一种微膜蒸发器、包含微膜蒸发器的精馏系统及使用微膜蒸发器的精馏方法技术方案

本发明专利技术涉及一种微膜蒸发器及使用该蒸发器的精馏工艺。其中包括微膜蒸发器的壳体，并且在壳体的顶部设有物料蒸发口，壳体的底部设有物料出口，在壳体的中部设有物料进口和溢流口，在微膜蒸发器的内部设有多层中空蒸发板组。在使用该微膜蒸发器进行精馏时，物料通过精馏塔的塔釜计量泵将塔釜液泵入微膜蒸发器中，并在蒸发板上形成液膜，轻组分物质沿板面上升进入精馏塔中，重组分物质沿板面下降回流入塔釜中。本发明专利技术涉及的微膜蒸发器及使用该蒸发器的精馏工艺的蒸发效率高、分离时间短，可以有效地降低能源消耗，并且体积小，节省安装空间，获得的有效成分纯度高，减少废物的排放，减少环境污染。

A micro film evaporator, a distillation system comprising a micro membrane evaporator and a distillation method using a micro membrane evaporator

The invention relates to a micro membrane evaporator and a distillation process using the evaporator. It includes the shell of the microfilm evaporator, and there is a material evaporator at the top of the shell. The bottom of the shell is provided with the material outlet. In the middle of the shell, there is a material inlet and a overflow mouth. When the micromembrane evaporator is used for distillation, the material is pumped into the micromembrane evaporator through the distillation column metering pump of the distillation column, and the liquid film is formed on the evaporating plate. The light component material rises into the distillation column along the plate surface, and the reconstituted material falls back into the reactor vessel along the plate surface. The evaporator and the evaporator used in the invention have high evaporation efficiency and short separation time, which can effectively reduce energy consumption, reduce the volume, save the installation space, achieve high purity of effective components, reduce waste discharge and reduce environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种微膜蒸发器、包含微膜蒸发器的精馏系统及使用微膜蒸发器的精馏方法
本专利技术涉及一种化工生产用的蒸发器，特别涉及一种运用微膜蒸发技术的微膜蒸发器及使用该蒸发器的精馏工艺。
技术介绍
