專利名稱：一種水平管降膜蒸發(fā)塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于蒸發(fā)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水平管降膜蒸發(fā)塔。
背景技術(shù)：
蒸發(fā)是化工行業(yè)廣泛應(yīng)用的一種單元操作，通常用于從水溶液中除去水分以達(dá)到產(chǎn)品濃縮的目的。由于水平管外降膜蒸發(fā)技術(shù)具有傳熱系數(shù)高，蒸發(fā)強(qiáng)度大等優(yōu)點(diǎn)，目前在化工、輕工、制藥、海水淡化、制冷等領(lǐng)域普遍使用。傳統(tǒng)的水平管外降膜蒸發(fā)器各效一般為水平放置，這些蒸發(fā)器大致分為兩種情況其一，殼體為圓形，每一效蒸發(fā)器傳熱管束采用縱向布置，即管束的方向與殼體方向一致；其二，殼體為矩形結(jié)構(gòu)，每效蒸發(fā)器傳熱管束呈橫向水平布置(如專利CN101786677A)， 各效蒸發(fā)器首尾相連，這種情況造成設(shè)備的長徑比很大，占地面積增加，檢修不便，蒸發(fā)過程中熱損失增大。如果采用圓筒壁，則裝置結(jié)構(gòu)不夠緊湊，加工比較困難；如果采用矩形殼體，在蒸發(fā)器的端部必須采用框架結(jié)構(gòu)，防止設(shè)備在高真空狀態(tài)下產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，因此設(shè)備投資增大。專利CN2562830Y介紹了一種水平管外降膜蒸發(fā)塔，其主要技術(shù)特征是塔殼內(nèi)垂直分割成分別獨(dú)立的2 11個(gè)蒸發(fā)室，每一個(gè)蒸發(fā)室內(nèi)分別安裝著噴淋排管和加熱器，塔殼頂部安裝著與噴淋排管連接的原料液進(jìn)口管，原料液通過泵打到塔的頂部，每一效蒸發(fā)室側(cè)壁上的二次蒸汽出口通過管道與下一效的加熱器連接，每一效蒸發(fā)器側(cè)壁下方的完成液出口通過U型管與下一效的噴淋排管連接，最后一效蒸發(fā)器的側(cè)壁上開有尾汽出口和完成液出口，結(jié)構(gòu)復(fù)雜?，F(xiàn)有的水平管外降膜蒸發(fā)器主要用于產(chǎn)品的蒸發(fā)和濃縮，一般為氣液并流，沒有蒸餾功能。而有機(jī)溶劑回收多采用獨(dú)立的多效逆流降膜系統(tǒng)，占地面積大，設(shè)備復(fù)雜，整體設(shè)備造價(jià)較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊的水平管降膜蒸發(fā)塔。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種水平管降膜蒸發(fā)塔，包括圓柱形塔體，所述塔體頂部設(shè)有蒸汽出口，塔體底部設(shè)有物料出口 ；所述塔體內(nèi)部垂直設(shè)有一級(jí)或多級(jí)蒸發(fā)單元，每級(jí)蒸發(fā)單元上部分別設(shè)有蒸發(fā)空間和物料分布器，頂部蒸發(fā)單元的物料分布器上方設(shè)有物料進(jìn)口。塔體下部為塔釜，塔釜的下方設(shè)置有物料出口。每級(jí)蒸發(fā)單元包括呈橫向水平布置的換熱管以及支撐換熱管的豎向設(shè)置的管板， 換熱管與密閉的管箱連通；每級(jí)蒸發(fā)單元的管箱上設(shè)有載熱體進(jìn)、出口 ；每級(jí)蒸發(fā)單元通過支撐結(jié)構(gòu)與塔體內(nèi)壁固定連接。塔體頂部蒸汽出口下方設(shè)有除沫器。本實(shí)用新型中，載熱體可以是蒸汽、煙道氣、導(dǎo)熱油、熱水或其它蒸氣；物料由塔頂進(jìn)入，在水平管外降膜向下流動(dòng)，經(jīng)過1級(jí)或多級(jí)蒸發(fā)單元，蒸出的蒸汽含有較高的有機(jī)溶劑濃度，回收后有機(jī)溶劑濃度大大提高，相當(dāng)于耦合了蒸餾，減少了加熱蒸汽和冷卻水的使用量。在蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的蒸汽通過水平列管的間隙向上升，物料和蒸汽逆流充分接觸，有機(jī)溶劑由蒸汽帶走，溶劑含量減少后的物料經(jīng)液體再分布器進(jìn)行分布，逐級(jí)降膜流下，溶劑含量逐級(jí)降低，濃縮液沿最后一級(jí)蒸發(fā)單元水平管外流下，進(jìn)入塔釜排出，溶劑基本蒸出。 利用這種多級(jí)蒸發(fā)的方法蒸出溶劑，熱量可以得到充分利用，溶劑回收率高，單位能耗低； 由于物料沿水平換熱管外壁降膜流下，不容易結(jié)垢，因此不但適合清潔流體，還可用于含固體顆?；蚶w維碎片的流體；所設(shè)計(jì)的塔體為圓柱形，與矩形結(jié)構(gòu)相比，可承受更大的壓力， 能進(jìn)行正壓操作，也能進(jìn)行真空操作，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備投資可大大減少。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備緊湊，占地面積小，節(jié)省了大量的金屬材料，設(shè)備造價(jià)大大降低；2.每級(jí)蒸發(fā)單元垂直疊放在一個(gè)塔內(nèi)，將物料打到塔的頂部，使物料均勻地分散在水平管外，沿著管外壁降膜流下，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)連續(xù)蒸發(fā)操作；蒸出的蒸汽含有較高的有機(jī)溶劑濃度，回收后有機(jī)溶劑濃度大大提高，相當(dāng)于耦合了蒸餾；3.多級(jí)蒸發(fā)過程在一個(gè)塔內(nèi)進(jìn)行，減少了加熱蒸汽和冷卻水的使用量，減少了熱量損失，提高了熱量利用效率；4.本實(shí)用新型可正壓操作，也可真空操作，可廣泛使用于化工、輕工、煉油、制藥、 海水淡化等領(lǐng)域，可適合含固體顆粒、纖維碎片或易結(jié)垢的場合。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例3結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 如圖1所示，一種水平管降膜蒸發(fā)塔，由塔體3、塔釜2、蒸發(fā)單元4、物料進(jìn)口 5、物料分布器6、蒸發(fā)空間7、除沫器8、蒸汽出口 9、物料出口 1組成。塔體3內(nèi)垂直設(shè)置一個(gè)蒸發(fā)單元4，蒸發(fā)單元4通過支撐結(jié)構(gòu)4-1固定，蒸發(fā)單元4包括管箱4-3、管板4-4、換熱管 4-5、載熱體進(jìn)口 4-6和載熱體出口 4-2 ；在蒸發(fā)單元4上方設(shè)置有物料分布器6、蒸發(fā)空間 7和除沫器8 ；物料分布器6處于蒸發(fā)空間7的下部，除沫器8位于蒸發(fā)空間7的上部，蒸汽出口 9位于塔體3頂部。塔體3下部為塔釜2，塔釜2的下方設(shè)置有物料出口 1。以酒精蒸餾為例，塔內(nèi)操作壓力為0. IMPa，為正壓操作。塔徑Φ加，塔高20m，塔釜 2高2. 5m,塔內(nèi)設(shè)一級(jí)蒸發(fā)單元4，蒸發(fā)單元4高12m，換熱管4-5外徑為Φ 32mm,換熱管4-5 三角形排列，水平中心間距為100mm，垂直中心間距為150mm ；加熱介質(zhì)為進(jìn)口溫度為130°C 蒸汽。含一定固形物的酒精廢糟液打至塔身頂部，由物料進(jìn)口 5送至物料分布器6，經(jīng)物料分布器6將物料液均勻分布到蒸發(fā)單元4的水平換熱管4-5上，物料沿水平換熱管4-5外壁降膜流下；經(jīng)多排換熱管4-5進(jìn)行熱交換，使酒精糟物料進(jìn)行蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽帶走物料里面所含的酒精和水分；物料經(jīng)最后一排管落到塔釜2形成濃縮液，由塔釜2底部的物料出口 1流出。