專利名稱：多層薄膜蒸發(fā)器及其脫除系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及化工行業(yè)，尤其是一種用于在聚合物溶液或有機(jī)大分子溶液中脫除單體等小分子物的多層薄膜蒸發(fā)器及其脫除系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)對(duì)于聚合物溶液或有機(jī)大分子溶液中單體等小分子物的脫除主要采取的辦法有三種第一種是直接抽真空脫除方法，即將液體物料放在反應(yīng)釜中加熱到要求的溫度后即進(jìn)行直接抽真空脫除，這是一種低效率的原始的方法，眾所周知，小分子逸出是在物料溶液表面上發(fā)生的，僅僅采用攪拌的辦法不能有效提高溶液的暴露表面積，因此脫除效率較低，脫除時(shí)間也會(huì)很長(zhǎng)，另一方面有些對(duì)溫度敏感的物料或溶液在長(zhǎng)時(shí)間高溫下會(huì)導(dǎo)致主要成分的分解變質(zhì)，影響產(chǎn)品的質(zhì)量；如果單方面提高真空度加速脫除的話，小分子物或溶劑會(huì)大量從溶液中直接氣化出來(lái)形成劇烈沸騰(爆沸)，物料被大量抽出，損失較多并損毀真空設(shè)備。第二種是薄膜蒸發(fā)器真空脫除方法，大型生產(chǎn)企業(yè)普遍采用薄膜蒸發(fā)器真空脫除小分子物，這也是目前國(guó)內(nèi)外大型生產(chǎn)裝置最普遍采取的方法；它是把要處理的熱的溶液經(jīng)過(guò)泵打入薄膜蒸發(fā)器的上部并沿壁流下，形成流動(dòng)的液態(tài)薄膜，這樣會(huì)增加溶液的暴露面積以加速小分子從溶液表面逸出，蒸發(fā)器的壁是通過(guò)夾套蒸汽加熱的，內(nèi)壁表面通過(guò)刮板強(qiáng)制成膜，逸出的小分子?xùn)|西經(jīng)過(guò)真空抽提出去，實(shí)際上真空殼體這么大的空腔只有一個(gè)殼體壁可以使用，而且還是單面利用，壁上的刮板雖然可以更新薄膜，但是很多物料來(lái)不及刮涂成膜就直接在刮板上流入底部，實(shí)際成膜效果差，成膜面積也有限。第三種是噴(霧)淋灑真空脫除法，這種方法是將要處理的低粘度液體物料經(jīng)過(guò)泵輸送到蒸發(fā)器的上部經(jīng)霧化器噴淋而下，或?qū)⒏哒扯纫后w物料經(jīng)泵輸送到上部的分配器(形狀如淋浴噴頭)或分配盤(pán)管流出，該盤(pán)管可能有大小若干個(gè)相連成一組，并在每個(gè)管壁下方按照一定規(guī)律分布很多小孔，液體物料經(jīng)過(guò)該盤(pán)管形成噴淋狀液體柱流下，這種方法相應(yīng)增加了溶液的表面積，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)器上部真空口抽出小分子物；該裝置通常是夾套蒸汽加熱的，該方法的缺點(diǎn)是當(dāng)物料為低粘度溶液時(shí)，霧化噴出的結(jié)果會(huì)形成很多物料液體微滴，雖然是大幅度增加了液體物料的暴露面積，但是真空會(huì)大量地把霧化的物料微滴抽出去，對(duì)于低粘度較小分子量的物料常有損失高達(dá)10-20% ；當(dāng)物料為高粘度溶液時(shí)，溶液從分配盤(pán)孔里流出并形成液體柱而不是微滴狀，實(shí)際真正增加的物料暴露面積還是有限的；當(dāng)物料是高粘度的液體時(shí)，分配器上的孔徑又不能太小，否則流動(dòng)不暢或容易堵塞小孔。由此就以上第二種薄膜蒸發(fā)器真空脫除法和第三種噴(霧)淋灑真空脫除法而言，雖然它們一定程度上增加了液體物料的暴露面積，提高了脫除小分子物的速度，縮短了脫除處理時(shí)間，但還是有限的。