专利名称：真空喷淋减压蒸发器的制作方法
技术领域：
本发明提供一种利用真空蒸发器内外较大的气压差，实现蒸发溶液喷淋，蒸发器内溶液自循环的减压蒸发器，这种没有外部循环机构而实现溶液的喷淋和自循环的减压蒸发器特别适合利用低品位热源来蒸发浓缩化工稀溶液。
背景技术：
传统的蒸发器为增加被蒸发液料的液膜面积来提高蒸发效率，有升膜式、降膜式、 搅拌薄膜式和离心薄膜式等多种形式。这些式样繁多的蒸发器各有缺点，或不适合利用低品位热源来蒸发浓缩化工稀溶液，或设备复杂且造价较高。升膜式蒸发器的加热室由一根或数根垂直长管组成。被蒸发物料液预热后由蒸发器底部进入加热器管内，加热蒸汽在管外将热量传递给管内的物料。当物料液受热后沸腾汽化，生成二次蒸汽在管内高速上升，带动料液沿管向上流动，在内壁成膜状，并不断地蒸发汽化，加速流动，气液混合物进入分离器后分离，浓缩后的完成液由分离器底部放出。这种蒸发器不适合采用低温热源。刮板式和搅拌式薄膜蒸发器都是利用高速旋转将液体分布成均勻薄膜而进行蒸发或蒸馏的一种蒸发设备。这种蒸发器的加热装置虽可采用低温热源但其蒸发室需要密封、防腐和高速旋转的机械装置，制造技术较复杂，制造成本和设备维护费用较高。现有的标准式蒸发器又称作中央循环管式蒸发器，它的加热室由管径较小，称为换热管的垂直管束组成，中间有一根直径很大的中央循环管，由于中央循环管较大，其单位体积溶液占有的传热面，比沸腾管内单位溶液所占有的要小，所以换热管内的汽液混合物的密度要比中央循环管中溶液的密度小，加之换热管内上升蒸汽的向上的抽吸作用，会使蒸发器中的溶液形成由中央循环管下降、由沸腾管上升的循环流动。这种循环作用有利于蒸发器内的传热效果的提高。但是由于中央循环管和换热管由热传导系数相同的材料制造，两种管内溶液的温度差有限，这是传统自循环式蒸发器的共同缺点。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用真空蒸发器内外很大的气压差，采用射流器原理，以高速气流抽吸并喷淋沸腾的被蒸发物料液在填料上，增加蒸发的液膜面积，提高蒸发效率的方法。本实用新型蒸发器为了提高列管式换热器的热效率，增强中央循环管的自循环效果，中央循环管采用热传导系数比换热管小几十倍的材料制成，使两种内物料液体密度差增加，有利于加热室内传热效果的提高。本实用新型为了解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种真空喷淋蒸发器，包括一蒸发器圆筒体、设于上部的蒸发室、下部的加热室，其中，蒸发室内设有空气射流器、填料和反射板，所述的加热室由管径较小，导热性能良好的换热管的垂直管束组成，中间有一根直径很大的中央循环管，加热室包括底部的物料液进出料口和空气管进口、空气管沿加热室中央循环管的轴线穿过蒸发室的填料层，空气管顶端出口与空气射流器连接， 空气射流器上方设有反射板，加热室筒体的侧壁设有加热介质进口和出口。所述的真空喷淋减压蒸发器，其中，所述蒸发器筒体、填料、反射板、空气管、空气射流器、中央循环管和换热管选用耐腐蚀材料制成。所述的真空喷淋减压蒸发器，其中，所述蒸发器筒体、填料、反射板、空气射流器和中央循环管选用聚丙烯塑料材料制成，空气管和换热管采用石墨改性聚丙烯塑料制成。所述的真空喷淋减压蒸发器，其中，加热室的物料液进口、物料液出口和空气管的空气进口设于加热室底部。所述空气射流器的喷液口位于填料之上、反射板之下，其吸液口位于填料之下。