一种多重安全保护的刮膜蒸发器的制作方法

本发明涉及蒸发器设备技术领域，特别是涉及一种多重安全保护的刮膜蒸发器。

背景技术：

刮膜蒸发器是一种新型高效蒸发器，可以快速有效的脱去原料中的水分，被广泛的应用到氯碱、化工、轻工、食品、制药和环保等众多领域中。刮膜蒸发器通过旋转刮膜器强制成膜，并高速流动，热传递效率高，停留时间短(约10～50秒)，可在真空条件下进行降膜蒸发。其工作原理如下：物料从加热区的上方径向进入蒸发器；经布料器分布到蒸发器加热壁面，然后，旋转的刮膜器将物料连续均匀地在加热壁面上刮成厚薄均匀的液膜，并以螺旋状向下推进。在此过程中，旋转的刮膜器可保证连续和均匀的液膜产生高速湍流，并阻止液膜在加热面结焦、结垢，从而提高传热总系数。轻组份被蒸发形成蒸汽流上升，经汽液分离器到达和蒸发器直接相连的外置冷凝器；重组份从蒸发器底部的锥体排出。

一个独特的布料器不仅仅具有将物料均匀地泼向蒸发器内壁，防止物料溅到蒸发器内部喷入蒸汽流，还具有防止刚进入的物料在此处闪蒸，有利于泡沫的消除，使物料只能沿着加热壁面蒸发。但是由于刮膜蒸发器中，膜片需要不停旋转，一旦刮片变形或者旋转偏心，与蒸发器内壁发生碰撞易造成火花，虽然采用真空设计，内部氧气含量极少，但是一旦真空度减少或者密封不严，火花遇到低闪点溶剂在氧气作用下会发生火灾、爆炸等事故。因此对于第闪点溶剂分离，采用刮膜蒸发存在一定安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的是解决上述技术问题，提供一种多重安全保护的刮膜蒸发器，该蒸发器通过多重设计可避免刮膜蒸发器工作过程中产生电火花带来的安全隐患。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多重安全保护的刮膜蒸发器，包括蒸发器筒体，转动设置在筒体内的转子，设置在筒体上方并与转子相连、以带动转子转动的电机；所述转子上设有刮片，所述筒体上设有进出料管和蒸汽进出管，且进出料管和蒸汽进出管上均设有阀门；还包括安全防护系统；所述筒体内壁设有可防止与刮片碰撞产生火花的四氟包覆层；所述安全防护系统包括dcs控制系统，氮气源，设置在转子和刮片上的静电接地线路，设置在静电接地线路上并与dcs控制系统相连的用于检测接地是否接通的检测报警器，连通氮气源与筒体的氮气管，设置在氮气管上并与dcs控制系统相连的用于控制氮气流量的氮气阀，设置在筒体内并与dcs控制系统相连的用于检测筒体内氧气含量的氧传感器和用于检测筒体内压力的压力计，设置在筒体上用于排出筒体内气体的排气口，以及设置在排气口上并与dcs控制系统相连的排气阀；所述dcs控制系统还与进出料管和蒸汽进出管上的阀门相连。

作为一种优选方案，所述氮气管上还设有与dcs控制系统相连的用于检测氮气流量的流量计。

作为一种优选方案，所述检测报警器采用防爆静电接地监测报警器。

作为一种优选方案，所述刮片悬挂式连接在转子上的刮板槽内。

作为一种优选方案，所述筒体外设有蒸发套筒，所述蒸汽进出管即与蒸发套筒相连。

作为一种优选方案，所述蒸发套筒采用蜂窝夹套，且所述蜂窝夹套蜂窝锥度的夹角为40-45度。

具体的说，所述转子上端贯穿筒体与电机相连，转子与筒体之间第一轴承连接，且该第一轴承的上下两端均采用双端面干气密封结构进行密封、以确保氧气不会进入。

更具体的说，所述干气密封结构包括直接与第一轴承相接的干气密封腔，供气的气源，连接气源与干气密封腔的干气管，设置在干气管上并与dcs控制系统相连的调节阀和流量计，设置在干气密封腔与干气管相接处的过滤器，以及设置在干气密封腔内并与dcs控制系统相连的压力计。

