专利名称：底部传动立式降膜薄膜蒸发器的制作方法
机械传动薄膜蒸发器，广泛应用于化工、制药、食品、轻工等工业热分离领域，是蒸馏、蒸发系统处理液液、气液特别是热敏感性物质浓缩、提纯、脱水、脱气、溶剂回收等过程中常见的关键设备，是一种高效的、可用作汽液分离、液液分离过程中任何蒸馏体系或浓缩体系的物料加热器、再沸器、蒸发器、或汽液分离器。依据料液物性及处理目标的不同，它既能用于常压系统，但更多用于减压甚至于高真空蒸馏、料液加热、蒸发系统等，是一种处理热敏感性物质、高粘度物质过程中，影响产出物成本、质量、能耗、环境等因素的主导装置。从二十世纪四十年代初到目前为止，世界各国近六十年的应用、研究、发展，机械传动薄膜蒸发器产品已经形成系列化，且到了一个较高的水平，具备一定条件的化工机械厂均能制造。该产品制造厂从已应用及各类媒体介绍来看国内有江苏省无锡化机厂、江苏省宜兴市石油化工设备厂等几十家生产厂家，国外有瑞士苏尔寿SULZER、巴斯BUSS-SMS GmbH，日本的日立制作所、日南机械、三洋机械SAKURA SEISAKUSHO，LTD KIMURA CHMICAL PLANTSCO.，LT等等。典型的机械传动刮板式薄膜蒸发器其结构与外型原理如图(图一)示传动装置(1)设置在顶部并联结汽液分离除雾滴器(2)与蒸发汽体出口a，一般将进料管b设计在汽液分离除雾滴器(2)下部，蒸发器底部为传动主轴定位轴承盘(5)与集液器(6)排料管接口c，刮板固定在主轴延伸体上统称转子(3)，定位在转子(3)上的刮板端部与有加热夹套筒体(4)内壁保持固定间隙或刮板可径向自由滑动一定距离的固定架旋转轴上(统称为转子)，运行时物料从进料口b向壁面布料，旋转轴带动刮板在离心力的作用下，将物料推向已加热到一定温度的筒体(4)内壁面，在固定刮板与圆筒体壁面间形成薄膜(其薄膜厚度一般由固定刮板与圆筒体内壁面间隙大小而定，筒体连接件、法兰、主轴、筒体、底部定位支点等部件加工精度及薄膜蒸发器的组装水准，都将影响刮板式薄膜蒸发器的蒸发效率，滑动式刮板薄膜蒸发器则影响较小些，但滑动式刮板与筒体的磨损将加速)吸热后部分汽化，汽化物通过汽液分离器(2)从上部侧面出口管a进入塔器或其它设备，未汽化之料液在刮板的运动过程中向下流动，一般地讲有四种形式1.沿刮板表面向下流动2.沿筒体壁面成不规则状液膜向下流动3.依刮板结构形式不同而在其尖端与筒体壁面形成一定夹角呈涡流状向下流动4.呈液滴状或块状在筒体空间向下流动向下流动的料液到达刮板式薄膜蒸发器底部后，从排料口c流入循环料液储罐，进入下一进料-布料-成膜-吸热-汽化-汽液分离循环过程。
通过在真空蒸馏体系中实际应用上述类型刮板式薄膜蒸发器及参阅各类机械传动薄膜蒸发器产品样本、相关资料后，特别是在实际处理热敏感性物质过程中，发现现有立式降膜刮板式薄膜蒸发器对下列事项尚有待进一步研究发展1.如何最大限度降低汽阻，改变目前产品蒸汽通过旋转式汽液分离后从侧面出汽结构，2.如何在检查、清洗、检修、更换部件等需要拆卸过程中更简捷方便3.如何提高单位面积/时间蒸发效率，尽可能缩短批处理热敏感性物质受热时间4.如何延长刮板和筒体实际操作运行使用时间5.能否取消底部支架定位结构及中间主轴，依靠筒体壁面圆周定位、底部传动，简化结构加大汽化空间，降低制造成本与能耗本发明“底部传动立式降膜薄膜蒸发器“(图二)改变了习惯性设计思路1.设计新型底部传动密封装置，成功地将立式降膜薄膜蒸发器传动装置(1)设置在底部(图二)2.参照滚抹短程分子蒸馏装置(发明专利89108049)滚动式刮抹器结构原理，经修改设计后形成新的(4)滚抹成膜-离心佈料装置(图二)3.取消了结构笨重的主轴及刮板定位延伸件和底部定位装置后，增大筒体料液成膜汽化物及雾滴、液滴蒸发空间4.底部传动立式降膜薄膜蒸发器顶部，直接与塔器或其它类型分离器塔器直接连通，简化系统配置，便于检查清洗
