CN218988872U - 氮气保护下的节能蒸馏水机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氮气保护下的节能蒸馏水机，包括原料水泵、原料水管路、冷凝器、初效蒸发器、各级次效蒸发器、原料水预热器、热回收管道及热回收预热器，原料水泵通过原料水进口向原料水管路中输入原料水，原料水进入冷凝器后通过管路向初效蒸发器、各级次效蒸发器输入，最后通过末端浓缩水出口排出；初效蒸发器由工业蒸汽进口通过管路导入热蒸汽，在初效蒸发器、各级次效蒸发器中将原料水加热形成新的热的纯蒸汽，最终热的纯蒸汽汇入冷凝器，在冷凝器中通过热交换被冷却形成纯的蒸馏水。本实用新型热回收预热器将回收的热量与热交换器管程内的原料水进行热交换，得到预热原料水的目的，使热量回收后再次被循环利用。

Description

氮气保护下的节能蒸馏水机

技术领域

本实用新型涉及洁净设备技术领域，尤其是一种氮气保护下的节能蒸馏水机。

背景技术

注射用水由纯化水经蒸馏所得，蒸馏是通过气液相变法和分离法来对原料水进行化学和微生物纯化的工艺过程。多效蒸馏水机通常由两个或更多蒸发换热器、分离装置、预热器、两个冷凝器、阀门、仪表和控制部分等组成。现有多效蒸馏设备中，经过每效蒸发器产生的热的纯蒸汽都用来加热原料水，并在后面的各效中产生更多的纯蒸汽，纯蒸汽在加热蒸发原料水后经过相变冷凝成为注射用水。

由于在这个分段蒸发和冷凝过程中，只有第一效蒸发器需要外部热源加热，经最后一效产生的纯蒸汽和各效纯蒸汽的冷凝是用外部冷却介质来冷却产生注射用水，所以在能源节约方面效果非常明显。但设备使用过程中包括蒸汽不凝气体、二次闪蒸汽、冷凝水、浓缩水、不合格排放水等热源均为直接排放，造成极大浪费，包括来自源水的浪费、提供热源的蒸汽浪费、污水排放处理成本浪费。虽然多效型的蒸馏法已经做到了蒸汽节能，但仍因为蒸汽凝水的排放、浓缩水的排放、冷凝器冷却水的排放、不合格蒸馏水的排放造成大量的热资源的未被利用形成的浪费。

蒸馏水机设备包括高压泵、管道、蒸馏塔、冷却器、阀门等多个单元组成，因生产需要长停机时，长时间停用极易滋生微生物，污染风险极高，通常都是开机后先预冲洗从而降低微生物污染风险，不利于工艺过程中的污染控制。因为蒸馏水机是蒸汽能源消耗大户，故在后端储罐高液位及生产没有需求时就处于停机状态，长时间的停机势必造成微生物污染风险的增加，从而细菌内毒素风险增大而影响水质。为降低微生物、内毒素风险，蒸馏水机的原水来自经处理过的纯化水，其生产成本高昂。

实用新型内容

本申请人针对上述现有技术存在的因为蒸汽凝水的排放、浓缩水的排放、冷凝器冷却水的排放、不合格蒸馏水的排放造成大量的热资源的浪费，因生产需要长停机时极易滋生微生物，污染风险极高等缺点，提供了一种结构合理的氮气保护下的节能蒸馏水机，通过热回收预热器将回收的热量与热交换器管程内的原料水进行热交换，得到预热原料水的目的，使热量回收后再次被循环利用。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种氮气保护下的节能蒸馏水机，包括原料水泵、原料水管路、冷凝器、初效蒸发器、各级次效蒸发器、原料水预热器、热回收管道及热回收预热器，原料水泵通过原料水进口向原料水管路中输入原料水，原料水进入冷凝器后通过管路向初效蒸发器、各级次效蒸发器输入，最后通过末端浓缩水出口排出；初效蒸发器由工业蒸汽进口通过管路导入热蒸汽，在初效蒸发器内将原料水加热形成热的纯蒸汽，然后将热的纯蒸汽依次导入各级次效蒸发器，在各级次效蒸发器中将原料水加热形成新的热的纯蒸汽，最终热的纯蒸汽汇入冷凝器，在冷凝器中通过热交换被冷却形成纯的蒸馏水；热回收管道的流入端至少包括工业蒸汽不凝性气体、工业蒸汽冷凝水出口、初效蒸发器的浓缩水出口、末端浓缩水出口、冷凝器的不凝性气体排放口、不合格蒸馏水出口、冷却水出口中的一种或多种，热回收管道汇集后从流出端导入热回收预热器，热回收预热器将原料水预热后导入原料水管路。

