專利名稱：用于生產(chǎn)純凈蒸汽的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于特殊用途的高純凈蒸汽的生產(chǎn)。特別是，本發(fā)明涉及通過應(yīng)用降膜蒸發(fā)器和上升通道來生產(chǎn)純凈蒸汽，所述上升通道用于分離水滴和雜質(zhì)。
背景技術(shù)：
高純凈蒸汽對許多醫(yī)用用途來說是必不可少的，比如藥物生產(chǎn)，高要求的消毒應(yīng)用和注射用水的生產(chǎn)。一種用于此種蒸汽生產(chǎn)的方法及裝置公開于美國專利3,875,017，此專利中公開的降膜蒸發(fā)器包括一束被包圍在一個加熱套中的垂直的蒸發(fā)管，所述加熱套又被一個外殼包圍，如此在加熱套和外殼之間就形成了一個環(huán)形的空間。水從蒸發(fā)管上端被注入，并順著蒸發(fā)管的內(nèi)表面流下，從而蒸發(fā)并形成蒸汽，所述蒸汽從管束的下端排出。在加熱套和外殼之間的空間里，蒸汽流轉(zhuǎn)個180°的彎并向上流去。形成一個螺旋通道的翅片被連接到加熱套的外表面，同時在翅片的邊緣與所述外殼的內(nèi)表面之間留下一道窄縫。向上流的蒸汽被強(qiáng)制進(jìn)入螺旋通道，由此蒸發(fā)產(chǎn)品中的水滴通過離心力的作用被甩向所述外殼。水滴附著在外殼的壁上，形成一層向下流的水的膜，并最終在所述裝置底部形成一個液池。從所述液池處，與所產(chǎn)出的純凈蒸汽數(shù)量成比例的水流作為廢料流被回收。由于蒸發(fā)產(chǎn)品中的水相往往含有大量雜質(zhì)，這些雜質(zhì)被濃縮于廢料流中。從螺旋通道的上方，純凈蒸汽被引導(dǎo)至多個消耗點或一個冷凝器以生產(chǎn)高純凈水。
在公開號為WO 02/24299的國際專利申請中，公開了一種相似類型的裝置，其在螺旋通道的外壁具有開孔。除了所述開孔之外，還設(shè)置有冷卻表面。由于在冷卻表面上蒸汽冷凝，這種布置在開孔的橫向產(chǎn)生了壓力梯度，并使得含有雜質(zhì)的水滴通過開孔游走并聚集在冷卻表面上。這樣，在螺旋通道內(nèi)的升騰蒸汽的最不純的成分移動到外圍并通過開孔離開，在冷卻表面上冷凝從而形成含大量雜質(zhì)的水相，所述水相向下流去，并與在該裝置底部的如上所述蒸汽轉(zhuǎn)180°彎區(qū)域的下面的液池混合在一起。廢料流就是從此液池被回收。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，對以上所描述的提供純凈蒸汽的方法和相應(yīng)的純凈蒸汽發(fā)生器，提供了進(jìn)一步的改進(jìn)。蒸發(fā)產(chǎn)品以蒸汽和水的混合物的形態(tài)從蒸發(fā)管排出，因為必須存在一個水相以收集雜質(zhì)。雜質(zhì)被濃縮于在向上螺旋的通道內(nèi)通過離心作用被分離的水滴中。根據(jù)本發(fā)明的方法，如權(quán)利要求1所限定的，聚集在裝置底部的蒸發(fā)產(chǎn)品的液相至少部分地再循環(huán)至供料管，從而形成一個再循環(huán)系統(tǒng)。形成對比的是，在螺旋通道外周之外側(cè)的表面上形成的水相與在裝置底部形成的一定容量液體分離。優(yōu)選的是，所述水相作為廢料流被全部除去。
供水入口可被連接到再循環(huán)系統(tǒng)，并且供水量由從發(fā)生器提取的純凈蒸汽的數(shù)量控制。由此，再循環(huán)回路和整個系統(tǒng)能夠與實際的蒸汽消耗相適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，另一廢料流先于供水入口從再循環(huán)回路被回收。這使得使用低純度等級的原料水成為可能。
優(yōu)選的是，螺旋通道外周外側(cè)的表面是溫度可控的，以便控制在其上的蒸汽冷凝。通常這就意味著冷卻。
本發(fā)明的另一目的是提供一個根據(jù)權(quán)利要求5的純凈蒸汽發(fā)生器，以用于實施權(quán)利要求1所述的方法。


下面本發(fā)明將參照附圖詳細(xì)公開，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的蒸汽生產(chǎn)裝置的示意圖，和圖2為根據(jù)本發(fā)明的蒸汽生產(chǎn)裝置的分離裝置的截面圖。
具體實施例方式
圖1所示的蒸汽生產(chǎn)裝置包括蒸發(fā)管組件1和分離組件2。水通過降膜蒸發(fā)管組件1頂部的供水噴霧嘴5進(jìn)入，所述降膜蒸發(fā)管組件1的套通過工業(yè)蒸汽或別的合適的加熱介質(zhì)來加熱，所述工業(yè)蒸汽或別的加熱介質(zhì)從接口3進(jìn)入并從接口4離開。
