一种多级旋流进料的立式刮膜蒸发器的制作方法

本发明涉及一种刮膜蒸发装置领域，特别是涉及一种多级旋流进料的立式刮膜蒸发器。

背景技术：

现有的立式刮膜蒸发器内部，物料由立式蒸发器上部进料口流入，经固定在传动轴上的布液器旋转布液，将料液甩至筒内壁上形成液膜，液膜在重力和旋转刮板周向刮擦力的作用下，沿筒内壁呈螺旋型向下流动，进而在筒内壁形成蒸发薄膜，液体的螺旋型轨迹增加了在筒内壁的停留时间，保证有效蒸发。但是，实验和数值模拟表明，受重力影响，液膜厚度沿竖直方向逐渐减薄，旋转刮板前端与液膜表面产生间隙，并逐渐增大，导致旋转刮板前端逐渐无法刮擦到液膜，液膜在旋转刮板蒸发器筒体下部高度上，流型不受旋转刮板制约，仅在重力、壁面力和表面力作用下，沿筒壁形成沟流，进而导致旋转刮板蒸发器内蒸发效率降低。此外，当旋转刮板蒸发器尺寸较大时，物料沿竖直壁面浓缩过程中，浓度梯度变化较大，导致蒸发器底部的蒸发效率明显降低，所以在实际生产中，旋转刮板蒸发器蒸发效率远远低于理论计算效率，尤其当进料不稳定工况下，甚至出现物料蒸干粘壁的情况，使传热效率急剧降低。

工程上，一般通过提高一次性进料量，改善刮膜蒸发器底部液膜流型，但同时增大了旋转刮板蒸发器上部液膜厚度，甚至容易造成进料堆积，无法沿筒内壁上形成螺旋式下降液膜，若操作不当或缺少必要的理论和经验指导，可能引起蒸发器整体蒸发效率大大降低，旋转刮板蒸发器无法正常工作。

针对以上问题，本发明提出一种多级旋流进料的立式旋转刮板蒸发器，从根本上调整旋转刮板蒸发器内部液膜流型分布，降低或调整浓缩物料的浓度梯度，提高了旋转刮板蒸发器的实际蒸发效率，避免出现恶劣工况，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高了旋转刮板蒸发器的实际蒸发效率，避免出现恶劣工况的多级旋流进料的立式刮膜蒸发器，以解决现有技术中液膜流型不受制约、浓度梯度较大等所导致的效率低下等问题。

本发明的多级旋流进料的立式刮膜蒸发器，包括传动轴、下端开设有液相出料口的蒸发筒体、设于蒸发筒体上的传动装置以及设于蒸发筒体外的加热夹套，传动装置带动贯穿蒸发筒体内部的传动轴旋转，蒸发筒体外壁上沿轴向自上而下依次开设有第一进料口和若干第二进料口，传动轴上固定有对第一进料口进料进行布液的布液器，布液器下方设有旋转刮板，传动轴上设有若干与每一个第二进料口相对应布置的旋转刮板，每一个第二进料口所处的蒸发筒体外壁上沿其外圆周方向上均匀开设有若干第三进料口。

进一步的，每一个所述第二进料口和第三进料口的进料方向均与所述蒸发筒体的外圆周相切。

进一步的，所述第二进料口位于两个相邻的所述旋转刮板之间。

进一步的，位于所述蒸发筒体下部的所述第二进料口和第三进料口的进料方向斜向上设置且均与所述蒸发筒体外壁切面之间形成夹角。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1、蒸发筒体外壁沿传动轴轴向间隔设有多个第二进料口，增设的多料口进料，可避免一次性增加进料量而导致的进料堆积现象，使旋转刮板有效制约液膜流型，保证蒸发筒体内侧的液膜厚度均匀，有益于提高蒸发器的效率；

2、当物料在浓缩的过程中，蒸发筒体内壁物料自上至下浓度有明显差距，筒体下部蒸发效率降低，从不同第二进料口或者第三进料口增加不同浓度物料，可有效改善筒内物料的浓度梯度；

3、第二进料口和第三进料口均切于蒸发筒体外圆周方向布置，周向均匀地布置第二进料口和第三进料口，减少了布液器的使用数量，可以减轻传动轴上的负载并能达到使物料分布均匀的目的；

