減壓濃縮回收裝置的製作方法

2023-09-24 02:51:20

專利名稱：減壓濃縮回收裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種食品、化工、製藥等領域所用的蒸發、蒸餾、精餾、濃縮回收設備，尤其涉及一種在減壓低溫的條件下進行蒸發、蒸餾、精餾、濃縮回收的設備系統。
從上述介紹可以看出，現有的技術方案有以下幾個缺點1、系統佔地大，基建設施多，硬體設備多，管路、控制線路及部件多，一次性投資費用高。
2、系統耗能部件多，能源消耗大，能效比低，能源浪費嚴重，生產運行的能源消耗成本高。
3、溶劑回收率低，生產原材料浪費嚴重，生產原料消耗成本高。
4、熱源是採用燃煤或燃氣鍋爐的用戶，還會有較大的環境汙染和不安全隱患；未完全回收的溶劑最終被排放到周圍環境中，不僅浪費，還會造成嚴重的環境汙染和不安全隱患；環境高溫和溶劑蒸汽使工作環境惡劣，對生產工作人員的健康和安全有害，相應的損失或者開支會增加；消防設施和開支也會相應增加。
5、操做不便，並且需要較多的操做和維護人員，生產運行的人力消耗成本高，管理成本高。
6、故障點多，故障率高，容易因此影響生產甚至造成損失。
7、施工保養維修成本高，周期長，對生產影響大，不可預見的成本開支大。

發明內容
本實用新型的目地在於克服現有技術方案的缺點，提供一種佔地小、成本、造價低、節約能源、運行成本低、原料回收率高、無汙染、安全、操作方便、人力消耗成本低、施工保養周期短且費用低、故障點少、可靠性高的壓濃縮回收裝置。
本實用新型的減壓濃縮回收裝置所採用的技術方案是將加熱濃縮、減壓抽真空、冷卻回收等功能在一個密閉裝置中實現，裝置包括兩個相互絕熱的密閉容器，即減壓濃縮器(4)和加壓冷凝回收器(21)；利用製冷壓縮機組能夠同時提供熱源和冷源，通過換熱器將熱源和冷源分別用於對減壓濃縮器(4)的溶液進行濃縮加熱和對加壓冷凝回收器(21)內來自減壓濃縮器(4)的溶劑蒸汽進行冷凝回收，使系統在濃縮回收的全過程中不向外界釋放溶液濃縮所消耗的熱量，同時也不用外界額外提供用於冷凝回收的冷源，使能源利用率提高，因此能效比高；利用真空泵的抽吸端能夠提供抽真空功能和排氣端能夠提供氣體壓縮功能，抽吸端用於對減壓濃縮器(4)內的溶液進行減壓濃縮，而排氣端則用於對加壓冷凝回收器(21)內的溶劑蒸汽進行補充蒸汽加壓冷凝回收，使濃縮溫度降低，保護熱敏物質成分，濃縮效率提高，同時將回收溫度提高，回收率提高。為了降低真空泵(30)的負載，也可以再加上一個與減壓濃縮器(4)絕熱的減壓冷凝回收器(20)使被抽吸蒸汽在進入真空泵(30)之前提前被冷凝成液態回收。另外還可以增加一個與其它部件絕熱的設備區，用於放置真空泵(30)和製冷壓縮機(26)。由於制冷機組能量流動的熱力學特性，使較低的電功率可以同時產生較高的製冷和制熱功率，即能效比較高(一般可以達到1.5至4之間)，並且製冷量和制熱量在本機組方案中被同時利用起來，同時又創造了減壓濃縮和加壓冷凝的有利條件，也簡化了設備，因此，這樣的設計方案可以實現節能的低溫減壓濃縮回收的功能，使生產的一次性投資大幅度降低，能效比成倍提高，能源消耗成本大幅度減少，使溶劑回收率幾乎為100％，原材料消耗成本降至接近為零，人力消耗降低，可靠性提高，安全性能提高，消除環境汙染，降低生產的附加成本開支，經濟效益顯著。作為本發明方案的一個改進，可根據實際需要(例如蒸發溫度很低、蒸發壓力不需要很低的情況下)，可將真空泵去掉，或者在減壓濃縮器(4)和加壓冷凝回收器(21)之間另設一個通氣閥門，在不需要啟動真空泵(30)的情況下，將閥門打開，依靠不同溫度下的飽和氣壓作為蒸發濃縮冷凝回收的原始動力。
