CN209734992U - 一种节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置。本实用新型所述旋转蒸发浓缩装置，以现有旋转蒸发仪的结构为基础，用耐腐蚀金属材质的圆锥形或圆台形蒸馏器替换原蒸馏瓶，将原与水平面呈30～45度夹角的旋转轴改为水平旋转轴，将蒸发气态物质用蒸汽压缩机压缩，利用经过压缩的馏分和待蒸馏液的温差、借助蒸馏器壁及热交换器热交换，实现对待蒸馏样品的持续加热，在进料管外用电加热组件作为蒸馏开车启动时的补充加热，不仅省去了原有的冷凝组件、致冷剂、水浴(油)锅，还省去了原升降***及角度调整***的组件。本实用新型智能控制蒸馏，适用于缺水环境、微重力环境和在节水节能、小型化方面要求较高的环境。

Description

一种节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置

技术领域

本实用新型涉及蒸发设备技术领域，特别地，具体涉及一种节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置。

背景技术

旋转蒸发仪是对物料进行减压蒸馏浓缩的一种提取实验设备，广泛应用于样品的规模浓缩、干燥、提取回收等实验中，尤其用于快速蒸馏大量溶剂。现有旋转蒸发仪通常由抽真空装置、加热装置、冷凝装置、旋转装置等组件组成，旋转蒸发仪的原理主要是通过电子设备控制，使烧瓶在最适合转速下，恒速旋转使溶剂形成薄膜，增大蒸发面积，并通过真空泵使蒸发烧瓶处于负压状态，蒸发烧瓶在旋转的同时置于水浴锅或油浴锅中恒温加热，加热温度可接近该溶剂的沸点，使得瓶内溶液在负压下进行加热扩散而蒸发，实现溶剂的快速蒸发。

现有技术中使用的旋转蒸发仪，绝大多数依靠自来水或冰块对蒸发的气态物质进行冷却而得到液态馏分，少数使用干冰做为冷却剂，还有使用其它制冷剂(如冷干机致冷中使用的氟里昂类、少数碳氢化合物和氨等)的，使用中的自来水往往直接排掉，这不仅造成水资源及其它制冷剂的浪费，而且在使用中自始至终需要用水(油)浴锅加热，能耗高。还存在着在缺水环境、微重力环境中使用受到限制的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，解决了现有技术中旋转蒸发仪存在冷凝剂浪费、能耗高以及无法在缺水环境、微重力环境中使用的问题。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，包括支架，所述支架上固定有蒸发器；所述蒸发器内盛装待蒸馏液并由旋转电机带动旋转，并通过控制面板进行电气控制；

所述蒸发器的进料通道的侧壁处成型有出料口，所述出料口与蒸汽压缩机的蒸汽进口相连通，待蒸馏液在所述蒸发器内被减压蒸发，蒸发的气态物质被所述蒸汽压缩机压缩成温度较高的馏分并经由与所述蒸汽压缩机相连通的液体通道喷射至所述蒸发器外壁上或喷流至罩设于所述蒸发器外侧的蒸发器外罩内，并在所述蒸发器与所述蒸发器外罩形成的夹层通道内流动，在所述蒸发器壁上实现所述馏分与待蒸馏液的热交换；热交换后的馏分经馏分出口流出；

所述蒸发浓缩装置还包括设置于所述馏分出口处的热交换器，热交换后的馏分利用余热通过所述热交换器与新进入的待蒸馏液进行热交换。

所述蒸发器为圆锥形结构或圆台形结构，且所述蒸发器水平设置并沿其中心轴线进行水平旋转，且所述蒸发器的圆锥面为热交换面。

所述蒸汽压缩机包括罗茨式压缩机、离心式压缩机、活塞式压缩机、螺杆式压缩机、旋叶式压缩机，并优选所述蒸汽压缩机可为变频式。

所述蒸汽压缩机上成型有蒸汽进口和被压缩物出口，所述蒸汽进口与所述出料口相连通，所述被压缩物出口与所述液体通道相连通；所述馏分出口成型于所述夹层通道的最低液面位置处。

