CN107106921B - 蒸发装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的蒸发装置包括：搅拌槽，其被供给原料液，且具有挥发成分出口和浓缩液出口；夹套，其设置于该搅拌槽的外周，且加热该搅拌槽的内壁；和散液部，其设置于该搅拌槽内，且使原料液沿着该搅拌槽的内壁流下，其中，该搅拌槽具有由该搅拌槽的底部、该内壁和隔壁部包围且暂时贮存该流下的原料液的至少一个贮存部，该散液部包括旋转轴和安装于该旋转轴的至少一个通道部件，该通道部件具有随着该旋转轴的旋转，使暂时贮存在该贮存部的该原料液从该搅拌槽的下方向上方流动的流路，而且，该浓缩液出口设置于该搅拌槽的底部。

Description

蒸发装置
技术领域
本发明涉及蒸发装置，更详细而言，涉及能够有效地从液体中回收溶剂、能够有效地进行液体的浓缩的蒸发装置。
背景技术
例如，在食品工业或化学工业的领域，为了从包含夹杂物或杂质的液体中回收溶剂或进行该包含夹杂物或杂质的液体的浓缩，使用被称为“降膜蒸发装置”的蒸发装置。
图16是示意性表示具备现有的降膜蒸发装置的蒸发***的图。
蒸发***900包括：包含作为原料的原料液的原料罐910；降膜蒸发装置800；真空泵920；和冷凝器930。原料液从原料罐910通过泵902的驱动，经过管904由预热器906暂且预热，被送至蒸发装置800。
图17是示意性地表示构成图16所示的蒸发***的蒸发装置800的剖面的一部分的图。
如图17所示，蒸发装置800包括：搅拌槽810；在该搅拌槽810内沿垂直方向延伸且在水平方向可旋转的第一旋转轴820；在搅拌槽810内的上方和下方分别从第一旋转轴820向水平方向延伸的多个支柱822；和从该支柱822向下方延伸且以与搅拌槽810的内壁接触的方式设置的滚柱826。第一旋转轴820的外周由第二旋转轴821覆盖，第一旋转轴820和第二旋转轴821各自独立地以旋转自如的方式与驱动电动机部840连接。另外，在现有的其它蒸发装置中，上述第一旋转轴820和第二旋转轴821多一体构成而以相同的转数旋转。
从原料罐供给的原料液834通过从第二旋转轴821沿水平方向延伸的供给口832，通过驱动电动机部840的驱动，一边旋转一边被向搅拌槽810的内壁上方供给。之后，原料液834沿着该搅拌槽810的内壁向下方形成润湿面并流下。另一方面，搅拌槽810的外周例如用可通过蒸汽进行加热的夹套812覆盖，在流下的期间，包含于该原料液的挥发成分由于通过夹套812的加热而蒸发。蒸发的挥发成分通过蒸发出口860，被送到设置于蒸发装置800之外的冷凝器930(图16)，在该冷凝器930冷却后，作为蒸馏液回收。另一方面，在图17中，包含于原料液的上述挥发成分以外的成分一直沿搅拌槽810的内壁流下，通过设置于搅拌槽810的底部的排出口880被排出到蒸发装置800的外部。
在这种搅拌槽810内的原料液流下的期间，设置于支柱822的滚柱826通过驱动电动机部840的驱动一边接触搅拌槽810的内壁一边旋转。
图18是示意性地表示图17所示的现有的蒸发装置800的A－A’方向的剖面的图。蒸发装置800中，滚柱826通过与被夹套812加热的搅拌槽810的内壁接触且旋转，强制地对存在于该内壁的传热面的原料液进行表面更新，能够提高蒸发效率。图17中设置有滚柱826，在现有的蒸发装置中，也可以设置有擦拭器来代替滚柱826。
但是，这种蒸发装置被指出几个应该担心的事项。
一个是所供给的原料液以所谓“单程(one pass)”的1次流下的方式通过搅拌槽内的内壁(传热面)这一点。可认为在原料液中含有大量的挥发成分的情况或沿内壁流下的期间挥发成分得不到充分蒸发的情况下，残存的成分保持原样地从排出口980排出。因此，难以作为被要求充分的浓缩的原料液使用。
另一个是图17所示的滚柱或擦拭器因总是与传热面接触而易产生磨损这一点。因此，被指出存在需要定期更换，用于维护的作业时间、劳动力和成本增加这样的问题。
再一个是在停止该蒸发装置的情况下，内壁的温度高于液温，因此，就这样停止原料液的供给时，与内壁接触的滚柱或擦拭器因高热而变形或劣化这一点。因此，在停止该蒸发装置时，需要继续进行原料液的供给，直至内壁的温度降低。
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明是为了解决上述问题而开发的，其目的在于，提供能够更有效地从原料液蒸发挥发成分，能够从维护和修理的烦杂中解放的蒸发装置。
解决技术问题的技术方案
本发明提供一种蒸发装置，其包括：
搅拌槽，其被供给原料液，且具有挥发成分出口和浓缩液出口；
夹套，其设置于该搅拌槽的外周，且加热该搅拌槽的内壁；和
散液部，其设置于该搅拌槽内，且使原料液沿着该搅拌槽的内壁流下，
该蒸发装置的特征在于：
该搅拌槽具有由该搅拌槽的底部、该内壁和隔壁部包围且暂时贮存该流下的原料液的至少一个贮存部，
该散液部包括旋转轴和安装于该旋转轴的至少一个通道部件，该通道部件的一个端部***该贮存部内，且具有伴随该旋转轴的旋转，使暂时贮存在该贮存部的该原料液从该搅拌槽的下方向上方流动的流路，而且，
该浓缩液出口设置于该搅拌槽的底部(下部)。
在一个实施方式中，所述贮存部能够使浓缩液超过所述隔壁部后溢出，而且，从该贮存部溢出的该浓缩液能够通过所述浓缩液出口排出。
在一个实施方式中，在所述通道部件的上方端部设置有飞沫防止件，从所述贮存部流动的所述原料液经该飞沫防止件沿着所述搅拌槽的所述内壁流下。
在一个实施方式中，所述通道部件具有多个第一通道部件，而且，该多个第一通道部件围绕所述旋转轴以大致均等的角度设置。
在进一步的实施方式中，所述通道部件具有多个第二通道部件，而且，该多个第二通道部件围绕该旋转轴以大致均等的角度配置于所述多个第一通道部件的外侧。
在进一步的实施方式中，所述通道部件具有多个第二通道部件，而且，在所述旋转轴上，该多个第二通道部件围绕该旋转轴以大致均等的角度配置于比所述多个第一通道部件靠上方的位置。