針對(duì)已有的技術(shù)和設(shè)備所存在不足，需要一種多層薄膜蒸發(fā)器來(lái)解決上述三種設(shè)備的缺陷，顯著提高脫除效率，縮短生產(chǎn)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型目的是提供一種顯著提高脫除效率、縮短生產(chǎn)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量的多層薄膜蒸發(fā)器及其脫除系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的第一技術(shù)方案如下一種多層薄膜蒸發(fā)器， 其包括中殼體、和頂殼體，其中中殼體的內(nèi)部包括至少有一個(gè)薄壁筒體、設(shè)置在薄壁筒體之間的至少一個(gè)環(huán)形盤(pán)管、以及固定各個(gè)薄壁筒體和各個(gè)環(huán)形盤(pán)管到中殼體上的十字架。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步包括如下附屬技術(shù)方案所述環(huán)形盤(pán)管下部排列設(shè)置有若干個(gè)小孔，且由該小孔噴出的液體物料柱會(huì)分布在薄壁筒體上并形成向下流動(dòng)的薄膜。其進(jìn)一步包括位于中殼體下方的底殼體，所述底殼體包括入氣口、物料出口、與入氣口相連的蒸汽或氮?dú)夥峙洵h(huán)形盤(pán)管、以及用于支撐固定蒸汽或氮?dú)夥峙洵h(huán)形盤(pán)管的支撐架，而所述中殼體進(jìn)一步包括與各個(gè)環(huán)形盤(pán)管一端連接的物料進(jìn)入口、與各個(gè)環(huán)形盤(pán)管另一端連接的排渣旁路口。所述薄壁筒體為平面型、縱向曲面、或橫向曲面。同時(shí)，本實(shí)用新型的第二技術(shù)方案如下一種多層薄膜蒸發(fā)器，其包括中殼體、和頂殼體，其中中殼體的內(nèi)部包括有多個(gè)排列設(shè)置的薄壁板、與薄壁板相間排列的多個(gè)直管、 以及固定薄壁板和直管到中殼體上的十字架，同時(shí)每個(gè)直管的下部排列設(shè)置有若干個(gè)小孔，且由該小孔噴出的液體物料柱會(huì)分布在薄壁板上并形成向下流動(dòng)的薄膜。其中薄壁板用于替代第一技術(shù)方案中的薄壁筒體，而直管用于替代第一技術(shù)方案中的環(huán)形盤(pán)管。其中所述薄壁板為平面型、或縱向曲面、或橫向曲面。另外，本實(shí)用新型的第三技術(shù)方案如下一種脫除系統(tǒng)，其包括多層薄膜蒸發(fā)器、與多層薄膜蒸發(fā)器的物料進(jìn)入口相連并用于對(duì)液體物料進(jìn)行外部預(yù)熱的熱交換器、與熱交換器相連的輸送泵、位于輸送泵上游的過(guò)濾器、與多層薄膜蒸發(fā)器的物料進(jìn)口相連的儲(chǔ)料罐、與多層薄膜蒸發(fā)器的真空口相連的冷凝器、與冷凝器相連并冷凝下來(lái)的溶劑或小分子物的儲(chǔ)罐、以及與儲(chǔ)罐相連的真空泵，其中多層薄膜蒸發(fā)器包括有至少一個(gè)薄壁筒體、 設(shè)置在各個(gè)薄壁筒體之間至少一個(gè)的環(huán)形盤(pán)管、以及固定薄壁筒體和環(huán)形盤(pán)管到中殼體上的十字架。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型在同樣的殼體直徑和容積條件下，其內(nèi)部可利用的有效面積可以增加到十倍或更高，因此形成的流動(dòng)液態(tài)薄膜的靜態(tài)面積也會(huì)相應(yīng)增加十倍或更高，大大提高了脫除小分子物質(zhì)或溶劑的效率和速度。或者說(shuō)在處理的液體物料能力一定的情況下，可以將傳統(tǒng)的薄膜蒸發(fā)器體積縮小很多，節(jié)約了制造材料和制造成本。