进一步的，还包括三角支撑架，所述三角支撑架底部与筒体底部固定，三角支撑架顶部设有第二轴承，所述转子底部即通过第二轴承与三角支撑架转动相接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明设置了三角支撑架，以对转子下端进行定位，并且，该设置使转子上端、转子与筒体连接处和转子下端三点构成一线，可有效防止转子在转动过程中发生震动位移等情况，在很大程度上避免了转子和刮刀因旋转而偏心造成其与筒体内壁碰撞产生火花的问题。

(2)本发明在筒体内壁设置了四氟包覆层，该四氟包覆层可有效杜绝刮片与其碰撞产生火花的问题。此外，由于四氟包覆层虽然不易产生火花，但是其若与刮片或转子碰撞也容易产生静电影响蒸发器工作，因此，本发明还特意设置了在转子和刮片上的导电部分设置了静电接地线，同时安装了是否接通的检测报警器，以确定即使产生静电也不影响蒸发器的工作。该设置进一步的避免了火花的产生。

(3)本发明设置了安全防护系统，该系统可向筒体内通入氮气，氮气为不燃气体，初始可直接通过氮气将筒体内气体完全排除，然后关闭进出阀门即可达到排除氧气的目的，这样即使产生火花，也不会造成爆炸等严重事故。此外，氮气填充还可避免现有技术中真空度不够和容易泄露的问题。

(4)本发明设置了干气密封结构，可有效防止气体渗漏的问题。本发明干气密封控制系统包括3个单元：过滤单元、调节单元和检测单元，它是保证干气密封正常运行的必要部分。气体中如果含有颗粒杂质会损坏密封面，对于气密封的正常运转产生巨大的威胁。因此，供给干气密封的气体需要非常干净，需要设置过滤单元过滤气体中的杂质。气源选用惰性气体氮气，氮气的来源有两种方式，一种是外部供高纯度的氮气，无需使用过滤系统，一种是收集蒸发器产生的尾气，由于尾气中含有其他杂质，需要进行过滤，此两种气源供给方式可以选用其中的一种，或者混合使用。密封气压力采用调节阀调节，使密封气压力稳定一固定值。双端面干气密封控制系统设置了流量计，通过观察密封气的使用量可以实现对干气密封的运转情况的监测，当干气密封的气体泄漏量超过一定值时，表明干气密封损坏。

(5)本发明通过防转子偏转、防刮刀与筒壁碰撞产生火花、防静电、防氧气进入和防气体渗漏这多重防护来确保刮膜蒸发器的操作安全，可有效避免低闪电溶剂分离带来的安全隐患。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明刮板的结构示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-筒体，2-转子，3-电机，4-刮片，5-氮气源，6-检测报警器，7-氮气管，8-氮气阀，9-排气口，10-排气阀，11-流量计，12-蒸发套筒,13-三角支撑架。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

本实施例的目的是为了避免刮膜蒸发器工作过程中产生电火花的风险而设计的一种多重安全保护的刮膜蒸发器，参见图1和图2，本实施例的刮膜蒸发器是在现有的蒸发器基础上进行的改进，其未提及的部分均直接采用现有技术的结构和方案，在此不赘述。为了便于描述，将与本实施例改进相关的部分介绍如下：该蒸发器包括蒸发器筒体1，转动设置在筒体内的转子2，设置在筒体上方并与转子相连、以带动转子转动的电机3；所述转子上设有刮片4，所述筒体上设有进出料管和蒸汽进出管，且进出料管和蒸汽进出管上均设有阀门。而本实施例的改进则包括以下部分：

所述筒体1内壁设有可防止与刮片碰撞产生火花的四氟包覆层，四氟具有良好的耐高低温性，在-196～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能；自润滑性，具有塑料中最小的摩擦系数，摩擦系数极小，仅为聚乙烯的1/5，是理想的无油润滑材料；且表面不粘性，已知的固体材料都不能粘附在表面上，是一种表面能最小的固体材料；除熔融的碱金属外，聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂腐蚀，不溶于所有的溶剂，四氟不吸潮，不燃，对氧、紫外线均极稳定，具有优异的耐候性。在较宽频率范围内的介电常数和介电损耗都很低，而且击穿电压、体积电阻率和耐电弧性都较高。其机械性质较软，具有非常低的表面能。四氟的绝缘性好，不受环境及频率的影响，介质损耗小，击穿电压高。因此将其包覆在筒体内，可有效避免碰撞摩擦产生的电火花。