所述进料通道内设置有待蒸馏液进入的进料管、伸入所述蒸发器内用于排出浓缩液的排液管以及液位传感器；

所述进料管与排液管分别与进料泵与排液泵相连。

所述热交换器内部成型有低温进液管，所述低温进液管与所述热交换器的外壁之间形成热交换腔；所述低温进液管与所述进料管相连通；所述热交换腔与所述馏分出口相连通，经过热交换后的所述馏分经所述热交换器的排液口流出。

所述装置还包括气液分离器；

所述气液分离器设置于所述收集瓶和所述热交换器之间；所述气液分离器的液体出口与收集瓶相连通，将气液分离后的液体馏分输入所述收集瓶，少许不凝性气体则通过设于气液分离器上的气体管道排出；

或者，

所述气液分离器设置于所述馏分出口和所述热交换器之间；所述气液分离器的液体出口与所述热交换腔相连通，将气液分离后的液体馏分输入所述热交换器，不凝性气体则通过气体管道排出。

所述出料口与所述蒸汽压缩机之间设置有蒸汽温度传感器、所述出料口处设蒸汽压力传感器；所述蒸汽温度传感器与所述蒸汽压缩机之间可根据需要设有微型真空泵。

所述加热组件为设置于所述进料管的外壁处的电加热带，用于待蒸馏液温度较低的开车启动加热；所述电加热带与所述蒸发器之间还设置有温控仪传感器探头。所述电加热带外设有玻璃纤维带，所述玻璃纤维带用于对所述电加热带的隔热和固定。

所述旋转电机、蒸汽压缩机、电加热带、液位传感器、蒸汽温度传感器、蒸汽压力传感器、进料泵、排液泵和单向阀均与所述控制面板通讯连接。

本实用新型所述旋转蒸发浓缩装置，利用蒸汽压缩机将蒸发的气态物质压缩成馏分并收集，省略了冷凝***组件及冷却水、冰块、干冰等冷却剂，大大节约了水资源，省去了水(油)浴锅，节约了水(油)资源，降低了能耗，尤其适用于缺水环境、微重力环境和在节能方面有较高要求的环境。

本实用新型所述旋转蒸发浓缩装置，通过设置带有液体通道的蒸汽压缩机结构，使得压缩后的液体馏分在流经液体通道时，可以借助蒸发器锥形壁与待蒸馏液进行热交换，利用压缩后馏分温度高而进料的待蒸馏液温度低实际情况，进入的待蒸馏液由于持续的热交换被加热，有效节省了蒸发所需的加热能耗。

同时，本实用新型所述旋转蒸发浓缩装置，以电加热带取代现有水浴锅或油浴锅作为加热组件，对所述进料管进行初始加热，一方面使得蒸发浓缩装置的体积大大缩小，而且减少了蒸发过程中的加热用水耗和油耗，节约了成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例1所述蒸发浓缩装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例2所述蒸发浓缩装置的结构示意图；

图中标记为：1-支架，2-蒸发器，3-旋转电机，4-进料通道，5-液体通道，6-出料口，7-蒸汽压缩机，8-蒸汽进口，9-被压缩物出口，10-进料管，11-排液管，12-排液口，13-收集瓶，14-低温进液管，15-热交换腔，16-热交换器，17- 馏分出口，18-电加热带，19-气液分离器，20-液位传感器，21-蒸汽温度传感器， 22-蒸汽压力传感器，23-单向阀，24-控制面板，25-液体出口，26-气体管道，27- 微型真空泵，28-蒸发器外罩，29-夹层通道。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例1

参看图1所示的结构，本实用新型所述节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，包括：支架1，所述支架1上固定有蒸发器2，以及套设于所述蒸发器2外侧的蒸发器外罩28，所述蒸发器2内盛装有待蒸馏液，所述蒸发器外罩28的内壁与所述蒸发器2的外壁之间形成夹层通道29。

所述支架1上还设置有控制所述蒸发器2旋转的旋转电机3，本实用新型所述节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置还设有控制所述旋转电机3转速及加热温度的控制面板24，以及控制转速、加热温度的控制组件等，所述控制面板24对所述节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置进行电气控制，所述控制面板24与所述装置各组件的连接方式为现有技术通常手段，具体连接关系图中未示出。

