WO2013075398A1 - 反重力液体蒸发器 - Google Patents

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WO2013075398A1
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张建臣
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Zhang Jianchen
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/16—Evaporating by spraying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/26—Fractionating columns in which vapour and liquid flow past each other, or in which the fluid is sprayed into the vapour, or in which a two-phase mixture is passed in one direction
    • B01D3/28—Fractionating columns with surface contact and vertical guides, e.g. film action

Definitions

  • an object of the present invention to provide a separation apparatus for liquid volatile impurities which is more capable of separating impurities, has a smaller apparatus, is less expensive, consumes less energy, and is more efficient in operation.
  • the above object is achieved by the following technical solutions: Development of an anti-gravity liquid evaporator comprising a tank body having an upper opening on the upper side and a lower opening on the lower side, and a spray nozzle on the upper part of the tank, the characteristic of which is:
  • the can body is provided with a plurality of plate-like dispersing sheets extending in a horizontal direction or an oblique direction.
  • Figure 2 is a plan view of the A-A section of the first embodiment.
  • Figure 5 is a front elevational view of a third embodiment
  • Figure 8 is an enlarged front elevational view of the component dispersing sheet of the fifth embodiment
  • Figure 9 is a schematic view showing the assembly of the component dispersing sheet of the fifth embodiment.
  • Figure 10 is a partially enlarged schematic view showing a sixth embodiment;
  • Figure 11 is a front elevational view of the component dispersing sheet of the seventh embodiment
  • Figure 12 is a front elevational view showing the assembly of the component dispersing sheet of the seventh embodiment
  • Figure 13 is a front elevational view of the component dispersing sheet of the eighth embodiment.
  • Figure 14 is a front elevational view of an eighth embodiment.
  • the general idea of the present invention is to replace the vertical flow by liquid translation, in particular, to make the liquid move against the gravity by the internal molecular gravitational force on the lower side of the plane or the inclined surface, thereby obtaining more uniform dispersion and making the volatile matter more thorough. Evaporate out.
  • the liquid supply pipe 5 is provided with a gas-liquid mixing chamber 6, and the liquid enters the hot gas phase input from the gas-liquid mixing chamber 6 and the hot gas pipe 4.
  • the mixing, the fluidity is enhanced, and then pumped into the nozzle 3 under the control of the flow controller and sprayed into the tank 1.
  • the utility model is characterized in that: the tank body 1 is provided with a dispersing sheet 8 which is bent by a thin plate.
  • the dispersing sheet 8 is bent. In the figure, only one horizontal and vertical reciprocating manner is exemplified. We have a horizontal thin plate as a flat flow plate 9, and an erect thin plate as a vertical flow plate 10, and a plurality of pieces are opposed to each other.
  • the flow of the liquid on the dispersing sheet 8 can be seen in conjunction with Fig. 3: the liquid reaching the upper surface of the dispersing sheet 8 is advected to the periphery, and flows downward by gravity at the edge, but due to the small amount of liquid, it is affected by the liquid and the surface of the sheet.
  • the gravitational force between the gravitational force and the internal gravitational force of the liquid does not fall directly, but is flattened along the lower surface of the dispersing piece, with a little Dropping onto the next layer of the plate continues to translate, and most of the flow to the longitudinal flow plate 10 and then downward.
  • the gravitational acceleration immediately accumulates in the longitudinal flow and then enters the translation process and drops to zero.
  • the tiny kinetic energy that has just accumulated becomes the driving force for the slow diffusion of the fluid and is rapidly consumed in the friction.
  • the liquid can be continuously dispersed and recombined on the plate surface, and a new thin layer is repeatedly formed. Under the action of reverse steam, the volatilization thereof The matter will be freed from the bondage of the molecule.
  • the can body 1 is large and small, and the upper portion of the upper portion is composed of a flat plate 9 and a longitudinal flow plate 10, which are divided into two groups.
  • the upper end of the dispersing sheet 8 is flush, and the flat plate 9 and the vertical flow plate 10 of the upper dispersing sheet 8 are stepped, and the lower portion is repeatedly folded back.
  • the upper end of the can body 1 is provided with a vacuum device 11, and the lower port is provided with a steam tube 12, and the dispersing sheet 8 in the tank is divided into three forms, one of which is mounted on the can body.
  • a multi-layer annular baffle 9 on the inner wall, and a sleeve 13 is also arranged inside the can body 1.
  • the sleeve 13 is provided with a plurality of annular baffles 9 inside and outside, and the third is a column 14 in the middle of the tank.
  • a plurality of annular baffles 9 are also mounted around the column 14. The adjacent two rows of louvers 9 are interleaved with each other.
  • the apparatus shown in Fig. 6 is basically the same as the third embodiment, except that the inner sleeve 13, the column 14 and the upper baffle plate 9 are integral, and the sling is soft. 15 is hung inside the can body 1, and the position can be automatically adjusted to maintain the flatness of the dispersing sheet 8, which requires a lower level of installation.
  • the dispersing sheet 8 shown in Fig. 7 is similar to the first embodiment except that the flat plate has a certain inclination, which is called a diagonal flow plate 16, and the inclined direction of the inclined flow plate 16 and the liquid flow.
  • the direction is the same, that is In the direction of liquid flow, the diagonal flow plate 16 is slightly lowered, and the angle with the horizontal line is ⁇ 5 °, and 1 to 2 ° is preferable.
  • Fig. 9 shows a combined state in which a plurality of dispersing sheets 8 are interlaced, and this mechanism is suitable for a tank 1 having a rectangular cross section.
  • the dispersing sheet 8 shown in Fig. 10 is a plurality of thin plates which are connected to one side of the upright longitudinal flow plate 10.
  • the center line of the thin plate is horizontal and should belong to the flat flow plate 9, but the upper and lower surfaces are fixed.
  • the inclination should belong to the diagonal flow plate 16. It is a type of combination of the laminar flow plate 9 and the diagonal flow plate 16, and this structure is more suitable for the connection structure of the inner wall of the can body 1 and the dispersion sheet 8.
  • the dispersing sheet 8 shown in Fig. 11 is a structure in which the laminar flow plate 9 and the diagonal flow plate 16 are joined, and the dispersing sheet 8 has a plurality of flat and parallel laminar plates 9, each of which is adjacent to the two parallel plates. 9 is connected end to end by a diagonal flow plate 15 to form a " ⁇ " type structure.
  • the process of vertical movement of the liquid of this structure is further reduced and the dispersion performance is better. It is especially convenient for a multi-piece set as shown in Fig. 12, since each dispersing piece 8 of the set is the same, which is convenient for batch production and enhances the feasibility of the technical solution.
  • the dispersing sheet 8 shown in Fig. 13 is composed of a plurality of inclined plates 16 which are repeatedly folded back and forth, and are mounted in the can body 1 in the form of Fig. 14, and the liquid flow on both sides of the diagonal flow plate 16 is very It is even and smooth, and it is very convenient to manufacture. It is a form of structure that is easy to popularize.

