CN213375169U - 一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，包括壳体、分离器、换热管，多个所述换热管均匀分布在壳体内，且上端固定连接有第一管板，下端固定连接有第二管板，所述第一管板和第二管板上均设有多个通孔，且所述第一管板和第二管板分别固定连接在壳体两端的开口处，所述壳体上端插入分离器内部，且与分离器端口处固定连接，所述壳体侧壁上端设有加热蒸汽进口，下端设有蒸汽冷凝液出口，所述第二管板下侧连接有稀溶液进口，所述分离器下端设有浓溶液出口。本实用新型有益效果：该蒸发器连续进料、连续出料，不存在物料循环问题，设备体积小，而且蒸发器和分离器设计为一体结构，有效降低了设备、管道投资及运行成本。

Description

一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器

技术领域

本实用新型属于蒸发器设备领域，尤其是涉及一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器。

背景技术

目前，国内外蒸发器的型式有很多种，由于硝酸镁溶液具有粘度大、易起泡、容易结垢等特性，一般采用强制循环蒸发系统获得不同浓度的硝酸镁溶液。硝酸镁溶液的浓度越高，沸点温升及结晶温度越高，粘度也越大，强制循环蒸发系统中的循环泵的能耗也随之增大；另外强制循环蒸发系统的循环量一般都在10～20倍的出料量左右，设备尺寸相对较大，高浓度、高熔点物料发生结晶堵塞的风险也随之增加，同时，设备的伴热保温要求也很高，导致蒸发系统的投资及操作难度都增大。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在克服现有技术中在制备高浓度硝酸镁溶液过程中无法降低投资和生产成本的问题，提出一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，包括壳体、分离器、换热管，所述壳体为管状结构，两端开口设置，多个所述换热管均匀分布在壳体内，且上端固定连接有第一管板，下端固定连接有第二管板，所述第一管板和第二管板上均设有多个通孔，所述换热管的上端和下端均分别与第一管板和第二管板的通孔处一一对应连接在一起，且所述第一管板和第二管板分别固定连接在壳体两端的开口处，所述壳体上端插入分离器内部，且与分离器端口处固定连接，所述壳体侧壁上端设有加热蒸汽进口，下端设有蒸汽冷凝液出口，所述第二管板下侧连接有稀溶液进口，所述分离器下端设有浓溶液出口。

进一步的，所述壳体侧壁上端还设有不凝气出口，所述不凝气出口处还连接有位于壳体内侧且竖直向上设置的出口管，所述出口管上端靠近第一管板底部设置。

进一步的，所述第二管板下侧固定连接有封头，所述封头底部开设有稀溶液进口。

进一步的，所述壳体内沿换热管长度上设有多个折流板。

进一步的，所述壳体侧壁下侧还设有排净口，所述排净口高度低于蒸汽冷凝液出口的高度，且尺寸也小于蒸汽冷凝液出口的尺寸。

进一步的，所述壳体侧壁中间处还设有膨胀节。

进一步的，所述分离器侧壁上设有视镜和人孔，所述分离器下端还设有测温口，顶部设有二次蒸汽出口，在所述二次蒸汽出口下方设有不锈钢散堆填料层。

进一步的，所述第一管板上侧固定连接有防涡流圈，所述防涡流圈包括锥形板、第一环板和第二环板，所述第一环板焊接在锥形板的开口外围，所述第二环板位于第一环板下方，且在第二环板和第一环板之间沿周向均匀焊接有多个竖直设置的弧形桨叶，在所述第一环板和第二环板上均匀设有多个一一对应的连接孔，通过螺栓穿过第一环板和第二环板的连接孔并与第一管板上的连接孔连接在一起。

进一步的，所述锥形板内侧壁上均匀设有多个加强筋。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器在壳体内设置多个换热管，换热管一端连接在第一管板上并通过第一管板上的通孔与分离器连通，另一端连接在第二管板上并通过第二管板上的通孔与壳体的稀溶液进口连通；通过第二管板上的通孔将进入壳体内的液体分流到换热管，溶液在换热管内壁上形成一层均匀的液膜，液膜经过加热的蒸汽进行加热，使得硝酸镁溶液开始蒸发浓缩，并经换热管顶部喷出，在分离器内进行汽液分离并收集浓缩液；该蒸发器连续进料、连续出料，不存在物料循环问题，设备体积小，而且蒸发器和分离器设计为一体结构，有效降低了设备、管道投资及运行成本；生产过程中即使出现了换热管堵塞现象，清理难度及工作量也相对减少很多；且操作简便，生产安全可靠性强、还具有节能降耗的优点；该蒸发器为满足不同工艺对高浓度硝酸镁溶液的需求，采用10～12公斤的饱和蒸汽加热即可实现；该蒸发器还可以用于制备其他高浓度溶液。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的防涡流圈俯视图；