作为上述技术方案的进一步改进：

热回收预热器还包括氮气进口、原料水进口、原料水出口及废水出口，经过过滤的无菌氮气从氮气进口导入热回收预热器，原料水进口导入原料水导入热回收预热器内的热交换器管程，并通过原料水出口经过管道连通到原料水管路，然后导入到冷凝器中。

在导入热回收预热器之前的热回收管道上设置音叉液位开关和汽液混合泵，音叉液位开关用于检测管道内是否存在有液体，并控制汽液混合泵工作开启。

热回收预热器上还设有压力表、排气阀和泄压阀，维护热回收预热器内的气压稳定。

冷凝器包括原料水入口、冷却水进口、冷却水出口、原料水出口、纯蒸汽入口、不凝性气体排放口、蒸馏水出口，原料水管路连接冷凝器的原料水入口并导入原料水，冷却水通过冷凝器的冷却水进口导入并在冷凝器内发生热交换后从冷却水出口排出，冷凝器内的原料水经过原料水出口向初效蒸发器、各级次效蒸发器输入。

初效蒸发器和各级次效蒸发器采用圆柱体结构，顶部设有本级原料水进口，上部设有纯蒸汽接入口接入热蒸汽，初效蒸发器接入的是工业蒸汽进口导入的工业蒸汽，各级次效蒸发器导入的是上一级效蒸发器的热的纯蒸汽。

本级原料水在蒸发器内流转后被加热产生热的纯蒸汽，从蒸发器向外一路流入到对应的原料水预热器内，另一路通过管道导入到下一级效蒸发器。

各级次效蒸发器的底部为纯蒸汽下出口和本级原料水出口，由上一级效蒸发器的热的纯蒸汽经过在本级蒸发器中对原料水的加热工作后经过纯蒸汽下出口通过管道分别或者汇集后最终导入冷凝器中。

本级蒸发器底部的本级原料水出口一路导入到下一级效蒸发器顶部的本级原料水进口，另一路通过管路汇集到蒸发器出水口排出，初效蒸发器、各级次效蒸发器的本级原料水出口汇集到蒸发器出水口前的管路上设有气动控制阀，在蒸发器出水口的管路上设置视镜，通过视镜观察蒸发器出水口的出水情况。

初效蒸发器和原料水预热器一一对应设置，各级次效蒸发器和原料水预热器一一对应设置。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型收集包括工业蒸汽不凝性气体、二次闪蒸汽、工业蒸汽冷凝水、初效和末效蒸发器的浓缩水、经冷凝器排出的冷却水、不合格蒸馏水，液体部分通过带有音叉液位开关的汽液混合泵输送到热交换器壳程(汽体部分可直接透过汽液混合泵泵腔进入热交换器壳程)，为热交换器管程内25℃的纯化水进行预热（温度至少可升至70℃以上），这样经预热70℃的纯化水进入蒸馏水机蒸馏，既有效的进行了热能源回收又因高温纯水减少了工业蒸汽的消耗量。本实用新型实现自动化控制，通过接入经过滤的无菌氮气作为保护气体，在停机时导入先吹干、压排出设备内水分，再维持一定微正压，防止外缘空气入侵，无菌惰性氮气能有效的保护设备内的无菌状态，减少再次开机时的预冲洗时间或免冲洗，从而减少了蒸汽消耗及水的浪费。

