CN112807712A - 蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煤化工的蒸发设备，具体地涉及一种蒸发器。所述蒸发器包括具有腔室的壳体(1)以及设置在腔室内的蒸发机构(8)和气液分离机构(3)，壳体(1)包括供液态物料流入的进液口(21)和供气体流入的进气口(23)，蒸发机构(8)设置为能够加热并且蒸发所述液态物料以得到气态物料，壳体(1)包括供所述气体和所述气态物料混合得到的混合气排出的排气口(2)，气液分离机构(3)设置在排气口(2)处用于处理所述混合气以去除所述混合气中掺杂的所述液态物料。该蒸发器通过在排气口处设置气液分离机构，便于去除混合气中掺杂的少量液态物料，防止了液态物料随混合气流入到后续的反应器中，为反应器的正常运行提供了有力保障。

Description

蒸发器

技术领域

本发明涉及煤化工的蒸发设备，具体地涉及一种蒸发器。

背景技术

乙二醇(MEG)是一种重要的有机化工原料，用途十分广泛，主要用于生产聚酯纤维、防冻剂、不饱和聚酯树脂、润滑剂、增塑剂、非离子表面活性剂以及***等，还可以用于涂料、照相显影液、刹车液以及油墨等行业等。

目前，乙二醇可以采用石油化工生产路线和煤基生产路线，具体的，通过气态的草酸酯与过量的氢气在煤制乙二醇的加氢反应器进行合成反应，得到的反应产物为乙二醇及副产物。其中，气态的草酸酯主要是液态草酸酯进入草酸酯蒸发器内部进行气化得到的，同时在草酸酯蒸发器中与氢气进行混合。但是，现有草酸酯蒸发器仅能够对液态草酸酯进行蒸发处理以得到气态草酸酯，无法去除气态草酸酯中残余的草酸酯液滴，致使这部分草酸酯液滴会随着气态草酸酯和氢气的混合气进入到后续的反应器中，致使反应器内部催化剂出现结焦、老化、活性降低等问题，影响了反应器的正常运行。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有草酸酯蒸发器将残留较多草酸酯液滴的气体送至反应器而致使反应器内部催化剂受损的问题，提供了一种蒸发器，该蒸发器通过在排气口处设置气液分离机构，便于去除混合气中掺杂的少量液态物料，防止了液态物料随混合气流入到后续的反应器中，为反应器的正常运行提供了有力保障。

为了实现上述目的，本发明提供了一种蒸发器，所述蒸发器包括具有腔室的壳体以及设置在腔室内的蒸发机构和气液分离机构，所述壳体包括供液态物料流入的进液口和供气体流入的进气口，所述蒸发机构设置为能够加热并且蒸发所述液态物料以得到气态物料，所述壳体包括供所述气体和所述气态物料混合得到的混合气排出的排气口，所述气液分离机构设置在所述排气口处用于处理所述混合气以去除所述混合气中掺杂的所述液态物料。

可选的，所述气液分离机构包括罩体和分离件，所述罩体包括供所述壳体内的所述混合气流入的进气口和与所述壳体的排气口连通的出气口，所述分离件设置在所述罩体内并且能够将流入所述罩体的所述混合气进行气液分离处理，以使得：分离得到的所述混合气依次经由所述罩体的出气口和所述排气口排出所述壳体，以及，分离得到的所述液态物料经由所述罩体的进气口返回所述壳体内。

可选的，所述分离件设置为折叶式结构；

优选地，所述折叶式结构包括弯折延伸的主折板，以用于引导所述混合气的流动，所述主折板上设置有能够干扰所述混合气的流动的扰流部；

更为优选地，所述扰流部为自所述主折板的弯折处朝向所述混合气的上游侧翻折而成的翻边；

更为优选地，所述折叶式结构包括彼此层叠并且间隔设置的多个所述主折板，以将所述罩体内分隔成多个气流通道。

可选的，所述蒸发机构包括能够通过换热介质向所述液态物料传递热量的换热件。

可选的，所述换热件包括具有与所述腔室隔离并且用于流通所述换热介质的换热壳，所述换热壳包括与所述腔室连通的换热管道，所述换热管道能够容纳并且流通所述液态物料以加热所述液态物料。

可选的，所述换热管道包括自上向下延伸的中心管和绕所述中心管的周向间隔分布的多个细管，所述细管与所述中心管设置为底部连通。

可选的，所述换热壳与所述壳体的底壁保持间隔，以使得所述中心管和所述细管能够通过所述腔室底部连通；和/或

所述蒸发器包括导液管，所述导液管的一端与所述罩体的进气口连通，所述导液管的另一端贯穿所述中心管设置，并与所述中心管之间具有径向间隔。

可选的，所述蒸发器包括与所述壳体的进气口连通的混合机构，所述混合机构设置在所述蒸发机构上方并且具有向下倾斜的喷口，以能够通过所述喷口朝所述蒸发机构排出的向上流动的所述气态物料向下喷射所述气体以混合得到所述混合气。