如图1所示的结构，本实用新型所述蒸发器2在所述旋转电机3的控制下进行旋转，所述蒸发器2为具有从一端向另一端半径逐渐增加的圆锥形喇叭状带封口的结构，或者为半径逐渐加大的圆台型结构，以增大蒸发和换热的面积及便于流体按设计的方向汇集。本实用新型优选所述蒸发器2为圆台结构，且所述蒸发器2水平设置并沿其中心轴线进行水平旋转。所述蒸发器2壁材质可以为耐腐蚀金属，优选钛金属或耐腐蚀金属或合金。本实用新型在所述蒸发器2 内增加液位传感器20以掌握蒸发液位的情况。而所述蒸发器(2)的最佳锥度根据待蒸馏物料的黏度等性质确定。

如图1所示的装置结构，还设置有蒸汽压缩机7，本实施例中，所述蒸汽压缩机7可以为活塞式压缩机，也可为罗茨式压缩机、离心式压缩机、螺杆式压缩机、旋叶式压缩机。所述蒸汽压缩机7的蒸汽进口8与所述出料口6相连通，在所述蒸发器2内蒸发的气态物质进入所述蒸汽压缩机7进而被压缩，被压缩的液体、气体混合物会经由所述被压缩物出口9和液体通道5被喷流于所述蒸发器2的外壁上，并进行汇集。更优选的，所述蒸汽压缩机7可为变频式压缩机，但无论何种种类和形式，所述蒸汽压缩机7必须耐腐蚀、耐水蒸气并尽可能不带来污染。所述蒸汽压缩机7还可以根据待蒸馏物特性需要选择带内嵌式除雾器的。

如图1所示的结构中，所述蒸汽压缩机7通过液体通道5与所述蒸发器外罩28相连通，被压缩的液体馏分经由所述被压缩物出口9并通过所述液体通道 5被喷射至所述蒸发器2外壁上或喷流至所述蒸发器2与所述蒸发器外罩28间的所述夹层通道29内，被压缩物在所述夹层通道29处与所述蒸发器2的外壁相接触实现所述馏分与待蒸馏液的热交换(即在圆锥面壁处形成热交换面)，利用所述馏分的高温(32～90℃)与待蒸馏液(室温～36℃)之间的温差进行热交换，以有效利用热能，实现节能。被压缩物经由成型于所述蒸发器外罩28末端处的馏分出口17流出，而气态物质被压缩后由于温度升高在与待蒸馏液的热交换中放出的热量则可用于对所述蒸发器2进行加热，便于蒸发器内待蒸馏液的蒸发。作为优选的结构，所述馏分出口17设置于所述蒸发器外罩28的最低液面位置处。作为优选的结构，在所述出料口6与所述蒸汽压缩机7的蒸汽进口8之间增设蒸汽温度传感器21以掌握蒸汽温度的变化情况，还增设蒸汽压力传感器22以掌握蒸汽压力变化，并可根据待蒸馏物特性需要选择设置微型真空泵27。

如图1所示的旋转蒸发浓缩装置，所述蒸发器2的所述进料通道4内侧设置有出料口6，用于蒸发的气态物质的出料；所述进料通道4内还设置有供待蒸馏液进料的进料管10，以及排出浓缩液的排液管11，所述进料管10与进料泵连接，所述排液管11与排液泵连接，完成自动进料、排浓缩液的过程。

如图1所示的旋转蒸发浓缩装置，本实用新型所述旋转蒸发浓缩装置还设置有热交换器16，所述热交换器16分别与所述馏分出口17和所述进料管10相连通，用于实现所述压缩后馏分对待蒸馏液的预热，以进一步节省能耗。具体的，所述热交换器16内部成型有低温进液管14，所述低温进液管14与所述热交换器16的外壁之间形成热交换腔15；所述低温进液管14与所述进料管10相连通；所述热交换腔15与所述馏分出口17相连通，经过热交换后的所述馏分经所述热交换器16的排液口12流出。

