一種蒸發器除沫裝置的製作方法

2023-07-16 07:13:41

專利名稱：一種蒸發器除沫裝置的製作方法
技術領域：
一種蒸發器除沬裝置技術領域[0001]本實用新型涉及一種蒸發器除沫裝置。
技術背景[0002]在石油化工、醫藥工業、食品工業、紡織工業、環境工程等領域的眾多生產過程中， 作為一種快速高效地熱分離技術，蒸發是一種應用極為廣泛的單元操作。蒸發過程是從溶液中分離出部分溶劑，而溶質仍留在溶液中，因此，蒸發操作即為一個使溶液中的揮發性溶劑與不揮發性溶質的分離過程。當今許多工業領域中，膜蒸發技術得到了很快的發展，因其具有傳熱效果好、蒸發速度快、料液停留時間短、無液柱靜壓所造成的溫度差損失等優點， 目前在國際上早已形成主流。與傳統蒸發器相比，具有成本低、易操作、性能穩定等優點而被廣泛應用。膜蒸發設備主要用於濃縮或分離液體溶液、懸浮液和乳濁液得到濃縮液，工業生產中應用膜蒸發操作有以下幾種場合1、濃縮稀溶液直接製取產品或將濃溶液再處理製取固體產品或液體產品；2、同時濃縮溶液和回收溶劑如中藥生產中酒精浸出液的蒸發等；3、有時是為了回收溶劑而將易揮發組分蒸出如海水淡化等。[0003]應用於濃縮目的最為常用的膜式蒸發器，主要分為升膜式蒸發器、降膜式蒸發器、 升降膜式蒸發器、刮板式蒸發器等類型。在膜式蒸發器內，操作過程中由於溶液沿加熱管壁呈傳熱效果最佳的膜狀流動，因而對流傳熱係數大為提高，使得溶液能在加熱室中一次通過不再循環就達到要求的濃度，停留時間僅為數秒或十餘秒鐘，因此比傳統蒸發器具有更大的優點。[0004]料液經預熱後進入由蒸發器，在蒸發器內，在加熱管內受熱沸騰並迅速汽化，生成的蒸汽在加熱管內做高速的上升或下降流動(升膜、降膜或刮膜)，流動過程中繼續蒸發， 汽、液混合物在分離器中完成分離，濃縮液由分離器底部排出，二次蒸汽則在頂部導出。根據所處理的物料性質的不同，可以選用不同形式的膜蒸發器或不同膜形式之間的不同組合來完成濃縮過程。無論何種膜蒸發形式，汽液分離都是一個閃蒸的過程，分離效果很差，尤其是濃縮過程產生的二次蒸汽量很大，會產生嚴重的霧沫夾帶，不僅造成產物損失，影響二次蒸汽冷凝水的質量，還會腐蝕、汙染後面的設備和管道，甚至影響蒸發操作的正常進行， 在汽壓、真空波動的情況下更是如此。特別是在處理一些產物濃度低、濃縮量大、產物價值高的場合，如生物發酵產物的分離提取時對產物的收率都有較高的要求。[0005]為解決這一問題，目前大多膜蒸發設備在蒸發器的上方都設有專門的除沫器，如折流板式、球形捕沫器、絲網捕沫器、離心捕沫器等，但由於分離器內空間有限，蒸汽量大， 效果不佳，無法滿足實際生產的需要。[0006]CN200910086047. 3提出了一種蒸發器多級除沫的方法，涉及一種氧化鋁生產過程中蒸發器二次蒸汽進行汽液分離的多級除沫方法。其在閃蒸器和強制效二次蒸汽管除沫器出氣管道上加裝摺流式除沫器，對二次蒸汽進行多級阻流除沫。該方法應用於氧化鋁生產過程二次蒸汽多級除沫，二次水鹼度有一定程度的降低。這種折流式除沫器儘管結構簡單， 是由多個板片相隔一定的間隙組合而成，二次蒸汽經過除霧器的間隙時，其中夾帶的霧滴撞擊板片被截流下來，但效果有限，在某些要求較高的場合仍不能滿足要求。 發明內容[0007]針對現有技術的不足，本實用新型提供一種能有效減少蒸汽產生的霧沫夾帶，降低濃縮液中產物的損失，並提高回收液體質量的蒸發器除沫裝置。