專利名稱：逆流降膜濃縮單元的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種堿溶液的濃縮單元，特別是一種在大氣壓或略超過大氣壓下，將堿液濃縮為基本上無水的熔融堿的濃縮單元。
背景技術：
氫氧化鈉和氫氧化鉀是采用離子交換膜法電解成30-33%水溶液。眾所周知，采用降膜濃縮器濃縮上述溶液至幾乎無水的熔融物，再進一步加工成片狀或顆粒狀。然而，使用管束型降膜濃縮器(tube bundle types of falling film concentrators)或順流型降膜單管(co-current flow types of falling film single tubes)很難保持該裝置的合理使用壽命。上述類型降膜濃縮器具有較低的傳熱、需要較大的換熱面積進而使堿溶液的液膜厚度很低，并且在降膜管下部分所形成的斷膜，會對降膜管的下部分產(chǎn)生熱應力和應力腐蝕。

實用新型內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實用新型提供一種降膜濃縮單元，具有更高的傳熱性、且以較小的換熱面積獲得厚而穩(wěn)定的堿溶液降膜。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案一種逆流降膜濃縮單元，包括濃縮管、加熱夾套和預熱蒸汽盤管，所述加熱夾套的底部設有熱載體進料管，上部設有通向加熱裝置的熱載體回流管。熱載體可以是無機熔融鹽。該熱載體從進料管進入加熱夾套內(nèi)，在壓力下以最佳速度向上流動，然后從加熱夾套上方的回流管進入加熱裝置中加熱。進一步地，所述濃縮管的末端呈圓錐形向外展開或呈直筒形。濃縮熔融堿從呈圓錐形展開的濃縮管末端進入到熔融堿收集槽中，所產(chǎn)生的二次蒸汽，則進入另一分隔間。還可以選擇，熔融堿從呈直筒形的濃縮管末端進入向下熔融堿導管中。進一步地，所述濃縮管內(nèi)懸掛有若干組靜態(tài)二次蒸汽導流葉片，以用于引導二次蒸汽旋轉(zhuǎn)向下流動以將堿溶液的液膜穩(wěn)定在濃縮管的內(nèi)壁。優(yōu)選地，所述靜態(tài)二次蒸汽導流葉片組懸掛于濃縮管I上部至向下大約2/3處。進一步地，所述濃縮管的頂部設有分配頭和分配槽，所述分配槽使進入的堿溶液經(jīng)分配后沿所述濃縮管的圓周均勻分布，并在重力作用下，堿溶液沿所述濃縮管的內(nèi)表面低速流動至所述濃縮管的下端。進一步地，所述預熱蒸汽盤管，上部設有蒸汽入口，底部設有蒸汽冷凝水出口。進一步地，所述加熱夾套包圍所述濃縮管，所述加熱夾套的頂部設有膨脹器。與管束型降膜濃縮器或順流型降膜單管相比，也就是，熱載體從加熱夾套的上面進入，底部流出，本實用新型的逆流降膜濃縮單元具有如下優(yōu)點和效果I、確保一個完全填充的加熱夾套。2、熱傳遞最大化。[0015]3、將形成厚而穩(wěn)定的堿液降膜的必需的換熱面積減至最小。4、產(chǎn)生萊頓弗羅斯特效應的機會降至最小。由于本實用新型的逆流降膜濃縮單元能夠在各個方向自由膨脹，因此可以消除發(fā)生在管束型降膜濃縮器的管與管板間接頭的應力腐蝕。

圖I為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖I所示，本實用新型提供一種逆流降膜濃縮單元，包括濃縮管I、加熱夾套2、 預熱蒸汽盤管3和堿液膜穩(wěn)定插入件4。濃縮管I由耐腐蝕材料制成。濃縮管I設有上端設有分配頭I. 1，分配頭I. I上設有堿液入口 I. 2和堿液入口擋板I. 3。分配頭I. I上蓋有頂部盲法蘭I. 4，由適配墊圈I. 5、螺栓I. 6和螺母I. 7進行密閉封裝。濃縮管I頂部的分配槽I. 8沿圓周均勻分布。濃縮管I末端的形狀可以任選其一之一如圖I左下方的局部放大圖所不，末端I. 9a呈圓錐形向外延伸，該形狀有利于熔融堿落入收集槽中；此處的二次蒸汽通入另一分隔間以與熔融堿流分開；或者如圖I右下方的局部放大圖所示，對于簡化設計中使用的向下熔融堿導管；末端1.9b呈直筒形。加熱夾套2由耐熱鋼制成，沿濃縮管I的實質(zhì)長度將其包圍。若干個凹坑2. I交替地均勻分布在加熱夾套2的表面，以保證濃縮管I與狹窄的加熱夾套2之間的每個地方都具有相同的間隙。加熱夾套2的底部與熱載體的進料管2. 2相連，熱載體可以是無機熔融鹽；加熱夾套2的頂端連接有用于熱載體進入加熱裝置的回流管2. 3，該回流管2. 3的管接頭處設有熱載體的測溫口 2. 3a。加熱夾套2的上部分設有膨脹器2. 4，用以吸收濃縮管I和加熱夾套2不同的熱膨脹。加熱夾套2的中部安裝定位板2. 5，用于逆流濃縮單元豎向?qū)R，加熱夾套2的上部和下部分別設有一個吊耳2. 6a、2. 6b。預熱蒸汽盤管3沿加熱夾套2的幾乎整個長度螺旋設置，蒸汽入口 3. I位于預熱蒸汽盤管3的頂端，蒸汽冷凝水出口 3. 