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Abstract

一种反重力液体蒸发器，包括罐体（1），罐体（1）上面有上口（2），下面有下口（7），罐内上部设有喷液嘴（3），罐体（1）内装有多片沿水平方向或倾斜方向延伸的板状分散片（8）。液体在该反重力液体蒸发器内主要沿水平或倾斜的板面流动，降低了下落的速度，挥发物质游离机会显著增多。

Description

反重力液体蒸发器
技术领域
本发明涉及一种设备， 即一种反重力液体蒸发器。 背景技术
说
油脂等液体物质在加工过程中往往需要去除杂质，其中粗大的颗粒状杂质多用过滤 的方法分离， 比重大的杂质多用沉淀的方法分离，一些容易气化的杂质多通过分馏或蒸 发的方式分离。 分馏是对物料加热， 使某种物质达书到沸点而脱离， 需要耗费大量热能， 且对某些产品的质量会产生负面影响。蒸发是某种物质经物料表面挥发出去的过程，只 要使物料散开， 获得尽可能大的表面积， 辅之蒸汽和负压措施即可， 耗能较低， 对产品 质量无不良影响， 故在实践中应用较多。 可是， 目前的液体蒸发设备还很不完善， 存在 着体积高大， 生产效率低， 净化性能差等不足， 急需改进提高。 以食用油为例， 初榨的 油脂里面含有水分和容易挥发的多种异味杂质， 需要采用液体蒸发设备进行处理。现有 食用油脱酸脱臭的蒸发设备， 是在罐体内设置多个立管， 立管由下向上通入热气， 罐内 缓慢注油， 当油面超过立管上口， 油脂即进入管内， 并沿管壁向下流出罐体， 异味物质 随热气上行而分离出去。 此类设备的不足之处是： 液体靠重力下行， 流速越来越快， 这 不仅要增加设备的高度， 而且蒸发性能随流速的增加而降低， 分离效果不理想。 为此， 人们把罐体内部分为多层空间，分层装配立管，使油脂在较低的速度下停止下流而进入 下层重新流动。这样虽然取得了一定的效果， 但液体仍未摆脱垂直下行的方式， 重力加 速度的影响仍然很大， 供液体下流的面积也比较小， 作业效率也比较低， 特别是设备的 结构更加复杂， 体积也比较庞大， 造价居髙不下。 发明内容
本发明的目的是提供一种分离杂质的能力更强、设备的体积更小、造价更低、耗能 更少、 工作效率更髙的液体可挥发杂质的分离设备。 上述目的是由以下技术方案实现的： 研制一种反重力液体蒸发器， 包括罐体， 罐体 上面有上口， 下面有下口， 罐内上部设有喷液嘴， 其特点是： 所说的罐体内装有多片沿 水平方向或倾斜方向延伸的板状分散片。
所说的分散片是多片向水平方向延伸的平流板， 平流板之间由竖立的纵流板相连。 所说的分散片是多片向倾斜方向延伸的斜流板， 斜流板之间由竖立的纵流板相连。 所说的分散片是多片向水平方向延伸的平流板， 平流板之间由倾斜的斜流板相连。 所说的分散片是多片向倾斜方向延伸的斜流板， 斜流板之间由倾斜的斜流板相连。 所说的分散片的弯折处为圆滑过度面。
所说的罐体的上口与真空器的吸气口相对， 罐体的下口与蒸汽输送管口相对。 所说的喷液嘴与输液管相接， 输液管上设有设有流量控制器和液气混合室。
本发明的有益效果是： 液体主要沿水平或倾斜的板面流动， 降低了下落的速度， 挥 发物质游离机会显著增多， 特别是液体能依靠分子引力， 克服重力作用， 在分散片的下 表面沿水平方向或倾斜方向流动， 分散作用尤佳。 因而可在简化结构、 降低高度、 降低 能耗的情况下达到满意的蒸发效果， 液体的质量不受影响， 处理成本大幅降低， 特别适 合食用油脱酸脱臭、 石油净化以及多种液体挥发成分提取等作业。