所產(chǎn)生的蒸汽通過水平管的間隙由下向上升，與下行物料逆流接觸，相當(dāng)于耦合了蒸餾，帶走物料中所含的大部分酒精和水分，進(jìn)入蒸發(fā)空間7，將蒸汽夾帶的微小液滴分離下落，通過除沫器8進(jìn)一步除去夾帶的液滴，然后經(jīng)蒸汽出口 9排出，其后可通過冷凝回收乙醇。載熱體蒸汽通過載熱體進(jìn)口 4-6進(jìn)入管箱4-3，然后進(jìn)入蒸發(fā)單元4的水平換熱管 4-5內(nèi)，對(duì)其管壁外的料液進(jìn)行加熱，降溫后的冷凝水通過載熱體出口 4-2排出。實(shí)施例2 如圖2所示，一種水平管降膜蒸發(fā)塔，由塔體3、塔釜2、二級(jí)蒸發(fā)單元13、二級(jí)物料分布器14、二級(jí)蒸發(fā)空間15、一級(jí)蒸發(fā)單元16、物料進(jìn)口 5、物料分布器6、蒸發(fā)空間7、除沫器8、蒸汽出口 9、物料出口 1組成。塔體3內(nèi)垂直設(shè)置2級(jí)蒸發(fā)單元13和16，二級(jí)蒸發(fā)單元13位于塔釜2上方，通過支撐結(jié)構(gòu)13-1固定，包括有管箱13-3、管板13-4、換熱管13_5、載熱體進(jìn)口 13_6和載熱體出口 13-2;二級(jí)蒸發(fā)單元13的下部為塔釜2，塔釜2的下方設(shè)置有物料出口 1。在二級(jí)蒸發(fā)單元13上方設(shè)置有二級(jí)物料分布器14，二級(jí)蒸發(fā)空間15和一級(jí)蒸發(fā)單元16 ；—級(jí)蒸發(fā)單元16位于二級(jí)蒸發(fā)空間15上方，通過支撐結(jié)構(gòu)16-1固定，包括有有管箱16-3、管板16-4、換熱管16-5、載熱體進(jìn)口 16_6和載熱體出口 16_2 ；—級(jí)蒸發(fā)單元16 上方設(shè)有物料進(jìn)口 5、物料分布器6、蒸發(fā)空間7、除沫器8、蒸汽出口 9 ；物料分布器6處于蒸發(fā)空間7的下部，除沫器8位于蒸發(fā)空間7的上部，蒸汽出口 9位于塔頂部。以回收甲醇為例，裝置內(nèi)為真空操作。甲醇水溶液打至裝置頂部，由物料進(jìn)口 5送至物料分布器6，經(jīng)物料分布器6將物料液均勻分布到一級(jí)蒸發(fā)單元16的水平換熱管16-5 上，物料沿水平換熱管16-5外壁降膜流下；經(jīng)多排換熱管進(jìn)行熱交換，在真空狀態(tài)下，使甲醇水溶液進(jìn)行蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽帶走物料里面所含的甲醇；物料經(jīng)最后一排管落到二級(jí)物料分布器14上，二級(jí)物料分布器14對(duì)物料進(jìn)行再次分布，使物料均勻分布到二級(jí)蒸發(fā)單元 13的水平換熱管13-5上，物料沿水平換熱管13-5外壁降膜流下；再次經(jīng)多排換熱管進(jìn)行熱交換，在真空狀態(tài)下，使甲醇水溶液進(jìn)行蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽帶走物料里面所含的甲醇；物料經(jīng)最后一排管落到塔釜2形成濃縮液，由塔釜2底部的物料出口 1流出。所產(chǎn)生的蒸汽通過水平管的間隙由下向上升，與下行物料逆流接觸，相當(dāng)于耦合了蒸餾，帶走物料中所含的大部分甲醇。從最后一排管產(chǎn)生的蒸汽，依次經(jīng)過二級(jí)蒸發(fā)單元 13、進(jìn)入二級(jí)蒸發(fā)空間15，將蒸汽夾帶的微小液滴分離下落；然后進(jìn)入一級(jí)蒸發(fā)單元16，進(jìn)入蒸發(fā)空間7，再次將蒸汽夾帶的微小液滴分離下落；再通過除沫器8進(jìn)一步除去夾帶的液滴，然后經(jīng)蒸汽出口 9排出，其后可通過冷凝回收甲醇。一級(jí)、二級(jí)蒸發(fā)單元加熱用導(dǎo)熱油作為載熱體(導(dǎo)熱油作為載熱體時(shí)，載熱體進(jìn)口位于管箱下部，載熱體出口位于管箱上部)，導(dǎo)熱油通過載熱體進(jìn)口進(jìn)入管箱，然后進(jìn)入蒸發(fā)單元的水平換熱管束內(nèi)，對(duì)其管壁外的料液進(jìn)行加熱，導(dǎo)熱油冷卻后通過載熱體出口排
