本发明专利技术公开了一种耦合蒸馏的水平管降膜蒸发方法及其装置，在蒸发装置中设有1级或多级蒸发单元，各级蒸发单元上方设有蒸发空间和物料分布器，物料自蒸发装置顶部通过物料分布器经各级蒸发单元流下，蒸发产生的蒸汽通过水平列管的间隙向上升，自下而上与物料逆流接触，有机溶剂由蒸汽带走，其有机溶剂含量逐级升高；物料逐级降膜流下，其溶剂含量逐级降低，实现了蒸发与蒸馏的耦合，在蒸发装置底部得到浓缩产品。本发明专利技术整套系统结构简单，设备紧凑，占地面积小，节省了大量的金属材料，设备造价大大降低；可广泛使用于化工、轻工、炼油、制药、海水淡化等领域，可适合含固体颗粒、纤维状的物料或易结垢的场合，尤其适合乙醇蒸馏或有机溶剂的回收。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于蒸发设备
，具体涉及一种耦合蒸馏的水平管降膜蒸发方法及其装置。
技术介绍
蒸发是化工行业广泛应用的一种单元操作，通常用于从水溶液中除去水分以达到产品浓缩的目的。由于水平管外降膜蒸发技术具有传热系数高，蒸发强度大等优点，目前在化工、轻工、制药、海水淡化、制冷等领域普遍使用。传统的水平管外降膜蒸发器各效一般为水平放置，这些蒸发器大致分为两种情况其一，壳体为圆形，每一效蒸发器传热管束采用纵向布置，即管束的方向与壳体方向一致；其二，壳体为矩形结构，每效蒸发器传热管束呈横向水平布置如专利CN101786677A， 各效蒸发器首尾相连，这种情况造成设备的长径比很大，占地面积增加，检修不便，蒸发过程中热损失增大；如果采用圆筒壁，则装置结构不够紧凑，加工比较困难；如果采用矩形壳体，在蒸发器的端部必须采用框架结构，防止设备在高真空状态下产生失稳破坏，因此设备投资增大。专利CN2562830Y介绍了一种水平管外降膜蒸发装置，其主要技术特征是装置壳内垂直分割成分别独立的2 11个蒸发室，每一个蒸发室内分别安装着喷淋排管和加热器， 装置壳顶部安装着与喷淋排管连接的原料液进口管，原料液通过泵打到装置的顶部，每一效蒸发室侧壁上的二次蒸汽出口通过管道与下一效的加热器连接，每一效蒸发器侧壁下方的完成液出口通过U型管与下一效的喷淋排管连接，最后一效蒸发器的侧壁上开有尾汽出口和完成液出口，结构复杂。专利CN100586523C提供了一种有机溶剂回收用多效逆流降膜蒸发系统，采用垂直降膜蒸发器组成多效蒸发系统，各效蒸发器都设有溶液循环泵，各效蒸汽冷凝液分别进入各自凝液罐，通过泵排出回收利用，各效凝液罐与汽液分离器间设有气体连通管，确保真空操作条件下不凝气的排出，提高传热效率。现有的水平管外降膜蒸发技术主要用于产品的蒸发和浓缩，没有蒸馏功能。而有机溶剂回收多采用独立的多效逆流降膜系统，占地面积大，设备复杂，整体设备造价较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种蒸发与蒸馏耦合的水平管降膜蒸发方法及结构简单紧凑的水平管降膜蒸发装置。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种耦合蒸馏的水平管降膜蒸发方法，在蒸发装置中设有1级或多级蒸发单元，各级蒸发单元上方设有蒸发空间和物料分布器，物料自蒸发装置顶部通过物料分布器经各级蒸发单元流下，蒸发产生的蒸汽自下而上与物料逆流接触，在蒸发装置底部得到浓缩产品。所述蒸发单元垂直设置，蒸发单元中的换热管呈水平横向布置，物料通过物料分布器使料液均勻分散在换热管外并沿着管外壁降膜流下。 所述蒸发装置可以正压操作或者真空操作。 实现所述蒸发方法的蒸发装置，包括圆柱形塔体，所述塔体顶部设有蒸汽出口，塔体底部设有物料出口 ；所述塔体内部垂直设有一级或多级蒸发单元，每级蒸发单元上部分别设有蒸发空间和物料分布器，顶部蒸发单元的物料分布器上方设有物料进口。塔体下部为塔釜，塔釜的下方设置有物料出口。每级蒸发单元包括呈横向水平布置的换热管以及支撑换热管的竖向设置的管板， 换热管与密闭的管箱连通；每级蒸发单元的管箱上均设有载热体进、出口；每级蒸发单元通过支撑结构与塔体内壁固定连接。塔体顶部蒸汽出口下方设有除沫器。