圖1為本實(shí)用新型的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1沿A-A剖面線的剖視圖；圖3為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例的俯視示意圖；圖4為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例的側(cè)視示意圖；圖5為本實(shí)用新型的脫除系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例如圖1-2所示，其為一種多層薄膜蒸發(fā)器的第一實(shí)施例，其包括由中殼體 10、頂殼體12、以及底殼體14。該三殼體由上、下兩個(gè)法蘭102、104被分成三部分，其目的主要是考慮維修清理方便，當(dāng)然下法蘭102也可以取消，即底殼體與中殼體焊成一體的。中殼體10的內(nèi)部包括有至少一個(gè)薄壁筒體16、設(shè)置在薄壁筒體16內(nèi)的至少一個(gè)的環(huán)形盤(pán)管 160、與各個(gè)環(huán)形盤(pán)管160 —端連接的物料進(jìn)入口 101、與各個(gè)環(huán)形盤(pán)管160另一端連接的排渣旁路口 105、以及固定各個(gè)薄壁筒體16和各個(gè)環(huán)形盤(pán)管160到中殼體10上的十字架 18。其中薄壁筒體16使液體物料在其兩面形成流動(dòng)的薄膜，并由鋼板或不銹鋼板彎曲焊接而成，根據(jù)殼體直徑的大小決定其多個(gè)組成，其長(zhǎng)度可根據(jù)物料的流動(dòng)速度和小分子逸出的速度計(jì)算，物料進(jìn)入口 101與多個(gè)環(huán)形盤(pán)管160鏈接，物料進(jìn)來(lái)后會(huì)流入多個(gè)環(huán)形盤(pán)管 160中，并從環(huán)形盤(pán)管下部排列的小孔噴出，噴出的液體物料柱會(huì)分布在薄壁筒體表面上， 一般其徑向角度小于90° (通常30-60°較好)并在筒壁上形成向下流動(dòng)的液體薄膜，這種多層組合的筒體可以雙面利用，與傳統(tǒng)薄膜蒸發(fā)器筒壁單面使用完全不同，由此大大增加了薄膜面積。環(huán)形盤(pán)管160管徑的大小是根據(jù)處理液體物料的流量設(shè)計(jì)，環(huán)形盤(pán)管160 也可以分成由法蘭鏈接的二或三個(gè)部分組成，靠近殼體中心位置的環(huán)形盤(pán)管的環(huán)徑最小， 環(huán)形盤(pán)管從殼體壁開(kāi)始到里面最小的環(huán)形盤(pán)管，管徑可以是一樣的或者逐級(jí)縮小，但是管徑下部分布的小孔是統(tǒng)一大小的，這些小孔的數(shù)量和分布是根據(jù)進(jìn)入口的管徑大小(或流量)、以及對(duì)應(yīng)的薄壁筒體面積來(lái)計(jì)算的，同時(shí)每個(gè)盤(pán)管之間有薄鋼板或不銹鋼板折成的薄壁筒體隔離并留有一定間隙；這些盤(pán)管位于薄壁筒體16的上端，但一般不高于其頂端。其中十字架18與環(huán)形盤(pán)管160通過(guò)第一鏈接件180鏈接固定，而十字架18與薄壁筒體16通過(guò)第二鏈接件182鏈接固定，十字架18為槽鋼或角鋼。中殼體10在底部還包括一疏水閥口 103(殼體夾套采用蒸汽加熱)。頂殼體12包括真空口 120、測(cè)溫口 122、以及視鏡124。底殼體14包括入氣口 140、物料出口 14與入氣口 140相連的蒸汽或氮?dú)夥峙洵h(huán)形盤(pán)管144、 以及用于支撐固定蒸汽或氮?dú)夥峙洵h(huán)形盤(pán)管144的支撐架146。如圖3所示，為本實(shí)用新型的第二實(shí)施例，其與第一實(shí)施例不同的是在多層蒸發(fā)器的殼體內(nèi)，形成薄膜的薄壁筒體26改變成縱向曲面，增加的面積提高了脫除效率，在操作上基本與上述沒(méi)有區(qū)別。如圖4所示，為本實(shí)用新型的第三實(shí)施例，其與第一實(shí)施例不同的是在多層蒸發(fā)器的殼體內(nèi)，形成薄膜的薄壁筒體36改變成橫向曲面，不僅增加了薄膜面積，而且降低了液體薄膜的流動(dòng)速度，并不斷隨著曲面的變化改變下流速度，同樣的總面積，處理物料的總量會(huì)變小，但是這種速度的不斷改變，提高了流動(dòng)薄膜內(nèi)外層物料的交換，小分子逸出的效率提高了，操作與上述基本相同。