2位于預熱蒸汽盤管3的底部。堿液降膜穩(wěn)定插入件4設置在濃縮管I的上部，其可以采用與濃縮管I相同的耐腐蝕材料制成，插入件4上設有若干組靜態(tài)二次蒸汽導流葉片4. 1，懸掛于濃縮管I上部至向下大約2/3處的，以引導二次蒸汽和穩(wěn)定堿液膜形成于濃縮管的內(nèi)壁。其中，每個靜態(tài)二次蒸汽導流葉片4. I的尖端設有一個止擋件或引導件4. 2與濃縮管I點接觸，蒸汽導流葉片4. I的豎向位置由能夠插入至插入件4上的定位孔4. 3b中的定位銷4. 3a進行調(diào)整。啟動逆流降膜濃縮單元時，預熱蒸汽進入預熱蒸汽盤管的蒸汽入口3. 1，對整個逆流降膜濃縮單元進行預熱，產(chǎn)生的蒸汽冷凝水從位于預熱蒸汽盤管3. I的底部的蒸汽冷凝水出口 3.2排出。當逆流降膜蒸發(fā)器預熱至240°C時，停止供入預熱蒸汽。然后，熱載體，t匕如，溫度超過200°C的無機熔融鹽被引入至熱載體的進料管2.2內(nèi)，在壓力下，熱載體以最佳流速在加熱夾套2內(nèi)向上流動，至加熱夾套的上部進入熱載體回流管2. 3。該熱載體的溫度通過位于測溫口 2. 3a的測溫件測量，返回的熱載體由加熱裝置來加熱。這樣，受熱的逆流降膜濃縮單元的溫度每小時上升30°C，當濃縮單元的溫度達到410-430°C時，45-70%濃度的堿溶液從濃縮管I上方的堿入口 I. 2進入，流過分配槽I. 8，使堿溶液沿濃縮管的圓周分布；在重力的作用下，堿液以低速沿濃縮管I的內(nèi)表面流動。經(jīng)濃縮的約390°C的熔融堿從呈圓錐形展開的濃縮管末端I. 9a進入到熔融堿收集槽中，或者從呈直筒形的濃縮管末端I. 9b進入向下熔融堿導管中。濃縮堿溶液所產(chǎn)生的二次蒸汽流過多組二次蒸汽導流葉片4. 1，盤旋向下，壓迫已經(jīng)徹底沸騰的堿溶液至濃縮管I的內(nèi)壁。330-350°C的二次蒸汽離開濃縮管I的末端，從圓錐形末端1.9a進入收集槽(非本發(fā)明必要技術特征，圖中未示)的中心通路，或者從直筒型末端I. 9b進入向下熔融導管(非本發(fā)明必要技術特征，圖中未示)的中心部分。上述實施例中的濃縮單元的堿溶液逆流于熱載體的流動方向，與管束型降膜濃縮器或順流型單管降膜單管相比，其性能優(yōu)越，更為穩(wěn)定。當然，本實用新型還可有其他多種實施例，在不背離本實用新型精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據(jù)本實用新型做出各種相應的改變和變形，但這些相 應的改變和變形都應屬于本實用新型所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種逆流降膜濃縮單元，包括濃縮管、加熱夾套和預熱蒸汽盤管，其特征在于，所述加熱夾套的底部設有熱載體進料管，上部設有通向加熱裝置的熱載體回流管。
2.如權(quán)利要求I所述的降膜濃縮單元，其特征在于，所述濃縮管的末端呈圓錐形向外展開或呈直筒形。
3.如權(quán)利要求2所述的降膜濃縮單元，其特征在于，所述濃縮管內(nèi)懸掛有若干組靜態(tài)二次蒸汽導流葉片，以用于引導二次蒸汽旋轉(zhuǎn)向下流動以將堿溶液的液膜穩(wěn)定在濃縮管的內(nèi)壁。
4.如權(quán)利要求3所述的降膜濃縮單元，其特征在于，所述靜態(tài)導流葉片懸掛于所述濃縮管上部至向下大約2/3處。
5.如權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述的降膜濃縮單元，其特征在于，所述濃縮管的頂部設有分配頭和分配槽，所述分配槽使進入的堿溶液經(jīng)分配后沿所述濃縮管的圓周均勻分布，并在重力作用下，堿溶液沿所述濃縮管的內(nèi)表面低速流動至所述濃縮管的下端。
6.如權(quán)利要求5所述的降膜濃縮單元，其特征在于，所述預熱蒸汽盤管，上部設有蒸汽入口，底部設有蒸汽冷凝水出口。
7.如權(quán)利要求6所述的降膜濃縮單元，其特征在于，所述加熱夾套包圍所述濃縮管，所述加熱夾套的頂部設有膨脹器。
專利摘要本實用新型公開了一種逆流降膜濃縮單元，包括濃縮管、加熱夾套和預熱蒸汽盤管，所述加熱夾套的底部設有熱載體進料管，上部設有通向加熱裝置的熱載體回流管。與現(xiàn)有技術中相比，本實用新型采用逆流式降膜，能夠?qū)鳠岜砻鏈p至最小、熱傳遞達到最大化，從而形成厚而穩(wěn)定的堿溶液降膜。
文檔編號B01D1/26GK202666438SQ20122029282
公開日2013年1月16日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者維爾納·法斯勒 申請人:博特瑞姆斯化工技術(北京)有限公司