使待蒸发的液体在换热装置的表面形成微膜，再进行蒸发的方法叫做微膜蒸发。这种方法由于其具有极大的汽化表面积，热量传播快而均匀，并且没有液体协压的影响，能够较好的防止物料过热现象等优点，被广泛应用于化工、制药、食品、冶金等领域。塔设备在化工生产中的应用非常广泛，主要的塔设备有反应塔、精馏塔、蒸馏塔等，传统的塔设备主要依靠再沸器蒸发进行工作。在目前的蒸馏技术中，使用最多的再沸器为列管换热器，但是列管换热器的工作效率又受到列管的壁厚以及管道面积的限制，换热效率不是很理想。为了提高换热效率，我们往往通过将再沸器的有效换热面积设计的很大以容纳较多的换热管道，增大换热面积，以达到蒸发要求，如中国专利CN202128924U采用两种直径不同的换热管，直径小的管道套在直径大的管道内，外管内壁与内管的外壁之间形成夹层腔，热介质通入夹层腔内对物料进行换热处理，虽然通过这种方法可以在一定程度上提高换热效率，但是实质上还是通过增加换热面积来达到换热目的。并且在使用列管式换热器进行蒸发工作时，需要消耗大量的能源，造成较大的浪费。另外由于加热效率低导致物料中组分分离的速度慢，组分分离的不彻底，从而造成排放的废物量增加。
技术实现思路
本专利技术的第一技术目的是提供一种微膜蒸发器。本专利技术的第二技术目的是提供一种包含所述微膜蒸发器的精馏系统。本专利技术的第三技术目的是提供一种使用所述微膜蒸发器的精馏方法。从而解决现有的精馏技术中能耗高、再沸器尺寸大、耗时，并影响产品质量，热能利用率低，废物量多，运行成本高的技术问题。本专利技术的第一技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种微膜蒸发器，包括壳体和设置在所述壳体内的蒸发板组：所述壳体的顶部设有物料蒸发口，所述壳体的底部设有物料出口，所述壳体的中间设有物料进口、热介质进口、热介质出口和溢流口；所述蒸发板组由多片中空的蒸发板A和蒸发板B串联而成。本专利技术所涉及的一种微膜蒸发器，在壳体的中部设置物料进口，物料进口的位置高于壳体内的蒸发板组的高度，便于物料从物料进口进入壳体内后与蒸发板的板面接触，当壳体内的温度为80-300℃，压强为30-100Pa时，在蒸发板的板面上形成液膜。另外在壳体的中间设置溢流口，可以防止塔釜计量泵采进物料过多，淹没壳体内部的蒸发板组，从而使蒸发板的板面上无法形成液膜，影响蒸发效率。作为优选，所述蒸发板A（551）与蒸发板B（552）的大小相同，蒸发板A（551）与蒸发板B（552）含有一个空腔，蒸发板A（551）与蒸发板B（552）的两面为外凸的弧面，蒸发板A（551）和蒸发板B（552）的正、反面各有一个圆孔，蒸发板A（551）正面的孔与蒸发板B（552）背面的孔连接。多片内部为空腔的蒸发板A与蒸发板B串联形成蒸发板组，蒸发板A正面上的孔在反面上的孔的正下方，蒸发板B正面上的孔在反面上的孔的正上方，蒸发板A正面的孔与蒸发板B背面的孔连接，保证热介质进入蒸发板组后，可以充满整个蒸发板的空腔，并且在蒸发板组间以折流的形式流动，可以增加热介质在蒸发板组内的停留时间，提高热能利用率，降低能耗。作为优选，所述溢流口管口底部与蒸发板组顶部间的间距为10-20mm，以确保溢流效果。这样做可以防止物料淹没蒸发板，不能形成蒸发面，影响蒸发效率。作为优选，所述壳体底部与蒸发板组底部的间隙为20-30mm。这样做可以防止物料走短路，影响物料在蒸发板组的板面上形成液膜的面积和蒸发效果。作为优选，所述蒸发板A和蒸发板B的尺寸根据蒸发量来计算，设置相应的外径和长度，根据蒸发板A和蒸发板B的外径计算壳体的内径，蒸发板A和蒸发板B的外径为壳体内径的0.5-0.9倍。这样做可以在保证有效蒸发面面积的同时，缩小设备尺寸的占地面积，便于安装。作为优选，所述热介质入口与蒸发板组通过蒸汽管连接，并且热介质在蒸发板组内部以折流的形式流动；所述热介质入口与热介质出口分布于壳体的两侧。可以增加热介质在蒸发板组内的时间，进而微膜蒸发器的换热时间增长，提高热能利用率，降低能耗。作为优选，所述微膜蒸发器的壳体采用圆形或椭圆形的外观设计。本专利技术的第二技术目的是是通过以下技术方案得以实现的：一种包含所述微膜蒸发器的精馏系统，还包括与所述微膜蒸发器连接的塔釜用计量泵、物料储罐、过滤器、精馏塔、冷凝器以及回流罐；所述物料储罐与精馏塔连接，塔釜计量泵与所述微膜蒸发器设置于精馏塔的塔釜处，在精馏塔的塔顶的物料出口连接冷凝器，冷凝器与回流罐连接。采用该精馏系统进行组分分离，由于微膜蒸发器可以减小物料的停留时间，进而可以缩短精馏塔进行精馏过程的时间，提高精馏塔的工作效率，与现有技术相比，微膜蒸发器的尺寸小，蒸发效率高，可多个串联与精馏塔集成安装，且占地面积小。本专利技术的第三技术目的是是通过以下技术方案得以实现的：一种使用所述微膜蒸发器的精馏方法，通过塔釜用计量泵将精馏塔的塔釜液按设计的蒸发量泵入微膜蒸发器中，在压强为30-80Pa，温度为80-300℃的条件下，物料在微膜蒸发器的蒸发板A和蒸发板B的板面上形成液膜，热介质从热介质进口进入蒸发板组的内部，对附着在蒸发板组板面上的物料进行加热；通过塔釜用计量泵适当的采出物料，采出速度由实际高沸点物质的产生速度来控制。