一种多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液体混合物蒸发分离或浓缩技术领域，更具体地说，涉及一种多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置。
【背景技术】
[0002]液体的分子由于分子运动有从液相表面逃逸或挥发的倾向，这种倾向随着温度的升高而增大。利用液体混合物中各组分挥发度的差别，将液体混合物中易挥发的液相加热至气化，使液体变为蒸气，即所谓蒸发。
[0003]在蒸发过程中，易挥发组分在蒸气中得到增浓，难挥发组分在剩余液中也得到增浓，这在一定程度上实现了不同组分的分离。组分之间的挥发度相差越大，则这种增浓程度也越大。如果将液体置于密闭的真空系统中，则液体分子继续不断地溢出，而在液相界面上形成蒸气，若通过真空机组的连续抽吸来维持一定的真空度，则可从该真空体系中连续地输出挥发性蒸气。蒸发适用于各种蒸馏、分离、提纯、浓缩、萃取、脱气、除味、反应等工艺，因此，广泛用于制药、生物、食品、香料、石化、日化、环保、农药、海水淡化等行业。
[0004]在本领域中，蒸发器公知的类型较多，如，按操作压力分为:常压、加压和减压三种。按蒸发方式分为:自然蒸发型，即溶液在低于沸点温度下蒸发;沸腾蒸发型，即将溶液加热至沸点，使之在沸腾状态下蒸发。按溶液运动状况分为:循环型，即沸腾溶液在加热室中多次通过加热表面;单程型，即沸腾溶液在加热室中一次通过加热表面。按加热方式分:直接接触型:加热介质与溶液直接接触传热；间接加热型，容器间壁传给被蒸发的溶液。即在间壁式换热器中进行的传热过程。按效数分为:单效蒸发型，即蒸发产生的二次蒸汽直接冷凝不再利用;多效蒸发型，即将二次蒸汽作为下一效加热蒸汽，并将多个蒸发器串联。
[0005]由于蒸发涉及传质、传热，也属于换热设备，而液膜传热是强化传热的有效方法之一。膜层越薄、成膜越均匀，传热效率就越高。为使膜层均匀，减小温度梯度，增大比表面积，缩短受热时间，开发的膜式蒸发器，其公知的类型包括:升膜式、降膜式、机械搅拌式薄膜蒸发器和离心式薄膜蒸发器。
[0006]降膜式蒸发器原理是:料液自降膜蒸发器加热室上管加入，通过液体分布及成膜装置，均匀分配到各换热管内，在重力和真空诱导及气流作用下，成均匀自上而下的膜层流动，流动过程中，被壳程加热介质加热蒸发。其特性是传热强度高、受热时间短、蒸发温度低、液膜流量易于调整、操作稳定可靠，适用于热敏性料液的蒸发浓缩分离。
[0007]升膜式蒸发器与降膜式结构基本相同，主要区别在于原料液是从加热室的底部进入，料液进入加热管后，受热沸腾迅速气化，蒸汽在管内迅速上升，料液受到高速上升蒸汽的带动，沿管壁形成膜状上升，并继续蒸发。其特性是液体高度湍流、停留时间极短、操作可控性强、结构紧凑造价低，适用于蒸发量大、热敏性、粘性、有生垢发泡趋势料液的蒸发。
[0008]机械搅拌式薄膜蒸发器，简称薄膜蒸发器，又称旋转薄膜蒸发器，是一种真空条件下采用机械搅拌进行降膜蒸发的效率较高的蒸发器。其中，以刮膜式蒸发器为代表的机械搅拌式薄膜蒸发器已得到广泛应用，其原理为:预热到一定温度的料液，自蒸发器上部通过旋转液体分布器被分成多股料流进入圆筒内壁;每股料流被相应的刮板搅动，分散在蒸发圆筒加热内壁上形成均匀液膜;液膜吸收夹套中加热介质(加热蒸汽或导热油)传给蒸发表面(圆筒内壁)的热量，在其表面迅速蒸发，膜层减薄，又被后继刮板扫刮，形成新膜，再蒸发，如此反复进行，料液逐渐被蒸发。其特性是真空压降小、操作温度低、受热时间短、蒸发强度高、操作弹性大，特别适用于热敏性、粘性、有生垢发泡趋势料液的蒸发浓缩分离。
