专利名称：一种蒸发器除沫装置的制作方法
技术领域：
一种蒸发器除沬装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种蒸发器除沫装置。
技术背景[0002]在石油化工、医药工业、食品工业、纺织工业、环境工程等领域的众多生产过程中， 作为一种快速高效地热分离技术，蒸发是一种应用极为广泛的单元操作。蒸发过程是从溶液中分离出部分溶剂，而溶质仍留在溶液中，因此，蒸发操作即为一个使溶液中的挥发性溶剂与不挥发性溶质的分离过程。当今许多工业领域中，膜蒸发技术得到了很快的发展，因其具有传热效果好、蒸发速度快、料液停留时间短、无液柱静压所造成的温度差损失等优点， 目前在国际上早已形成主流。与传统蒸发器相比，具有成本低、易操作、性能稳定等优点而被广泛应用。膜蒸发设备主要用于浓缩或分离液体溶液、悬浮液和乳浊液得到浓缩液，工业生产中应用膜蒸发操作有以下几种场合1、浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理制取固体产品或液体产品；2、同时浓缩溶液和回收溶剂如中药生产中酒精浸出液的蒸发等；3、有时是为了回收溶剂而将易挥发组分蒸出如海水淡化等。[0003]应用于浓缩目的最为常用的膜式蒸发器，主要分为升膜式蒸发器、降膜式蒸发器、 升降膜式蒸发器、刮板式蒸发器等类型。在膜式蒸发器内，操作过程中由于溶液沿加热管壁呈传热效果最佳的膜状流动，因而对流传热系数大为提高，使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度，停留时间仅为数秒或十余秒钟，因此比传统蒸发器具有更大的优点。[0004]料液经预热后进入由蒸发器，在蒸发器内，在加热管内受热沸腾并迅速汽化，生成的蒸汽在加热管内做高速的上升或下降流动(升膜、降膜或刮膜)，流动过程中继续蒸发， 汽、液混合物在分离器中完成分离，浓缩液由分离器底部排出，二次蒸汽则在顶部导出。根据所处理的物料性质的不同，可以选用不同形式的膜蒸发器或不同膜形式之间的不同组合来完成浓缩过程。无论何种膜蒸发形式，汽液分离都是一个闪蒸的过程，分离效果很差，尤其是浓缩过程产生的二次蒸汽量很大，会产生严重的雾沫夹带，不仅造成产物损失，影响二次蒸汽冷凝水的质量，还会腐蚀、污染后面的设备和管道，甚至影响蒸发操作的正常进行， 在汽压、真空波动的情况下更是如此。特别是在处理一些产物浓度低、浓缩量大、产物价值高的场合，如生物发酵产物的分离提取时对产物的收率都有较高的要求。[0005]为解决这一问题，目前大多膜蒸发设备在蒸发器的上方都设有专门的除沫器，如折流板式、球形捕沫器、丝网捕沫器、离心捕沫器等，但由于分离器内空间有限，蒸汽量大， 效果不佳，无法满足实际生产的需要。[0006]CN200910086047. 3提出了一种蒸发器多级除沫的方法，涉及一种氧化铝生产过程中蒸发器二次蒸汽进行汽液分离的多级除沫方法。其在闪蒸器和强制效二次蒸汽管除沫器出气管道上加装折流式除沫器，对二次蒸汽进行多级阻流除沫。该方法应用于氧化铝生产过程二次蒸汽多级除沫，二次水碱度有一定程度的降低。这种折流式除沫器尽管结构简单， 是由多个板片相隔一定的间隙组合而成，二次蒸汽经过除雾器的间隙时，其中夹带的雾滴撞击板片被截流下来，但效果有限，在某些要求较高的场合仍不能满足要求。 发明内容[0007]针对现有技术的不足，本实用新型提供一种能有效减少蒸汽产生的雾沫夹带，降低浓缩液中产物的损失，并提高回收液体质量的蒸发器除沫装置。[0008]一种蒸发器除沫装置，包括筒状外壳及壳内填料，填料置于支撑板和压紧板之间， 填料比表面积为200 700m2/m3，孔隙率为85% 98%，筒状外壳的一端与蒸发器的出气口相连接，另一端和冷凝器入口相连，筒状外壳的内径大于蒸发器出气口的内径。[0009]本实用新型中填料的比表面积为250 500m2/m3，孔隙率为90% 97%，可选用金属不绣钢或塑料制作。塑料填料优选聚四氟塑料，其形状可为拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、共轭环、内弧环、θ环等中的一种或多种；金属规整填料有孔板波纹填料、板网波纹填料、刺孔板波纹填料、丝网波纹填料及环形波纹填料。在这些填料中优选使用金属规整填料，尤其以规整金属丝网波纹填料为最好。[0010]本实用新型中填料的高度可根据所处理物料体系的性质及其分离要求通过实验来确定。填料的理论塔板数一般为5 20块，优选8 15块，但更多的理论塔板数对其捕获蒸发携带的产物则更为有利。[0011]本实用新型既能满足一般场合的需要，也能够满足一些产物浓度低、价值高、浓缩量大、对分离有较高要求的场合。[0012]本实用新型中从蒸发器中流出的气体穿过填料层，不断地与填料表面接触碰撞， 液滴被粘附在填料表面，并与连续上升的蒸汽进行热量和质量交换，从而与蒸汽分离，液滴在重力作用下，下降最后流回蒸发器中。由于填料比表面积很大，分布均勻，与上升的蒸汽产生良好地接触而使其呈不规则的曲线运动上升，延长了在除雾器中的停留时间和液滴的接触时间，因而产生了良好的分离效率。