在一个实施方式中，所述挥发成分出口设置于所述搅拌槽的底部，在所述搅拌槽的中央设置有冷凝器，从所述原料液蒸发的挥发成分在该冷凝器上凝结，经该挥发成分出口排出。
本发明还提供一种蒸发***，其包括：含有原料液的原料罐；对从该原料罐供给的该原料液进行处理的所述蒸发装置；和使从该蒸发装置的挥发成分出口排出的挥发成分凝结的冷凝器。
本发明还提供一种蒸发***，其包括：含有原料液的原料罐；和对从该原料罐供给的该原料液进行处理的上述蒸发装置。
发明效果
根据本发明，不使用滚柱或擦拭器等部件，就能够高效地从原料液中蒸发挥发成分。由此，能够从原料液中制备更浓缩的浓缩液。进一步，根据本发明，能够避免发生搅拌槽内的部件烧熔的可能性。
附图说明
图1是表示本发明的蒸发装置的一例的概略图。
图2是示意性地表示构成本发明的蒸发装置的散液部中能够使用的通道部件的一例的立体图。
图3是表示本发明的蒸发装置的另一例的概略图。
图4是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
图5是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
图6是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
图7是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
图8是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
图9是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
图10是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
图11是示意性地表示具备本发明的蒸发装置的蒸发***的图。
图12是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图，是在搅拌槽内设置有冷凝器的蒸发装置的概略图。
图13是示意性地表示使用了图12所示的本发明的蒸发装置的蒸发***的结构的图。
图14是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图，是在搅拌槽内设置有冷凝器的蒸发装置的概略图。
图15是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图，是在搅拌槽内设置有冷凝器的蒸发装置的概略图。
图16是示意性地表示具有现有的降膜蒸发装置的蒸发***的图。
图17是示意性地表示构成图16所示的蒸发***的蒸发装置800的剖面的一部分的图。
图18是示意性地表示图17所示的现有的蒸发装置的A－A’方向的剖面的图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的蒸发装置。
图1是表示本发明的蒸发装置的一例的概略图。图1的蒸发装置100A包括：被供给原料液的搅拌槽110；加热搅拌槽110的内壁111的夹套112；和设置于搅拌槽110内且使原料液沿着搅拌槽110的内壁111流下的散液部120。
搅拌槽110是具有挥发成分出口113和浓缩液出口115的可密闭的槽，是能够收容并搅拌水溶液、浆液等液体的槽。图1中，挥发成分出口113设置于搅拌槽110的上方，通过该出口113能够将后述的原料液的构成成分蒸发而产生的挥发成分向外部排出。另一方面，图1中，浓缩液出口115设置于搅拌槽110的底部，优选设置于底部中央，将后述的原料液的构成成分蒸发后残存的浓缩液通过该出口115向外部排出。
搅拌槽110的大小(容量)可以根据蒸发装置100A的用途(所供的原料液的种类)或原料液的处理量等适当设定，因此没有限定，例如是0.1升～100,000升。构成搅拌槽110的材质没有特别限定，例如从对各种原料液稳定，热传导性优异且容易获得和加工的理由出发，优选由铁、不锈钢、钛、哈斯特洛伊耐蚀耐热镍基合金或铜那样的金属构成。为了提高耐化学药品性，搅拌槽110的内壁被涂敷铁氟龙(注册商标)或搪玻璃、橡胶衬里那样的该领域中公知的表面涂层。
在搅拌槽110中设置有用于加热内壁111的夹套112。夹套112例如以从搅拌槽110的侧面部覆盖内壁111的整体的方式配置。或者，夹套112也可以从搅拌槽110的底部覆盖到内壁111的侧面部。夹套112的形状及其种类只要将内壁111加热至使供给到内壁111的原料液蒸发的温度，就没有特别限定。作为夹套112，列举有能够导入蒸汽或热媒的夹套。这种夹套还可以组合使用缆线状加热器这样的热源。
在图1所示的蒸发装置100A中，搅拌槽110还包括用于暂时贮存从内壁111流下的原料液的贮存部117。图1中，贮存部117是由搅拌槽110的底部、内壁111和隔壁部118包围形成的区域，即，由搅拌槽110的底部的一部分、内壁111的一部分和隔壁部118包围且与由此可贮存的原料液的体积相应的区域129。因为贮存部117上方开放，所以从内壁111流下的原料液的液面超过隔壁部118的高度时溢出，溢出的原料液可作为浓缩液通过浓缩液出口115向外部排出。这样，图1所示的实施方式中，隔壁部118设置于在搅拌槽110的底部设置的浓缩液出口115的周围。
在图1所示的蒸发装置100A中，搅拌槽110的上部还可以具有例如盖体或维护孔那样的可开闭的构造。
在搅拌槽110的内部设置有用于将收容于贮存部117的原料液散布到搅拌槽110的内壁111上的散液部120。散液部120包括旋转轴121和安装于该旋转轴121的通道部件123。散液部120通过旋转轴121的旋转，使收容于贮存部117的原料液通过沿着通道部件123的长度方向设置的流路126从搅拌槽110的下方向上方流动，这样，能够将从贮存部117汲取的原料液向着搅拌槽110的内壁111散布。其结果是，被散布的原料液再次沿着被加热了的内壁110流下，在内壁110上形成润湿面，此时能够促进挥发成分的蒸发。