附图说明

图1为本实用新型的示意图。

图中：1、冷凝器；2、初效蒸发器；3、次效蒸发器；4、原料水预热器；5、热回收管道；6、热回收预热器；7、本级原料水进口；8、纯蒸汽接入口；9、本级原料水出口；10、纯蒸汽下出口；11、气动控制阀；12、视镜；13、音叉液位开关；14、汽液混合泵；15、压力表；16、排气阀；17、泄压阀。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，包括原料水泵、原料水管路、冷凝器1、初效蒸发器2、各级次效蒸发器3、原料水预热器4、热回收管道5及热回收预热器6，原料水泵通过原料水进口向原料水管路中输入原料水，原料水进入冷凝器1后通过管路向初效蒸发器2、各级次效蒸发器3输入，最后通过末端浓缩水出口排出。初效蒸发器2由工业蒸汽进口通过管路导入热蒸汽，在初效蒸发器2内将原料水加热形成热的纯蒸汽，然后将热的纯蒸汽依次导入各级次效蒸发器3，在各级次效蒸发器3中将原料水加热形成新的热的纯蒸汽，最终热的纯蒸汽汇入冷凝器1，在冷凝器1中通过热交换被冷却形成纯的蒸馏水。

冷凝器1包括原料水入口、冷却水进口、冷却水出口、原料水出口、纯蒸汽入口、不凝性气体排放口、蒸馏水出口，原料水管路连接冷凝器1的原料水入口并导入原料水，冷却水通过冷凝器1的冷却水进口导入并在冷凝器1内发生热交换后从冷却水出口排出，冷凝器1内的原料水经过原料水出口向初效蒸发器2、各级次效蒸发器3输入。初效蒸发器2、各级次效蒸发器3产生的热的纯蒸汽通过冷凝器1的多个纯蒸汽入口导入冷凝器1并发生冷凝反应，同时产生的不凝性气体通过冷凝器1的不凝性气体排放口排出，产生的蒸馏水通过冷凝器1的蒸馏水出口导出，再经过筛选分流，分别通过合格蒸馏水出口和不合格蒸馏水出口排出。

初效蒸发器2和原料水预热器4一一对应设置，各级次效蒸发器3和原料水预热器4一一对应设置。初效蒸发器2和各级次效蒸发器3采用圆柱体结构，顶部设有本级原料水进口7，上部设有纯蒸汽接入口8接入热蒸汽，其中，初效蒸发器2接入的是工业蒸汽进口导入的工业蒸汽，各级次效蒸发器3导入的是上一级效蒸发器的热的纯蒸汽，本级原料水在蒸发器内流转后被加热产生热的纯蒸汽，从蒸发器向外一路流入到对应的原料水预热器4内，另一路通过管道导入到下一级效蒸发器；底部为纯蒸汽下出口10和本级原料水出口9，由上一级效蒸发器的热的纯蒸汽经过在本级蒸发器中对原料水的加热工作后经过纯蒸汽下出口10通过管道分别或者汇集后最终导入冷凝器1中。因此，初效蒸发器2、各级次效蒸发器3产生热的纯蒸汽最终都流入冷凝器1。本级蒸发器底部的本级原料水出口9一路导入到下一级效蒸发器顶部的本级原料水进口7，另一路通过管路汇集到蒸发器出水口排出，用于排出本级蒸发器内的反应后的废弃水。初效蒸发器2、各级次效蒸发器3的本级原料水出口9汇集到蒸发器出水口前的管路上设有气动控制阀11。在蒸发器出水口的管路上设置视镜12，通过视镜12观察蒸发器出水口的出水情况。

热回收管道5的流入端至少包括工业蒸汽不凝性气体、工业蒸汽冷凝水出口、初效蒸发器2的浓缩水出口、末端浓缩水出口、冷凝器1的不凝性气体排放口、不合格蒸馏水出口、冷却水出口中的一种或多种，热回收管道5汇集后从流出端导入热回收预热器6，在导入热回收预热器6之前的热回收管道5上设置音叉液位开关13和汽液混合泵14，音叉液位开关13用于检测管道内是否存在有液体，并控制汽液混合泵14工作开启。热回收预热器6内部设有热交换器管程，热回收预热器6还包括氮气进口、原料水进口、原料水出口及废水出口，经过过滤的无菌氮气从氮气进口导入热回收预热器6，原料水进口导入原料水导入热回收预热器6内的热交换器管程，并通过原料水出口经过管道连通到原料水管路，然后导入到冷凝器1中。热回收预热器6的废水出口用于排出热回收预热器6内产生的废水。热回收预热器6上还设有压力表15、排气阀16和泄压阀17，用于维护热回收预热器6内的气压稳定。