图3为本实用新型实施例所述的防涡流圈主视图的剖视图。

附图标记说明：

1-稀溶液进口；2-排净口；3-壳体；4-换热管；5-膨胀节；6-加热蒸汽进口；7-测温口；8-视镜；9-分离器；10-二次蒸汽出口；11-不锈钢散堆填料层；12-人孔；13-防涡流圈；14-浓溶液出口；15-不凝气出口；16-折流板；17-蒸汽冷凝液出口；18-第一管板；19-第二管板；20-封头；21-锥形板；22-第一环板；23-弧形桨叶；24-第二环板。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，包括壳体3、分离器9、换热管4，所述壳体3为管状结构，两端开口设置，多个所述换热管4均匀分布在壳体3内，且上端固定连接有第一管板18，下端固定连接有第二管板19，所述第一管板18和第二管板19上均设有多个通孔，所述换热管4的上端和下端均分别与第一管板18和第二管板19的通孔处一一对应并焊接在一起，且所述第一管板18和第二管板19分别焊接在壳体3两端的开口处，所述壳体3上端插入分离器9内部，且与分离器9端口处固定连接，所述壳体3侧壁上端设有加热蒸汽进口6，下端设有蒸汽冷凝液出口17，所述第二管板19下侧连接有稀溶液进口1，所述分离器9下端设有浓溶液出口14。

本实施例中，分离器9下端端口处焊接有分离器9法兰，壳体3上端与分离器9下端端口连接处焊接有壳体3法兰，分离器9法兰和壳体3法兰通过螺栓固定连接在一起。

所述壳体3侧壁上端还设有不凝气出口15，所述不凝气出口15处还连接有位于壳体3内侧且竖直向上设置的出口管，所述出口管上端靠近第一管板18底部设置，由于壳体3内本身存在一定的空气，当蒸汽进入壳体3后，空气作为不凝气会积聚在壳体3的顶部，发生不凝气集聚的这一段所对应的换热管4内的溶液受到蒸汽加热的效果就明显比其他部位受到蒸汽加热的效果差，因此，设计出口管和不凝气出口15可以完全排出壳体3内的空气，保证了换热管4内溶液的受热均匀性。

所述第二管板19下侧固定连接有封头20，所述封头20底部开设有稀溶液进口1，本实施例中，封头20上端开口处焊接有封头20法兰，第二管板19外围焊接有管板法兰，封头20法兰和管板法兰通过螺栓固定连接在一起，最终实现封头20固定连接在第二管板19下侧。

所述壳体3内沿换热管4长度上设有多个折流板16，本实施例中，折流板16焊接连接在壳体3内壁上，蒸汽经折流板16并加热蒸发物料，形成冷凝液。

所述壳体3侧壁下侧还设有排净口2，所述排净口2高度低于蒸汽冷凝液出口17的高度，且尺寸也小于蒸汽冷凝液出口17的尺寸，所述排净口2用于装置工作结束并关闭蒸汽冷凝液出口17后排出残余冷凝下来的液体。

所述壳体3侧壁中间处还设有膨胀节5，膨胀节5为环形凸起结构，壳体3分为上壳体3和下壳体3，膨胀节5的上下两端开口处分别与上壳体3和下壳体3的侧壁焊接在一起，由于壳体3和换热管4均为钢材质，会出现热胀冷缩现象，如果换热管4膨胀拉长的程度比壳体3大，那么此时由于换热管4和壳体3两端均为固定连接在一起的结构，为了避免壳体3因换热管4的拉长导致的壳体3破裂问题，在壳体3上设置膨胀节5，就会通过拉伸膨胀节5来增加壳体3的长度的变化，有效避免壳体3在热胀冷缩过程中出现断裂的问题，保证了设备的使用安全。

所述分离器9侧壁上设有视镜8和人孔12，视镜8用于观察分离器9内部的汽液分离情况，人孔12方便人员对分离器9内部进行检修，所述分离器9下端还设有测温口7，方便利用温度计测量分离器9内部浓缩液的温度，顶部设有二次蒸汽出口10，在所述二次蒸汽出口10下方设有不锈钢散堆填料层11，用于消泡和除沫，降低二次蒸汽冷凝液中盐的含量。本实施例中，在分离器9上对称设置两个视镜8，可随时监测蒸发器内的运行情况。