旋转轴121是由铁、不锈钢、哈斯特洛伊耐蚀耐热镍基合金、钛等具有刚性的金属构成的轴，例如具有圆筒状或圆柱状的形状。旋转轴121在搅拌槽110内通常沿铅垂方向配置。旋转轴121的粗细没有限定，例如是8mm～200mm。旋转轴121的长度根据使用的搅拌槽110的大小等而变动，可由本领域技术人员选择适当的长度。
旋转轴121的一端在搅拌槽110的上部与电动机140等的旋转单元连接。图1中，旋转轴121的另一端不与搅拌槽110的底部连接，而配置于与搅拌槽110的底部隔开一定间隔的位置。
在图1所示的蒸发装置100A中，在构成散液部120的旋转轴121的轴周围，隔着旋转轴121对称地配置有两个通道部件123。两个通道部件123通过在与旋转轴121垂直的方向上延伸的两个安装件122a、122b与旋转轴123固定。另外，在图1中，安装件122a比设置于上方的安装件122b短，两个通道部件123按照如下方式安装在安装件122a、122b上，即，以旋转轴121为中心随着向上方去向内壁110侧以规定的角度(也称为安装倾斜角)θ1倾斜。安装倾斜角θ1例如是1.5°～60°。进而，通道部件123在搅拌槽110内配置在一个端部***该贮存部117内的位置。
在本发明的蒸发装置中，在旋转轴上例如安装有多个(即1个或1个以上)，优选安装有2个～8个，更优选安装有2个～6个通道部件。本发明中，优选这些通道部件分别在旋转轴的周围以大致均等的角度安装。
在本发明的一个实施方式中，通道部件123例如还可以具有半圆筒状、半方筒状、V字状等的以所谓半管的形态构成的流路126。或通道部件123例如也可以加工成下端和上端具有这种半管的方式，其间的中间部分为筒状(例如圆筒状、方筒状)。或者，通道部件123也可以具有平坦部124b，该平坦部124b如图2所示经连结部分128与通道形成部124a的长度方向的一个端部连结，或者通过该通道形成部124的长度方向的一个端部沿着该长度方向延伸而形成。此外，在本说明书中使用的用语“连结部分”是指平坦部与通道形成部之间的边界部分，例如指独立的平坦部和通道形成部相互接合的部分，以及平坦部和通道形成部由连续的部件构成的情况下的平坦部的失去平坦的表面状态的部分这两者。在使用图2所示的通道部件123的情况下，液体通过旋转轴的旋转，在通道部件123的下端被从图2的左侧汲取，通过该旋转，液体上升至通道部件123的上端。该上升时，汲取的液体即使通道部件123旋转也由平坦部124b遮挡，防止其向通道部件123的外部飞出。
通道部件123的大小没有特别限定，例如在使用半圆筒状的通道部件的情况下，半圆筒部分的直径例如是2mm～200mm。从下端至上端的长度例如是40mm～8,000mm。通道部件在包含图2所示的平坦部的情况下，该平坦部的宽度W1没有限定，例如是20mm～300mm。通道部件123例如由铁、不锈钢、哈斯特洛伊耐蚀耐热镍基合金、钛等金属和由它们的组合形成的材料构成。
进而，在本发明中，在构成贮存部117的底部和/或内壁111的一部分也可以设置挡板、短轴的销等阻挡部件(未图示)。暂时贮存在贮存部117的原料液在通过旋转轴121的旋转由通道部件123进行汲取时，有时在贮存部117内沿着与该旋转轴121的旋转方向相同的方向产生涡流。担心原料液的涡流使由通道部件123进行的原料液的汲取的效率降低。阻挡部件与贮存部117内的原料液接触，起到抑制或防止这样的涡流的产生的效果。阻挡部件的形状和材质由本领域技术人员任意选择，而且阻挡部件可安装在构成贮存部117的内壁111的一部分和/或贮存部117的内侧底面中不妨碍通道部件123的移动的位置。
再次参照图1，在图1所示的搅拌槽110内的上方，在旋转轴121的周围设置有第二旋转轴121’。另外，在该第二旋转轴121’安装有具备原料液供给口131的供给管130，能够使从安装于搅拌槽110的外部的原料罐(未图示)供给的原料液通过第二旋转轴121’的旋转向搅拌槽110的内壁111供给，使原料液沿着内壁111流下而形成润湿面。此外，在图1所示的蒸发装置100A中，旋转轴121和第二旋转轴121’例如彼此独立，旋转轴121和第二旋转轴121’可以分别以不同的旋转速度在搅拌槽110内旋转，或者，旋转轴121和第二旋转轴121’也可以连结在一起，以同样的旋转速度旋转。
在本发明的蒸发装置100A中，为了汲取搅拌槽110内的液体，优选的旋转轴121的转数(即，散液部120的转数)因液体的粘性、搅拌槽110的大小、搅拌槽110内的液体的剩余量等而不同，没有限定，例如是30rpm～500rpmm。
在图1所示的蒸发装置100A中，从原料液供给口131供给的原料液沿着搅拌槽110的内壁111流下，这时，挥发成分因夹套112施加到内壁111的热量而蒸发，从挥发成分出口113排出。另一方面，原料液中未挥发的成分保持原样地沿内壁111流下，被收容在贮存部117内。
另外，本发明中，散液部120通过电动机140等旋转单元而旋转，利用旋转产生的离心力将收容在搅拌槽110的贮存部117内的原料液从通道部件123的下端汲取，经该通道部件123的流路126，从该通道部件123的上端侧向搅拌槽110的内壁111散布原料液。被散布的原料液与搅拌槽110的内壁111冲撞，再次沿着内壁111流下。此时，散布的原料液的挥发成分因夹套112施加到内壁111的热量而蒸发，向上述挥发成分出口113移动。另一方面，沿着内壁111流下的大量的原料液再次收容于贮存部117内。
这样，在本发明中，通过依次进行沿着内壁111流下时的挥发成分的蒸发、剩余的成分向贮存部117的收容、由散液部120进行的原料液从贮存部117向内壁111的移动以及原料液从散液部120向内壁111的流下，原料液在这些部件之间循环，通过循环中的挥发成分的蒸发，原料液逐渐被浓缩。另一方面，从原料供给口131流下的新的原料液也增加，贮存部117的液面逐渐上升。之后，液面超过贮存部117的隔壁部118时，收容于贮存部117内的原料液溢出，作为浓缩液从浓缩液出口115向外部排出。