由于與原料流分開，溶解于原料中的大氣和其他氣體可在接口6處被回收。蒸發(fā)產(chǎn)品以水和蒸汽混合物的形態(tài)離開蒸發(fā)管的下端部7，由此，相對較大的水滴沉降而形成位于分離組件底部的一定容量液體8。其余的蒸發(fā)產(chǎn)品，包括蒸汽和小水滴，則轉(zhuǎn)180°彎并以向上螺旋運動的方式進(jìn)入一個螺旋通道(圖1中未示出)。雜質(zhì)的分離方式結(jié)合圖2描述得更詳細(xì)。純凈蒸汽從裝置的出口9被提取。
含有大量雜質(zhì)的分離的水相，通過管10作為廢料流排出所述裝置。
被收集在分離組件2底部的液相8在接口11處離開所述分離組件。
在所示的實施例中，循環(huán)水通過管12被傳送到供水控制器14的回路入口13。供水控制器還具有一個供水入口15和一個回路出口16。管17通過泵18和溫控套19把循環(huán)液體傳送回蒸發(fā)管組件1的供水入口。原料水可在熱交換器32中被預(yù)熱。
具有原料水入口的供水控制器也可相對于泵18和溫控套19被安置于所述回路的別處。例如，如果原料水在套19之前迅速進(jìn)入，套內(nèi)的溫度就會容易控制。所述套不必是再循環(huán)回路的一部分，而是能夠被獨立操作。如圖中33處所示，另一廢料流可從再循環(huán)回路被回收。這使得使用較低純度的原料水流成為可能。通常，這種純凈蒸汽發(fā)生器的原料水已通過反滲透或相應(yīng)的制造高等級純凈水的方法而被凈化。這種預(yù)純凈化大大增加了純凈蒸汽生產(chǎn)的總成本。相對于每生產(chǎn)一個單位的純凈蒸汽消耗較多水的成本而言，如果能夠使用較低純度的水，總的經(jīng)濟(jì)性可更有利。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的分離裝置的截面圖。蒸發(fā)產(chǎn)品進(jìn)入下流管20。在所示實施例中，下流管的上端部被制成為漏斗狀，以保持分離器和蒸發(fā)器的外徑一致。蒸發(fā)產(chǎn)品從下流管的下端部21排出，水相分離以與裝置底部的液池8結(jié)合，并且汽相轉(zhuǎn)彎180°而進(jìn)入下流管和中間殼23之間的環(huán)形上升通道22。螺旋翅片24形成用于蒸發(fā)產(chǎn)品的螺旋通道25。
蒸發(fā)產(chǎn)品的螺旋式運動產(chǎn)生離心力，所述離心力將產(chǎn)品中的水滴強(qiáng)制移到通道25的外周。蒸發(fā)產(chǎn)品中的雜質(zhì)可作為凝結(jié)核，由此，這種現(xiàn)象增強(qiáng)了把雜質(zhì)傳送到螺旋通道外周的能力。凈化、干燥的蒸汽離開螺旋通道25并在接口26處排出所述裝置。
內(nèi)殼的上部具有允許蒸汽通過到達(dá)外殼的裝置。在所示實施例中，內(nèi)殼23設(shè)有至少一個開口27，以允許水滴進(jìn)入在內(nèi)殼23和外殼29之間的空間28。此外，在本實施例中，外殼29設(shè)置有溫控套30。由于此套被用于冷卻殼29的內(nèi)表面，空間28中的蒸汽冷凝在所述內(nèi)表面上，并形成下降的水膜。此冷凝保證了沒有回流通過開口27進(jìn)入螺旋通道25?？稍O(shè)置具有適當(dāng)形狀的適當(dāng)數(shù)量的開口27。通過離心力被驅(qū)至殼23內(nèi)壁的水滴和雜質(zhì)從開口通過，并通過由蒸汽冷凝產(chǎn)生的徑向向外的液流被傳送到外殼29的冷卻內(nèi)壁。所述開口可設(shè)計為在螺旋通道的外周即殼23上的垂直狹縫。平行于螺旋翅片使用一個或多個狹縫是可能的，也可能使用環(huán)形、橢圓形或其它形狀的多個開口，這些開口還可能設(shè)置有邊緣，以增強(qiáng)捕集沿著螺旋通道作圓周運動的水滴的能力。在環(huán)繞螺旋通道的部分也可以不設(shè)殼23。
含有大量雜質(zhì)的液相沿著殼29的內(nèi)表面流下，并被收集于由外殼29和內(nèi)殼23形成的套底部的空間31中。廢料流通過管10從所述空間離開。
在分離組件的底部，一定容量的液體8被保持著，并由離開蒸發(fā)管的蒸發(fā)產(chǎn)品的水相所供給。如上所述，該液體被再循環(huán)。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可預(yù)想的，與所示分離組件的底部不同的設(shè)計是可能的，以使一定容量的液體8與廢料流分離。