本专利技术中，物料中含有机溶剂、水或一定的固含物，由装置顶部进入，在水平管外降膜向下流动，经过1级或多级蒸发单元，蒸出的蒸汽含有较高的有机溶剂浓度，回收后有机溶剂浓度大大提高，相当于耦合了蒸馏，减少了加热蒸汽和冷却水的使用量；在蒸发过程中产生的蒸汽通过水平列管的间隙向上升，物料和蒸汽逆流充分接触，有机溶剂由蒸汽带走，溶剂含量减少后的物料经液体下级分布器进行分布，逐级降膜流下，溶剂含量逐级降低，浓缩液沿最后一级蒸发单元水平管外流下，进入装置下部排出，溶剂基本蒸出；利用这种多级蒸发的方法蒸出溶剂，热量可以得到充分利用，溶剂回收率高，单位能耗低。由于物料沿水平换热管外壁降膜流下，不容易结垢，因此不但适合清洁流体，还可用于含一定固体颗粒的流体。所设计的装置为圆柱形，与矩形结构相比，可承受更大的压力，能进行正压操作， 也能进行真空操作，结构简单，设备投资可大大减少。与现有技术相比，本专利技术的优点是1、多个水平管外降膜蒸发单元垂直叠放在一个装置内，将物料打到装置的顶部，使物料均勻地分散在水平管外，沿着管外壁降膜流下，可以实现多级连续蒸发操作；2、蒸出的二次蒸汽含有较高的有机溶剂浓度，回收后有机溶剂浓度大大提高，相当于耦合了蒸馏；3、多级蒸发过程在一个装置内进行，减少了加热蒸汽和冷却水的使用量，减少了热量损失，提高了热量利用效率；4、可正压操作，也可真空操作。5、整套系统结构简单，设备紧凑，占地面积小，节省了大量的金属材料，设备造价大大降低；6、本专利技术可广泛使用于化工、轻工、炼油、制药、海水淡化等领域，可适合含固体颗粒或易结垢的场合。附图说明图1是本专利技术实施例1结构示意图； 图2是本专利技术实施例2结构示意图3是本专利技术实施例3结构示意图。具体实施例方式实施例1 如图1所示，一种耦合蒸馏的水平管降膜蒸发方法，在蒸发装置中垂直设有1级蒸发单元4，蒸发单元4中的换热管4-5呈水平横向布置，蒸发单元2上部设有蒸发空间7和物料分布器6，物料在蒸发装置顶部通过物料分布器6使料液均勻分散在换热管4-5外并沿着管外壁降膜流下，物料流动方向为从上到下，蒸发产生的有机溶剂蒸汽自下而上与物料逆流接触，在蒸发装置底部得到浓缩产品。所述蒸发装置可以正压操作或者真空操作。实现上述蒸发方法的蒸发装置，由塔体3、塔釜2、蒸发单元4、物料进口 5、物料分布器6、蒸发空间7、除沫器8、蒸汽出口 9、物料出口 1组成。塔体3内垂直设置一个蒸发单元4，蒸发单元4通过支撑结构4-1固定，蒸发单元4包括管箱4-3、管板4-4、换热管4_5、 载热体进口 4-6和载热体出口 4-2 ；在蒸发单元4上方设置有物料分布器6、蒸发空间7和除沫器8 ；物料分布器6处于蒸发空间7的下部，除沫器8位于蒸发空间7的上部，蒸汽出口 9位于塔体3顶部。塔体3下部为塔釜2，塔釜2的下方设置有物料出口 1。以酒精蒸馏为例，塔内操作压力为0. IMPa，为正压操作。塔径Φ加，塔高20m，塔釜 2高2. 5m,塔内设一级蒸发单元4，蒸发单元4高12m，换热管4-5外径为Φ 32mm,换热管4-5 三角形排列，水平中心间距为100mm，垂直中心间距为150mm ；加热介质为进口温度为130°C 加热蒸汽。含一定固形物的酒精废糟液打至塔身顶部，由物料进口 5送至物料分布器6，经物料分布器6将物料液均勻分布到蒸发单元4的水平换热管4-5上，物料沿水平换热管4-5 外壁降膜流下；经多排换热管4-5进行热交换，使酒精糟物料进行蒸发，产生的蒸汽带走物料里面所含的酒精和水分；物料经最后一排管落到塔釜2形成浓缩液，由塔釜2底部的物料出口 1流出。所产生的蒸汽通过水平管的间隙由下向上升，与下行物料逆流接触，相当于耦合了蒸馏，带走物料中所含的大部分酒精和水分，进入蒸发空间7，将蒸汽夹带的微小液滴分离下落，通过除沫器8进一步除去夹带的液滴，然后经蒸汽出口 9排出，其后可通过冷凝回收乙醇。载热体加热蒸汽通过载热体进口 4-6进入管箱4-3，然后进入蒸发单元4的水平换热管4-5内，对其管壁外的料液进行加热，降温后的冷本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马晓建，陈俊英，李洪亮，方书起，
申请(专利权)人：郑州大学生化工程中心，
类型：发明
国别省市：
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