如图1所示的旋转蒸发浓缩装置，本实用新型所述旋转蒸发浓缩装置还包括设置于所述热交换器16和所述收集瓶13之间的气液分离器19。所述气液分离器19的入口与所述热交换器排液口12连接，将经过所述热交换器16的馏分输入至所述气液分离器19，所述气液分离器19用于将压缩后的液体馏分与少许不凝气体的分离。所述气液分离器19的液体出口25与所述收集瓶13相连通，极少量的不凝性气体则通过气体管道26排出；并在所述排液口12与气液分离器19之间设置单向阀23，防止逆流。

如图1所示的旋转蒸发浓缩装置结构中，所述加热组件用于对所述进料管 10内的待蒸馏液进行加热，本实施例中，所述加热组件可以为缠裹于所述进料管10的外壁处的电加热带18，所述电加热带18通过进料管10壁的热传导，对其中的待蒸馏液进行加热蒸发，并优选将所述电加热带18呈环状缠裹于所述进料管10的外壁处，以保证待蒸馏液温度过低及初始蒸发启动的进行。同时，所述电加热带18外设置有玻璃纤维带，作为隔热材料和固定层以实现所述电加热带的隔热和固定，而所述电加热带18与所述进料管10的外壁之间还设置有温控仪传感器探头，进行加热温度的探测。

作为优选的结构，所述旋转电机3、蒸汽压缩机7、电加热带18、液位传感器20、蒸汽温度传感器21、蒸汽压力传感器22、进料泵30、排液泵31和单向阀23均与所述控制面板24通讯连接，进行电气控制。

本实用新型所述旋转蒸发浓缩装置的使用过程如下：待蒸馏料液通过所述进料管10进入所述蒸发器2内进行蒸发，蒸发的气态物质经由出料口6被输出，并通过与之相连的蒸汽进口8进入所述蒸汽压缩机7，气态物质经过蒸汽压缩机 7被压缩，并经由被压缩物出口9进入所述液体通道5，并被喷流于所述蒸发器 2的外壁上，在所述蒸发器2的外壁实现馏分与所述待蒸馏物料的热交换，对待蒸馏物料加热，有助于物料的蒸发。热交换后的馏分经由夹层通道29从馏分出口17流出，并进入所述热交换器16的热交换腔15内，用于对进入所述热交换器的低温进液管14内的待蒸馏物料进行预热的热交换，有助于提高待蒸馏物料的初始温度，以减少后续蒸发过程对热量的需求，有助于降低热量消耗，而预热交换后的液体馏分则通过设置于所述热交换器16的排液口12排出，进入气液分离器19，分离出少量不凝气体后的所述液体馏分被收集于收集瓶13内。

本实用新型所述旋转蒸发浓缩装置由于不使用冷凝组件对蒸发的气态物质进行冷凝，所以无需使用冷凝水、干冰等冷凝剂，同时，所述蒸发器的蒸发采用的是压缩后的高温馏分提供持续热能，在待蒸馏液温度不足以产生足够量的蒸汽用于压缩机压缩的条件下，如初始蒸发时或待蒸馏液温度过低时通过电加热组件进补充性加热，无需使用水(油)浴加热，进一步节约了水(油)资源，避免浪费，还使设备小型化。

实施例2

如图2所示的蒸发浓缩装置结构，本实施例所述蒸发浓缩装置的结构与实施例1中装置相同，其区别仅在于，所述气液分离器19与所述热交换器16的设置位置对调。本实施例中，所述气液分离器19设置于所述馏分出口17与所述热交换器16之间。所述气液分离器19与所述热交换器16的热交换腔15相连通，所述气液分离器19入口与所述馏分出口17相连接，所述气液分离器19 用于将压缩后的液体馏分与少许不凝气体的分离。所述气液分离器19的液体出口25将气液分离后的液体馏分输入所述热交换器16的热交换腔15，极少量的不凝性气体则通过气体管道26排出。在所述馏分出口17与热交换腔15之间设置单向阀23，排液口12与收集瓶13之间设置单向阀，所述单向阀可与所述控制面板24通讯连接，进行电气控制。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，包括支架(1)，所述支架(1)上固定有蒸发器(2)；所述蒸发器(2)内盛装待蒸馏液并由旋转电机(3)带动旋转，并通过控制面板(24)进行电气控制；