根據(jù)本發(fā)明的一種裝置相對于現(xiàn)有技術(shù)的類似裝置具有幾個優(yōu)點。在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中，廢料水的量較大，相應(yīng)地經(jīng)濟(jì)性較不理想。再循環(huán)液體數(shù)次通過溶解氣體分離。由于液體連續(xù)循環(huán)，所述熱交換表面一直是潮濕的，從而避免了所述表面的雜質(zhì)累積。在操作時，完全熱交換區(qū)域也是經(jīng)常有用的。熱量存儲于循環(huán)液體中，并且所述裝置能夠迅速響應(yīng)消耗量的變化。在沒有純凈蒸汽消耗的情況下，再循環(huán)原理允許一個動態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)存在，而先前這在降膜蒸發(fā)器中是不可能的。優(yōu)選的是，泵的能力被設(shè)計為保持再循環(huán)流量是純凈產(chǎn)品蒸汽在最大輸出時的總流量(mass flow)的至少兩倍。
此外，該裝置可持續(xù)處于高溫條件下，同時保持整個回路的無菌狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)純凈蒸汽的方法，其中原料水流通過一個降膜蒸發(fā)器被輸入而產(chǎn)生一種蒸汽和液體的混合物，液體在降膜蒸發(fā)器的下端部下方被收集而形成一定容量的液體，基本上由蒸汽組成的流體在一個螺旋形旋轉(zhuǎn)的通道內(nèi)被導(dǎo)引向上；液滴從所述向上的流體中被分離，其特征在于，被分離的液滴形成廢料流，所述廢料流連續(xù)地從過程中被除去，并且至少部分所收集的一定容量的液體被返回原料流，從而形成循環(huán)液體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第二廢料流是從循環(huán)液體回收的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，液滴通過一個溫度可控的表面被分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任何一項所述的方法，其特征在于，溶解氣體從循環(huán)液體被連續(xù)地除去。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任何一項所述的方法，其特征在于，循環(huán)液體的總流量是產(chǎn)品蒸汽最大輸出量的至少兩倍。
6.一種用于生產(chǎn)純凈蒸汽的裝置，包括降膜蒸發(fā)管組件和用于分離蒸汽和液體的組件；分離組件包括位于中央的用于接納蒸發(fā)產(chǎn)品的下流管；內(nèi)殼和外殼，內(nèi)殼的局部設(shè)有通往外殼的蒸汽通道；一組形成包圍著下流管的螺旋通道的翅片；連接到內(nèi)殼和外殼之間空間的底部的第一出口管，連接到內(nèi)殼內(nèi)部的空間的第二出口管，以及把第二出口管連接到降膜蒸發(fā)組件的一個入口的再循環(huán)管路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，包括從再循環(huán)管路回收廢料流的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的裝置，包括安裝到外殼上的溫度控制裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6-8任何一項所述的裝置，包括從降膜蒸發(fā)器的入口端回收流體的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9任何一項所述的裝置，包括在再循環(huán)回路中的泵，所述泵具有的最大流量能力是所述裝置的產(chǎn)品蒸汽最大輸出量的至少兩倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)純凈蒸汽的一種方法和一種裝置。應(yīng)用了一個降膜蒸發(fā)器。對于離開所述蒸發(fā)器組件的水－汽混合物而言，部分水被收集于所述裝置底部，而主要由蒸汽構(gòu)成的分餾物進(jìn)入上升的螺旋通道以分離雜質(zhì)。在所述螺旋通道的外周內(nèi)，設(shè)置有用于分離含有雜質(zhì)的液滴的開孔，所述液滴在所述開孔外部的表面上冷凝。所形成的液體從所述裝置被除去。被收集于所述底部的所述水相進(jìn)入與所述蒸發(fā)器組件的供料端相連的循環(huán)管線。原料水被供應(yīng)給所述循環(huán)管線以補(bǔ)償純凈蒸汽的消耗。
文檔編號B01D1/30GK1678379SQ03820310
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
發(fā)明者毛里·薩爾米索, 伊爾卡·O·拉伊蒂寧 申請人:思特里斯歐洲公司蘇門西維利克