所述的真空喷淋减压蒸发器，其中，蒸发室和加热室为两个直径相同的筒体，设于上部的蒸发室和设于下部的加热室通过法兰上下相连接。蒸发过程中，随着物料溶液因蒸发不断被浓缩，由液位控制器向加热室补充稀溶液，以维持物料液面在固定的液位范围，以保持空气射流器的吸液口浸没在物料液液面下。 直至蒸发器内物料溶液达到需要的浓度要求时，将物料全部放空，再注入稀的物料液，重新开始下一轮的蒸发浓缩流程。本实用新型真空喷淋减压蒸发器相比传统的减压蒸发器的优点在于1.中央循环管材料的传热系数比换热管的小得多，所以中央循环管内物料液密度比换热管内的要更大，有利于物料液在加热室内的自循环作用和传热效果。2.利用真空蒸发器内外的气压差实现被蒸发溶液的喷淋，形成较大的液膜面积， 可有效地进行溶液的低温蒸发。3.真空喷淋减压蒸发器的结构简单，造价低廉，不需要复杂的配套机械设备，有利于减少设备维护和运行费用。
以下结合附图和具体实施例说明本发明的特征和优点，其中
图1是本发明的真空喷淋减压蒸发器结构示意图。图2是本发明的真空喷淋减压蒸发器真空射流器的结构示意图。图3是本发明的真空喷淋减压蒸发器的一例应用的结构示意图。
具体实施方式
图1是本发明的真空喷淋减压蒸发器示意图。请参阅
图1所示，本发明真空喷淋减压蒸发器100，包括一圆柱形的蒸发室筒体1以及连接在其下部的加热室2。其中，蒸发室上方有一个圆锥形的顶部，与垂直的烟 管道相连。蒸发室内中央悬空设有一反射板3， 反射板下方有空气射流器4和填料10。在本实施例中，蒸发室筒体1、加热室2、圆锥形的顶部及烟囱管道、反射板3、填料10和空气射流器选用聚丙烯塑料较佳，它既适用于各种强腐蚀性溶液的蒸发浓缩、能耐受较高的温度，又具有保温节约能耗的效果。当然诸如不锈钢、 聚氯乙烯等材料也具有类似的效果。图2是空气射流器4的结构示意图。空气射流器4由外套管6和空气管5组成， 相套的管壁之间留有间隙，间隙的下端环状开口为吸液口，上端环状开口为喷液口。空气管5的下部尾端与加热室底部的空气进口连接，并通过控制阀12与大气相通，空气管5采用导热性能良好的石磨改性聚丙烯塑料较佳，它能起到将空气预加热的作用。真空蒸发时，若控制阀12打开，则蒸发室内外巨大的气压差使室外空气通过空气管5快速流向室内空气射流器4的喷液口，在气流作用下将物料液从吸口吸入，并向上面的反射板方向喷射出去，通过反射板的作用将喷射的溶液布撒到下方的填料上。加热室2的筒体上下两端各设有一圆形的发兰板13a和13b，用于安装导热性能良好的换热管11和中央循环管8，在本案实施案中，这两个发兰板既是用于连接固定上方的蒸发室1的上下壳体，又是固定安装换热管11和中央循环管8的依托，同时这两个法兰片与换热管U、加热室筒体2和中央循环管8一起构成能将加热水与物料液相互隔离的密闭容器；加热时由于流体的热对流作用，物料液可以通过进液口 9和换热管11从蒸发器底部上升进入蒸发室1，然后从中央循环管8向下返回流到蒸发器底部形成热循环回流。加热水可通过进水口 7a进入加热室2，并从出水口 7b流出。加热水的热量通过换热管8传导到物料液。换热管11采用石墨改性聚丙烯塑料，它起着隔离加热工质与物料液，并在两者之间传导热量的双重作用。本发明蒸发器为实现自然循环作用，提高蒸发器内的传热效果，加热室2由导热能力强的石磨改性聚丙烯管11的垂直管束组成，中间有一根直径很大的中央循环管8，其周围环绕许多管径较小的石磨改性聚丙烯管称为换热管。