可选的，所述混合机构包括主管和沿所述主管的延伸方向间隔分布的多个支管组件，所述喷口形成在所述支管组件上；优选地，所述支管组件包括支管和沿所述支管的延伸方向间隔分布的多个喷嘴，所述喷嘴设置为自所述支管向下倾斜延伸并且在远离所述支管的一端形成有所述喷口。

可选的，所述壳体为柱状管，所述壳体的排气口和所述气液分离机构设置在所述壳体的顶部，所述壳体的进气口和进液口设置在所述壳体的中部，所述蒸发机构设置在所述壳体的底部。

通过上述技术方案，本发明提供了一种蒸发器，该蒸发器通过在壳体腔室内设置蒸发机构，使得蒸发机构能够蒸发液态物料以得到气态物料，以便于气态物料能够在壳体腔室中与气体混合形成混合气；而且，在排气口处设置气液分离机构，便于去除混合气中掺杂的少量液态物料，防止了液态物料随混合气流入到后续的反应器中，为反应器的正常运行提供了有力保障。以物料为草酸酯进行举例说明，气态草酸酯和气体的混合气能够经由气液分离机构脱除液态草酸酯后排出壳体腔室，以便于流入到后续的反应器中作为生产乙二醇的化学原料，避免了液态草酸酯随着混合气流入反应器而致使反应器内部催化剂出现结焦、老化、活性降低等问题，保证了反应器的正常运行。

附图说明

图1是本发明提供的一种蒸发器的结构示意图；

图2是图1所示的蒸发器在a-a处的剖视图，其中，显示了混合机构在俯视时(或者，仰视时)的具体结构；

图3是图1所示的蒸发器在b-b处的剖视图，其中，显示了分离件在俯视时(或者，仰视时)的具体结构。

附图标记说明

1、壳体；2、排气口；3、气液分离机构；4、罩体；5、分离件；6、主折板；7、翻边；8、蒸发机构；9、扰流板；10、换热管道；11、中心管；12、细管；13、导液管；14、混合机构；15、主管；16、支管；17、喷嘴；18、固定块；19、气体环管；20、测温件；21、进液口；22、换热壳；23、进气口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种蒸发器，如图1-3所示，所述蒸发器包括具有腔室的壳体1以及设置在腔室内的蒸发机构8和气液分离机构3，所述壳体1包括供液态物料流入的进液口21和供气体流入的进气口23，所述蒸发机构8设置为能够加热并且蒸发所述液态物料以得到气态物料，所述壳体1包括供所述气体和所述气态物料混合得到的混合气排出的排气口2，所述气液分离机构3设置在所述排气口2处用于处理所述混合气以去除所述混合气中掺杂的所述液态物料。其中，液态物料可以为各种合理形式，例如，草酸酯、草酰胺等，则蒸发得到的气态物料相应地为气态草酸酯、气态草酰胺等；气体可以为各种合理形式，例如，氢气等；则以气态物料为气态草酸酯并且气体为氢气为例，混合气相应地为气体草酸酯和氢气的混合气体，而且，在混合气中还不可避免地掺杂有少量的草酸酯液滴。

通过上述技术方案，本发明提供了一种蒸发器，该蒸发器通过在壳体1腔室内设置蒸发机构，使得蒸发机构能够蒸发液态物料以得到气态物料，以便于气态物料能够在壳体腔室中与气体混合形成混合气；而且，在排气口2处设置气液分离机构3，便于去除混合气中掺杂的少量液态物料，防止了液态物料随混合气流入到后续的反应器中，为反应器的正常运行提供了有力保障。下面以物料为草酸酯进行举例说明，气态草酸酯和气体的混合气能够经由气液分离机构脱除液态草酸酯后排出壳体1腔室，以便于流入到后续的反应器中作为生产乙二醇的化学原料，避免了液态草酸酯随着混合气流入反应器而致使反应器内部催化剂出现结焦、老化、活性降低等问题，保证了反应器的正常运行。