由于在微膜蒸发器的蒸发板的板面上形成液膜，具有极大的汽化表面积，热量传播快而均匀，并且没有液体协压的影响，能够较好的防止物料过热现象。作为优选，在所述精馏塔的塔釜处取消再沸器，配置微膜蒸发器以及塔釜用计量泵。在热介质的热作用下，物料中沸点较低的组分沿蒸发板组的板面上升，气化，从微膜蒸发器顶部的物料蒸发口出来进入精馏塔中，物料中沸点较高的组分沿板面下降，从物料出口进入精馏塔的塔釜中。在塔釜处配置塔釜计量泵，可以有效的控制进料的流量，避免物料采进过多，淹没蒸发板，不能形成蒸发面。作为优选，根据塔釜计量泵向微膜蒸发器泵入的混合物料不同，所述的低沸点物质和高沸点物质的沸点不同；泵入物料为维生素E时，沸点180-200℃的物质为低沸点物质，沸点200-220℃的物质为高沸点；泵入的物料为丙酮和醋酸异丙烯酯混合物时，沸点低于90℃的物质为低沸点物质，沸点92-95℃的物质为高沸点。在微膜蒸发器远离溢流口的一端设置两个不同水平高度的液位口，通过液位口对微膜蒸发器的上部区域与下部区域的温度、压强、流量等数据进行监控。这样做可以控制微膜蒸发器的上、下部位的温度，进而确保从微膜蒸发器底部出来产品的纯度，以及避免产品在微膜蒸发器内蒸发，影响产品的采出量。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、因微膜蒸发器的体积与实际蒸发量有关系，通过实际蒸发量来设计蒸发板的外径大小，在保证有效蒸发面积的同时，还可以缩小蒸发器的体积，节省安装空间，便于灵活安装；2、为了防止物料走短路，影响物料在蒸发板组的板面上形成液膜的面积和蒸发效果，蒸发板组的底部与微膜蒸发器的底部间的间距为20-30mm；3、为了保证蒸发效果，并且防止蒸发板被淹没，不能形成蒸发面，在微膜蒸发器的壳体中间设置溢流口，并且溢流口的底部与蒸发板组的顶部间的间距为10-20mm。4、采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微膜蒸发器，其特征在于：包括壳体（51）和设置在所述壳体（51）内的蒸发板组（55）：所述壳体（51）的顶部设有物料蒸发口（53），所述壳体（51）的底部设有物料出口(54），所述壳体（51）的中间设有物料进口（52）、热介质进口（57）、热介质出口（58）和溢流口（56）；所述蒸发板组（55）由多片中空的蒸发板A（551）和蒸发板B（552）串联而成。

【技术特征摘要】
1.一种微膜蒸发器，其特征在于：包括壳体（51）和设置在所述壳体（51）内的蒸发板组（55）：所述壳体（51）的顶部设有物料蒸发口（53），所述壳体（51）的底部设有物料出口(54），所述壳体（51）的中间设有物料进口（52）、热介质进口（57）、热介质出口（58）和溢流口（56）；所述蒸发板组（55）由多片中空的蒸发板A（551）和蒸发板B（552）串联而成。2.根据权利要求1所述的微膜蒸发器，其特征在于：所述蒸发板A（551）与蒸发板B（552）的大小相同，蒸发板A（551）与蒸发板B（552）含有一个空腔，蒸发板A（551）与蒸发板B（552）的两面为外凸的弧面，蒸发板A（551）和蒸发板B（552）的正、反面各有一个圆孔，蒸发板A（551）正面的孔与蒸发板B（552）背面的孔连接。3.根据权利要求2所述的微膜蒸发器，其特征在于：所述溢流口（56）管口底部与蒸发板组（55）顶部间的间距为10-20mm，以确保溢流效果。4.根据权利要求3所述的微膜蒸发器，其特征在于：所述壳体（51）底部与蒸发板组（55）底部的间隙为20-30mm。5.根据权利要求4所述的微膜蒸发器，其特征在于：所述蒸发板A（551）和蒸发板B（552）的外径为壳体（51）内径的0.5-0.9倍。6.根据权利要求5所述的微膜蒸发器，其特征在于：所述热介质入口（57）与蒸发板组（55）通过蒸汽管连接，并且热介质在蒸发板组（55）内部以折流的形式流动；所述热介质入口（57）与热介质出口（58）分布于壳体（51）的两侧。7.一种精馏系统，包含权利要求1-6任一项所述的微膜蒸发...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄升，刘斌，王永学，李玉长，
申请(专利权)人：吉林北沙制药有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林,22