整体式带螺旋分离装置的升膜蒸发器的制作方法

本实用新型属于医药机械器械技术领域，涉及一种整体式带螺旋分离装置的升膜蒸发器；特别适用于在医药行业的蒸馏水及纯蒸汽生产工艺。

背景技术：

升膜蒸发器被广泛应用于医药装备中的多效蒸馏水机及纯蒸汽发生器工艺中。对于升膜蒸发器，应尽量保证进入蒸发器的料水温度大于或等于蒸发温度，否则在蒸发器管束底部必然有一部分换热面积用来加热料水至沸点，减小了蒸发量；低温的料水进入蒸发器后不能马上形成膜，会以液柱的形式上升，从而降低了蒸发效率。但医药行业中应用的升膜蒸发器均存在进料水温度不足的问题。

目前，医药行业中应用的升膜蒸发器大多需要配备单独的分离器，增加了设备成本及占地空间；并且，应用于升膜蒸发器的分离装置主要采用丝网分离或挡板分离形式，丝网分离形式对丝网孔隙率要求严格，制造中工艺难度大，并且长时间工作运行易脱落，更换频繁；挡板分离形式要求水蒸汽的气速不能过大也不能过小，如果将挡板分离装置与升膜蒸发器制作成一体式，汽水混合物的气速则很难控制，分离效果较差，汽水分离效果并不理想；尤其是分离出的重水不能单独排放，重新流入原料水中。

技术实现要素：

本实用新型公开了一种整体式带螺旋分离装置的升膜蒸发器，以解决现有技术中升膜蒸发器均存在进料水温度不足，蒸发效率低，分离效果较差等问题。

本实用新型包括螺旋分离装置、蒸发器组件、进料水管箱；所述的螺旋分离装置包括纯蒸汽出口、端盖、圆柱导流筒、螺旋片、分离筒、重水出口、蒸汽回流口、异形导流筒进气端、异形导流筒、液位计口；端盖位于螺旋分离装置顶部；端盖为圆形平面与侧壁的法兰通过螺栓连接，可拆卸；端盖与圆柱导流筒焊接，起到撞击分离的作用；圆柱导流筒外壁设置螺旋片，形成螺旋通道；螺旋通道与分离装置侧壁之间的空隙设置分离筒，分离筒与螺旋分离装置侧壁焊接；螺旋分离装置侧壁上设置有纯蒸汽出口、重水出口、蒸汽回流口和液位计口；所述的蒸发器组件包括工业蒸汽入口、上管板、中心回流管、换热管、工业蒸汽凝结水出口和下管板；换热管的直径与长度符合升膜蒸发器的要求；螺旋分离装置的异形导流筒进气端与蒸发器组件的上管板紧固连接；蒸发器组件的下管板与进料水管箱紧固连接；蒸发器组件的中心回流管下端与上端分别连接进料水管箱和螺旋分离装置，用于回流分离出的浓缩水；螺旋分离装置a的蒸汽回流口与进料水管箱的料水入口连通，保证进入蒸发器组件的料水温度接近升膜蒸发的沸点温度，很小的换热面积用于加热料水至沸点温度，可以增加有效蒸发面积10%以上，进而增加了在相同换热面积下的蒸发量。

本实用新型包括三级分离，一级分离阶段，水蒸汽在异形导流筒内垂直上升，到达螺旋分离装置顶部与端盖撞击，浓缩水通过中心回流管流入进料水管箱；二级重力分离阶段，水蒸汽在异形导流筒与圆柱导流筒形成的环形通道内，经过180°折返进入螺旋通道，浓缩水通过异形导流筒底部设置的周向均匀开孔流入中心回流管；三级分离阶段，水蒸汽在螺旋通道内垂直上升形成均匀的离心作用，去除杂质及微小雾滴，被甩出的杂质及微小雾滴进入分离筒与分离装置侧壁形成的隔离腔内，由重水出口排出设备外，不再回流到进料水管箱；经过以上三级分离，尤其是第三级分离，可以很好的提高蒸馏水及纯蒸汽的品质。

本实用新型进料水管箱包括液位计窗、料水入口和料水出口；蒸汽回流口通过一个缓冲罐与进料水管箱的料水入口连通，可以给进料水充分加热，保证进入蒸发器的料水温度接近升膜蒸发的沸点温度。