附图说明
图 1是第一种实施例的主视图；
图 2是第一种实施例的 A-A断面俯视图 t
图 3是第一种实施例的工作原理示意图：
图 4是第二种实施例的主视图；
图 5是第三种实施例的主视图；
图 6是第四种实施例的主视图；
图 7是第五种实施例的工作原理示意图：
图 8是第五种实施例的部件分散片的放大主视图；
图 9是第五种实施例的部件分散片的装配示意图； 图 10是第六种实施例的局部放大示意图；
图 11是第七种实施例的部件分散片的主视图；
图 12是第七种实施例的部件分散片的装配主视图；
图 13是第八种实施例的部件分散片的主视图；
图 14是第八种实施例的主视图。
图中可见： 罐体 1, 上口 2, 喷液嘴 3, 热气管 4, 输液管 5， 气液混合室 6, 下口 7， 分散片 8, 平流板 9， 纵流板 10, 真空器 11， 蒸汽管 12, 套筒 13， 立柱 14， 吊索 15， 斜流板 16， 过渡面 17。
具体实施方式
本发明总的构思是以液体平动代替垂直流动的方式，特别是使液体克服重力作用靠 内部分子引力在平面或斜面的下侧平动， 从而得到更均匀的分散，使挥发物质更彻底的 蒸发出去。
第一种实施例： 如图 1、 2所示， 这种蒸发器有一个细高的中空罐体 1， 罐体 1的 横断面可以是矩形、 棱形、 圆形或椭圆形等形状之一， 罐体 1的上方有上口 2, 下端有 下口 7， 上口 2可接真空器， 下口 7为排料口， 并与蒸汽管相对。 在罐体 1的上部， 设 有喷液嘴 3, 喷液嘴 3与输液管 S相通， 输液管 5上装有气液混合室 6, 液体进入气液 混合室 6与热气管 4输入的热气相混合，流动性增强， 随后在流量控制器的控制下定量 泵入喷液嘴 3， 喷送到罐体 1里面。 其特点是： 罐体 1里面装有由薄板弯折而成的分散 片 8。 分散片 8弯折的方式很多， 图中仅例举一种水平和垂直反复回折的方式， 我们把 水平的薄板成为平流板 9, 把竖立的薄板称为纵流板 10， 多片上下相对的平流板 9由多 片纵流板 10相连接构成一排分散片 8。 分散片 8的数量至少有一排， 图 1中例举的是 三排， 当然还可以更多。 这种分散片 8可以通过多种支撑方式固定在罐体内。
结合图 3可见液体在分散片 8上的流动过程：到达分散片 8上表面的液体向周围平 流， 在边缘处受重力作用向下流动， 但由于液体的量较小， 受液体与板面之间的引力以 及液体内部分子间的引力作用， 不会直接下落， 而是沿分散片下表面平动， 间或有少许 滴落到下一层板面上继续平动， 多数流至纵流板 10再向下流。 在反复回折的过程中， 重力加速度在纵向流动时短暂积累后立即进入平动过程而降为 0，刚刚积累的微小动能， 成为推动流体缓慢扩散的动力， 并在摩擦中迅速消耗。 显然， 在液体的粘度、 流量确定 的情况下， 采用合理的结构参数， 液体就能在板面上不断的分散和重组， 反复形成新的 薄层， 在逆向蒸汽的作用下， 其中的易挥发物质就会脱离分子的束缚而游离出去。