此外，本实施例还增设了安全防护系统；所述安全防护系统包括dcs控制系统，氮气源5，设置在转子和刮片上的静电接地线路，设置在静电接地线路上并与dcs控制系统相连的用于检测接地是否接通的检测报警器6，连通氮气源与筒体的氮气管7，设置在氮气管上并与dcs控制系统相连的用于控制氮气流量的氮气阀8，设置在筒体内并与dcs控制系统相连的用于检测筒体内氧气含量的氧传感器和用于检测筒体内压力的压力计，设置在筒体上用于排出筒体内气体的排气口9，以及设置在排气口上并与dcs控制系统相连的排气阀10；其中，所述检测报警器6采用防爆静电接地监测报警器，防爆静电接地监测报警器是实用于易燃易爆化学物料场所设计制造的提供静电接地保护及报警的设备，能够将易燃易爆化学物料在装卸过程中产生的静电导入大地，并对静电释放不良时进行声光报警，确保生产的安全；而氮气源、氮气管道排气管道等的设置，则是在真空度不够或者发生氧气泄漏的时候，通入氮气作为保护气体，降低氧含量，阀门控制氮气的通入或者停止通入，此外，在蒸发器启动前，还可通入氮气来赶走筒体内的空气，以便于能够完全将氧气清除，然后再从排气口处抽出氮气即可。所述氮气管7上还设有与dcs控制系统相连的用于检测氮气流量的流量计11，使氮气的通入速度通过流量计来检测，然后调整阀门，使氮气的通入符合标准设定值。所述dcs控制系统还与进出料管和蒸汽进出管上的阀门相连，以便于在出现问题时能够及时关闭进出料和进出蒸汽。

所述刮片4悬挂式连接在转子2上的刮板槽内，是因为刮板和筒壁直接摩擦，损坏较快，需要经常更换，常用的连接方式是刮板和刮板槽由两个螺栓固定在一起，更换时必须拆卸掉，采用悬挂式，在刮板上在原来的孔的位置开出两个l型槽，然后挂在刮板槽的螺栓上，这样拆卸更加方便，降低了检修难度。

所述筒体外设有蒸发套筒12，所述蒸汽进出管即与蒸发套筒相连。所述蒸发套筒12采用蜂窝夹套，且所述蜂窝夹套蜂窝锥度的夹角为40-45度，蜂窝夹套作用于薄膜蒸发器可以提高蒸发器的强度和刚度，降低薄膜蒸发器的壁厚，提高热效率的转换。

所述转子2上端贯穿筒体1与电机3相连，转子与筒体之间第一轴承连接，且该第一轴承的上下两端均采用双端面干气密封结构进行密封、以确保氧气不会进入。干气密封拥有比机械密封泄漏量更低、功耗更低以及使用寿命更长的特点。本实施例的干气密封结构包括直接与第一轴承相接的干气密封腔，供气的气源，连接气源与干气密封腔的干气管，设置在干气管上并与dcs控制系统相连的调节阀和流量计，设置在干气密封腔与干气管相接处的过滤器，以及设置在干气密封腔内并与dcs控制系统相连的压力计。由于干气密封工作时形成的气膜厚度在3/zm左右，气体中如果含有颗粒杂质会损坏密封面，对于气密封的正常运转产生巨大的威胁。因此，供给干气密封的气体需要非常干净，过滤单元通过设置一台精度为l/zm的高精度过滤器实现这一目的。密封气压力采用调节阀调节，使密封气压力稳定一固定值。对密封气调节的目的是始终保证主密封气压力高于釜内介质压力，双端面干气密封控制系统设置了流量计，通过观察密封气的使用量可以实现对干气密封的运转情况的监测。当干气密封的气体泄漏量超过一定值时，表明干气密封损坏。控制系统设有密封气压力低报警。

最后，本实施例还设置了三角支撑架13，所述三角支撑架底部与筒体底部固定，三角支撑架顶部设有第二轴承，所述转子2底部即通过第二轴承与三角支撑架转动相接。该三角支撑架可对转子下端进行定位，并且，该设置使转子上端、转子与筒体连接处和转子下端三点构成一线，可有效防止转子在转动过程中发生震动位移等情况，在很大程度上避免了转子和刮刀因旋转而偏心造成其与筒体内壁碰撞产生火花的问题。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。