进一步地，所述的异形导流筒与螺旋分离装置的侧壁同轴心，进一步地，异形导流筒与螺旋分离装置a的侧壁同轴心，异形导流筒的底部设置周向均匀开孔，开孔不局限于圆形，可以是其他形状，用于回收重力分离出的浓缩水。

圆柱导流筒与螺旋分离装置的侧壁同轴心，圆柱导流筒外壁底部焊接螺旋片，形成等距螺旋通道，等距螺旋通道可以为多通道，螺旋通道终端要低于纯蒸汽出口。

分离筒与螺旋分离装置的侧壁同轴心，分离筒的上下两端与螺旋分离装置的侧壁焊接封堵，形成隔离腔；在与螺旋通道最上端螺距对应的位置，设置有周向小开孔；由离心力分离出的杂质及微小重水雾滴由周向均匀的小开孔收集排除。

所述的中心回流管与蒸发器组件的侧壁同轴心。

重水出口位于分离筒下封堵边缘且尽量靠近隔离腔最低点。料水出口位于进料水管箱的最低点；所述的料水在管束内的快速成膜以及蒸发量的增加也显著的提高了本升膜蒸发器的蒸发效率。未蒸发的料水根据工艺需求由料水出口定期排放或流入其他设备。进一步地，所述的分离筒与螺旋分离装置的侧壁同轴心，分离筒的上下两端与螺旋分离装置a的侧壁焊接封堵，形成隔离腔；在与螺旋通道最上端螺距对应的位置，设置有周向均匀的小开孔，小开孔不局限于圆形，可以是其他形状。由离心力分离出的杂质及微小重水雾滴由周向均匀的小开孔收集排除。

其工作过程为：料水由料水入口进入进料水管箱，此时的料水已经在外置的缓冲罐内与蒸汽回流口流入的水蒸汽进行充分混合，已接近沸点的温度进入蒸发器组件的换热管内，因此，只有很小部分换热面积用来加热料水至沸点，可以增加有效蒸发面积10%以上，并且在换热管内液面上方，快速成膜，很大程度上提高了该升膜蒸发器的蒸发量与蒸发效率；料水在换热管内的液位由液位计窗和液位计口通过差压液位计控制，具体液面高度根据实际工艺确定；工业蒸汽作为热源由工业蒸汽入口进入蒸发器组件与换热管内的料水进行热量交换，相变为凝结水后由工业蒸汽凝结水出口流出；料水经过换热相变为水蒸汽，在压差作用下，水蒸汽经过异形导流筒垂直上升，到达螺旋分离装置顶部与端盖碰撞，完成一级汽水分离，此时分离出的浓缩水通过中心回流管流入进料水管箱；在压差作用下，水蒸汽继续在异形导流筒与圆柱导流筒形成的环形通道内向下流动，经过180°折返后进入螺旋通道，完成二级重力分离；此时分离出的浓缩水通过异形导流筒底部设置的周向均匀开孔流入中心回流管；最后流入进料水管箱，此时有部分水蒸气经蒸汽回流口流出；水蒸汽继续垂直上升，进入由螺旋片组成的螺旋通道内，在离心力的作用下，微小雾滴及杂质被甩入分离筒与螺旋分离装置侧壁形成的隔离腔内，由重水出口排出设备外，不再回流到进料水管箱内，完成第三级螺旋分离；此时的水蒸汽为纯蒸汽，在压差作用下继续上升，在螺旋分离装置的顶部有端盖阻挡，纯蒸汽由纯蒸汽出口流出。未蒸发的料水根据工艺需求由料水出口定期排放或流入其他设备。

本实用新型的积极效果在于：

将蒸发器组件与汽水螺旋分离装置设计成整体式，汽水分离精度高；升膜蒸发器蒸发效率较高，降低运行成本同时，提高了蒸馏水及纯蒸汽的品质；蒸发器组件与汽水螺旋分离装置设计成整体式，很大程度上节省了设备占用空间及材料成本；该升膜蒸发器进料水管箱、蒸发器组件和螺旋分离装置各部件均可单独拆卸，便于安装与维护。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图中：a螺旋分离装置、b蒸发器组件、c进料水管箱、1纯蒸汽出口、2端盖、3圆柱导流筒、4螺旋片、5分离筒、6重水出口、7蒸汽回流口、8异形导流筒进气端、9异形导流筒、10液位计口、11工业蒸汽入口、12上管板、13中心回流管、14换热管、15工业蒸汽凝结水出口、16下管板、17液位计窗、18料水出口、19料水入口。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本实用新型的一个实施例。