根据本发明的蒸发装置，在停止运转的情况下，只要在搅拌槽内收容有原料液，就能够进行原料液的循环，通过进行该循环直至内壁的温度降低至某程度为止，能够避免搅拌槽的内壁的烧熔(烧粘)。在这一点上，与以“单程(one pass)”的1次流下的方式通过搅拌槽内的内壁的现有的蒸发装置比较，能够降低搅拌槽冷却时不希望的原料液的使用量。
本发明中，能够在搅拌槽内减少在通道部件的液体流动方向的上方端部，原料液与内壁冲撞而产生的飞沫的量。在此，在本说明书中“在搅拌槽内减少原料液与内壁冲撞而产生的飞沫的量”包含抑制从通道部件汲取的原料液散布在搅拌槽的内壁时原料液与内壁冲撞产生飞沫本身，从而减少在搅拌槽内扩散的实际的飞沫的量，以及将在搅拌槽的内壁散布时原料液与内壁冲撞而产生的飞沫在搅拌槽内扩散前回收，从而减少在搅拌槽内扩散的实际的飞沫的量这两种情况。本发明中，这可通过在通道部件的原料液的流动方向的上方端部设置飞沫防止件而实现。
图3是表示本发明的蒸发装置的其它例的概略图。
在图3所示的蒸发装置100B中，标注与上述的附图同样的参照编号的结构与该图面所示的结构相同。
在图3所示的本发明的蒸发装置100B中，包括从通道部件123的液体流动方向的前端部延伸设置的作为飞沫防止件的湿气分离器142。湿气分离器142能够将经通道部件123的流路126从通道部件123的下端被汲取至上端的原料液从湿气分离器140的前端部向搅拌槽110的内壁111散布。在此，在图3所示的实施方式中，湿气分离器142在接合部分125从通道部件123的轴方向(例如，向与内壁111大致平行的方向)折曲，由此，原料液从湿气分离器142的前端部向与内壁111大致平行的方向(即搅拌槽110的上方)排出。该排出是从通道部件123汲取上来的液体通过接合部分125而势头减弱后进行的。其结果是所排出的原料液不会向搅拌槽110的上方飞出，原料液从湿气分离器142的前端部温和地向内壁111侧供给。由此，与内壁111冲撞的原料液剧烈的冲撞被抑制，能够减少在内壁111弹回而产生的飞沫的量。
此外，在本实施方式中，“与内壁111大致平行的方向”不仅是构成流路126的轴与构成内壁111的平面平行的方向，而且还包含相对于构成该内壁111的平面，例如在－5°～+5°的范围内，优选在－3°～+3°的范围内倾斜的情况。
另外，优选湿气分离器142和内壁111以相互不接触的程度具有适当的间隔。湿气分离器142和内壁111之间最接近的部分的距离例如是5mm～200mm。该接近的部分的距离如果低于5mm，则旋转时在旋转轴上产生少许变形时，湿气分离器142的前端部与内壁111有可能接触而使内壁111或湿气分离器142产生破损。
此外，图3中说明了湿气分离器142在接合部分125相对于通道部件123折曲的例子，但本发明不仅限于这种方式。代替该折曲，也可以在接合部分的周边以任意的曲率弯曲。
在本发明中，湿气分离器142的长度(从接合部分125至前端部的长度)根据旋转轴121的旋转速度、通道部件123的安装倾斜角θ1、长度及宽度、液体的种类和粘度等各种条件来变动，因此，没有限定，例如是10mm～200mm。另外，例如，在采用半圆筒状的流路的情况下，半圆筒部分的直径例如是10mm～250mm。湿气分离器142可使用在该领域众所周知的部件。
图4是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
在图4所示的蒸发装置100C中，标注了与上述的附图同样的参照编号的结构与该附图所示的结构相同。
图4所示的本发明的蒸发装置100C中，飞沫防止件包括回收与内壁冲撞而产生的飞沫的部件，具体而言，具备以下的板状部件146。
图4中，在通道部件123的流路126的上方端部的附近，沿着通道部件123在通道部件123的旋转方向上在通道部件123的背后侧设置有板状部件146。图4所示的板状部件146具有将长方形的一个顶点部分切除而形成的五边形的形状，在旋转轴121的半径方向上，从通道部件123的上方端部的背后延伸至旋转轴121的附近。
在本发明中，板状部件146的大小和厚度没有特别限定，优选由具有能经住旋转轴121的旋转的刚性的材料构成。作为构成板状部件146的材料的例子，可举出铁、不锈钢、哈斯特洛伊耐蚀耐热镍基合金、钛等金属和它们的组合。
图5是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
在图5所示的蒸发装置100D中，标注了与上述的附图同样的参照编码的结构与该附图所示的结构相同。
图5所示的蒸发装置100D在搅拌槽110内设置有二种散液部120a、120b。图5中，在安装件122a和122b上安装有一对第一通道部件123a。第一通道部件123a的下端延伸至可***收容在贮存部117内的原料液内的位置，上端隔着连接部分125根据需要安装有湿气分离器142等飞沫防止件。第一通道部件123a还按照以旋转轴121为中心成为轴对称的方式设置。另外，安装件122a上，在上述一对第一通道部件123a的外侧安装有一对第二通道部件123b。第二通道部件123b的下端也延伸至可***于收容在贮存部117内的原料液内的位置。
这样，在图5所示的实施方式中，通过第一通道部件123a和设置于其外侧的第二通道部件123b，收容在贮存部117内的原料液由各部件123a、123b汲取，能够增加沿着搅拌槽110的内壁111流下的原料液的量。由此，原料液的挥发成分在内壁111的蒸发量也增加，能够更高效进行挥发成分的蒸发和从贮存部117溢出的浓缩液的制备。此外，在图5所示的蒸发装置中，上述第二通道部件相对于旋转轴，例如也可以安装有多个(即1个或1个以上)，优选安装有2个～8个，更优选安装有2个～6个。本发明中这些第二通道部件优选分别在旋转轴的周围以大致均等的角度安装。
图6是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
在图6所示的蒸发装置100E中，标注了与上述的附图同样的参照编号的结构与该附图所示的结构相同。