出ο實(shí)施例3 [0035]如圖3所示，一種水平管降膜蒸發(fā)塔，由塔體3、塔釜2、三級(jí)蒸發(fā)單元10、三級(jí)物料分布器11、三級(jí)蒸發(fā)空間12、二級(jí)蒸發(fā)單元13、二級(jí)物料分布器14、二級(jí)蒸發(fā)空間15、一級(jí)蒸發(fā)單元16、物料進(jìn)口 5、物料分布器6、蒸發(fā)空間7、除沫器8、蒸汽出口 9、物料出口 1組成。塔體3內(nèi)垂直設(shè)置3級(jí)蒸發(fā)單元10、13和16，三級(jí)蒸發(fā)單元10位于塔釜2上方， 通過支撐結(jié)構(gòu)10-1固定，包括有管箱10-3、管板10-4、換熱管10-5、加熱蒸汽進(jìn)口 10_6和冷凝水出口 10-2 ；三級(jí)蒸發(fā)單元10的下部為塔釜2，塔釜2的下方設(shè)置有物料出口 1。在三級(jí)蒸發(fā)單元10上方設(shè)置有三級(jí)物料分布器11，三級(jí)蒸發(fā)空間12和二級(jí)蒸發(fā)單元13 ；二級(jí)蒸發(fā)單元13位于三級(jí)蒸發(fā)空間12上方，通過支撐結(jié)構(gòu)13-1固定，包括有管箱13-3、管板13-4、換熱管13-5、加熱蒸汽進(jìn)口 13_6和冷凝水出口 13_2 ；在二級(jí)蒸發(fā)單元13上方設(shè)置有二級(jí)物料分布器14，二級(jí)蒸發(fā)空間15和一級(jí)蒸發(fā)單元16 ；—級(jí)蒸發(fā)單元16位于二級(jí)蒸發(fā)空間15上方，通過支撐結(jié)構(gòu)16-1固定，包括有有管箱16-3、管板16-4、換熱管16-5、加熱蒸汽進(jìn)口 16_6和冷凝水出口 16_2 ；—級(jí)蒸發(fā)單元 16上方設(shè)有物料進(jìn)口 5、物料分布器6、蒸發(fā)空間7、除沫器8、蒸汽出口 9 ；物料分布器6處于蒸發(fā)空間7的下部，除沫器8位于蒸發(fā)空間7的上部，蒸汽出口 9位于塔頂部。以回收甲醇為例，塔內(nèi)為真空操作。塔徑Φ 1.8m，塔高2細(xì)，塔釜2高an，塔內(nèi)設(shè)三級(jí)蒸餾單元10、13和16，每級(jí)蒸餾單元高5m，相鄰兩蒸餾單元間的蒸發(fā)空間高為lm，換熱管外徑為Φ 25mm，換熱管矩形排列，水平中心間距為90mm，垂直中心間距為120mm ；加熱蒸汽為100°C廢熱蒸汽。甲醇水溶液打至塔身頂部，由物料進(jìn)口 5送至物料分布器6，經(jīng)物料分布器6將物料液均勻分布到一級(jí)蒸發(fā)單元16的水平換熱管16-5上，物料沿水平換熱管16-5外壁降膜流下；經(jīng)多排換熱管進(jìn)行熱交換，在真空狀態(tài)下，使甲醇水溶液進(jìn)行蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽帶走物料里面所含的甲醇；物料經(jīng)最后一排管落到二級(jí)物料分布器14上，二級(jí)物料分布器14對(duì)物料進(jìn)行再次分布，使物料均勻分布到二級(jí)蒸發(fā)單元13的水平換熱管13-5上，物料經(jīng)最后一排管落到三級(jí)物料分布器11上，三級(jí)物料分布器11對(duì)物料進(jìn)行再次分布，使物料均勻分布到三級(jí)蒸發(fā)單元10的水平換熱管10-5上，物料沿水平換熱管外壁降膜流下；再次經(jīng)多排換熱管進(jìn)行熱交換，在真空狀態(tài)下，使甲醇水溶液進(jìn)行蒸發(fā)，產(chǎn)生的蒸汽帶走物料里面所含的甲醇；物料經(jīng)最后一排管落到塔釜2形成濃縮液，由塔釜2底部的物料出口 1流出。所產(chǎn)生的蒸汽通過水平管的間隙由下向上升，與下行物料逆流接觸，相當(dāng)于耦合了蒸餾，帶走物料中所含的大部分甲醇。