如图1所示，所述气液分离机构3包括罩体4和分离件5，所述罩体4包括供所述壳体1内的所述混合气流入的进气口和与所述壳体1的排气口2连通的出气口，所述分离件5设置在所述罩体4内并且能够将流入所述罩体4的所述混合气进行气液分离处理，以使得：分离得到的所述混合气依次经由所述罩体4的出气口和所述排气口2排出所述壳体1，以及，分离得到的所述液态物料经由所述罩体4的进气口返回所述壳体1内，简化了气液分离机构3的整体结构，避免了混合气未经气液分离机构3的气液分离处理而直接排出壳体1，进一步防止液态物料随着混合气直接流入到后续的反应器中，保证了反应器的正常运行。其中，罩体4可以为各种形式，例如，采用不锈钢等防腐蚀材质。

其中，分离件5可以为各种形式，只要能够对流经的混合气进行气液分离处理即可，例如，可以为丝网结构；优选地，所述分离件5设置为折叶式结构，通过引导和直接接触混合气而粘附液态物料以将液态物料从混合气中分离出来，而且分离件5设置为折叶式结构，显著地延长了混合气的流动路径，保证了混合气中的液态物料的分离效果。

优选地，所述折叶式结构包括弯折延伸的主折板6，以用于引导所述混合气的流动，所述主折板6上设置有能够干扰所述混合气的流动的扰流部，简化了分离件5的整体结构，通过在主折板6上设置扰流部，使得混合气的流动路径能够在扰流部的干扰作用下进一步延长，优化了混合气中的液态物料的分离效果。

其中，扰流部可以为各种形式，只要能够干扰混合气的流动即可，例如，可以设置为沿主折板6的板面呈棋盘式分布的凸起和/或凹槽；优选地，所述扰流部为自所述主折板6的弯折处朝向所述混合气的上游侧翻折而成的翻边7，结构简单，便于制作与加工，在主折板6在弯折处引导混合气换向流动的基础上，还通过翻边7强化了对混合气所形成气流的干扰作用，进一步优化了混合气中的液态物料的分离效果。进一步的，翻边7可以为各种形式，例如，可以为自主折板6的拐角处朝向上游侧延伸的弧形结构、波浪形结构等，或者是，如图3所示的弯折结构，翻边7包括相连接的第一板和第二板，第一板设置为自主折板6的拐角处沿主折板6的下游板的延伸方向朝向上游侧延伸，第二板平行于主折板6的上游板设置并且自第一板的远离主折板6的拐角处朝向上游侧翻折而成，进一步的，为了优化扰流效果，在混合气的流动方向上，第二板的长度大于第一板的长度；当然，翻边7可以设置在主折板6在拐角处的锐角夹角侧，或者是，还可以设置在图3所示的主折板6在拐角处的钝角夹角侧。

更为优选地，如图1和3所示，所述折叶式结构包括彼此层叠并且间隔设置的多个所述主折板6，以将所述罩体4内分隔成多个气流通道，以便于引导混合气流动，显著强化了分离件的气液分离效果。其中，多个主折板6可以沿任意方向进行层叠，优选地，沿水平方向进行层叠设置。

进一步的，所述蒸发机构8包括能够通过换热介质向所述液态物料传递热量的换热件，结构简单，通过换热件能够快速加热液态物料，还有效地降低了换热介质的温度，兼顾了蒸发效果和热量再利用，降低了蒸发器的运行成本。

其中，换热件可以通过换热壳的上表面或者下表面等单一表面接触并且加热液态物料；优选地，换热件可以通过在换热壳22上设置换热通道10以容纳并且全方位加热液态物料，具体的，如图1所示，所述换热件包括具有与所述腔室隔离并且用于流通所述换热介质的换热壳22，所述换热壳22包括与所述腔室连通的换热管道10，所述换热管道10能够容纳并且流通所述液态物料以加热所述液态物料，有利于充分加热液态物料，提高了液态物料的受热均匀性，增加了液体物料的加热效率，加速了气态物料的生成。其中，换热介质可以为各种形式，只要温度高于液态物料的沸点即可，例如，水蒸气等，安全环保，成本低；换热壳22的进口和出口分别设置在图1所示的左侧上方和右侧下方，为了延长换热介质的流动路径，换热壳22内部还可以包括水平延伸并且错落设置的多个扰流板9。

进一步的，所述换热管道10包括自上向下延伸的中心管11和绕所述中心管11的周向间隔分布的多个细管12，所述细管12与所述中心管11设置为底部连通，这样，液态物料主要通过较大管径的中心管11进行自上向下流动，有利于液态物料顺利、快速地流到蒸发机构8的换热壳22处，并且液态物料更多地从较小管径的细管12中受热蒸发，减少了蒸发得到的气态物料与液态物料形成对流的几率，降低了气态物料中携带的液态物料的含量，有效地防止了液态物料随混合气流入到后续的反应器中，为反应器的正常运行提供了有力保障；此外，物料能够在蒸发机构8的换热壳22处通过中心管11和多个细管12形成一个良性运转的气液循环路径，有助于提高液态物料的蒸发效率和蒸发效果。

