将易粘结的粘性溶液和悬浮液连续蒸发至干的方法和装置制造方法及图纸

首先在高速流动的气相存在下在一多相盘管中提高流化液态物质的粘度，然后伴随着气相的分离而将所述物质施加到由固态颗粒材料组成的搅拌床上并在床上转变成固态物质。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
溶液和悬浮液的蒸发或浓缩是化学工业、制药工业和食品工业上常用的工艺步骤。溶液或悬浮液连续流过其中的管簇式或板式热交换器一般常用于该工艺步骤。由于热的输入，一些溶剂或悬浮液的连续相气化并作为蒸气在热交换器出口分离。管簇式或板式热交换器一般是竖立的，溶液或悬浮液从顶部穿过交换器到达底部。只要这种溶液或悬浮液具有低粘度即为流体，那么这种类型的装置是非常经济可靠的，而且不易粘附在热交换器的表面。如果溶液或悬浮液是粘性的，或者如果提走了众多挥发性组分后留下的浓缩物是粘性的或易粘附于热交换器的表面，那么这种类型的装置是不适用的。这种装置只有在热交换器表面均匀润湿的情况下才能无问题地操作。如果不是这种情况，会在热交换器表面上形成垢层而引起装置堵塞。如果要将这种粘溶液或悬浮液进一步蒸发，那就必须通过机械装置来确保热交换器表面无结垢和结壳情况发生。这一般通过在蒸发装置中联合使用保持热交换器表面无垢的旋转擦具或刮具来达到。如果所蒸发的溶液或悬浮液易成浆状甚至是固态，那么只适宜用重型的伸缩式自动清洗螺杆压机，但这种机械设备非常昂贵而且传热系数较低。美国专利33550669描述了一种蒸发器，其保持热交换器表面洁净的机械作用不是通过旋转组件提供的，而是通过流动力提供的。这种蒸发器只包含一单个从外部加热的盘管。这种管式蒸发器的操作方式是这样的将过热态的溶液或悬浮液在加压下送到所述装置中使溶液中的一些易挥发组分在所述装置的第一部分气化。这种蒸发起到了传送逐渐变粘的溶液或悬浮液的作用并确保了热交换器表面保持清洁。这样，所述装置以自我调节的方式运作，因为随着溶液或悬浮液浓度的提高，导致了粘度和易粘结性增加，蒸气速度以及流动力也增加。所产生的传系数极高。由于在这种装置中总是存在液相和气相，所以呈现出的是一多相盘管(MPC)。这种MPC工作十分有效使得所蒸发的溶液或悬浮液可浓缩到面糊状或浆状。由于在MPC中存的高蒸气速度和所产生的剪切力，可以可靠地保持热交换器表面洁净。但是当缩浓物/原料蒸气流离开MPC以及分离蒸气时，在蒸发过程中就会现现问题。在这时蒸气流产生的剪切力会消失。一般来说，MPC出口通向一锥形空器，它也可设计成一旋风分离器，在其中缩浓物向下流动，易蒸发物蒸气向上传导。如果蒸发过程在真空下进行，那么液体从锥形容器的排放以及压力增至常压的过程均通过极适合于传递粘性物质的正往移泵如齿轮泵来承担。这种MPC蒸气分离器只能在缩浓物自由流过齿轮泵并且不会粘附于分离器壁的情况下起作用。因此蒸发(产生同样程度的缩浓物)速率不是由蒸发器限制而是由缩浓物/蒸气分离装置限定，因此MPC不能最佳地运作或得到完全地利用。因此，已有人提出了浓缩物和蒸气的壁表面由机械清洁的装置中分离(美国专利5256707)。这在设计成带自动清洗铣刀的旋管或自动清洗螺旋浆装置的流动横截面至少大50倍的第二根流动管中进行。这种技术复杂的机械提供了蒸发过程可在其中连续进行的优点，其中浆状缩浓物可以选地浓缩至干。其缺点之一是浆状缩浓物或干物质的流动方向和蒸气的流动方向是一致的。其结果是存在着液体或固体形式的物质颗粒可能被蒸气冲走的危险。由于旋转组件会将缩浓物卷进蒸气流，所以这种危险是非常大的。全部浆状缩浓物最初施加到第二流动管的内表面必须再次清理掉是其另一项缺点。在清洁过程中，特别是在蒸发至干时，产生了粒径差异很大的各种颗粒。非常小的颗粒特别容易被蒸气带走。本专利技术的目的是提供将流动液态物质连续转变成固态物质的方法。为此，本专利技术提供了将流动液态物质连续转变成固态物质的方法，包括a)在第一阶段，在高速气相流动存在下在一多相盘管中增加所述液态物质的粘度；b)在第二阶段，将所述液体物质转变成固体物质并将所述气相分离，其中从多相盘管中排放后，所述液体物质被施加到包括固体颗粒材料的搅拌床上，所述搅拌床上方的气体空间具有比所述盘管至少大200倍的横截面流量；和c)分别将所述气相和所述固相物质各自从所述气体空间和所述床导出。