图6所示的蒸发装置100E在搅拌槽110内在上下方向设置有三层散液部120c、120d、120e。进而，蒸发装置100E除设置于搅拌槽110的底部的贮存部117以外，分别设置有从内壁111的中途延伸的第二贮存部117d和第三贮存部117e。第二贮存部117d和第三贮存部117e也能够收容从搅拌槽110的内壁111流下的原料液，都是上方开放，因此所收容的原料液的液面上升，超过隔壁部118d、118e时，原料液溢出而收容在位于其下层的其它贮存部(贮存部117或第二贮存部117d)。隔壁部118、第二隔壁部118d和第三隔壁部118e从搅拌槽110的上方向下方(即按照图6中第三隔壁部118e、第二隔壁部118d和隔壁部118的顺序)逐渐靠近设置于搅拌槽110的大致中央的浓缩液出口115地设置。
在此，在设置于旋转轴121的最下部的安装件122c上，按照以旋转轴121为中心成为轴对称的方式设置有一对第一通道部件123c。另外，第一通道部件123c的下端延伸至可***收容于贮存部117内的原料液内的位置。在设置于旋转轴121的中层的安装件122d上，按照以旋转轴121为中心成为轴对称的方式设置有一对第二通道部件123d。另外，第二通道部件123d的下端延伸至可***收容于第二贮存部117d内的原料液内的位置。在设置于旋转轴121的最上部的安装件122e上，按照以旋转轴121为中心成为轴对称的方式设置有一对第三通道部件123e。另外，第三通道部件123e的下端延伸至可***收容于第三贮存部117e内的原料液内的位置。
在图6所示的蒸发装置100E中，从供给管130的原料液供给口131排出的原料液首先一边形成润湿面一边沿着搅拌槽110的内壁111流下后收容于第三贮存部117e。在该流下时，包含于原料液的一部分的挥发成分蒸发，从挥发成分出口113向外部排出。
进而，通过旋转轴121的旋转，收容于第三贮存部117e的原料液经第三通道部件123e的流路126e从第三通道部件123e的下端被汲取至上端，从第三通道部件123e的上方端部散布到内壁111而流下。在该流下时，包含于原料液的挥发成分蒸发，从挥发成分出口113向外部排出。包含剩余的其它成分的原料液再次收容于第三贮存部117e，重复进行由第三通道部件123e进行的汲取。
之后，第三贮存部117e的液面上升，超过第三隔壁部118e时，原料液溢出，被收容在位于下层的第二贮存部117d。
收容在第二贮存部117d中的原料液通过旋转轴121的旋转，经第二通道部件123d的流路126d从通道部件123d的下端被汲取至上端，从第二通道部件123d的上方端部散布到内壁111而流下。在该流下时，包含于原料液的挥发成分蒸发，从挥发成分出口113向外部排出。剩余的包含其它成分的原料液再次收容于第二贮存部117d，重复进行由第二通道部件123d进行的汲取。
之后，第二贮存部117d的液面上升，超过第二隔壁部118d时，原料液溢出，被收容在位于最下层的贮存部117。
收容于贮存部117的原料液通过旋转轴121的旋转，经第一通道部件123c的流路126c从第一通道部件123c的下端被汲取至上端，从第一通道部件123c的上方端部散布到内壁111而流下。在该流下时，包含于原料液的挥发成分蒸发，从挥发成分出口113向外部排出。剩余的包含其它成分的原料液再次收容于贮存部117，重复进行由第一通道部件123c进行的汲取。
之后，贮存部117的液面上升，超过隔壁部118时，原料液溢出，作为浓缩液通过浓缩液出口115向外部排出。
在图6所示的实施方式中，对设置有三层通道部件的蒸发装置100E进行了说明，但本发明不限定于此。例如，也可以是由二层通道部件构成的蒸发装置(例如，从图6所示的蒸发装置拆除安装件122e、第三通道部件120e、第三贮存部117e和第三隔壁部118e后的蒸发装置)或设置四层以上的通道部件。另外，在图6所示的蒸发装置中，上述第二通道部件和第三通道部件可以分别独立地相对于旋转轴例如安装有多个(即1个或1个以上)，优选安装有2个～8个，更优选安装有2个～6个。优选在本发明中，第二通道部件和第三通道部件分别独立地在旋转轴的周围(围绕旋转轴)以大致均等的角度安装。
图6所示的蒸发装置100E中，贮存部117、第二贮存部117d和第三贮存部117e分别收容挥发成分的浓度不同的原料液，因此与使用一个贮存部进行浓缩相比，能够使蒸发效率提高。
图7是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
在图7所示的蒸发装置100F中，标注了与上述的附图同样的参照编号的结构与该图面所示的结构相同。
图7所示的蒸发装置100F在图6所示的蒸发装置100E中的第一通道部件123c、第二通道部件123d和第三通道部件123e各自的上方端部设置有湿气分离器142c、142d、142e。通过具有这种结构，能够防止在搅拌槽110内分别从第一通道部件123c、第二通道部件123d和第三通道部件123e散布的原料液的飞沫的产生。
图8是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
在图8所示的蒸发装置100G中，标注了与上述的附图同样的参照编号的结构与该附图所示的结构相同。
图8所示的蒸发装置100G中，代替图7所示的蒸发装置100F的第二旋转轴121’和供给管130，在搅拌槽110的上方与设置于外部的原料罐(未图示)连通地设置有原料液供给口148。图8中，通过原料液供给口148向搅拌槽110内供给的原料液沿着内壁111流下而收容于第三贮存部117e。
通过具有这种结构，本发明的蒸发装置100G不使用与旋转轴121不同的第二旋转轴等部件，能够具有更简易的构造。
图9是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
在图9所示的蒸发装置200A中，标注了与上述的附图同样的参照编号的结构与该附图所示的结构相同。