本實用新型的減壓濃縮回收裝置與現有方法和設備相比有以下幾方面的優點1、系統佔地小，基建設施少，硬體設備少，管路少而且簡單，控制線路及部件少，一次性投資少，生產折舊成本低，大約相當於傳統方法的五分之一。
2、能源配置簡單，僅需要電力能源供應，可免去硬氣鍋爐和硬氣供應設施。
3、系統耗能部件少，能源消耗低，能效比高，生產運行的能源消耗成本低，是傳統技術的四分之一。
4、溶劑回收率高，接近百分之百，生產的原材料消耗成本低，約為傳統技術的百分之五。
5、無環境汙染和不安全隱患，相應的成本消耗低，幾乎沒有環保和安全方面的成本開支。
6、對工作環境帶來的高溫惡劣影響小，降低由此帶來的空調開支。
7、操做方便，並且需要較少的操做人員，生產運行的人力消耗成本低，管理成本低，約為傳統技術的三分之一。
8、故障點少，可靠性高，故障率低，對生產的影響小，意外損失少。
9、施工保養和維修成本低，周期短，對生產影響小。
總的說來，採用本實用新型的減壓濃縮回收裝置可以節約五分之四的一次性開支，節約四分之三的長期運行消耗和管理開支，有很高的經濟效益。


圖1是本實用新型的減壓濃縮回收裝置的一實施例示意圖。
圖2是現有技術的減壓濃縮回收機組的一實施例示意圖。
圖中1、人孔，2、抽氣管，3、視鏡，4、減壓濃縮器，5、撕液器，6、殼體，7、保溫層，8、 內殼，9、外加熱器，10、循環加熱管，11、支架，12、循環加熱器制熱工質流動區，13、循環加熱器，14、膨脹閥，15、真空表，16、回收冷凝器，17、真空放氣閥，18、壓力表，19、疏氣安全閥，20、減壓冷凝回收器，21、加壓冷凝回收器，22、液位計，23輸液安全閥，24、加壓冷凝回收器出料閥，25、減壓冷凝回收器出料閥，26、製冷壓縮機，27、製冷壓縮機進氣管，28、真空泵出氣管，29、真空泵進氣管，30、真空泵，31、製冷壓縮機出氣管，32、減壓濃縮器進出料閥，33、外加熱器進氣管，34、控制板，35、孔蓋。
下面根據
圖1說明本實用新型的工作原理。
首先在裝置工作前，關閉所有閥門，啟動真空泵(30)，這時減壓濃縮器(4)內的氣壓將會降低，加壓冷凝回收器(21)內的氣壓將會升高，如果氣壓超過設定值時疏氣安全閥(19)將會放氣，當減壓濃縮器(4)內的氣壓達到一定的值時，打開減壓濃縮器進出料閥(32)，吸進適量需要濃縮的溶液，啟動製冷壓縮機(26)，製冷工質會在外加熱器(9)和循環加熱器(13)中液化放熱，在回收冷凝器(16)中汽化吸熱，液化熱(釋放熱量)被用來加熱被濃縮溶液。