5.汽化物直接从顶部上行(可依据料液物性不同，配套不同的汽液分离器、塔器、回流布料器、冷凝器等设备，形成不同形式的蒸馏、蒸发、浓缩、溶剂回收等系统)降低了汽阻6.底部排料口(b)可跟据工艺流程、料液特性灵活地选择从侧面(图二)所示到底部b’位置本发明”底部传动立式降膜薄膜蒸发器”，已于98年10月应用到重庆西南合成制药厂热敏感性物质产品生产工艺流程高真空蒸馏体系中，与原有蒸馏体系相比之下，热敏感性物质产品蒸馏得率提高近10％，应用至今运转良好。
本发明”底部传动立式降膜薄膜蒸发器”(图二)由底部传动密封装置(1)、集液器(2)、筒体(3)、可依据料液物性而定的刮板式成膜离心佈料器或滚抹式成膜离心布料器(4)、可依据料液特性内置进管、汽液分离器等组件的塔器过渡连接器(5)组成。当料液从进料口(a)通过佈料管喷嘴喷洒在筒体(3)内壁面及(以下均以料液物性适合于滚抹式成膜离心佈料器为例)滚抹式成膜离心佈料器(4)上时，启动与底部传动密封装置(1)连结的按圆心等半径、圆周等距分佈的、滚柱组合而成的滚抹成膜离心佈料器(4)，并打开筒体(3)夹套加热系统，使筒体(3)内壁面在料液湿润状态下加热到规定温度，在筒体(3)湿润壁面加热的同时滚抹成膜离心佈料器(4)也在运转状态。由于各滚抹器轴(图二、五)上套装有特殊作用的滚柱(4-1-3)，在离心力作用下滚柱(4-1-3)外圆贴向已加热且料液湿润的筒体(3)内壁面。处于锥形主轴(1-3-1)旋转运动状态下的滚柱(4-1-3)，此刻既受锥形主轴(1-3-1)旋转所产生的离心力作用，使料液形成薄膜吸热蒸发汽化，而未汽化但已吸热之料液，随着滚柱(4-1-3)与筒体(3)壁面摩擦力和料液粘度所产生的阻力，迫使滚柱(4-1-3)同时绕滚柱轴(4-1-2)“自转”。此刻“黏”在“自转”状态下滚柱(4-1-3)外圆的料液，在“自转”状态滚柱(4-1-3)外圆所产生的离心力作用下洒向筒体空间，形成雾滴、液滴增大了料液蒸发汽化量，而“自转”状态下的滚柱(4-1-3)外圆特殊结构(图四)，更易于使料液离开滚柱外圆棱角成雾滴、液滴状洒向筒体空间(图六)。未汽化之料液由于重力的作用，沿筒体(3)壁面或筒体空间落入集液器(图二)，并通过排液口(b)流入料液循环贮罐，再通过自吸入或循环泵方式，将料液重复进入上述过程，直至该批物料质量检验达到予定目标本发明”底部传动立式降膜薄膜蒸发器”(图二、五)之(1)底部传动密封装置(图三)由倒置式电机摆线减速器(1-1)刚性联轴节(1-2)带连接盘的主轴传动装置(1-3)组合式密封装置(1-4)组合而成。刚性联轴节(1-2)将倒置式电机摆线减速器(1-1)输出轴端扭矩，传递给带连结盘的主轴传动装置(1-3)之主轴输入端，锥形主轴(1-3-1)输出轴端同时带动滚抹成膜离心布料器(4)之滚轴(4-1-2)-滚柱(4-1-3)组合体支承盘(4-1-1)，使整个滚抹成膜离心佈料器(4)以带连接盘(图三)的锥形主轴(1-3-1)传动装置(1-3)轴心为圆心作旋转运动。