图9所示的蒸发装置200A中，代替图7所示的蒸发装置100F的第二旋转轴121’和供给管130，在搅拌槽110的上方与设置于外部的原料罐(未图示)连通地设置有原料液供给口148。另外，在蒸发装置200A中，设置有直径从上方向下方缩小的搅拌槽210。沿着这种直径缩小的形态，在搅拌槽210的侧面部设置有夹套212。
从原料液供给口148供给的原料液沿着搅拌槽210的内壁211流下至下方的贮存部117，其间通过来自夹套212的加热，挥发成分蒸发，经挥发成分出口113向外部排出。另一方面，包含其它成分的原料液收容于贮存部117，通过旋转轴121的旋转，通过通道部件123的流路126再次从通道部件123的下方向上方移动，散布到内壁211。由此，包含于原料液的挥发成分的蒸发重复进行。
另一方面，贮存部117的液面上升而超过隔壁部118时，原料液溢出，作为浓缩液从浓缩液出口115向外部排出。
在此，图9所示的蒸发装置200A例如与图1所示的蒸发装置比较，搅拌槽210的侧面部缓和地倾斜。这种倾斜增加沿着内壁211流下的原料液的通过距离，因此能够更有效地进行挥发成分的蒸发。特别是，图9所示的蒸发装置200A即使在例如使用粘性较低的原料液的情况下，也能够有效使用。
图10是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图。
在图10所示的蒸发装置200B中，标注了与上述的附图同样的参照编号的结构与该附图所示的结构同样。
图10所示的蒸发装置200B在直径从上方向下方缩小的(例如倒圆锥型的)搅拌槽210内在上下方向设置有两层的散液部120f、120g。在这些散液部120f、120g中，在位于下层的第一通道部件123f的上方端部设置有湿气分离器142f。另外，蒸发装置200B除设置于搅拌槽210的底部的贮存部117以外，还分别设置有从内壁211的中途延伸的第二贮存部117g。第二贮存部117g也能够收容从搅拌槽210的内壁211流下的原料液。
在此，在图10所示的蒸发装置200B中，第二贮存部117g由平板状的部件251构成，该部件251设置于倾斜的内壁，在与倾斜的内壁大致垂直的方向上延伸。通过具有这种结构，第二贮存部117g不另外设置隔壁部就能够收容规定量的原料液。
在图10所示的蒸发装置200B中，从原料液供给口148供给的原料液沿着搅拌槽210的内壁211流下，此时，挥发成分蒸发并经挥发成分出口113而向外部排出。之后，包含其它成分的原料液收容于第二贮存部117g。通过旋转轴121的旋转，第二通道部件123g将收容于第二贮存部117g的原料液从下方通过流路126g汲取至上方，散布到内壁211。接着，原料液再次沿着内壁211流下，进行进一步的挥发成分的蒸发。而且，原料液再次收容在第二贮存部117g，重复进行由第二通道部件123g进行的汲取。
之后，第二贮存部117g的液面上升时，原料液溢出，被收容于位于下层的贮存部117。与上述相同，通过旋转轴121的旋转，第一通道部件123f将收容于贮存部117的原料液从下方通过流路126f汲取至上方，散布至内壁211。接着，原料液再次沿着内壁211流下，进行进一步的挥发成分的蒸发。然后，原料液再次收容在贮存部117，重复进行由第一通道部件123f进行的汲取。
之后，贮存部117的液面上升，超过隔壁部118时，原料液溢出，作为浓缩液通过浓缩液出口115而向外部排出。
上述图1和图3～10所示的蒸发装置也被称为薄膜蒸发装置，能够代替现有的蒸发***中的蒸发装置组装使用。
图11是示意性地表示具备上述本发明的蒸发装置的蒸发***的图。
本发明的蒸发***300包括：含有成为原料的原料液的原料罐910；本发明的蒸发装置100(例如图1或图3～图10所示的蒸发装置)；真空泵920；和冷凝器930。
原料液通过泵920的驱动，从原料罐910通过管904，由预热器906暂且预热后送至蒸发装置100。蒸馏装置100由另外使蒸汽(STM)通过管905后的夹套加热。在蒸发装置100中蒸发的挥发成分从蒸发装置100的挥发成分出口通过管907供给冷凝器930。接着，挥发成分由冷凝器930冷却后液化。另一方面，从蒸发装置100的浓缩液出口排出的浓缩液通过管908向外部排出。
图12是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图，是在搅拌槽内设置有冷凝器的蒸发装置的概略图。
在图12所示的蒸发装置400A中，标注了与上述的附图同样的参照编号的结构与该附图所示的结构相同。
图12所示的蒸发装置400A构成为，在直径从上方向下方缩小的(例如，倒圆锥型的)搅拌槽210内，设置于与电动机140连结的旋转轴121的安装件122c从上方悬挂通道部件123。通道部件123以与搅拌槽210的内壁211的斜面大致平行的方式倾斜配置，下端延伸至从收容原料液的贮存部117可汲取原料液的位置。另外，在图12的蒸发装置400A中，在搅拌槽210的大致中央配置有冷凝器150。冷凝器150包括：冷却水等冷却介质从搅拌槽210的外部向内部流动的冷却主管150a；和从冷却主管150a分支，使该冷却介质从搅拌槽210的内部向外部流动的冷却分支管150b、150c。冷凝器150例如具有能够从搅拌槽的下部***的尺寸，或者也能够通过搅拌槽的上盖(未图示)，例如在安装通道部件123和安装件122c之前吊下来配置。冷凝器150例如具有直径从上方到下方缩小的倒圆锥型的外形，例如利用本领域技术人员公知的方法从搅拌槽210的外部供给冷却水(未图示)。从沿着搅拌槽210的内壁211流下的原料液蒸发的挥发成分在冷凝器150上凝结，再次液化，并向着搅拌槽210的底部中央成为液滴落下。
另外，在蒸发装置400A中，在搅拌槽210的底部的中央设置有用于将从冷凝器150落下的液滴向外部排出的挥发成分出口113b。在挥发成分出口113b的一部分设置有与真空泵(未图示)连结的支管113a，通过来自真空泵的减压，来自冷凝器150的液滴从挥发成分出口113b向外部排出。
