专利名称：逆流降膜浓缩单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种碱溶液的浓缩单元，特别是一种在大气压或略超过大气压下，将碱液浓缩为基本上无水的熔融碱的浓缩单元。
背景技术：
氢氧化钠和氢氧化钾是采用离子交换膜法电解成30-33%水溶液。众所周知，采用降膜浓缩器浓缩上述溶液至几乎无水的熔融物，再进一步加工成片状或颗粒状。然而，使用管束型降膜浓缩器(tube bundle types of falling film concentrators)或顺流型降膜单管(co-current flow types of falling film single tubes)很难保持该装置的合理使用寿命。上述类型降膜浓缩器具有较低的传热、需要较大的换热面积进而使碱溶液的液膜厚度很低，并且在降膜管下部分所形成的断膜，会对降膜管的下部分产生热应力和应力腐蚀。
实用新型内容为了克服上述缺陷，本实用新型提供一种降膜浓缩单元，具有更高的传热性、且以较小的换热面积获得厚而稳定的碱溶液降膜。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种逆流降膜浓缩单元，包括浓缩管、加热夹套和预热蒸汽盘管，所述加热夹套的底部设有热载体进料管，上部设有通向加热装置的热载体回流管。热载体可以是无机熔融盐。该热载体从进料管进入加热夹套内，在压力下以最佳速度向上流动，然后从加热夹套上方的回流管进入加热装置中加热。进一步地，所述浓缩管的末端呈圆锥形向外展开或呈直筒形。浓缩熔融碱从呈圆锥形展开的浓缩管末端进入到熔融碱收集槽中，所产生的二次蒸汽，则进入另一分隔间。还可以选择，熔融碱从呈直筒形的浓缩管末端进入向下熔融碱导管中。进一步地，所述浓缩管内悬挂有若干组静态二次蒸汽导流叶片，以用于引导二次蒸汽旋转向下流动以将碱溶液的液膜稳定在浓缩管的内壁。优选地，所述静态二次蒸汽导流叶片组悬挂于浓缩管I上部至向下大约2/3处。进一步地，所述浓缩管的顶部设有分配头和分配槽，所述分配槽使进入的碱溶液经分配后沿所述浓缩管的圆周均匀分布，并在重力作用下，碱溶液沿所述浓缩管的内表面低速流动至所述浓缩管的下端。进一步地，所述预热蒸汽盘管，上部设有蒸汽入口，底部设有蒸汽冷凝水出口。进一步地，所述加热夹套包围所述浓缩管，所述加热夹套的顶部设有膨胀器。与管束型降膜浓缩器或顺流型降膜单管相比，也就是，热载体从加热夹套的上面进入，底部流出，本实用新型的逆流降膜浓缩单元具有如下优点和效果I、确保一个完全填充的加热夹套。2、热传递最大化。[0015]3、将形成厚而稳定的碱液降膜的必需的换热面积减至最小。4、产生莱顿弗罗斯特效应的机会降至最小。由于本实用新型的逆流降膜浓缩单元能够在各个方向自由膨胀，因此可以消除发生在管束型降膜浓缩器的管与管板间接头的应力腐蚀。
图I为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型作进一步的详细说明。如图I所示，本实用新型提供一种逆流降膜浓缩单元，包括浓缩管I、加热夹套2、 预热蒸汽盘管3和碱液膜稳定插入件4。浓缩管I由耐腐蚀材料制成。浓缩管I设有上端设有分配头I. 1，分配头I. I上设有碱液入口 I. 2和碱液入口挡板I. 3。分配头I. I上盖有顶部盲法兰I. 4，由适配垫圈I. 5、螺栓I. 6和螺母I. 7进行密闭封装。浓缩管I顶部的分配槽I. 8沿圆周均匀分布。浓缩管I末端的形状可以任选其一之一如图I左下方的局部放大图所不，末端I. 9a呈圆锥形向外延伸，该形状有利于熔融碱落入收集槽中；此处的二次蒸汽通入另一分隔间以与熔融碱流分开；或者如图I右下方的局部放大图所示，对于简化设计中使用的向下熔融碱导管；末端1.9b呈直筒形。加热夹套2由耐热钢制成，沿浓缩管I的实质长度将其包围。若干个凹坑2. I交替地均匀分布在加热夹套2的表面，以保证浓缩管I与狭窄的加热夹套2之间的每个地方都具有相同的间隙。加热夹套2的底部与热载体的进料管2. 2相连，热载体可以是无机熔融盐；加热夹套2的顶端连接有用于热载体进入加热装置的回流管2. 3，该回流管2. 3的管接头处设有热载体的测温口 2. 3a。加热夹套2的上部分设有膨胀器2. 4，用以吸收浓缩管I和加热夹套2不同的热膨胀。加热夹套2的中部安装定位板2. 