分）从蒸出液出口b被输出到另外配套的储罐。再过6分钟左右有馏分（含桂皮醛和高沸点组分）从余液出口c被输出到另外配套的储罐。

7. 大约2小时40分钟，第一循环蒸馏完毕，低沸点前馏分实现分离。暂停操作，将第一循环收集的蒸余物（含桂皮醛和高沸点组分）装入投料储罐，准备进行第二循环蒸馏操作。

8. 将导热油炉工作温度设定为130℃。开机，将导热油连续送入蒸馏装置传热夹层1。19分钟后内胆2的内壁温度达到重新设定的110℃。温度交由自动控温系统自动调节，保持内壁温度恒定。

9. 启动真空泵。将内胆2内的压力降低到100Pa以下。

10. 往内冷凝器4持续通入24℃循环冷却水。

11. 启动另外配套安装的计量泵，通过第一待蒸馏物料进口a1和第二待蒸馏物料进口a2将第一循环收集的蒸余物（含桂皮醛和高沸点组分）送入内胆2，流速设定为2.5 L/min。

12. 物料通过喷嘴6进入已经被预热到110℃的内螺纹凹槽3，沿着圆周螺旋向下运动。大约8分钟后有馏分（桂皮醛为主）从蒸出液出口b被输出到另外配套的储罐。再过11分钟左右有馏分（主要是高沸点组分）从余液出口c被输出到另外配套的储罐。

13. 大约3小时10分钟，第二循环蒸馏完毕，高沸点后馏分实现分离。蒸馏过程工作温度和进料流量平稳。冷凝器出口f排出的循环冷却液的出口温度为56℃，从冷凝器入口g进入内冷凝器4的冷却液入口温度维持在28℃以下。本无刮膜短程闪蒸装置稳定运行。

14. 关闭输料泵、加热炉和循环冷却水，结束操作。

实验结果：蒸出桂皮醛402 kg，以粗肉桂油计算的收率为80.4%。蒸出前馏分37kg，以粗肉桂油计算的收率为7.4%。蒸余物52 kg，以粗肉桂油计算的收率为10.4%。物料损失9kg。

经过气相色谱检测，目标蒸出物桂皮醛（C₉H₈O）含量77.2%，比蒸馏前的粗产物含量62.4%提高了14.8个百分点，达到质量标准要求。蒸馏分离效果良好。

本无刮膜短程闪蒸装置主要用于化工生产过程有机化合物的蒸馏分离，特别适用于对温度敏感的天然物质的分离提纯以及高沸点物料的蒸馏。本装置集合降膜蒸馏器和分子蒸馏器的优点，使用螺旋降膜运行模式，将加热器与冷凝器设计在同一个内部空间，具有加热器与冷凝器一体化（内冷凝）、使待蒸馏物料在装置内部的整馏行程特别长、换热时间充分，可以实现瞬间闪蒸，物料从蒸发到冷凝过程可以在极短时间内完成；本装置适合连续蒸馏。与现有技术相比，具有如下优点和技术效果：

（1）加热器与冷凝器一体化，采用内冷凝方式，加热器在外层，冷凝器嵌套在内层。整套装置结构简单，体积小，能够整体出厂，到达现场只要连接管道就能够投入使用，无需调试；制造、运输和安装十分方便，可明显节省设备投资。

（2）待蒸馏物料在装置内部行程特别长，与降膜蒸馏器或分子蒸馏器相比，在同样垂直距离内的物料行程可以增加20-30倍，换热时间充分，蒸馏效率高，高低沸点组分的分离比较彻底。

（3）从加热表面到冷凝表面的空间距离一般只有0.2m-0.5m，可以实现瞬间闪蒸，物料从蒸发到冷凝过程在几秒钟时间内完成；特别适用于对温度敏感的天然物质的分离提纯以及高沸点物料的蒸馏。

（4）与分子蒸馏装置对比，取消了搅拌电机、转轴和刮壁桨叶等整套刮膜装置，不但节省运行能耗，而且彻底克服了刮膜蒸馏器和分子蒸馏器需要很高的加工精度和安装精度、刮壁桨叶碰壁增加摩擦和损坏设备等问题，大幅度延长设备使用寿命。

（5）使用单个本装置可以满足连续蒸馏的需求；通过将本装置简单串联组合可用于多组分物料的连续逐级分离。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式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方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

附图标号

传热夹层1；外壳11；内胆2；内螺纹凹槽3；内冷凝器4；接收器5；喷嘴6；第一待蒸馏物料进口a1；第二待蒸馏物料进口a2；蒸出液出口b；余液出口c；夹层入口d；夹层出口e；冷凝器出口f；冷凝器入口g；抽真空口h。

Claims (10)

1.一种无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，包括：

传热夹层（1），用于支撑整个结构，热介质在传热夹层（1）内流通；

内胆（2），设计成封闭式结构；位于传热夹层（1）内，其外表面与传热夹层（1）的内表面接触换热；环绕内胆（2）的内表面由上到下设置有内螺纹凹槽（3）,该内螺纹凹槽（3）环绕内胆（2）的内表面分布并且螺旋向下延伸，一直延伸到内胆（2）的内表面的底部；

内冷凝器（4），用于将在内胆（2）内被气化的蒸馏物冷凝成液体；内部通入冷却液；

热介质在传热夹层（1）内不断流通；待蒸馏物料进入内胆（2）内，沿内螺纹凹槽（3）由上到下呈螺旋线圆周下降流动，在待蒸馏物料沿内螺纹凹槽（3）流动的过程中经过内胆（2）、传热夹层（1）的热量传递与热介质实现换热，使待蒸馏物料中沸点较低的组分受热后由液态转化为气态，沸点较高的组分则继续保持液体状态沿内螺纹凹槽（3）下降流动，最终排出内胆；气化后的组分与内冷凝器（4）外表面接触后，重新被冷凝成液体后排出。

2.根据权利要求1所述的无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，所述内冷凝器（4）设置在内胆（2）内。

3.根据权利要求1所述的无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，还包括用于对内胆（2）内进行抽真空处理的抽真空口（h），所述抽真空口（h）外接抽真空设备。

4.根据权利要求1所述的无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，在内胆内设有用于将待蒸馏物料以高速切线的方式喷入内胆圆周面上的喷嘴（6），使待蒸馏物料在内螺纹凹槽表面形成一层薄液层。

5.根据权利要求1至4任一所述的无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，还包括用于收集被气化后与内冷凝器（4）外表面接触重新被冷凝成液体的物料的接收器（5），所述接收器（5）设置在内胆（2）内，位于内冷凝器（4）的正下方。

6.根据权利要求1至4任一所述的无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，所述内胆（2）由不锈钢板材制作，内胆（2）壁厚度为4 mm -6 mm；内胆（2）内表面刻有旋转向下的内螺纹凹槽（3）。

7.根据权利要求2所述的无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，所述内冷凝器（4）的外表面与内胆（2）的内表面的直线距离为300mm-600mm。

8.根据权利要求1至4任一所述的无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，所述内冷凝器（4）用不锈钢板材制作，直径300mm-1000mm，厚度1 mm -2 mm。

9.根据权利要求1至4任一所述的无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，所述传热夹层（1）设置在外壳（11）的外壁和内壁之间；所述外壳（11）由不锈钢材料制作，形状为椎底、平顶，中间为圆柱，圆柱段的内直径600mm- 1500mm，外壁厚度4mm-8mm。

10.根据权利要求5所述的无刮膜短程闪蒸装置，其特征在于，所述接收器（5）设计成漏斗状，用不锈钢板材制作。

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