外加熱器(9)和循環加熱器(13)的內外壁的加熱作用使溶液受熱產生斜向上的對流，而循環加熱管(10)的加熱作用就有所不同，由於循環加熱管(10)的結構是斜向上向外沿同一時針方向均勻分布的，因此循環加熱管(10)內的被加熱溶液的對流將會使溶液產生與循環加熱管(10)，或者是撕液器(5)按時針分布方向相同的方向旋轉運動，由於離心力的作用溶液的液面會形成凹形液面，接近軸心線的液面將下降，遠離軸心線的液面將會升高，當旋轉的液面升高到撕液器(5)所在位置時，撕液器(5)會將液面撕扯成向軸心線運動的液膜，增加了蒸發麵積，同時不斷向下落的液膜會將沸騰產生的泡沫擊碎，使泡沫不會被抽吸管(2)吸進減壓冷凝回收器(20)中，提高回收溶劑的純度，減少溶質浪費，由於同一水平面上的撕液器(5)或循環加熱管(10)的形狀結構相同，因此對旋轉溶液的作用力的合力將不會產生使裝置對外做功的效果，使能源的利用律達到最大。真空泵(30)使減壓濃縮室器(4)內的氣壓降得很低，從而降低了溶液沸騰溫度，同時提高濃縮速度；真空泵(30)同樣使加壓冷凝回收器(21)內的氣壓升高，從而既提高了冷凝回收溫度和速度，又提高了回收冷凝器(16)熱交換效率。當濃縮液的濃度達到預定要求時，令真空泵(30)和製冷壓縮機(26)停止工作，將真空放氣閥(17)打開，再打開減壓濃縮器進出料閥(32)將濃縮液排出，再進行下一次進料濃縮。
作為本實用新型的一個改進，可根據實際需要(例如蒸發溫度很低、蒸發壓力不需要很低的情況下)，可將真空泵(30)去掉，或者不去掉真空泵(30)，在減壓冷凝回收器(20)和加壓冷凝回收器(21)之間另設一個通氣閥門，在不需要啟動真空泵的情況下，將閥門打開，依靠不同溫度下的飽和氣壓作為蒸發濃縮冷凝回收的原始動力。
作為本實用新型的一個結構改進是將真空泵(30)設置在減壓冷凝回收器(20)的下方，使減壓冷凝回收器(20)內的回收溶劑直接從真空泵(30)進入加壓冷凝回收器(21)中，這樣的改進可以使減壓冷凝回收器(20)內的溶劑不會因再次蒸發從而加重真空泵(30)的負擔，但是這種改進不可避免的帶來真空泵(30)汽缸和活塞等零部件容易被腐蝕和受到較大機械衝擊而降低使用壽命的弊端。
作為本實用新型一個防爆性能的改進是將真空泵(30)改成以溶劑為工作流體的射流泵，這樣的改進可以提高機組的防爆性能。但是這種改進會帶來由於射流工質(即溶劑)自身蒸發對真空指標的負面影響。
作為本實用新型的又一個溫差性能改進是將單級製冷壓縮機改為多級製冷壓縮機，這樣的改進可以提高濃縮和冷凝的溫度差，擴展應用範圍作為本實用新型的一個引申應用改進，可以將減壓濃縮器(4)的下方設置一個減壓乾燥器，減壓乾燥器內設置一個乾燥加熱器，加熱乾燥器的兩端通過截止閥分別與製冷壓縮機出氣管(31)和膨脹閥(14)的進氣端相通的，在乾燥加熱器上放置方盤組，另在減壓濃縮器(4)的最底端設置一個通向減壓乾燥器內方盤組的進料閥。此外，將減壓濃縮器(4)的兩個加熱器與製冷壓縮機(26)的出氣管(31)和膨脹閥(14)的進氣端分別用截止閥連接。乾燥加熱器與製冷壓縮機出氣管(31)連接的截止閥和減壓濃縮器(4)內兩個加熱器與製冷壓縮機出氣閥(31)連接的截止閥的關係為並聯關係，同樣乾燥加熱器與膨脹閥(14)出氣端連接的截止閥和減壓濃縮器(4)內兩個加熱器與膨脹閥(14)出氣端連接的截止閥的關係也為並聯關係。在裝置進行濃縮時，乾燥加熱器與製冷壓縮機(26)用截止閥斷開，此時制熱工質的路徑為製冷壓縮機(26)、外加熱器(9)和循環加熱器(13)、膨脹閥(14)、回收冷凝器(16)、製冷壓縮機(26)。