如图1至图3所示，所述第一管板18上侧固定连接有防涡流圈13，所述防涡流圈13包括锥形板21、第一环板22和第二环板24，所述第一环板22焊接在锥形板21的开口外围，所述第二环板24位于第一环板22下方，且在第二环板24和第一环板22之间沿周向均匀焊接有多个竖直设置的弧形桨叶23，在所述第一环板22和第二环板24上均匀设有多个一一对应的连接孔，通过螺栓穿过第一环板22和第二环板24的连接孔并与第一管板18上的连接孔连接在一起。本实施例中，经过蒸汽加热后的浓缩液形成气液两相流动的物料从换热管4上端口喷出，喷出后经过锥形板21阻挡，大大减小了物料的冲击力，物料沿锥形板21的外侧壁想四周流动，再经过第一环板22和第二环板24之间的弧形桨叶23进行导向流动，进一步降低物料的冲击力。设置防涡流圈13，保证气液两相流动稳定的出料，降低蒸发器的阻力，进而降低能耗。

所述锥形板21内侧壁上均匀设有多个加强筋，对锥形板21起到加强作用。

本实施例中，伸入分离器9内的壳体3采用不锈钢材质，处于分离器9外的壳体3采用碳钢材质，这样能更好地节省投资。

本实施例的工作过程如下：

该蒸发器蒸发过程中包含两股物流，分别为自下而上流动的硝酸镁溶液、自上而下流动的加热蒸汽。

稀硝酸镁溶液自稀溶液进口1进入蒸发器底部，通过第二管板19上的通孔分别进入各换热管4内，溶液在换热管4内壁上形成一层均匀的液膜；同时，经过加热的蒸汽自加热蒸汽进口6进入壳体3内，对换热管4内的溶液进行加热；在新鲜蒸汽的加热作用下，硝酸镁溶液开始蒸发浓缩，换热管4顶部经防涡流圈13出来的溶液浓度可达80％以上，浓缩液最终通过浓溶液出口14流出；

新鲜加热蒸汽通过加热蒸汽进口6入蒸发器壳体3，壳程设有多个折流板16，蒸汽经折流板16并加热蒸发物料，形成冷凝液，从蒸汽冷凝液出口17排出。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，其特征在于：包括壳体(3)、分离器(9)、换热管(4)，所述壳体(3)为管状结构，两端开口设置，多个所述换热管(4)均匀分布在壳体(3)内，且上端固定连接有第一管板(18)，下端固定连接有第二管板(19)，所述第一管板(18)和第二管板(19)上均设有多个通孔，所述换热管(4)的上端和下端均分别与第一管板(18)和第二管板(19)的通孔处一一对应连接在一起，且所述第一管板(18)和第二管板(19)分别固定连接在壳体(3)两端的开口处，所述壳体(3)上端插入分离器(9)内部，且与分离器(9)端口处固定连接，所述壳体(3)侧壁上端设有加热蒸汽进口(6)，下端设有蒸汽冷凝液出口(17)，所述第二管板(19)下侧连接有稀溶液进口(1)，所述分离器(9)下端设有浓溶液出口(14)。

2.根据权利要求1所述的一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，其特征在于：所述壳体(3)侧壁上端还设有不凝气出口(15)，所述不凝气出口(15)处还连接有位于壳体(3)内侧且竖直向上设置的出口管，所述出口管上端靠近第一管板(18)底部设置。

3.根据权利要求1所述的一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，其特征在于：所述第二管板(19)下侧固定连接有封头(20)，所述封头(20)底部开设有稀溶液进口(1)。

4.根据权利要求1所述的一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，其特征在于：所述壳体(3)内沿换热管(4)长度上设有多个折流板(16)。

5.根据权利要求1所述的一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，其特征在于：所述壳体(3)侧壁下侧还设有排净口(2)，所述排净口(2)高度低于蒸汽冷凝液出口(17)的高度，且尺寸也小于蒸汽冷凝液出口(17)的尺寸。

6.根据权利要求1所述的一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，其特征在于：所述壳体(3)侧壁中间处还设有膨胀节(5)。

7.根据权利要求1所述的一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，其特征在于：所述分离器(9)侧壁上设有视镜(8)和人孔(12)，所述分离器(9)下端还设有测温口(7)，顶部设有二次蒸汽出口(10)，在所述二次蒸汽出口(10)下方设有不锈钢散堆填料层(11)。

8.根据权利要求1所述的一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，其特征在于：所述第一管板(18)上侧固定连接有防涡流圈(13)，所述防涡流圈(13)包括锥形板(21)、第一环板(22)和第二环板(24)，所述第一环板(22)焊接在锥形板(21)的开口外围，所述第二环板(24)位于第一环板(22)下方，且在第二环板(24)和第一环板(22)之间沿周向均匀焊接有多个竖直设置的弧形桨叶(23)，在所述第一环板(22)和第二环板(24)上均匀设有多个一一对应的连接孔，通过螺栓穿过第一环板(22)和第二环板(24)的连接孔并与第一管板(18)上的连接孔连接在一起。

9.根据权利要求8所述的一种获得高浓度硝酸镁溶液的蒸发器，其特征在于：所述锥形板(21)内侧壁上均匀设有多个加强筋。

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