为了验证上述理论的正确性， 2008年以来我们进行了多次对比实验。 其中， 葵花 油、大豆油脱酸脱臭的实验取得了比较完整的数据。数据表明， 本装置与现有的立管式 多层挥发罐相比， 在处理量和净化指标相同的情况下， 其高度降低 50%以上， 蒸汽消 耗量下降 40%以上， 上限净化指标远高于对照设备， 产品档次显著提高， 设备造价大 幅度降低， 受到了有关专家学者的好评。
第二种实施例： 如图 4所示， 罐体 1上大下小， 上圆下方， 里面的分散片 8是由平 流板 9和纵流板 10组成， 分两组。 分散片 8的上端平齐， 上部分散片 8的平流板 9和 纵流板 10呈阶梯状， 下部呈反复回折状。
第三种实施例： 如图 5所示， 罐体 1的上口装有真空器 11 , 下口装有蒸汽管 12， 罐内的分散片 8分三种形式， 一种是装在罐体 1内壁上的多层环状平流板 9， 二是罐 体 1里面还套装有套筒 13，套筒 13内外均装有多片环状平流板 9, 三是罐内正中有一 支立柱 14， 立柱 14周围也装有多片环状平流板 9。相邻两排平流板 9之间相互交错穿 插。 罐体 1的内壁、 罐内的套筒 13以及立柱 14都相当于纵流板 10， 液体能在各个平 流板 9的上下平面和纵流板 10上反复回折流动。 这种结构比较适合圆筒状罐体 1 , 能 够更好的利用罐体内壁及其附近的空间， 增加工作面积， 提高作业效率。
第四种实施例： 图 6所示的装置与第三种实施例基本相同， 所不同之处是， 里面的 套筒 13、 立柱 14连同上面的平流板 9是一个整体， 由柔软的吊索 15吊挂在罐体 1的 里面， 可以自动调整位置， 保持分散片 8的平整度， 对安装的水平要求较低。
第五种实施例： 图 7表示的分散片 8和第一种实施例比较相似， 只是其中的平流板 出现了一定的倾斜， 称为斜流板 16, 斜流板 16的倾斜方向与液体流动方向一致， 就是 沿液体流动方向， 斜流板 16略有降低， 与水平线的夹角 α 5° ， 1一 2° 为宜。
此外， 由图 8可见， 斜流板 16与纵流板 10的交汇处是为圆角， 就是圆滑过渡的过 渡面 17。
图 9介绍了多片分散片 8交错穿插的组合状态，这种机构比较适合横断面为矩形的 罐体 1。
实验表明， 上述的斜流板 16和纵流板 10圆滑过渡连接的方式， 对于改善液体的流 动状态具有重要的作用， 液体不仅可以沿斜流板 16的上表面均匀的流动， 还能在斜流 板 16的下表面顺利平稳的流到一头， 再经由纵流板 10向下流动， 效果比较理想。
第六种实施例： 图 10表示的分散片 8是在竖立的纵流板 10的一侧接出多片薄板， 这种薄板中线水平， 应属于平流板 9， 但上下两个表面却有一定的倾斜， 应属于斜流板 16。 是平流板 9与斜流板 16的结合类型， 这种结构比较适合罐体 1内壁与分散片 8的 连接结构。
第七种实施例： 图 11表示的分散片 8是平流板 9和斜流板 16相接合的结构形式， 分散片 8有多片平置且平行的平流板 9, 每两片相邻的平流板 9之间均由斜流板 15将 其首尾相连， 构成 "Ζ"型结构。 这种结构液体竖直运动的过程进一步减少， 分散性能 更好。 特别便于像图 12那样多片套装， 由于套装的每条分散片 8都是一样的， 便于批 量生产， 增强了技术方案的可行性。
第八种实施例：图 13表示的分散片 8是由多片首尾相接反复回折的斜流板 16组成， 按照图 14的形式安装在罐体 1里面， 斜流板 16两面的液体流动非常均匀顺畅，而且制 造非常方便， 是一种很容易推广普及的结构形式。