4、蒸发筒体下部的第二进料口和第三进料口的进料方向均为斜向上设置，且均与蒸发筒体外壁切面间成一定夹角β，可增加物料在蒸发器内的停留时间，使物料充分蒸发，倾斜角β的大小及第二进料口的数量可根据实际设计工况设置。

综上，本发明的多级旋流进料的立式刮膜蒸发器结构简单合理，操作方便，可显著提高蒸发效率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明的多级旋流进料的立式刮膜蒸发器的剖视图；

图2是图1中蒸发筒体下部的a-a’面剖视图。

1传动装置2第一进料口

3旋转刮板4第二进料口

5气相出料口6布液器

7传动轴8蒸发筒体

9加热夹套10液相出料口

11第三进料口

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1和图2所示的一种多级旋流进料的立式刮膜蒸发器，包括下端开设有液相出料口10的蒸发筒体8、设于蒸发筒体8上的传动装置1以及设于蒸发筒体8外的加热夹套9，传动装置1带动贯穿蒸发筒体8内部的传动轴7旋转，蒸发筒体8外壁上沿轴向自上而下依次开设有第一进料口2和若干第二进料口4，传动轴7上固定有对第一进料口2进料进行布液的布液器6，布液器6下方设有旋转刮板3，传动轴7上设有若干与每一个第二进料口4相对应布置的旋转刮板3，每一个第二进料口4所处的蒸发筒体8外壁上沿其外圆周方向上均匀开设有若干第三进料口11。

为了使物料进入蒸发筒体8内壁上的分布更加均匀，每一个第二进料口4和第三进料口11的进料方向均与蒸发筒体8的外圆周相切，其中，第三进料口11沿周向均匀布置时数量应根据进料量及旋转刮板3的转速计算的流动螺旋程确定。

为了使第二进料口4和第三进料口11的位置与旋转刮板3底部保持一定间距，避免料液冲击旋转刮板3底部，降低蒸发效率，第二进料口4位于两个相邻的旋转刮板3之间。

为了控制进料的情况，位于蒸发筒体8下部的第二进料口4和第三进料口11的进料方向斜向上设置且均与蒸发筒体8外壁切面之间形成夹角β，夹角β的大小应根据蒸发筒体8的实际工况设置，第二进料口4和第三进料口11的数量应根据实际工艺及蒸发筒体8的尺寸确定，以增加从第二进料口4或者第三进料口11进入的料液在蒸发筒体8内壁的停留时间。

本发明提供的多级旋流进料的立式刮膜蒸发器的原理如下：

多级旋流进料的立式刮膜蒸发器考虑蒸发器尺寸较大时，液膜的厚度自上而下逐渐变小，蒸发筒体8下部液膜流型不受旋转刮板3制约的问题，将物料由蒸发筒体8上的若干第二进料口4和第三进料口11沿着与蒸发筒体8外圆周相切向的方向加入，第一进料口2按正常进料量进料，由布液器6均匀地将物料甩在蒸发筒体8内壁上，在重力、离心力和旋转刮板3的刮带作用下，料液在蒸发筒体8内壁上形成旋转下降的薄膜，当液膜厚度变薄不受旋转刮板3制约时，可根据料液性质及工艺性等通过若干第二进料口4和第三进料口11加入适量的补充料液，使旋转刮板3有效制约进料液膜流型，其中，每一个第二进料口4处不再采用布液器6布液，而是采用在每一个第二进料口4所处的蒸发筒体8外壁上开设的沿着其外圆周向均匀布置的若干第三进料口11的方式使进料均匀的同时减轻传动轴7上的负载，考虑到蒸发过程中，物料自上至下浓度变化较大，因此，从每个第二进料口4或者第三进料口11加入不同浓度的物料，可有效降低物料蒸发时较大的浓度梯度，增加蒸发效率，此外，由于旋转刮板3薄膜蒸发器为单程蒸发器，当首次蒸发得到的完成液不满足条件时则需要第二次甚至于更多次的蒸发，若每次蒸发时均从第一进料口2加入料液，可能会导致料液在蒸发筒体8内壁上存在时间较长，从而使蒸发筒体8内壁上滞留的物料结壁，为解决这个问题，可根据料液的浓度选择其他的第二进料口4或者第三进料口11进液，减少蒸发时间，以得到合适浓度的完成液。

以上仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。