另外，在蒸发装置400A中，从原料供给口148供给的原料液沿着搅拌槽210的内壁211流下，挥发成分蒸发后，包含剩余成分的原料液收容在贮存部117中。接着，收容于贮存部117的原料液通过旋转轴121的旋转，通过通道部件123的流路126再次从通道部件123的下方向上方移动，散布到内壁211。由此，随着包含于原料液的挥发成分的蒸发重复进行，原料液逐渐浓缩，被收容于贮存部117。
在图12所示的实施方式中，贮存部117的原料液超过隔壁部118之前，能够经设置于贮存部117的底部的浓缩液出口115b向外部排出。在浓缩液出口115b的外部设置有未图示的阀，通过该阀的开闭，能够将收容于贮存部117的原料液作为浓缩液向外部排出。
上述图12所示的蒸发装置也称为短工序蒸馏装置，能够进行高真空下的原料液的蒸发和凝结。
图13是示意性地表示使用了图12所示的本发明的蒸发装置的蒸发***的结构的图。
本发明的蒸发***500包括：含有成为原料的原料液的原料罐910；本发明的蒸发装置400A；和真空泵920。
通过泵902的驱动，原料液从原料罐910通过管904由预热器906暂且预热后送至蒸发装置400A。蒸馏装置400A由另外使蒸汽(STM)通过管905后的夹套加热。在蒸发装置400A中蒸发的挥发成分由该装置内的冷凝器冷凝，通过设置于外部的真空泵920经挥发成分出口排出。
这样，图13所示的本发明的蒸发***500不需要在***中另行设置冷凝器，能够形成更省空间的结构。
图14是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图，是在搅拌槽内设置有冷凝器的蒸发装置的概略图。
在图14所示的蒸发装置400B中，标注了与上述的附图同样的参照编号的结构与该附图所示的结构相同。
图14所示的蒸发装置400B构成为，在搅拌槽110内设置于与电动机140连结的旋转轴121的安装件122c从上方悬挂通道部件123。通道部件123以与搅拌槽110的内壁111的斜面大致平行的方式倾斜配置，下端延伸至从收容原料液的贮存部117可汲取原料液的位置。另外，在通道部件123的上方端部设置有湿气分离器142。另外，在图14的蒸发装置400B中，在搅拌槽110的大致中央配置有冷凝器150。冷凝器150包括：冷却水等冷却介质从搅拌槽110的外部向内部流动的冷却主管150a；和从冷却主管150a分支，使该冷却介质从搅拌槽110的内部向外部流动的冷却分支管150b、150c。冷凝器150例如具有能够从搅拌槽的下部***的尺寸，或者能够通过搅拌槽的上盖(未图示)，例如在安装通道部件123和安装件122c之前吊下来配置。冷凝器150例如具有直径从上方向下方缩小的倒圆锥型的外形，利用本领域技术人员公知的方法从搅拌槽110的外部供给冷却水。从沿着搅拌槽110的内壁111流下的原料液蒸发的挥发成分在冷凝器150上凝结，再次液化而向着搅拌槽110的底部中央成为液滴落下。
进而，在蒸发装置400B中，在搅拌槽110的底部的中央设置有用于将从冷凝器150落下的液滴向外部排出的挥发成分出口113b。在挥发成分出口113b的一部分设置有与真空泵(未图示)连结的支管113a，来自冷凝器150的液滴从挥发成分出口113b向外部排出。
另外，在蒸发装置400B中，从原料供给口148供给的原料液沿着搅拌槽110的内壁111流下，挥发成分蒸发后，包含剩余成分的原料液被收容于贮存部117。收容于贮存部117的原料液通过旋转轴121的旋转，通过通道部件123的流路126再次从通道部件123的下方向上方移动，经湿气分离器142散布到内壁111。由此，随着重复进行包含于原料液的挥发成分的蒸发，原料液逐渐浓缩，收容于贮存部117。
在图14所示的实施方式中，收容于贮存部117的原料液逐渐增加，液面超过隔壁部118时，该原料液溢出，作为浓缩液经浓缩液出口115c向外部排出。此外，在本发明中，在搅拌部110的底部，在构成贮存部117的隔壁部118的内侧(搅拌槽110的中心侧)设置有第二隔壁部119。本发明中，优选隔壁部118的上端以位于比第二隔壁部119的上端靠下方的位置的方式进行配置。这是为了避免从贮存部117超过隔壁部118溢出的原料液超过第二隔壁部119而进入挥发成分出口113b内，与通过该出口的挥发成分的液滴混合。
图15是表示本发明的蒸发装置的又一例的概略图，是在搅拌槽内设置有冷凝器的蒸发装置的概略图。
在图15所示的蒸发装置400C中，标注了与上述的附图同样的参照编号的结构与该附图所示的结构相同。
图15所示的蒸发装置400C构成为，在直径从上方向下方缩小(例如倒圆锥型的)搅拌槽210内，设置于与电动机140连结的旋转轴121的安装件122c从上方将上下方向三层的散液部120h、120j、120k悬挂起来。在此，作为该三层的散液部，依次配置有最下层的第一通道部件123h、中层的第二通道部件123j和最上层的第三通道部件123k。第一通道部件123h的上方端部由连结器133与第二通道部件123j的下方端部固定，而且，第二通道部件123j的上方端部(更具体地说，设置于第二通道部件123j的上方端部的湿气分离器142j)通过连结器133与第三通道部件123k的下方端部固定。进而，第三通道部件123k的上方端部(更具体地说，设置于第三通道部件123k的上方端部的湿气分离器142k)与安装件122c固定。
散液部120h、120j、120k分别以与搅拌槽210的内壁211的斜面大体平行的方式倾斜配置，各自的下端延伸至可从收容原料液的贮存部117、117j、117k汲取原料液的位置。另外，在图15的蒸发装置400C中，在搅拌槽210的大致中央配置有冷凝器150。冷凝器150包括：冷却水等冷却介质从搅拌槽210的外部向内部流动的冷却主管150a；和从冷却主管150a分支，使该冷却介质从搅拌槽210的内部向外部流动的冷却分支管150b、150c。冷凝器150例如具有能够从搅拌槽的下部***的尺寸，或者能够通过搅拌槽的上盖(未图示)例如在安装通道部件123和安装件122c之前吊下来配置。冷凝器150具有例如直径从上方向下方缩小的倒圆锥型的外形，利用本领域技术人员公知的方法从搅拌槽210的外部供给冷却水(未图示)。从沿着搅拌槽210的内壁211流下的原料液蒸发的挥发成分在冷凝器150上凝结，再次液化，向着搅拌槽210的底部中央成为液滴落下。