5，用于逆流浓缩单元竖向对齐，加热夹套2的上部和下部分别设有一个吊耳2. 6a、2. 6b。预热蒸汽盘管3沿加热夹套2的几乎整个长度螺旋设置，蒸汽入口 3. I位于预热蒸汽盘管3的顶端，蒸汽冷凝水出口 3. 2位于预热蒸汽盘管3的底部。碱液降膜稳定插入件4设置在浓缩管I的上部，其可以采用与浓缩管I相同的耐腐蚀材料制成，插入件4上设有若干组静态二次蒸汽导流叶片4. 1，悬挂于浓缩管I上部至向下大约2/3处的，以引导二次蒸汽和稳定碱液膜形成于浓缩管的内壁。其中，每个静态二次蒸汽导流叶片4. I的尖端设有一个止挡件或引导件4. 2与浓缩管I点接触，蒸汽导流叶片4. I的竖向位置由能够插入至插入件4上的定位孔4. 3b中的定位销4. 3a进行调整。启动逆流降膜浓缩单元时，预热蒸汽进入预热蒸汽盘管的蒸汽入口3. 1，对整个逆流降膜浓缩单元进行预热，产生的蒸汽冷凝水从位于预热蒸汽盘管3. I的底部的蒸汽冷凝水出口 3.2排出。当逆流降膜蒸发器预热至240°C时，停止供入预热蒸汽。然后，热载体，t匕如，温度超过200°C的无机熔融盐被引入至热载体的进料管2.2内，在压力下，热载体以最佳流速在加热夹套2内向上流动，至加热夹套的上部进入热载体回流管2. 3。该热载体的温度通过位于测温口 2. 3a的测温件测量，返回的热载体由加热装置来加热。这样，受热的逆流降膜浓缩单元的温度每小时上升30°C，当浓缩单元的温度达到410-430°C时，45-70%浓度的碱溶液从浓缩管I上方的碱入口 I. 2进入，流过分配槽I. 8，使碱溶液沿浓缩管的圆周分布；在重力的作用下，碱液以低速沿浓缩管I的内表面流动。经浓缩的约390°C的熔融碱从呈圆锥形展开的浓缩管末端I. 9a进入到熔融碱收集槽中，或者从呈直筒形的浓缩管末端I. 9b进入向下熔融碱导管中。浓缩碱溶液所产生的二次蒸汽流过多组二次蒸汽导流叶片4. 1，盘旋向下，压迫已经彻底沸腾的碱溶液至浓缩管I的内壁。330-350°C的二次蒸汽离开浓缩管I的末端，从圆锥形末端1.9a进入收集槽(非本发明必要技术特征，图中未示)的中心通路，或者从直筒型末端I. 9b进入向下熔融导管(非本发明必要技术特征，图中未示)的中心部分。上述实施例中的浓缩单元的碱溶液逆流于热载体的流动方向，与管束型降膜浓缩器或顺流型单管降膜单管相比，其性能优越，更为稳定。当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相 应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
权利要求1.一种逆流降膜浓缩单元，包括浓缩管、加热夹套和预热蒸汽盘管，其特征在于，所述加热夹套的底部设有热载体进料管，上部设有通向加热装置的热载体回流管。
2.如权利要求I所述的降膜浓缩单元，其特征在于，所述浓缩管的末端呈圆锥形向外展开或呈直筒形。
3.如权利要求2所述的降膜浓缩单元，其特征在于，所述浓缩管内悬挂有若干组静态二次蒸汽导流叶片，以用于引导二次蒸汽旋转向下流动以将碱溶液的液膜稳定在浓缩管的内壁。
4.如权利要求3所述的降膜浓缩单元，其特征在于，所述静态导流叶片悬挂于所述浓缩管上部至向下大约2/3处。
5.如权利要求1-4中任一权利要求所述的降膜浓缩单元，其特征在于，所述浓缩管的顶部设有分配头和分配槽，所述分配槽使进入的碱溶液经分配后沿所述浓缩管的圆周均匀分布，并在重力作用下，碱溶液沿所述浓缩管的内表面低速流动至所述浓缩管的下端。
6.如权利要求5所述的降膜浓缩单元，其特征在于，所述预热蒸汽盘管，上部设有蒸汽入口，底部设有蒸汽冷凝水出口。
7.如权利要求6所述的降膜浓缩单元，其特征在于，所述加热夹套包围所述浓缩管，所述加热夹套的顶部设有膨胀器。
专利摘要本实用新型公开了一种逆流降膜浓缩单元，包括浓缩管、加热夹套和预热蒸汽盘管，所述加热夹套的底部设有热载体进料管，上部设有通向加热装置的热载体回流管。与现有技术中相比，本实用新型采用逆流式降膜，能够将传热表面减至最小、热传递达到最大化，从而形成厚而稳定的碱溶液降膜。
文档编号B01D1/26GK202666438SQ20122029282
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者维尔纳·法斯勒 申请人:博特瑞姆斯化工技术(北京)有限公司