与此同时滚抹成膜离心佈料器(4)上按圆周等距布置的多个滚轴(4-1-2)-滚柱(4-1-3)组合体绕锥形主轴(1-2)轴心作“公转”运动，而套装在滚轴(4-1-2)上的滚柱(4-1-3)则绕滚轴(4-1-2)轴心作“自转”运动。由于滚轴(4-1-2)与滚柱(4-1-3)为松动配合，滚柱(4-1-3)可自由绕滚轴(4-1-2)旋转且有一定间隙，在滚抹成膜离心佈料器(4)旋转时所产生的离心力作用下，迫使滚柱(4-1-3)外径贴向筒体(3)壁面作绕滚轴(4-1-2)的偏心回转运动，达成料液滚抹成膜、离心喷发雾滴、液滴于整个蒸发器空间强化蒸发之目的。
底部传动密封装置(1)中的组合式密封装置(1-4)由料液流动隔离套(1-4-2)、上下二个对置的端面机械密封动环(1-4-1)(1-4-5)和中间的定环(1-4-4)、定环固定座(1-4-6)、定环压盖(1-4-3)套装组合成底部传动密封装置(图三)所示。防液密封罩(1-4-7)与防液密封套(1-4-8)扣合组装于机械密封组下部(图三)，以备万一机械密封组泄漏，使料液能从防液密封罩(1-4-7)流向泄液接管口e连接的装有观察视镜的泄漏检测器(1-4-9)，而防液密封套(1-4-7)可进一步防止泄漏之料液进入主轴传动装置(1-3)。
上下二端焊接连结法兰的筒体(3)，下端与集液器(2)之器体法兰用螺栓连接，上端法兰与处理不同物性料液而定的塔器过渡联接器(5)之底部法兰用螺栓连结，筒体(3)外表焊接加热夹套(可根据需要和可能制成半管式、筒式、矩形等)，加热夹套所示g和f为热媒体流动进出连接管口，筒体(3)内壁面与滚抹成膜离心佈料器(4)之滚柱(4-1-3)外径的间隙，由料液特性而定。塔器过渡联接器(5)下法兰与筒体(3)的上法兰用螺栓连接，内部配件可依据料液物性设置不同的汽液分离器、佈料器等，(图二)所示为料液进料接管口a，其向内延伸管与圆环形佈料管(5-1)相连接，圆环形佈料管(5-1)下部有交叉配置一定间隔的小孔，通过这些小空将料液喷向筒体(3)内壁面及滚抹成膜离心佈料器(4)。
依据料液特性及生产工艺流程所需，滚抹成膜离心佈料器(4)之高度组合形式，由筒体内表面积、高度及相应关系而定，可简便地利用定位连接盘(4-1-4)组合成套装式(图四)滚抹成膜离心佈料器双级组合体(4)+(4‘)。
全部连接法兰垫片材质由料液特性而定本发明底部机械传动型立式降膜薄膜蒸发器，与目前广泛应用的机械传动顶部布置型立式刮板式降膜薄膜蒸发器有较大不同，特别是需用不锈钢等贵重材料制造此类设备时，更为敏感1.本发明底部传动立式降膜薄膜蒸发器，无需因定位刮板组用的延伸支架组，无需因定位整套刮板组、刮板延伸支架组的贯穿整个薄膜蒸发器内，同时传递扭矩的长轴，因而减轻了设备重量，既降低了制造成本，也降低了运行成本，且增大了蒸发空间又降低了能耗。