從最后一排管產(chǎn)生的蒸汽，依次經(jīng)過三級(jí)蒸發(fā)單元10、進(jìn)入三級(jí)蒸發(fā)空間12，將蒸汽夾帶的微小液滴分離下落；再進(jìn)入二級(jí)蒸發(fā)單元13，進(jìn)入二級(jí)蒸發(fā)空間15，再次將蒸汽夾帶的微小液滴分離下落；然后進(jìn)入一級(jí)蒸發(fā)單元16，進(jìn)入蒸發(fā)空間7，再次將蒸汽夾帶的微小液滴分離下落；再通過除沫器8進(jìn)一步除去夾帶的液滴，然后經(jīng)蒸汽出口 9排出，其后可通過冷凝回收甲醇。一級(jí)蒸發(fā)單元16加熱用廢蒸汽通過加熱蒸汽進(jìn)口 16-6進(jìn)入管箱16_3，然后進(jìn)入一級(jí)蒸發(fā)單元16的水平換熱管16-5內(nèi)，對(duì)其管壁外的料液進(jìn)行加熱，同時(shí)自身進(jìn)行冷凝， 冷凝水通過冷凝水出口 16-2排出。二級(jí)蒸發(fā)單元13加熱用廢蒸汽通過加熱蒸汽進(jìn)口 13-6進(jìn)入管箱13_3，然后進(jìn)入二級(jí)蒸發(fā)單元13的水平換熱管13-5內(nèi)，對(duì)其管壁外的料液進(jìn)行加熱，同時(shí)自身進(jìn)行冷凝，
6冷凝水通過冷凝水出口 13-2排出。 三級(jí)蒸發(fā)單元10加熱用廢蒸汽通過加熱蒸汽進(jìn)口 10-6進(jìn)入管箱10-3，然后進(jìn)入三級(jí)蒸發(fā)單元10的水平換熱管10-5內(nèi)，對(duì)其管壁外的料液進(jìn)行加熱，同時(shí)自身進(jìn)行冷凝， 冷凝水通過冷凝水出口 10-2排出。
權(quán)利要求1.一種水平管降膜蒸發(fā)塔，包括圓柱形塔體，其特征在于，所述塔體頂部設(shè)有蒸汽出口，塔體底部設(shè)有物料出口 ；所述塔體內(nèi)部垂直設(shè)有一級(jí)或多級(jí)蒸發(fā)單元，每級(jí)蒸發(fā)單元上部分別設(shè)有蒸發(fā)空間和物料分布器，頂部蒸發(fā)單元的物料分布器上方設(shè)有物料進(jìn)口。
2.如權(quán)利要求1所述的水平管降膜蒸發(fā)塔，其特征在于，塔體下部為塔釜，塔釜的下方設(shè)置有物料出口。
3.如權(quán)利要求1或2所述的水平管降膜蒸發(fā)塔，其特征在于，每級(jí)蒸發(fā)單元包括呈橫向水平布置的換熱管以及支撐換熱管的豎向設(shè)置的管板，換熱管與密閉的管箱連通；每級(jí)蒸發(fā)單元的管箱上設(shè)有載熱體進(jìn)、出口 ；每級(jí)蒸發(fā)單元通過支撐結(jié)構(gòu)與塔體內(nèi)壁固定連接。
4.如權(quán)利要求3所述的水平管降膜蒸發(fā)塔，其特征在于，塔體頂部蒸汽出口下方設(shè)有除沫器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水平管降膜蒸發(fā)塔，包括圓柱形塔體，所述塔體頂部設(shè)有蒸汽出口，塔體底部設(shè)有物料出口；所述塔體內(nèi)部垂直設(shè)有一級(jí)或多級(jí)蒸發(fā)單元，每級(jí)蒸發(fā)單元上部分別設(shè)有蒸發(fā)空間和物料分布器，頂部蒸發(fā)單元的物料分布器上方設(shè)有物料進(jìn)口。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備緊湊，占地面積小，節(jié)省了大量的金屬材料，設(shè)備造價(jià)大大降低；可正壓操作，也可真空操作，可廣泛使用于化工、輕工、煉油、制藥、海水淡化等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B01D1/04GK202315342SQ20112045678
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者方書起, 李洪亮, 陳俊英, 馬曉建 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)生化工程中心