蒸发器及其操作方法技术

一种用于使溶液或液体混合物中的液体蒸发的蒸发器及其操作方法。该蒸发器包括：腔（１）；液体贮存器（３），其用于容纳传热液体且暴露于腔的内部；支撑件（６），其用于将容器（８）支撑于腔中，使得容器中的液体样品暴露于连接至冷凝器（１６）的流体路径（１５），流体路径与腔的内部分开，并且容器的至少一部分密切地热耦连至腔的内部；以及用于加热贮存器中的传热液体以产生传热液体蒸汽的装置（４），传热液体蒸汽在使用时冷凝并且释放蒸发潜热至容器中的液体样品。由于样品温度取决于贮存器中液体的饱和蒸汽温度，故样品温度被可靠限制，避免了过热。大量热能能以可控方式传至样品，使得能在相对低的温度下实现高蒸发速率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于使溶液或者液体混合物中的液体蒸发的蒸发器以 及工艺。
技术介绍
蒸发技术广泛地应用于化学和生物实验室，用来将相对不稳定(挥 发性)的组分与液体混合物分离，或者用来浓缩或干燥溶液中的化合 物。在使用时，蒸发器中的压力降低到如下的值待蒸发的液体组分 在该压力值下能够在不损害其他样品组分的温度下沸腾。在公知的蒸发器中，通常使用离心力来降低在加热过程中由于公 知为"爆沸"的过程而导致的溶液从样品表面的溅出，溶液从样品表 面的溅出会造成蒸发器的溢出和污染。使用各种方法来加热蒸发器内的样品。主要使用辐射原理，因为 其能够经真空传播。两种现有的技术分别涉及1. 使用与样品接触的导热屏障来接收辐射并防止辐射直接入射到 样品容器上。样品温度可以通过测量屏障的温度来密切监控，从而允 许精确地温度控制，以防止超出样品温度上限；以及2. 直接辐射样品容器。第一种技术的缺点在于制作合适的屏障可能是复杂和昂贵的。 并且，屏障可能会降低将热有效地传至样品的能力。至于第二种技术， 通过使热源不热于样品温度上限，可以防止样品过热，但这会大大限 制热传输速率
技术实现思路
本专利技术提供了一种蒸发器，其用于使容器中的液体样品中的液体组分蒸发，所述蒸发器包括 腔；液体贮存器，其用于容纳传热液体并且暴露于所述腔的内部； 支撑件，其用于将所述容器支撑于所述腔中，使得所述容器中的 所述液体样品暴露于连接至冷凝器的流体路径，所述流体路径与所述 腔的内部分开，并且所述容器的至少一部分密切地热耦连至所述腔的 内部；以及用于加热所述贮存器中的所述传热液体以产生传热液体蒸汽的装 置，所述传热液体蒸汽在使用时冷凝，并且释放蒸发潜热至所述容器 中的所述液体样品。由于样品的温度取决于贮存器中的液体的饱和蒸汽温度，因此样 品的温度被可靠地限制，从而避免了过热。大量的热能能够以可控方 式传至样品，使得能够在相对低的温度下实现高蒸发速率。在优选的实施方式中，蒸发器是离心式蒸发器并且所述支撑件能 够转动。体现本专利技术的蒸发器可以获得传统离心式蒸发器io倍量级的蒸发速率。在另一优选实施方式中，所述蒸发器是旋转式蒸发器，其中，所 述支撑件设置成使所述容器绕所述支撑件的纵向轴线旋转，且所述容 器的轴线与竖直方向呈一定角度。相较于现有的蒸发器，不再需要单独的预热过程来防止从蒸发器 内的样品蒸发的液体过早冷凝。可以看出，该液体贮存器有效地预热 蒸发器的腔及其内容物。本方法使得能够通过安装于腔中的非旋转热源来对样品温度进行 控制。而且，由于加热温度由li&存器中的液体的沸点限制，因此可以 使用相对简单且高可靠性的传感器来控制蒸发器。优选地，所述腔的内部耦连至排空装置，以减小所述腔内的压力。 这可以用来降低贮存器中的液体的沸点，并对沸点进行控制。可以对 压力进行选择，以确保贮存器液体的沸点不超过最大期望样品温度。腔内压力的降低还减小了使支撑件在给定速度下旋转所需要的功耗 量，因此空气阻力更低。相比于公知的方法，在使用本技术时，由于不需要使来自蒸发器 的热耗散，因此可以例如使用绝热材料层使腔绝热。可替代地，如果 不使用绝热处理，则所述腔的至少一部分由透明材料形成，以使得能 够可视地监控所述腔的内部。在容器直接暴露于腔的内部的实施方式中，蒸发器可以设置成通 过利用透明的容器、适当地设置支撑件并且在腔壁上提供窗口而使得 所述样品能够从腔的外部看到。在优选的实施方式中，腔被构造成其中的传热液体被收集于局部 性区域，贮存器位于该局部性区域。这样，通过将热能导向该局部性 区域，可以对贮存器进行加热。该贮存器例如由腔的壁限定。可替代 地，贮存器可以位于腔的外部，并且在贮存器和腔内部之间设置流体 路径。