2.本发明底部传动立式降膜薄膜蒸发器内之滚抹成膜离心佈料器(4)，在旋转运动过程中，既能在离心力作用下使滚柱外圆贴紧筒体壁面，将料液“滚抹成膜”强化吸热蒸发过程的同时，还能把未汽化之料液利用滚柱“自转”产生的离心力作用下，向筒体空间洒佈成雾滴、液滴，提高了汽化效率3.由于无需考虑贯穿蒸发加热筒体全长的主传动轴-刮板组合件体系的定位，因而也就无需底部定位盘及轴承，也就不存在定期拆卸检查更换，这对含有固体颗粒类料液的处理问题显得尤其关键4.简捷的底部传动密封装置组合体，用钢性套装式联轴节，使倒置式电机摆线减速器输出轴端，与传动轴输入轴端的联接，简单到只需插入后，拧紧几个螺栓就可5.特别设计的、贯穿于传动轴密封面，并对置于中间盘的机械密封组及挡液罩、帽结构和凝结液低下排泄口可视性泄漏检测器，使料液进入主轴传动装置(1-3)的可能性降到最低限度，成功地解决了底部传动密封装置泄漏问题。98年10月应用于重庆西南合成制药厂，热敏感性物质高真空蒸馏生产系统(压力10Pa以下)中的，本发明底部传动降膜薄膜蒸发器，至今无泄漏现象发生。
6.本发明“底部传动立式降膜薄膜蒸发器”由于其结构组合特点，旋转状态下的滚抹成膜离心佈料器靠蒸发器筒体壁面非刚性定位，因而制造过程对筒体内壁面圆直度、端面与中心垂直度加工精度均较目前机械传动刮板式薄膜蒸发器筒体要求並无特别之处，因而也是降低加工过程成本因素之一。
7.依据料液特性及生产工艺流程所需，本发明‘底部传动降膜薄膜蒸发器‘之滚抹成膜离心佈料器(4)可简便地用连接定位盘(4-1-4)垂直组合成(4)+(4‘)双级结构(图四)，比目前(图一)所示主轴转子刮板及刮板延伸体组合结构，更便于清洗、检修、组装等。
图七为本发明底部传动立式降膜薄膜蒸发器静止时照片图。
权利要求
1.一种从底部传动的立式降膜薄膜蒸发器，其特征是由底部倒置式电机动力传动器，并将扭矩传递给具有特殊密封结构的锥形主轴，使有公转-自转功能的、自请洁的、滚抹成膜的同时可使吸热后之料液离心成雾滴、液滴而强化蒸发效率的离心滚抹佈料器，依靠筒体内圆定位旋转，使蒸发汽体能从无贯穿整个筒体空间转子的、变成空旷的筒体空间上行，去向分离器、塔器、冷凝器或其它装置。
2.一种从底部传动，蒸发之料液汽化物由顶部直接去向汽液分离器、塔器、冷凝器或其它工艺装置的结构外形。
3.一种无贯穿、配置于筒体中心的转子、转子延伸体，且可使流体沿蒸发器壁面形成薄膜的同时又能在筒体空间形成雾状、滴状的滚抹成膜离心佈料器结构。
4.一种可使筒体内二个滚抹成膜离心佈料器简便地组合成滚抹成膜离心佈料器组合体结构的联接形式。
5.一种垂直配置由底部传动，机械动密封端面对称佈置，并由防液密封套、防液密封罩扣合于同轴心运转的，配置有可视察视镜的、泄漏检测器的全套汽液隔离机械式动密封装置。
全文摘要
本发明“底部传动立式降膜薄膜蒸发器”(图二)是一种新发明的高效汽液分离、液液分离过程中任何蒸馏体系或浓缩体系的物料加热器、再沸器、蒸发器、或汽液分离器，结构如图二所示其底部传动密封装置(1)带动滚抹成膜离心怖料器(4)或刮抹器，沿筒体(3)壁面作旋转运动，并将通过怖料进料口管(a)进入筒体(3)的物料沿筒体壁面成薄膜状吸热，使物料吸热后除部份汽化外，且通过滚柱(4－1－3)自转，将未汽化之物料离心成雾滴状布洒于筒体(3)空间，形成较高的蒸发比表面积，从而优化了整个汽－液相变过程。汽相通过底部旋转立式薄膜蒸发器顶端(h)引入汽液分离器、冷凝器、塔器等设备，液相依靠重力，流入集液导流器(2)，引出底部旋转立式薄膜蒸发器之排液口(b或b’)，去循环液罐后通过“底部传动立式降膜薄膜蒸发器”进料口管(a)进入汽－液相再循环过程。
文档编号B01D1/22GK1433829SQ02110628
公开日2003年8月6日 申请日期2002年1月23日 优先权日2002年1月23日
发明者周增龙 申请人:周增龙