本专利技术的另一个目的是提供使用上述方法的装置。附图说明图1显示了将溶液和/或悬浮液蒸发至干的按照本专利技术的设备的总流程图。图2显示了按照本专利技术的装置的俯视图。图3显示了按照图2的装置的A-A剖面图。图4显示了按照图2的装置的B-B剖面图。图5是显示了按照本专利技术的另一种装置的纵截面图。本专利技术提供将液态流体物质连续转变成固体物质的方法，其中在高速流动的气相的存在下液相物质的粘度在第一阶段在本身已知的多相盘管中增加。在第二阶段，液态物质被转变成固态物质，气相得到分离，其特征在于从多相盘管排放后液相物被施加到包括一种固态颗粒材料的搅拌床上。在搅拌床上方的气体空间具有比盘管至少大200倍流量的横截面，气相和固相各自分别从气体空间和所述床上导出。搅拌床表面的直径最好比盘管出口直径至少大20倍。所述搅拌床最好具有相当于至少每小时产生的固体物质的30％的体积。因此，所述搅拌床最好具有30-70％直径的深度。最优选使用高度为直径的80-150％的圆柱体容器。所述容器可充满30-70％的固体颗粒材料，其中在固体材料上方的空间构成了气体空间，多相管在此空间开口，并且伴随着气体速度的降低，气相和固相在此分离。固体物质通过侧向溢流导出，它可设计成在容器侧上法兰式安装的管子的形式，其轴大致和容器中固体顶部具有同样的高度。气相最好通过安装在容器盖上的气体排放管排出，为了保证低的气体流速，排放管的直径应尽可能的大。气体排入管的直径最好相当于盘管直径的至少7倍。在容器中进入气体空间的盘管出口的轴向上最好没有定向组件朝着气体排放的气相流动方向，也就是说，从多相盘管出来的高速输入气体流和容器内气体空间中流动的主方向至少成90°角。从多相盘管的输入方向和在气体空间中的流动方向之间的角度最好为120-180°。此外，盘管出口轴向朝着搅拌床的表面，其中所述出口的轴和搅拌床表面间的角度可以是45-90°。将盘管出口的位置设置在搅拌床表面上方足够高的地方，从而当输入的喷气冲到其表面时已没有足够的动能来引起搅拌床表面出现强的涡动。另外，气流夹滞的高粘度仍是流体物质的颗粒不会抛向没有被搅拌床盖住的容器壁上。搅拌床最好通过向壁伸展并被搅拌床完全覆盖的搅拌桨叶循环，搅拌桨叶使颗粒材料向上移动到容器的边缘从而产生搅拌床的复曲面式循环。按照本专利技术方法的其它参数根据方法应用的具体初产物和终产物和可将流动液态物质转变成固态物质的条件来得到。按照本专利技术的方法最好用来将溶液和/或悬浮液蒸发至干。因此，多相盘管被加热到溶剂或悬浮液介质气化温度以上的温度，其中高速气流至少部分包含在多相盘管中被气化的溶剂或悬浮液介质。为了在盘管中获得传送流化液态物质所需的高速(它也取决于在盘管出口处所述物质的粘度)，也可将一惰性气体(也可另包含一些溶剂)输入到盘管中。一般均要求有每秒20米至几百米的气体流速。特别优选50m/s至声速之间的流速。进一步蒸发至干在将升向了粘度的流化液态物质施加到也维持在溶剂或悬浮液介质气化温度以上温度的搅拌床上后进行。外夹套加热足以维持床恒温。因为当床伴随颗粒材料复曲面式运动的产生而循环时和壁不断接触，从而在搅拌床上确保了足够的温度平衡。溶剂或悬浮介质可在从容器导出后冷凝回收。如果按照本专利技术的方法被用于流化液态物质中干物本文档来自技高网...

【技术保护点】
将流动液态物质连续转变成固态物质的方法，包括：ａ）在第一阶段，在高速气相流动存在下在一多相盘管中增加所述液态物质的粘度；ｂ）在第二阶段，将所述液体物质转变成固体物质并将所述气相分离，其中从多相盘管中排放后，所述液体物质被施加到包括固 体颗粒材料的搅拌床上，所述搅拌床上方的气体空间具有比所述盘管至少大２００倍的横截面流量；和ｃ）分别将所述气相和所述固相物质各自从所述气体空间和所述床导出。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C卡斯珀，D格伦内尔，H黑策，
申请(专利权)人：拜尔公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]