[0009]离心式薄膜蒸发器，又称离心蒸发器。其构造与碟片式离心机相仿，但碟片具有夹层，内通加热蒸汽。由于旋转碟片的离心力作用，料液分布于碟片的内表面，形成薄膜。碟片夹层内的蒸汽液膜进行加热蒸发，浓缩液则汇集于周边液槽内，由吸料管籍真空作用将其吸出。二次蒸汽经碟片顶部空间汇集上升，进入冷凝器冷凝，并由真空栗抽出。加热蒸汽由底部空心转轴通入，经通道进入碟片夹层。其特性是传热效率高，蒸发强度大，料液受热时间短，形成的膜层薄，特别适合于热敏性物料的蒸发浓缩，但不宜用于黏度大、易结晶、易结垢的料液。
[0010]通常膜式蒸发器与其辅助设备一起构成蒸发操作系统。辅助设备一般有预热器、脱气装置、真空机组、输送栗、精馏液罐和浓缩物料罐以及相应的加热系统和冷却/冷凝系统等，广泛应用于蒸发浓缩、脱气脱溶、蒸馏提纯等工艺。但既有技术的膜式蒸发器多为立式，料液在蒸发器圆筒内的流速较快，易导致挥发性组分蒸发不够充分，一定程度上影响了蒸发效果。
[0011]—般换热设备传热过程的强化方式，主要分为有功强化和无功强化。有功强化即需要外部能量来达到强化传热目的，其中包括旋转和振动换热表面、振动载热剂、置于静电场或电磁场中。无功强化换热主要有表面特殊处理、粗糙表面法、扩展表面法和扰动流体法。
[0012]以下引述的专利是膜式蒸发器发展的某些装置结构和方法，但这不能必然地解释为，既有的这些技术对液体混合物蒸发分离或浓缩是适宜的。
[0013]浦纪寿的中国实用新型专利CN03278316.7，公开了一种连续蒸馏分离装置，由旋转薄膜蒸发器、循环栗、相关的阀门、管道组成，以及由精馏塔、塔顶冷凝器、排放自动阀、塔顶温度计组成，旋转薄膜蒸发器的顶部气化输出口连接至精馏塔中部入口。
[0014]王守成的中国实用新型专利CN 200420112953.9，公开了一种多头螺旋管式旋转薄膜蒸发器，包括盛料筒和蒸发管，盛料筒内轴向设有空心转动轴，通过转动轴与盛料筒外部的减速机构和电机固定连接，转动轴外表面轴向螺旋式缠绕多头蒸发管，转动轴内设有多个径向空腔，并与相应的蒸发管的管头相通，转动轴的轴向设有中心通道，中心通道的端口与转动轴内的空腔相通，在中心通道周围沿圆周面还均匀分布多条与其平行的通道，与相邻的两径向空腔相通。
[0015]周森安的中国实用新型专利CN200520031886.2，公开了一种实验室和中试实验用水平式内旋转薄膜蒸发器，包括一水平放置的蒸发器筒体，在蒸发器筒体上设置有进料口、真空表接口以及出料口，蒸发器筒体的一端设置清洗口，在清洗口处设置可拆卸的密封盖，在蒸发器筒体内设置一旋转筒体，在旋转筒体内设置一横轴，横轴穿过蒸发器筒体的端部，并通过其上的带轮和电机联动。
[0016]孙丽等人的中国实用新型专利CN 200820109668.X，公开了一种碟式单孔线性降膜式蒸发器，包括一抽真空的容器，该容器设夹层，夹层中填充循环导热油，容器上部装设由电机带动旋转的进料器，进料器为盘状圆槽，槽壁与槽底面呈锐角，且槽壁上设一个出液孔。容器夹层设双进油管和出油管形成上下左右交叉循环加热路线。
[0017]陆文光的中国实用新型专利CN201120334446.X，公开了一种卧式旋转薄膜蒸发器，其大直径端的侧壁上设有原料液入口，小直径端的上、下侧壁上分别设有与一冷凝器相连的轻组份蒸汽出口和与一成品贮罐相连的重组份出口。卧式旋转薄膜蒸发器包括:固定于支座上的隔套加热式筒体，设于筒体两端的前、后密封盖，穿过该前、后密封盖并设于该筒体中心轴线上的转轴，中心轴对称分布于该转轴上，并沿筒体内壁分布的多个刮板，设于前密封盖前端的机架，设有该机架前端的减速机，与该减速机传动连接的电机。
[0018]黄小周的中国专利申请公布号CN103191571A，公开了一种高速旋转式薄膜真空浓缩机，包括蒸发器、设在蒸发器内的轴体附件和与轴体附件上端连接的电机;轴体附件上设有刮板，蒸发器上设有真空栗连接口、物料入口、物料出口、热水进口和热水出口；所述电机线圈绕组的内壁和转子之间的缝隙间设置一体式密封保护套。
[0019]胳仲泱的中国专利申请公布号CN104399265A，公开一种电场强化板式降膜蒸发装置及其方法。装置主要由高压电源、电极线、绝缘装置、不锈钢板