無(wú)論是平面薄壁筒體或曲面(包括縱向和橫向曲面)薄壁筒體，其表面都要求拋光處理。本實(shí)用新型的第四實(shí)施例，在多層蒸發(fā)器的殼體內(nèi)，不是環(huán)型盤(pán)管和薄壁筒體，而是多組直管和直形薄壁板相間排列，直管和薄壁板的多個(gè)相間排列代替了多個(gè)環(huán)形盤(pán)管和薄壁筒體的組合，在操作上沒(méi)有區(qū)別。本實(shí)用新型的第五實(shí)施例，與第四實(shí)施例不同的是直形薄壁板不是平面型，而是縱向曲面型，增加了薄壁板的面積，但在具體操作上沒(méi)有區(qū)別。本實(shí)用新型的第六實(shí)施例，與第四實(shí)施例不同的是直形薄壁板不是平面型，而是
5橫向曲面型，不僅增加了薄壁板面積，而且可以改變板壁上液體物料薄膜下流的速度，同時(shí)不斷重復(fù)改變其下流速度，加快小分子和溶劑的逸出、脫除速度。在具體操作上與第四實(shí)施例也沒(méi)有區(qū)別。圖5是本實(shí)用新型應(yīng)用到脫除系統(tǒng)中與相關(guān)配套設(shè)備連接的示意圖，該脫除系統(tǒng)包括多層薄膜蒸發(fā)器1、與多層薄膜蒸發(fā)器1的物料進(jìn)入口 101相連并用于對(duì)液體物料進(jìn)行外部預(yù)熱的列管式熱交換器2、與列管式熱交換器2相連的輸送泵3、位于輸送泵3上游的過(guò)濾器9、與多層薄膜蒸發(fā)器1的物料進(jìn)口 142相連的儲(chǔ)料罐4、與多層薄膜蒸發(fā)器1的真空口 120相連的常溫水冷凝器5、與常溫水冷凝器5相連并冷凝下來(lái)的溶劑或小分子物的第一儲(chǔ)罐7、與第一儲(chǔ)罐7相連的冷凍水冷凝器6、與冷凍水冷凝器6相連的第二儲(chǔ)罐7、以及與第二儲(chǔ)罐7相連的真空泵8。其中冷凍水冷凝器6中的冷凍水通常為-5 -10°的冷凍水。在工作狀態(tài)下，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器9和熱交換器2進(jìn)入蒸發(fā)器1殼體的熱液體物料由物料進(jìn)入口 101進(jìn)入，經(jīng)過(guò)環(huán)形盤(pán)管160并從其下方的小孔噴出，噴出的液體柱碰到薄壁筒體壁上并很快分散成流體薄膜順壁流下，在一定的真空狀態(tài)下(真空度可根據(jù)小分子或溶劑的沸點(diǎn)調(diào)節(jié))，小分子或溶劑分子很快從薄膜的表面逸出，隨后從蒸發(fā)器殼體的上部真空口 120抽出，經(jīng)由冷凝器5、6冷卻后流入冷凝器5、6下面的儲(chǔ)罐7。少量的會(huì)在冷凍水冷凝器 6中冷卻下來(lái)；對(duì)于濃縮液體物料通常一次可以完成任務(wù)，可以連續(xù)式的進(jìn)行，脫除后的液體物料可暫時(shí)存放在蒸發(fā)器下方的儲(chǔ)罐4中，也可直接泵入成品罐內(nèi)或灌裝；通常處理過(guò)的液體物料在80°以下時(shí)，按照上述操作進(jìn)行，如果高于80°可以考慮再經(jīng)過(guò)冷凝器冷卻降溫后送入成品儲(chǔ)罐或灌裝。當(dāng)然上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型主要技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多層薄膜蒸發(fā)器，其特征在于其包括中殼體(10)、和頂殼體(12)，其中中殼體 (10)的內(nèi)部包括至少有一個(gè)薄壁筒體(16)、設(shè)置在薄壁筒體(16)之間至少一個(gè)的環(huán)形盤(pán)管(160)、以及固定薄壁筒體(16)和環(huán)形盤(pán)管(160)到中殼體(10)上的十字架(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層薄膜蒸發(fā)器，其特征在于所述環(huán)形盤(pán)管(160)下部排列設(shè)置有若干個(gè)小孔，且由該小孔噴出的液體物料柱會(huì)分布在薄壁筒體(16)上并形成向下流動(dòng)的薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多層薄膜蒸發(fā)器，其特征在于其進(jìn)一步包括位于中殼體 (10)下方的底殼體(14)，所述底殼體(14)包括入氣口(140)、物料出口(142)、與入氣口 (140)相連的蒸汽或氮?dú)夥峙洵h(huán)形盤(pán)管(144)、以及用于支撐固定蒸汽或氮?dú)夥峙洵h(huán)形盤(pán)管(144)的支撐架(146)，而所述中殼體(10)進(jìn)一步包括與各個(gè)環(huán)形盤(pán)管(160) —端連接的物料進(jìn)入口(101)、與各個(gè)環(huán)形盤(pán)管(160)另一端連接的排渣旁路口(105)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、或2、或3所述的多層薄膜蒸發(fā)器，其特征在于所述薄壁筒體(16) 為平面型、縱向曲面、或橫向曲面。
5.一種多層薄膜蒸發(fā)器，其特征在于其包括中殼體(10)、和頂殼體(12)，其中中殼體 (10)的內(nèi)部包括有多個(gè)排列設(shè)置的薄壁板、與薄壁板相間排列的多個(gè)直管、以及固定薄壁板和直管到中殼體(10)上的十字架，同時(shí)每個(gè)直管的下部排列設(shè)置有若干個(gè)小孔，且由該小孔噴出的液體物料柱與薄壁板之間呈小于90°的角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多層薄膜蒸發(fā)器，其特征在于所述薄壁板為平面型、或縱向曲面、或橫向曲面。
7.一種脫除系統(tǒng)，其特征在于其包括多層薄膜蒸發(fā)器(1)、與多層薄膜蒸發(fā)器(1)的物料進(jìn)入口(101)相連并用于對(duì)液體物料進(jìn)行外部預(yù)熱的熱交換器O)、與熱交換器(2) 相連的輸送泵(3)、位于輸送泵C3)上游的過(guò)濾器(9)、與多層薄膜蒸發(fā)器(1)的物料進(jìn)口 (142)相連的儲(chǔ)料罐G)、與多層薄膜蒸發(fā)器(1)的真空口(120)相連的冷凝器(5、6)、與冷凝器(5、6)相連并冷凝下來(lái)的溶劑或小分子物的儲(chǔ)罐(7)、以及與儲(chǔ)罐(7)相連的真空泵(8)，其中多層薄膜蒸發(fā)器(1)包括至少有一個(gè)薄壁筒體(16)、設(shè)置在薄壁筒體(16)之間的至少一個(gè)的環(huán)形盤(pán)管(160)、以及固定薄壁筒體(16)和環(huán)形盤(pán)管(160)到中殼體(10) 上的十字架(18)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多層薄膜蒸發(fā)器及其脫除系統(tǒng)，其包括中殼體、和頂殼體，其中中殼體的內(nèi)部包括有至少一個(gè)以上薄壁筒體、設(shè)置在薄壁筒體之間的至少一個(gè)以上的環(huán)形盤(pán)管、以及固定薄壁筒體和環(huán)形盤(pán)管到中殼體上的十字架。本實(shí)用新型在同樣的殼體直徑和容積條件下，其內(nèi)部可利用的有效面積可以增加到十倍或更高，因此形成的流動(dòng)液態(tài)薄膜的靜態(tài)面積也會(huì)相應(yīng)增加十倍或更高，大大提高了脫除小分子物質(zhì)或溶劑的效率和速度；或者說(shuō)在處理的液體物料能力一定的情況下，可以將傳統(tǒng)的薄膜蒸發(fā)器體積縮小很多，節(jié)約了制造材料和制造成本。
文檔編號(hào)B01D1/22GK202105449SQ20112011671
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者蔣樹(shù)會(huì) 申請(qǐng)人:蔣樹(shù)會(huì)