流体路径可以由例如管道限定。支撑件可以构造成将容器直接暴露于腔内部。在该情况下，优选 地使容器的暴露于腔内部的表面积最大化，以增加用于传热的面积。 制造这样的支撑件比制造上面所述类型的导热屏障的成本要略少，并 且更加简单。该支撑件的重量也会更低，从而减小为旋转所述支撑件 所需的马达的尺寸以及功耗。作为使样品容器直接暴露于腔内部的方案的替换方案，支撑件可 以提供对应形状的安装部或座，该安装部或座自身暴露于腔内部。支 撑件的该部分优选由具有高导热性能的材料形成，以使容器和腔内部 之间的热阻最小化。在呈离心式蒸发器形式的实施方式中，支撑件可以构造成相对于 竖直方向以固定的角度保持容器。可替代地，容器可以以可枢转方式 安装，从而使容器的下端在支撑件的旋转过程中径向向外摆动。有利 地，可以利用相对挠性的材料例如塑料来形成支撑件的与容器接合的 元件。这可以降低在旋转过程中作用于容器上的应力，从而降低由玻 璃或者其他易碎材料形成的容器破碎的风险。本文中对容器的引用还包括使用多个容器，其中每个容器使用一 个支撑件，或者具有一个或多个共用的支撑件，每个支撑件用于两个 或更多个容器。在样品管的情况下，每个容器可以容纳单一样品。可 替代地，所述容器可以是能够承载大量样品的多孔板的形式。容器典 型地由玻璃或者塑料例如聚丙烯形成。样品管可以以一定的尺寸范围进行设置，且具有从lml到500ml或更多的样品容量。加热装置可以是加热元件的形式，其在使用时与贮存器中的传热液体接触。可替代地，红外加热器可以指向贮存器。在贮存器由腔壁限定的情况下，加热器可以相应地设置成辐照壁的相关部分的外表面。 沿流体路径从容器出来的流体被防止与腔的内容物混合。流体路径可以从腔中导出以连接至外部的冷凝器。可替代地，腔可以设置成能够在其内部容纳冷凝器。蒸发器可以设置成将相关的冷凝器产生的热传递至贮存器中的液 体，从而使得该系统作为一个整体在能量方面更有效率。例如，可以 使用热泵来移走冷凝器的热能，并将热能经由热交换器传递至贮存器 中的传热液体。本专利技术还提供一种利用如上限定的蒸发器来使容器中的液体样品 中的液体组分蒸发的方法，所述方法包括如下步骤(a) 在所述贮存器中提供传热液体；(b) 加热容纳所述贮存器中的所述传热液体以产生液体蒸汽，所 述液体蒸汽冷凝并释放蒸发潜热至所述样品；以及(c) 沿流体路径将从所述样品蒸发的液体组分移走。 在优选的实施方式中，支撑件能够旋转，并且所述容器通过所述支撑件旋转。本专利技术还提供了通过将容器加热到预定温度而使所述容器中的液 体样品中的液体组分蒸发的方法，所述方法包括如下步骤(a) 选择传热液体作为传热介质，所述传热液体在给定压力下的 饱和蒸汽温度等于希望将所述样品加热到的温度；(b) 将所述容器安装到腔中；(C)提供所述传热液体的贮存器，所述贮存器暴露于所述腔的内部；(d) 将所述样品暴露于连接至冷凝器的流体路径，所述流体路径与所述腔的内部分开；(e) 将所述腔的内部的压力调整为所述给定压力；以及(f) 加热所述传热液体以产生传热液体蒸汽，所述传热液体蒸汽 冷凝并释放蒸发潜热至所述样品。待用作传热介质的液体要选择成使得在蒸发器的腔内能够实现 的压力下，该液体具有与样品待被加热到的温度相对应的饱和蒸汽温 度。在很多情况下，水可以作为一种合适的液体来使用。通过将腔压 力降低至大约70毫巴，水的饱和蒸汽温度可以降低至大约40。C (典 型的样品加热温度)。水当然是无毒的，并且易于获得。优选使用蒸馏 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蒸发器，其用于使容器中的液体样品中的液体组分蒸发，所述蒸发器包括：　腔；　液体贮存器，其用于容纳传热液体且暴露于所述腔的内部；　支撑件，其用于将所述容器支撑于所述腔中，使得所述容器中的所述液体样品暴露于连接至冷凝器的流 体路径，所述流体路径与所述腔的内部分开，并且所述容器的至少一部分密切地热耦连至所述腔的内部；以及　用于加热所述贮存器中的所述传热液体以产生传热液体蒸汽的装置，所述传热液体蒸汽在使用时冷凝并且释放蒸发潜热至所述容器中的所述液体样品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DR李史密斯，
申请(专利权)人：吉纳瓦克有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]