[0008]一種蒸發器除沫裝置，包括筒狀外殼及殼內填料，填料置於支撐板和壓緊板之間， 填料比表面積為200 700m2/m3，孔隙率為85% 98%，筒狀外殼的一端與蒸發器的出氣口相連接，另一端和冷凝器入口相連，筒狀外殼的內徑大於蒸發器出氣口的內徑。[0009]本實用新型中填料的比表面積為250 500m2/m3，孔隙率為90% 97%，可選用金屬不繡鋼或塑料製作。塑料填料優選聚四氟塑料，其形狀可為拉西環、鮑爾環、階梯環、矩鞍環、共軛環、內弧環、θ環等中的一種或多種；金屬規整填料有孔板波紋填料、板網波紋填料、刺孔板波紋填料、絲網波紋填料及環形波紋填料。在這些填料中優選使用金屬規整填料，尤其以規整金屬絲網波紋填料為最好。[0010]本實用新型中填料的高度可根據所處理物料體系的性質及其分離要求通過實驗來確定。填料的理論塔板數一般為5 20塊，優選8 15塊，但更多的理論塔板數對其捕獲蒸發攜帶的產物則更為有利。[0011]本實用新型既能滿足一般場合的需要，也能夠滿足一些產物濃度低、價值高、濃縮量大、對分離有較高要求的場合。[0012]本實用新型中從蒸發器中流出的氣體穿過填料層，不斷地與填料表面接觸碰撞， 液滴被粘附在填料表面，並與連續上升的蒸汽進行熱量和質量交換，從而與蒸汽分離，液滴在重力作用下，下降最後流回蒸發器中。由於填料比表面積很大，分布均勻，與上升的蒸汽產生良好地接觸而使其呈不規則的曲線運動上升，延長了在除霧器中的停留時間和液滴的接觸時間，因而產生了良好的分離效率。[0013]本實用新型的除沫裝置可立式安裝於膜式蒸發裝置的正上方或側上方(根據設備的具體位置而定)，與蒸汽出口管相連接，以保證在除沫器中收集的液體能順利地流回分離器中。本發明除沫器安裝在膜式蒸發裝置主體設備的外部，在不改變現有設備主體結構的情況下便於安裝，適用性強，有利於對現有設備進行改造。由於流體流動產生的溫差效應， 使得除沫器中的蒸汽溫度較蒸發器中的溫度稍有下降，非常有利於分離效率的提高。[0014]本實用新型的除沫裝置適用於目前最為常用的膜式蒸發器，如降膜蒸發器、升膜蒸發器、升降膜蒸發器、刮膜蒸發器等，但不僅限於膜式蒸發器，也可用於其它型式的蒸發器。即可用於新的設備，也可用於對現有設備的改造，降低霧沫夾帶、提高產物的回收率。[0015]本實用新型的除沫裝置除沫效果好、有效地解決了流出氣體對產物的攜帶損失問題，得到的蒸汽冷凝液質量好、設備簡單高效，有利於工業應用。


[0016]圖1除沫裝置結構及安裝示意圖。[0017]圖中標記為1除沫裝置，2填料壓緊板，3填料，4填料支撐板，5蒸發器蒸汽出口， 6蒸發器，7待分離物料入口，8液相物料出口，9冷凝器，10不凝氣出口，11冷凝液出口。
具體實施方式
[0018]下面通過實施例進一步說明本實用新型的效果及作用，但並不局限於以下實施例。如圖1所述，除沫裝置1的出氣口與冷凝器9相連接，進氣口與蒸發器6的蒸發器蒸汽出口 5相連接。除沫裝置1內裝有填料3，填料3放置於填料支撐板4上，填料3的頂部壓有填料壓緊板2。蒸發器6的側壁上有待分離物料入口 7，底部有液相物料出口 8。冷凝器 9的側壁上有不凝氣出口 10，底部有冷凝液出口 11。[0019]實施例1[0020]本實施例所使用的物料是以甘油為底物，採用克雷伯氏菌發酵，前期經過多步預處理得到的1，3-丙二醇發酵液，1，3-丙二醇的含量為78. 