进一步的，所述换热壳22与所述壳体1的底壁保持间隔，以使得所述中心管11和所述细管12能够通过所述腔室底部连通，结构更为简单，便于液态物料在壳体1的位于换热壳22下方的底部空间处通过换热壳22进行预热处理，有利于提供液态物料的蒸发效率。如图1所示，为了加强液态物料在壳体1的底部空间处的流动，蒸发器还包括气体环管19，气体环管19的进口位于壳体1外并且能够引入中压气体(例如，氢气，并且氢气形成的中压气体的压力大于壳体内的液态物料的液压以能够向壳体内喷气)，气体环管19包括多个气体喷口以将中压气体喷出，进而搅动壳体1的底部空间处的液体物料，促进了液态物料的快速蒸发，进而加速了换热壳22处的气液循环；当然，气体环管19的进口一般处于关闭状态，待蒸发器运行一段时间后，可以开启并且进行短暂性输气。

进一步的，所述蒸发器包括导液管13，所述导液管13的一端与所述罩体4的进气口连通，所述导液管13的另一端贯穿所述中心管11设置，并与所述中心管11之间具有径向间隔，有利于将气液分离机构3分离得到的液态物料全部输送到蒸发机构，简单高效，并且防止了液态物料下落时出现液滴飞溅等现象，还避免了液态物料在下落时与混合气形成对流而再次混入混合气中。其中，罩体4可以为各种形状，如图1所示，罩体4的进气口包括朝向水平方向开口的第一开口(例如，图1所示的箭头处)和竖直向下开口的第二开口，其中，第一开口呈敞口设置以供混合气的流入，第二开口与导液管13连通以供分离得到的液态物料排出。

进一步的，如图1和2所示，所述蒸发器包括与所述壳体1的进气口23连通的混合机构14，所述混合机构14设置在所述蒸发机构上方并且具有向下倾斜的喷口，以能够通过所述喷口朝所述蒸发机构排出的向上流动的所述气态物料向下喷射所述气体以混合得到所述混合气，有利于气体和气态物料之间能够充分、均匀的混合在一起，还有利于吹落一部分掺杂在气态物料中的液态物料。

进一步的，所述混合机构14包括主管15和沿所述主管15的延伸方向间隔分布的多个支管组件，所述喷口形成在所述支管组件上，显著扩大了混合机构14的喷扫区域，保证了气体和气态物料之间混合得更充分、更均匀。具体的，混合机构14可以为各种形式，例如，多个支管组件可以沿主管15的轴线方向呈线型分布在主管15，或者是，沿螺旋路径分布在主管15，或者是，可以划分为如图2所示的排列在主管15的直径方向上的相对两侧的两组，每组包括沿主管15的轴向线型排列的多个支管组件。为了提高主管15的安装牢靠性，壳体1内设置有固定块18，以用于对主管进行支撑和定位；进一步的，壳体1内还包括其他的小固定块，以用于对支管组件进行支撑和定位。

优选地，所述支管组件包括支管16和沿所述支管16的延伸方向间隔分布的多个喷嘴17，所述喷嘴17设置为自所述支管16向下倾斜延伸并且在远离所述支管16的一端形成有所述喷口，显著增加了喷口的数量，并且扩大了喷口的分布区域，有力地保障了气体和气态物料之间的均匀混合。其中，支管组件可以为各种形式，例如，为了进一步优化混合气的混合效果，多个喷嘴17可以划分为两组喷嘴组件，每组喷嘴组件包括沿支管的轴向间隔排布的多个喷嘴17，两组喷嘴组件沿支管的轴向交替分布，并且，喷嘴17沿支管16的径向延伸并且偏离所述支管16的竖直方向上的纵切面倾斜80°-40°，即，两组喷嘴组件的任意两个喷嘴之间的圆心角为80°-160°，优选地，为120°左右。