本实用新型在实施时，原料水泵通过原料水进口向原料水管路中输入原料水，原料水进入冷凝器1后通过管路向初效蒸发器2、各级次效蒸发器3输入，最后通过末端浓缩水出口排出。初效蒸发器2由工业蒸汽进口通过管路导入热蒸汽，在初效蒸发器2内将原料水加热形成热的纯蒸汽，然后将热的纯蒸汽依次导入各级次效蒸发器3，在各级次效蒸发器3中将原料水加热形成新的热的纯蒸汽，最终热的纯蒸汽汇入冷凝器1，在冷凝器1中通过热交换被冷却形成纯的蒸馏水。

通过管道将工业蒸汽凝水、初效蒸发器2的浓缩水、末端浓缩水、冷凝器1的不凝性气体、不合格蒸馏水、冷却水连接汇集起来作为热回收管道5，然后在热回收管道5上通过音叉液位开关13感应控制汽液混合泵14的开启(汽体部分可直接透过汽液混合泵泵腔进入热交换器壳程)。汽液混合泵14将热回收管道5内的汽水混合物输送到热回收预热器6内，热回收预热器6将回收的热量与热交换器管程内的原料水进行热交换，得到预热原料水的目的。热回收预热器6上设置压力表15，用于检测管壳内的气压，热回收预热器6上设置排气阀16，用于自动排除管壳内气体，热回收预热器6上设置泄压阀17，防止气压过高而造成设备损伤，共同保障热回收预热器6的安全稳定可靠。经过预热后的原料水通过原料水管路导入到冷凝器1中，参与后续的蒸发器内反应，使热量回收后再次被循环利用。

当蒸馏水机停机时，将经过滤的无菌氮气作为保护气体，通过热回收预热器6进入原料水管路，同时打开初效蒸发器2、各级次效蒸发器3的本级原料水出口9管路上的气动控制阀11，从蒸发器出水口排出蒸发器内的余水，通过蒸发器出水口的管路上的视镜12观察蒸发器出水口的出水情况，直至视镜12内不再出水，关闭初效蒸发器2、各级次效蒸发器3的本级原料水出口9管路上的气动控制阀11。通过热回收预热器6上的压力表15使整个设备内维持微正压，再关闭氮气进口的阀门，防止外面的污染空气侵入到设备中，保障设备停用状态下的无菌环境。通过先吹干、排出设备内水分、再维持微正压，有效的保护设备内的无菌状态，减少再次开机时的预冲洗时间或者实现免冲洗，从而减少蒸汽消耗及水的浪费。

本实用新型收集包括工业蒸汽不凝性气体（温度高达130℃）、二次闪蒸汽（温度高达110℃）、工业蒸汽冷凝水（高达100℃）、初效和末效的浓缩水（高达95℃左右）、经冷凝器排出的冷却水（高达90℃左右）、不合格蒸馏水（高达90℃左右），通过带有音叉液位开关的汽液混合泵输送到热交换器壳程(汽体部分可直接透过汽液混合泵泵腔进入热交换器壳程)，为热交换器管程内25℃的纯化水进行预热（温度至少可升至70℃以上），这样经预热70℃的纯化水进入蒸馏水机蒸馏，既有效的进行了热能源回收又因高温纯水减少了工业蒸汽的消耗量。本实用新型实现自动化控制，通过接入经过滤的无菌氮气作为保护气体，在停机时导入先吹干、压排出设备内水分，再维持一定微正压，防止外缘空气入侵，有效的保护设备内的无菌状态，减少再次开机时的预冲洗时间或免冲洗，从而减少了蒸汽消耗及水的浪费。