本实用新型实施例如图1所示，本实用新型包括螺旋分离装置a、蒸发器组件b、进料水管箱c；所述的螺旋分离装置a包括纯蒸汽出口1、端盖2、圆柱导流筒3、螺旋片4、分离筒5、重水出口6、蒸汽回流口7、异形导流筒进气端8、异形导流筒9、液位计口10；端盖2位于螺旋分离装置a顶部；端盖2为圆形平面与侧壁的法兰通过螺栓连接，可拆卸；端盖2与圆柱导流筒3焊接，起到撞击分离的作用；异形导流筒9与螺旋分离装置a的侧壁同轴心，异形导流筒9的底部设置周向均匀开孔，开孔不局限于圆形，可以是其他形状，用于回收重力分离出的浓缩水；分离筒5与螺旋分离装置a的侧壁同轴心，分离筒5的上下两端与螺旋分离装置a的侧壁焊接封堵，形成隔离腔；在与螺旋通道最上端螺距对应的位置，设置有周向均匀的小开孔，小开孔不局限于圆形，可以是其他形状；由离心力分离出的杂质及微小重水雾滴由周向均匀的小开孔收集排除；圆柱导流筒3与螺旋分离装置a的侧壁同轴心，圆柱导流筒3外壁底部焊接螺旋片4，形成等距螺旋通道；等距螺旋通道可以为多通道，螺旋通道终端低于纯蒸汽出口1；螺旋通道与分离装置侧壁之间的空隙设置分离筒5，分离筒5与螺旋分离装置侧壁焊接；螺旋分离装置侧壁上设置有纯蒸汽出口1、重水出口6、蒸汽回流口7和液位计口10；所述的蒸发器组件b包括工业蒸汽入口11、上管板12、中心回流管13、换热管14、工业蒸汽凝结水出口15和下管板16；换热管14的直径与长度符合升膜蒸发器的要求；中心回流管13与蒸发器组件b的侧壁同轴心；

所述的进料水管箱c包括液位计窗17、料水入口19和料水出口18；螺旋分离装置a的异形导流筒进气端8与蒸发器组件b的上管板12由螺栓连接；蒸发器组件b的下管板16与进料水管箱c通过螺栓连接；蒸发器组件b的中心回流管13下端与上端分别连接进料水管箱c和螺旋分离装置a，用于回流分离出的浓缩水；螺旋分离装置a的蒸汽回流口7与进料水管箱c的料水入口19连通，保证进入蒸发器组件b的料水温度接近升膜蒸发的沸点温度，很小的换热面积用于加热料水至沸点温度，可以增加有效蒸发面积10%以上，进而增加了在相同换热面积下的蒸发量；料水在管束内的快速成膜以及蒸发量的增加也显著的提高了本升膜蒸发器的蒸发效率；蒸汽回流口7通过一个缓冲罐与进料水管箱c的料水入口19连通，可以给进料水充分加热，保证进入蒸发器的料水温度接近升膜蒸发的沸点温度；重水出口6位于分离筒5下封堵边缘且尽量靠近隔离腔最低点；所述的进料水管箱的料水出口18位于进料水管箱c的最低点；未蒸发的料水根据工艺需求由料水出口18定期排放或流入其他设备。

本实用新型包括三级分离，一级分离阶段，水蒸汽在异形导流筒内垂直上升，到达螺旋分离装置顶部与端盖撞击，浓缩水通过中心回流管13流入进料水管箱c；二级重力分离阶段，水蒸汽在异形导流筒9与圆柱导流筒3形成的环形通道内，经过180°折返进入螺旋通道，浓缩水通过异形导流筒9底部设置的周向均匀开孔流入中心回流管13；三级分离阶段，水蒸汽在螺旋通道内垂直上升形成均匀的离心作用，去除杂质及微小雾滴，被甩出的杂质及微小雾滴进入分离筒5与分离装置侧壁形成的隔离腔内，由重水出口6排出设备外，不再回流到进料水管箱c。经过以上三级分离，尤其是第三级分离，可以很好的提高蒸馏水及纯蒸汽的品质。