[0013]本实用新型的除沫装置可立式安装于膜式蒸发装置的正上方或侧上方(根据设备的具体位置而定)，与蒸汽出口管相连接，以保证在除沫器中收集的液体能顺利地流回分离器中。本发明除沫器安装在膜式蒸发装置主体设备的外部，在不改变现有设备主体结构的情况下便于安装，适用性强，有利于对现有设备进行改造。由于流体流动产生的温差效应， 使得除沫器中的蒸汽温度较蒸发器中的温度稍有下降，非常有利于分离效率的提高。[0014]本实用新型的除沫装置适用于目前最为常用的膜式蒸发器，如降膜蒸发器、升膜蒸发器、升降膜蒸发器、刮膜蒸发器等，但不仅限于膜式蒸发器，也可用于其它型式的蒸发器。即可用于新的设备，也可用于对现有设备的改造，降低雾沫夹带、提高产物的回收率。[0015]本实用新型的除沫装置除沫效果好、有效地解决了流出气体对产物的携带损失问题，得到的蒸汽冷凝液质量好、设备简单高效，有利于工业应用。
[0016]图1除沫装置结构及安装示意图。[0017]图中标记为1除沫装置，2填料压紧板，3填料，4填料支撑板，5蒸发器蒸汽出口， 6蒸发器，7待分离物料入口，8液相物料出口，9冷凝器，10不凝气出口，11冷凝液出口。
具体实施方式
[0018]下面通过实施例进一步说明本实用新型的效果及作用，但并不局限于以下实施例。如图1所述，除沫装置1的出气口与冷凝器9相连接，进气口与蒸发器6的蒸发器蒸汽出口 5相连接。除沫装置1内装有填料3，填料3放置于填料支撑板4上，填料3的顶部压有填料压紧板2。蒸发器6的侧壁上有待分离物料入口 7，底部有液相物料出口 8。冷凝器 9的侧壁上有不凝气出口 10，底部有冷凝液出口 11。[0019]实施例1[0020]本实施例所使用的物料是以甘油为底物，采用克雷伯氏菌发酵，前期经过多步预处理得到的1，3-丙二醇发酵液，1，3-丙二醇的含量为78. 5 g/L，发酵终止pH值为7. 0。[0021]取20L上述发酵液，进行浓缩蒸发除水。采用常压降膜蒸发连续操作方式(如图1 所示)，在蒸发器的气相管路上安装填料柱，填料柱的内径大于气相管路的内径。填料柱高度为400mm，内装Φ2. 5X2. 5mm型θ网环不锈钢填料，比表面积230m2/m3，孔隙率95%。降膜浓缩除去清液中的75% (质量分数)的水，得到1，3-丙二醇的一次浓缩液4. 8L。浓缩冷凝水经液相色谱分析，其中1，3-丙二醇的含量为0. 25g/L，1，3-丙二醇损失0. 23%(质量分数)。[0022]实施例2[0023]实施例1得到的1，3-丙二醇浓缩液作为本实施例的原料继续浓缩。采用常压刮膜蒸发，连续操作，在蒸发器的气相管路上安装填料柱，填料柱的内径大于气相管路的内径。填料柱高度为200mm，内装Φ2. 5X2. 5mm型θ网环不锈钢填料，刮膜浓缩除去清液中的15% (质量分数)的水，得到1，3-丙二醇的一次浓缩液1. 7L。浓缩冷凝水经液相色谱分析，其中1，3-丙二醇的含量为0. 28g/L, 1，3-丙二醇损失0. 058% (质量分数)。[0024]比较例1[0025]实验原料和条件同实施例1及实施例2，只是填料柱中不装填料安装 CN200910086047. 3中所述的折流板。降膜蒸发和刮膜蒸发分别进行，结束后浓缩冷凝水经液相色谱分析，结果如表1。降膜蒸发1，3-丙二醇损失为12. 73% (质量分数)，刮膜蒸发损失为2. 29% (质量分数)。[0026] 表1膜蒸发浓缩实验结果。
权利要求1.一种蒸发器除沫装置，其特征在于包括筒状外壳及壳内填料，填料置于支撑板和压紧板之间，填料比表面积为200 700m2/m3，孔隙率为85% 98%，筒状外壳的一端与蒸发器的出气口相连接，另一端和冷凝器入口相连，筒状外壳的内径大于蒸发器出气口的内径。
2.根据权利要求1所述的蒸发器除沫装置，其特征在于所述的填料比表面积为 250 500m2/m3,孔隙率为 90% 97%。
3.根据权利要求1或2所述的蒸发器除沫装置，其特征在于所述的填料为聚四氟塑料，形状为拉西环、鲍尔环、阶梯环、矩鞍环、共轭环、内弧环、θ环中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1或2所述的蒸发器除沫装置，其特征在于所述的填料为金属规整的孔板波纹填料、板网波纹填料、刺孔板波纹填料、丝网波纹填料。
5.根据权利要求1所述的蒸发器除沫装置，其特征在于所述填料的塔板数为5 20块。
专利摘要本实用新型公开一种蒸发器除沫装置，包括筒状外壳及壳内填料，填料置于支撑板和压紧板之间，填料比表面积为200～700m2/m3，孔隙率为85%～98%，筒状外壳的一端与蒸发器的出气口相连接，另一端和冷凝器入口相连，筒状外壳的内径大于蒸发器出气口的内径。本实用新型能有效减少蒸汽产生的雾沫夹带，降低浓缩液中产物的损失，并提高回收液体质量的蒸发器除沫装置。
文档编号B01D1/30GK202237305SQ20112023659
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月7日 优先权日2011年7月7日
发明者王崇辉, 王领民, 金平, 高大成 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院