Claims

权 利 要 求 书
1. 一种反重力液体蒸发器， 包括罐体（1 ), 罐体（1) 上面有上口 （2)， 下面有下 口 （7)， 罐内上部设有喷液嘴 （3)， 其特征在于： 所说的罐体 （1 ) 内装有多片沿水平 方向或倾斜方向延伸的板状分散片 （8)。
2. 根据权利要求 1所述的反重力液体蒸发器， 其特征在于： 所说的分散片（8)是 多片向水平方向延伸的平流板 （9), 平流板 （9) 之间由竖立的纵流板 （10) 相连。
3. 根据权利要求 1所述的反重力液体蒸发器， 其特征在于： 所说的分散片（8)是 多片向倾斜方向延伸的斜流板 （16), 斜流板 （16) 之间由竖立的纵流板 （10) 相连。
4. 根据权利要求 1所述的反重力液体蒸发器， 其特征在于： 所说的分散片 （8)是 多片向水平方向延伸的平流板 （9), 平流板 （9) 之间由倾斜的斜流板 （16) 相连。
5. 根据权利要求 1所述的反重力液体蒸发器， 其特征在于： 所说的分散片（8)多 片向倾斜方向延伸的斜流板 （16)， 斜流板 （16) 之间由倾斜的斜流板 （16) 相连。
6. 根据权利要求 1所述的反重力液体蒸发器， 其特征在于： 所说的分散片 （8) 的 弯折处为圆滑过度面 （17)。
7. 根据权利要求 2所述的反重力液体蒸发器， 其特征在于： 所说的纵流板 （10) 分别为罐体 （1 ) 的内壁、 罐内的套筒 （13) 的两侧以及罐中的立柱 （14) 的表面， 所 说的平流板 （9) 呈环状， 分别固定在罐体 （1 ) 的内壁、 罐内的套筒 （3) 两侧以及罐 中的立柱 （14) 的周围， 且相互错开穿插。
8.根据权利要求 7所述的反重力液体蒸发器,其特征在于:所说的罐内的套筒 ( 13)、 立柱 （14) 和上面安装的平流板 （9) 为一整体结构， 由柔软的吊索 （15) 悬吊在罐体
(1 ) 内。
9. 根据权利要求 1所述的反重力液体蒸发器， 其特征在于： 所说的罐体（1 )的上 口 （2) 与真空器 （11 ) 的吸气口相对， 罐体 （1 ) 的下口 （7) 与蒸汽输送管 （12) 相 对。
10. 根据权利要求 1所述的反重力液体蒸发器， 其特征在于： 所说的喷液嘴 （3) 与输液管 （5) 相接， 输液管 （5) 上设有设有流量控制器和液气混合室 （6)。
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