待濃縮結束後，用截止閥將減壓濃縮器(4)的外加熱器(9)和循環加熱器器(13)與製冷壓縮機(26)和膨脹閥(14)斷開，並打開減壓乾燥器內乾燥加熱器的截止閥和乾燥室進料閥，被濃縮後的溶液將流進方盤組。此時製冷工質流動路徑為製冷壓縮機(26)、乾燥加熱器、膨脹閥(14)、回收冷凝器(16)、製冷壓縮機(26)。乾燥加熱器將方盤組內的溶液加熱乾燥，真空泵(30)不斷抽真空，回收冷凝器(16)不斷的將乾燥產生的蒸汽冷凝回收，從而使裝置能夠完成減壓濃縮回收功能再完成真空乾燥回收功能。
作為本實用新型的一個特殊應用改進，是可以將減壓濃縮器(4)的結構單獨作為一種新型蒸發濃縮加熱器，獨立應用於其它任何蒸發、蒸餾、精餾、濃縮設備中，可以提高換熱效率，熱源可以是電、硬氣、制熱工質等。
權利要求1.一種減壓濃縮回收裝置，包括殼體(6)、減壓濃縮器(4)、加壓冷凝回收器(21)、回收冷凝器(16)、真空泵(30)、製冷壓縮機(26)、膨脹閥(14)等，其特徵在於真空泵(30)的進氣管(29)與減壓濃縮器(4)的抽氣管(2)相通，真空泵(30)的出氣管(28)與加壓冷凝回收器(21)相通；製冷壓縮機(26)的進氣管(27)與回收冷凝器(16)的一端相連，回收冷凝器(16)的另一端通過膨脹閥(14)與制冷機組的冷凝器部件的一端相連，制冷機組的冷凝器部件的另一端與製冷壓縮機(26)的出氣管(31)相連；殼體(6)可以是單層，也可以是含有保溫層(7)和內殼(8)的多層結構。
2.根據權利要求1所述的減壓濃縮回收裝置，其特徵是減壓濃縮器(4)由人孔蓋(35)、人孔(1)、抽氣管(2)、視鏡(3)、濃縮室(4)、撕液器(5)、殼體(6)、保溫層(7)、內殼(8)、外加熱器(9)、循環加熱器(13)、循環加熱器加熱管(10)、循環加熱器支杆(11)、循環加熱器內製熱工質流動區(12)、減壓濃縮器(4)進出料閥(32)、加熱器進氣管(33)構成；減壓濃縮器(4)內的抽氣管(2)、殼體(6)、保溫層(7)、內殼(8)、外加熱器(9)、循環加熱器(13)都是以同一個豎直線為旋轉軸的旋轉體結構；減壓濃縮器(4)有上下兩部分結構上半部分為圓柱體結構，其內殼(8)的內表面上在不同的水平面上均勻的分布著與內殼(8)沿同一時針方向相切並且向內彎曲的金屬片，即撕液器(5)，相同水平面上的所有撕液器(5)的形狀結構和空間角度位置相同；減壓濃縮器(4)下半部分為倒置的空心圓錐臺體結構，其內部結構實際上是一個換熱器，即外加熱器(9)；減壓濃縮器(4)的下半部分還有一個結構，即同樣是倒置的空心圓錐臺體結構循環加熱器(13)，循環加熱器支架(11)將循環加熱器(13)固定在外加熱器(9)的內部，兩個加熱器之間留有可以使流體自由流動的空隙，外加熱器(9)和循環加熱器(13)的軸切面的形狀可以是倒立的等腰梯形、部分圓形、橢圓形或其它以軸心線對稱的曲線，循環加熱管(10)的橫切面可以是圓或者其它封閉曲面，所有橫切面的對稱中心或重心所構成的軌跡可以是直線段、圓弧或者其它曲線段；循環加熱器(13)的內外壁之間被循環加熱管(10)穿透，循環加熱器(13)的內外壁和循環加熱管(10)所圍成的並與外加熱器(9)相通的區域為可以使制熱工質自由流動的區域為循環加熱器內製熱工質流動區(12)；外加熱器(9)和循環加熱器(13)共同構成制冷機組的冷凝器部件；循環加熱管(10)在循環加熱器(13)上均勻分布，循環加熱管(10)由循環加熱器(13)的內壁向外壁沿同一時針方向向外上方穿過，並且所有同一水平面上的循環加熱器加熱管的形狀結構和相對於軸心線的空間角度位置相同；撕液器(5)按時針的分布方向與循環加熱管(10)的分布方向必須相同，最好是沿順時針方向；減壓濃縮器(4)的最底端用管路與減壓濃縮器進出料閥(32)相連接。