以上描述是对本实用新型的解释，不是对实用新型的限定，在不违背本实用新型精神的情况下，本实用新型可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：包括原料水泵、原料水管路、冷凝器（1）、初效蒸发器（2）、各级次效蒸发器（3）、原料水预热器（4）、热回收管道（5）及热回收预热器（6），原料水泵通过原料水进口向原料水管路中输入原料水，原料水进入冷凝器（1）后通过管路向初效蒸发器（2）、各级次效蒸发器（3）输入，最后通过末端浓缩水出口排出；初效蒸发器（2）由工业蒸汽进口通过管路导入热蒸汽，在初效蒸发器（2）内将原料水加热形成热的纯蒸汽，然后将热的纯蒸汽依次导入各级次效蒸发器（3），在各级次效蒸发器（3）中将原料水加热形成新的热的纯蒸汽，最终热的纯蒸汽汇入冷凝器（1），在冷凝器（1）中通过热交换被冷却形成纯的蒸馏水；热回收管道（5）的流入端至少包括工业蒸汽不凝性气体、工业蒸汽冷凝水出口、初效蒸发器（2）的浓缩水出口、末端浓缩水出口、冷凝器（1）的不凝性气体排放口、不合格蒸馏水出口、冷却水出口中的一种或多种，热回收管道（5）汇集后从流出端导入热回收预热器（6），热回收预热器（6）将原料水预热后导入原料水管路。

2.根据权利要求1所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：热回收预热器（6）还包括氮气进口、原料水进口、原料水出口及废水出口，经过过滤的无菌氮气从氮气进口导入热回收预热器（6），原料水进口导入原料水导入热回收预热器（6）内的热交换器管程，并通过原料水出口经过管道连通到原料水管路，然后导入到冷凝器（1）中。

3.根据权利要求1所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：在导入热回收预热器（6）之前的热回收管道（5）上设置音叉液位开关（13）和汽液混合泵（14），音叉液位开关（13）用于检测管道内是否存在有液体，并控制汽液混合泵（14）工作开启。

4.根据权利要求1所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：热回收预热器（6）上还设有压力表（15）、排气阀（16）和泄压阀（17），维护热回收预热器（6）内的气压稳定。

5.根据权利要求1所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：冷凝器（1）包括原料水入口、冷却水进口、冷却水出口、原料水出口、纯蒸汽入口、不凝性气体排放口、蒸馏水出口，原料水管路连接冷凝器（1）的原料水入口并导入原料水，冷却水通过冷凝器（1）的冷却水进口导入并在冷凝器（1）内发生热交换后从冷却水出口排出，冷凝器（1）内的原料水经过原料水出口向初效蒸发器（2）、各级次效蒸发器（3）输入。

6.根据权利要求1所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：初效蒸发器（2）和各级次效蒸发器（3）采用圆柱体结构，顶部设有本级原料水进口（7），上部设有纯蒸汽接入口（8）接入热蒸汽，初效蒸发器（2）接入的是工业蒸汽进口导入的工业蒸汽，各级次效蒸发器（3）导入的是上一级效蒸发器的热的纯蒸汽。

7.根据权利要求6所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：本级原料水在蒸发器内流转后被加热产生热的纯蒸汽，从蒸发器向外一路流入到对应的原料水预热器（4）内，另一路通过管道导入到下一级效蒸发器。

8.根据权利要求6所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：各级次效蒸发器（3）的底部为纯蒸汽下出口（10）和本级原料水出口（9），由上一级效蒸发器的热的纯蒸汽经过在本级蒸发器中对原料水的加热工作后经过纯蒸汽下出口（10）通过管道分别或者汇集后最终导入冷凝器（1）中。

9.根据权利要求8所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：本级蒸发器底部的本级原料水出口（9）一路导入到下一级效蒸发器顶部的本级原料水进口（7），另一路通过管路汇集到蒸发器出水口排出，初效蒸发器（2）、各级次效蒸发器（3）的本级原料水出口（9）汇集到蒸发器出水口前的管路上设有气动控制阀（11），在蒸发器出水口的管路上设置视镜（12），通过视镜（12）观察蒸发器出水口的出水情况。

10.根据权利要求1所述的氮气保护下的节能蒸馏水机，其特征在于：初效蒸发器（2）和原料水预热器（4）一一对应设置，各级次效蒸发器（3）和原料水预热器（4）一一对应设置。

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