进而，在蒸发装置400C中，在搅拌槽210的底部的中央设置有用于将从冷凝器150落下的液滴向外部排出的挥发成分出口113b。在挥发成分出口113b的一部分设置有与真空泵(未图示)连结的支管113a，来自冷凝器150的液滴从挥发成分出口113b向外部排出。
另外，在蒸发装置400C中，从原料供给口148供给的原料液沿着搅拌槽210的内壁122流下，挥发成分蒸发后，包含剩余成分的原料液被收容于第三贮存部117k。收容于第三贮存部117k的原料液通过旋转轴121的旋转，通过第三通道部件123k的流路126k再次从第三通道部件123k的下方向上方移动，散布到内壁211。由此，随着重复进行包含于原料液的挥发成分的蒸发，原料液逐渐浓缩，收容于第三贮存部117k。
在此，在图15所示的蒸发装置400C中，第三贮存部117k由平板状的部件251k构成，该部件251k设置于倾斜的内壁，在与倾斜的内壁大致垂直的方向上延伸。通过具有这种结构，第三贮存部117k不另行设置隔壁部，就能够收容规定量的原料液。
然后，第三贮存部117k的液面上升，原料液溢出，被收容在位于下层的第二贮存部117j。
收容于第二贮存部117j的原料液，通过旋转轴121的旋转，经第二通道部件123j的流路126j从第二通道部件123j的下端汲取至上端，从设置于第二通道部件123j的上方端部的湿气分离器142j向内壁111散布而流下。在该流下时，包含于原料液的挥发成分蒸发。剩余的包含其它成分的原料液再次被收容在第二贮存部117j内，重复进行由第二通道部件123j进行的汲取。
在此，在图15所示的蒸发装置400C中，第二贮存部117j由平板状的部件251j构成，该部件251j设置于倾斜的内壁，在与倾斜的内壁大致垂直的方向上延伸。通过具有这种结构，第二贮存部117j不另行设置隔壁部，就能够收容规定量的原料液。
然后，第二贮存部117j的液面上升，原料液溢出，被收容在位于最下层的贮存部117。
收容于贮存部117的原料液通过旋转轴121的旋转，经第一通道部件123h的流路126h从第一通道部件123h的下端汲取至上端，从第一通道部件123h的上方端部散布到内壁211而流下。在该流下时，包含于原料液的挥发成分蒸发。剩余的包含其它成分的原料液再次收容在贮存部117内，反复进行由第一通道部件123h进行的汲取。
在图15所示的实施方式中，贮存部117的原料液超过隔壁部118之前，能够经设置于贮存部117的底部的浓缩液出口115b向外部排出。在浓缩液出口115b的外部设置有未图示的阀，通过该阀的开闭，能够将收容于贮存部117的原料液作为浓缩液向外部排出。
本发明的蒸发装置例如在以下方面有用，即，含有杂质的液体例如甲酯、乳酸、鱼油、油脂、甘油等的精制和浓缩；包含在墨、涂料、化学品等化学制品中的水、乙醇、甲基乙基酮(MEK)、N－甲基吡咯烷酮(NMP)、己烷、甲苯、丙酮、乙二醇等的去除；从涂料和树脂制造领域中使用的单体和聚合物等去除挥发性的杂质。
附图标记说明
100、100A、400A 蒸发装置
110、210 搅拌槽
111、211 内壁
112、212 夹套
113、113b 挥发成分出口
115、115b、115c 浓缩液出口
117 贮存部
118 隔壁部
120 散液部
121 旋转轴
122a、122b、122c 安装件
123 通道部件
126 流路
130 供给管
131、148 原料液供给口
140 电动机
142 湿气分离器
146 板状部件
150 冷凝器
300、500 蒸发***

Claims (8)

1.一种蒸发装置，其包括：
搅拌槽，其被供给原料液，且具有挥发成分出口和浓缩液出口；
夹套，其设置于该搅拌槽的外周，且加热该搅拌槽的内壁；和
散液部，其设置于该搅拌槽内，且使原料液沿着该搅拌槽的内壁流下，
该蒸发装置的特征在于：
该搅拌槽具有由该搅拌槽的底部、该内壁和隔壁部包围且暂时贮存该流下的原料液的至少一个贮存部，
该散液部包括旋转轴和安装于该旋转轴的至少一个通道部件，该通道部件的一个端部***该贮存部内，且具有伴随该旋转轴的旋转，使暂时贮存在该贮存部的该原料液从该搅拌槽的下方向上方流动的流路，而且，
该浓缩液出口设置于该搅拌槽的底部，
所述贮存部能够使浓缩液超过所述隔壁部后溢出，而且，从该贮存部溢出的该浓缩液能够通过所述浓缩液出口排出。
2.如权利要求1所述的蒸发装置，其特征在于：
在所述通道部件的上方端部设置有飞沫防止件，从所述贮存部流动的所述原料液经该飞沫防止件沿着所述搅拌槽的所述内壁流下。
3.如权利要求1所述的蒸发装置，其特征在于：
所述通道部件具有多个第一通道部件，而且，该多个第一通道部件围绕所述旋转轴以大致均等的角度设置。
4.如权利要求3所述的蒸发装置，其特征在于：
所述通道部件具有多个第二通道部件，而且，该多个第二通道部件围绕该旋转轴以大致均等的角度配置于所述多个第一通道部件的外侧。
5.如权利要求3所述的蒸发装置，其特征在于：
所述通道部件具有多个第二通道部件，而且，在所述旋转轴上，该多个第二通道部件围绕该旋转轴以大致均等的角度配置于比所述多个第一通道部件靠上方的位置。
6.如权利要求1所述的蒸发装置，其特征在于：
所述挥发成分出口设置于所述搅拌槽的底部，在所述搅拌槽的中央设置有冷凝器，从所述原料液蒸发的挥发成分在该冷凝器上凝结，经该挥发成分出口排出。
7.一种蒸发***，其特征在于，包括：
含有原料液的原料罐；
对从该原料罐供给的该原料液进行处理的权利要求1～5中任一项所述的蒸发装置；和
使从该蒸发装置的挥发成分出口排出的挥发成分凝结的冷凝器。
8.一种蒸发***，其特征在于，包括：
含有原料液的原料罐；和
对从该原料罐供给的该原料液进行处理的权利要求6所述的蒸发装置。
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