5 g/L，發酵終止pH值為7. 0。[0021]取20L上述發酵液，進行濃縮蒸發除水。採用常壓降膜蒸發連續操作方式(如圖1 所示)，在蒸發器的氣相管路上安裝填料柱，填料柱的內徑大於氣相管路的內徑。填料柱高度為400mm，內裝Φ2. 5X2. 5mm型θ網環不鏽鋼填料，比表面積230m2/m3，孔隙率95%。降膜濃縮除去清液中的75% (質量分數)的水，得到1，3-丙二醇的一次濃縮液4. 8L。濃縮冷凝水經液相色譜分析，其中1，3-丙二醇的含量為0. 25g/L，1，3-丙二醇損失0. 23%(質量分數)。[0022]實施例2[0023]實施例1得到的1，3-丙二醇濃縮液作為本實施例的原料繼續濃縮。採用常壓刮膜蒸發，連續操作，在蒸發器的氣相管路上安裝填料柱，填料柱的內徑大於氣相管路的內徑。填料柱高度為200mm，內裝Φ2. 5X2. 5mm型θ網環不鏽鋼填料，刮膜濃縮除去清液中的15% (質量分數)的水，得到1，3-丙二醇的一次濃縮液1. 7L。濃縮冷凝水經液相色譜分析，其中1，3-丙二醇的含量為0. 28g/L, 1，3-丙二醇損失0. 058% (質量分數)。[0024]比較例1[0025]實驗原料和條件同實施例1及實施例2，只是填料柱中不裝填料安裝 CN200910086047. 3中所述的折流板。降膜蒸發和刮膜蒸發分別進行，結束後濃縮冷凝水經液相色譜分析，結果如表1。降膜蒸發1，3-丙二醇損失為12. 73% (質量分數)，刮膜蒸發損失為2. 29% (質量分數)。[0026] 表1膜蒸發濃縮實驗結果。
權利要求1.一種蒸發器除沫裝置，其特徵在於包括筒狀外殼及殼內填料，填料置於支撐板和壓緊板之間，填料比表面積為200 700m2/m3，孔隙率為85% 98%，筒狀外殼的一端與蒸發器的出氣口相連接，另一端和冷凝器入口相連，筒狀外殼的內徑大於蒸發器出氣口的內徑。
2.根據權利要求1所述的蒸發器除沫裝置，其特徵在於所述的填料比表面積為 250 500m2/m3,孔隙率為 90% 97%。
3.根據權利要求1或2所述的蒸發器除沫裝置，其特徵在於所述的填料為聚四氟塑料，形狀為拉西環、鮑爾環、階梯環、矩鞍環、共軛環、內弧環、θ環中的一種或幾種混合。
4.根據權利要求1或2所述的蒸發器除沫裝置，其特徵在於所述的填料為金屬規整的孔板波紋填料、板網波紋填料、刺孔板波紋填料、絲網波紋填料。
5.根據權利要求1所述的蒸發器除沫裝置，其特徵在於所述填料的塔板數為5 20塊。
專利摘要本實用新型公開一種蒸發器除沫裝置，包括筒狀外殼及殼內填料，填料置於支撐板和壓緊板之間，填料比表面積為200～700m2/m3，孔隙率為85%～98%，筒狀外殼的一端與蒸發器的出氣口相連接，另一端和冷凝器入口相連，筒狀外殼的內徑大於蒸發器出氣口的內徑。本實用新型能有效減少蒸汽產生的霧沫夾帶，降低濃縮液中產物的損失，並提高回收液體質量的蒸發器除沫裝置。
文檔編號B01D1/30GK202237305SQ20112023659
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月7日 優先權日2011年7月7日
發明者王崇輝, 王領民, 金平, 高大成 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院