所述蒸发器(2)的进料通道(4)的侧壁处成型有出料口(6)，所述出料口(6)与蒸汽压缩机(7)的蒸汽进口(8)相连通，待蒸馏液在所述蒸发器(2)内被减压蒸发，蒸发的气态物质被所述蒸汽压缩机(7)压缩成温度较高的馏分并经由与所述蒸汽压缩机(7)相连通的液体通道(5)喷射至所述蒸发器(2)外壁上或喷流至设于所述蒸发器(2)外侧的蒸发器外罩(28)内，并在所述蒸发器(2)与所述蒸发器外罩(28)形成的夹层通道(29)内流动，在所述蒸发器(2)壁上实现所述馏分与待蒸馏液的热交换；热交换后的馏分经馏分出口(17)流出；

所述旋转蒸发浓缩装置还包括设置于所述馏分出口(17)处的热交换器(16)，热交换后的馏分利用余热通过所述热交换器(16)与新进入的待蒸馏液进行热交换。

2.根据权利要求1所述的节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，所述蒸发器(2)为圆锥形结构或圆台形结构，且所述蒸发器(2)水平设置并沿其中心轴线进行水平旋转，且所述蒸发器(2)的圆锥面为热交换面。

3.根据权利要求1或2所述的节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，所述蒸汽压缩机(7)包括罗茨式压缩机、离心式压缩机、活塞式压缩机、螺杆式压缩机、旋叶式压缩机。

4.根据权利要求3所述的节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，所述蒸汽压缩机(7)上成型有蒸汽进口(8)和被压缩物出口(9)，所述蒸汽进口(8)与所述出料口(6)相连通，所述被压缩物出口(9)与所述液体通道(5)相连通；所述馏分出口(17)成型于所述夹层通道(29)的最低液面位置处。

5.根据权利要求4所述的节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，所述进料通道(4)内设置有待蒸馏液进入的进料管(10)、伸入所述蒸发器(2)内用于排出浓缩液的排液管(11)以及液位传感器(20)；所述进料管(10)与排液管(11)分别与进料泵与排液泵相连。

6.根据权利要求5所述的节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，所述热交换器(16)内部成型有低温进液管(14)，所述低温进液管(14)与所述热交换器(16)的外壁之间形成热交换腔(15)；所述低温进液管(14)与所述进料管(10)相连通；所述热交换腔(15)与所述馏分出口(17)相连通，经过热交换后的所述馏分经所述热交换器(16)的排液口(12)流出。

7.根据权利要求6所述的节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，所述装置还包括气液分离器(19)；

所述气液分离器(19)设置于收集瓶(13)和所述热交换器(16)之间；所述气液分离器(19)的液体出口(25)与收集瓶(13)相连通，将气液分离后的液体馏分输入所述收集瓶(13)，不凝性气体则通过气体管道(26)排出；

或者，

所述气液分离器(19)设置于所述馏分出口(17)和所述热交换器(16)之间；所述气液分离器(19)的液体出口(25)与所述热交换腔(15)相连通，将气液分离后的液体馏分输入所述热交换器(16)，不凝性气体则通过气体管道(26)排出。

8.根据权利要求7所述的节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，所述出料口(6)与所述蒸汽压缩机(7)之间设置有蒸汽温度传感器(21)、所述出料口(6)处设蒸汽压力传感器(22)；所述蒸汽温度传感器(21)与所述蒸汽压缩机(7)之间可设有微型真空泵(27)。

9.根据权利要求8所述的节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，还包括加热组件，所述加热组件为设置于所述进料管(10)的外壁处的电加热带(18)，用于待蒸馏液温度较低的开车启动加热；所述电加热带(18)与所述蒸发器(2)之间还设置有温控仪传感器探头。

10.根据权利要求9所述的节能环保节水型旋转蒸发浓缩装置，其特征在于，所述旋转电机(3)、蒸汽压缩机(7)、电加热带(18)、液位传感器(20)、蒸汽温度传感器(21)、蒸汽压力传感器(22)、所述进料泵、排液泵和单向阀(23)均与所述控制面板(24)通讯连接。