如图1所示，所述壳体1为柱状管，所述壳体1的排气口2和所述气液分离机构3设置在所述壳体1的顶部，所述壳体1的进气口23和进液口21设置在所述壳体1的中部，所述蒸发机构设置在所述壳体1的底部，结构更为简单，便于蒸发机构8产生的气态物料受热后顺利上升至气液分离机构3中进行气液分离处理，提高了蒸发器的蒸发效率。进一步的，为了保证蒸发器的安全运行，蒸发器的壳体1内可以设置测温件20，以便于实时监测蒸发器内的温度，防止蒸发器因温度过高或过低而出现运行故障。根据本发明的一种具体实施方式，蒸发器的壳体1包括如图1所示的上下设置的两部分，壳体1的上部分设置有排气口2、进气口23和进液口21并且用于容纳气液分离机构3和混合机构14，壳体1的下部分用于容纳蒸发机构和气体环管19，并且壳体1的上部分与壳体1的下部分通过设在壳体1外的法兰组装在一起；当然，壳体的下部分的底部设置有排液口，使用时，当蒸发器需要停止运行或者壳体内的液位太高时，打开排液口，以相应地排出壳体内的全部液态物料或者部分液态物料。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括具有腔室的壳体(1)以及设置在腔室内的蒸发机构(8)和气液分离机构(3)，所述壳体(1)包括供液态物料流入的进液口(21)和供气体流入的进气口(23)，所述蒸发机构(8)设置为能够加热并且蒸发所述液态物料以得到气态物料，所述壳体(1)包括供所述气体和所述气态物料混合得到的混合气排出的排气口(2)，所述气液分离机构(3)设置在所述排气口(2)处用于处理所述混合气以去除所述混合气中掺杂的所述液态物料。

2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述气液分离机构(3)包括罩体(4)和分离件(5)，所述罩体(4)包括供所述壳体(1)内的所述混合气流入的进气口和与所述壳体(1)的排气口(2)连通的出气口，所述分离件(5)设置在所述罩体(4)内并且能够将流入所述罩体(4)的所述混合气进行气液分离处理，以使得：分离得到的所述混合气依次经由所述罩体(4)的出气口和所述排气口(2)排出所述壳体(1)，以及，分离得到的所述液态物料经由所述罩体(4)的进气口返回所述壳体(1)内。

3.根据权利要求2所述的蒸发器，其特征在于，

所述分离件(5)设置为折叶式结构；

优选地，所述折叶式结构包括弯折延伸的主折板(6)，以用于引导所述混合气的流动，所述主折板(6)上设置有能够干扰所述混合气的流动的扰流部；

更为优选地，所述扰流部为自所述主折板(6)的弯折处朝向所述混合气的上游侧翻折而成的翻边(7)；

更为优选地，所述折叶式结构包括彼此层叠并且间隔设置的多个所述主折板(6)，以将所述罩体(4)内分隔成多个气流通道。

4.根据权利要求3所述的蒸发器，其特征在于，所述蒸发机构(8)包括能够通过换热介质向所述液态物料传递热量的换热件。

5.根据权利要求4所述的蒸发器，其特征在于，所述换热件包括具有与所述腔室隔离并且用于流通所述换热介质的换热壳(22)，所述换热壳(22)包括与所述腔室连通的换热管道(10)，所述换热管道(10)能够容纳并且流通所述液态物料以加热所述液态物料。

6.根据权利要求5所述的蒸发器，其特征在于，所述换热管道(10)包括自上向下延伸的中心管(11)和绕所述中心管(11)的周向间隔分布的多个细管(12)，所述细管(12)与所述中心管(11)设置为底部连通。

7.根据权利要求6所述的蒸发器，其特征在于，所述换热壳(22)与所述壳体(1)的底壁保持间隔，以使得所述中心管(11)和所述细管(12)能够通过所述腔室底部连通；和/或

所述蒸发器包括导液管(13)，所述导液管(13)的一端与所述罩体(4)的进气口连通，所述导液管(13)的另一端贯穿所述中心管(11)设置，并与所述中心管(11)之间具有径向间隔。

8.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述蒸发器包括与所述壳体(1)的进气口(23)连通的混合机构(14)，所述混合机构(14)设置在所述蒸发机构(8)上方并且具有向下倾斜的喷口，以能够通过所述喷口朝所述蒸发机构(8)排出的向上流动的所述气态物料向下喷射所述气体以混合得到所述混合气。

9.根据权利要求8所述的蒸发器，其特征在于，所述混合机构(14)包括主管(15)和沿所述主管(15)的延伸方向间隔分布的多个支管组件，所述喷口形成在所述支管组件上；优选地，所述支管组件包括支管(16)和沿所述支管(16)的延伸方向间隔分布的多个喷嘴(17)，所述喷嘴(17)设置为自所述支管(16)向下倾斜延伸并且在远离所述支管(16)的一端形成有所述喷口。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的蒸发器，其特征在于，所述壳体(1)为柱状管，所述壳体(1)的排气口(2)和所述气液分离机构(3)设置在所述壳体(1)的顶部，所述壳体(1)的进气口(23)和进液口(21)设置在所述壳体(1)的中部，所述蒸发机构(8)设置在所述壳体(1)的底部。

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