3.根據權利要求1所述的減壓濃縮回收裝置，其特徵是加壓冷凝回收器(21)包括殼體(6)、保溫層(7)、內殼(8)、回收冷凝器(16)、壓力表(18)、疏氣安全閥(19)、疏液安全閥(23)、加壓冷凝回收器出料閥(24)等部分；壓力表(18)和疏氣安全閥(19)安裝在加壓冷凝回收器(21)的頂部；輸液安全閥(23)安裝在加壓冷凝回收器(21)的底部；回收冷凝器(16)設置在加壓冷凝回收器(21)的頂部；加壓冷凝回收器(21)設置在減壓濃縮器(4)的下面。
4.根據權利要求1所述的減壓濃縮回收裝置，其特徵是在減壓濃縮器(4)和加壓冷凝回收器(21)之間增加減壓冷凝回收器(20)，包括殼體(6)、保溫層(7)、內殼(8)、真空表(15)、回收冷凝器(16)、真空放氣閥(17)、液位計(22)、減壓冷凝回收器出料閥(25)等部分；減壓冷凝回收器(20)和加壓冷凝回收器(21)兩者互為換熱器結構；回收冷凝器(16)一部分設置在加壓冷凝回收器(21)的頂部，另一部分設置在減壓冷凝回收器(20)的頂部；回收冷凝器(16)作為制冷機組的沸騰器使用。
5.根據權利要求1或權利要求4所述的減壓濃縮回收裝置，其特徵是 將真空泵(30)去掉，或者不去掉真空泵(30)，在減壓冷凝回收器(20)和加壓冷凝回收器(21)之間另設一個通氣閥門。
6.根據權利要求1或權利要求4所述的減壓濃縮回收裝置，其特徵是 將真空泵(30)改成以溶劑為工作流體的射流泵。
7.根據權利要求1或權利要求4所述的減壓濃縮回收裝置，其特徵是 將單級製冷壓縮機改為多級製冷壓縮機。
8.根據權利要求1或權利要求4所述的減壓濃縮回收裝置，其特徵是 在減壓濃縮器(4)的下方設置一個減壓乾燥器，包括乾燥加熱器、方盤組；乾燥加熱器的一端通過截止閥與製冷壓縮機(26)的出氣管(31)相連接，另一端通過截止閥與膨脹閥(14)的進氣端相連，在乾燥加熱器上放置方盤組，另在減壓濃縮器(4)的最底端設置一個通向減壓乾燥器內方盤組的進料閥；在原來的減壓濃縮器(4)的兩個加熱器的兩端分別加上截止閥，連接在製冷壓縮機出氣管(31)的兩個截止閥為並聯關係，同樣連接在截止閥進氣端上的兩個截止閥也是並聯關係。
專利摘要減壓濃縮回收裝置應用於食品、化工、製藥領域。將減壓濃縮冷凝回收等功能在一個密閉設備中實現，濃縮和回收是利用製冷壓縮機組提供的熱源和冷源進行，利用真空泵的抽吸和壓縮分別對濃縮進行減壓和對冷凝進行加壓，通過對本實用新型改進可以進一步在能耗、真空指標、防爆性能、溫差範圍等方面得到改善，還能夠增加真空乾燥、回收功能。採用本實用新型的設備可以節約五分之四的一次性開支，節約四分之三的長期運行消耗和管理開支。
文檔編號B01D3/00GK2522140SQ0121963
公開日2002年11月27日 申請日期2001年4月16日 優先權日2001年4月16日
發明者於佳輝 申請人:於佳輝