由于中央循环管8的口径较大， 且采用导热性差的纯聚丙烯材料制作，其单位体积溶液的传热作用，比换热管11内单位溶液的要小得多，即中央循环管8和换热管11内溶液受热程度不同，从而换热管内的汽液混合物的密度要比中央循环管中溶液的密度小，加之换热管内溶液上升蒸汽的向上的抽吸作用，会使蒸发器中的溶液形成由中央循环管下降、由换热管上升的循环流动。这种循环，主要是由溶液的密度差引起，故称为自然循环。这种作用有利于蒸发器内的传热效果的提高。本发明的案例中，加热室2、发兰板13a和1 均采用聚丙烯塑料制作。控制阀12采用电磁阀等自动阀门的间断周期性开闭来实现脉冲喷射蒸发器内溶液的效果。图3是本实用新型真空喷淋减压蒸发器的一例应用的结构示意图。图2中蒸发器 100的烟囱23通过法兰与冷凝器200相连，蒸发器100的加热介质进口 7a和加热介质出口 7b与加热源500相连，在蒸发器内为负压得条件下，出料阀门21关闭，进料阀门22打开时，蒸发器100通过进出料口 9进料阀门22，靠负压将储液槽内的物料溶液吸入蒸发器内， 当被蒸发溶液浓度浓缩达到预期的要求时，在蒸发器内压力恢复常压的情况下，也可以通过进出料口 9、关闭进料阀门22、打开排放阀门21将浓缩后的溶液排放到储料槽400。在本应用实例中，空气阀12采用自动控制电磁阀，工作时，电磁阀间断周期性开闭来实现蒸发器内溶液脉冲喷射，喷射的周期时间以被喷淋的填料保持湿润为度。
权利要求1.真空喷淋减压蒸发器，包括一蒸发器筒体，设于上部的蒸发室、下部的加热室，其中， 蒸发室内设有空气射流器、填料和反射板，所述的加热室由管径较小，导热性能良好的换热管的垂直管束组成，中间有一根直径较大的中央循环管，加热室包括底部的物料液进出料口和空气管进口、空气管沿加热室中央循环管的轴线穿过蒸发室的填料层，空气管顶端出口与空气射流器连接，空气射流器的喷液口上方设有反射板，加热室筒体的侧壁设有加热介质进口和出口。
2.如权利要求1所述的真空喷淋减压蒸发器，其特征在于所述的蒸发器筒体、填料、空气管、空气射流器、反射板、换热管、中央循环管都由耐腐蚀材料制成。
3.如权利要求1或2所述的真空喷淋减压蒸发器，其特征在于所述的蒸发器筒体、填料、空气射流器、反射板、中央循环管由聚丙烯塑料制成。
4.如权利要求1或2所述的真空喷淋减压蒸发器，其特征在于所述的空气管、换热管由石墨改性聚丙烯塑料制成。
5.如权利要求1所述的真空喷淋减压蒸发器，其特征在于所述的中央循环管采用导热能力比换热管小的材料制成。
6.如权利要求1所述的真空喷淋减压蒸发器，其特征在于所述空气射流器位于反射板之下，其喷液口位于填料之上、其吸液口位于填料之下。
专利摘要本实用新型公开一种真空喷淋减压蒸发器，包括一蒸发器圆筒体、设于上部的蒸发室、下部的加热室，其特点是，加热室由管径较小，导热性能良好的换热管的垂直管束组成，中间有一根直径很大的中央循环管，加热室包括底部的物料液进出料口和空气管进口，空气管沿加热室中央循环管的轴线穿过填料层通向蒸发室，空气管出口设有空气射流喷头，利用真空蒸发器内外较大的气压差，采用气射流器原理，以高速空气流抽吸并喷淋被蒸发的溶液，通过反射板将喷淋的溶液布撒到填料上，增加蒸发的液膜面积，提高蒸发效率；中央循环管选用导热系数比换热管小得多的材料制造，利用中央循环管与换热管内物料的密度差实现加热室内物料液自循环，提高换热效率。
文档编号B01D1/00GK202006030SQ20102065907
公开日2011年10月12日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者郭德豪 申请人:郭德豪