CN212369590U - 一种多组分多工况短程闪蒸分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多组分多工况短程闪蒸分离装置,以多个无刮膜短程闪蒸装置通过串、并联方式组合成多组分多工况连续短程闪蒸装置，应用于多组分液体有机化合物连续短程闪蒸分离，特别适于对温度敏感的天然物质分离提纯以及高沸点物料蒸馏提纯；无刮膜短程闪蒸装置通过设置内螺纹凹槽，将传统物料垂直下落流动改为沿螺旋线下降圆周流动，在同样垂直距离内物料行程可增加20‑30倍，大幅延长换热时间，蒸馏效率高，高低沸点组分分离彻底，传热效率提高，在同样蒸馏量下，整个装置高度可明显降低；内置冷凝器，其外表面与内胆加热面直线距离只有300‑600mm，物料中低沸点组分可实现瞬间闪蒸，物料蒸发到冷凝在几秒内完成，受热时间短。

Description

一种多组分多工况短程闪蒸分离装置

技术领域

本实用新型涉及蒸馏技术领域，尤其涉及的是一种多组分多工况短程闪蒸分离装置。

背景技术

多组分液体有机化合物的分离提纯一直是一道难题。尤其是来源于天然植物的油性提取物，存在多个化学成分或者成分群组，有效成分与无效成分混合在一起，影响了这些提取物的使用功效。多个化学成分或者成分群组逐一分离非常有必要。

多组分液体有机化合物的分离提纯常用的方法是蒸馏技术，利用各种化学成分的沸点差，在蒸馏器内将物料加热到一定的温度，其中沸点较低的组分受热后由液态转化为气态，气态组分进入冷凝回收器，降温到沸点以下后重新转变为液态，而沸点较高的组分则保持液体状态留在蒸馏器内，从而实现高、低沸点组分的分离。

蒸馏的方法对成分简单的液体有机化合物分离是简单有效的方法。但是，对于多组分液体有机化合物的分离提纯，特别是对温度敏感的天然物质的分离提纯以及高沸点物料的蒸馏则比较麻烦。在连续进料的工况下，原则上一次蒸馏操作对应一套蒸馏操作参数，只能分离出其中一种组分。多组分的分离一般需要使用不同的蒸馏操作参数反复进行多次操作，过程不连续，操作比较繁琐，而且操作时间长。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多组分多工况短程闪蒸分离装置，旨在解决现有的多组分液体有机化合物的分离提纯需要使用不同的蒸馏操作参数反复进行多次操作，过程不连续，操作繁琐，操作时间长的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，包括至少两级通过串联方式连接的闪蒸分离单元，每级闪蒸分离单元包括至少一个无刮膜短程闪蒸装置；上一级闪蒸分离单元中的一个无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口与下一级闪蒸分离单元中一个或多个无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口连接，下一级闪蒸分离单元中的一个无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口与上一级闪蒸分离单元中一个或多个无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口连接；待蒸馏物料经过逐级闪蒸分离单元的蒸馏，实现多组分液体有机化合物的连续短程闪蒸分离。

所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，所述闪蒸分离单元包括2级，每级闪蒸分离单元包括一个无刮膜短程闪蒸装置，上一级闪蒸分离单元中的无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口与下一级闪蒸分离单元中无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口连接；或所述闪蒸分离单元包括2级，上一级闪蒸分离单元包括两个无刮膜短程闪蒸装置，下一级闪蒸分离单元包括一个无刮膜短程闪蒸装置，上一级闪蒸分离单元中的任一个无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口均与下一级闪蒸分离单元中无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口连接；或所述闪蒸分离单元包括2级，上一级闪蒸分离单元包括一个无刮膜短程闪蒸装置，下一级闪蒸分离单元包括两个无刮膜短程闪蒸装置，上一级闪蒸分离单元中的无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口分别与下一级闪蒸分离单元中任一个无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口连接。

所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，所述无刮膜短程闪蒸装置包括：

传热夹层，用于支撑整个结构，热介质在传热夹层内流通；

内胆，设计成封闭式结构；位于传热夹层内，其外表面与传热夹层的内表面接触换热；环绕内胆的内表面由上到下设置有内螺纹凹槽,该内螺纹凹槽环绕内胆的内表面分布并且螺旋向下延伸，一直延伸到内胆的内表面的底部，该内螺纹凹槽的作用是将物料的垂直往下运动转化为螺旋线圆周下降流动，延长热交换时间；

内冷凝器，用于将在内胆内被气化的蒸馏物冷凝成液体；内部通入冷却液；

热介质在传热夹层内不断流通；待蒸馏物料进入内胆内，沿内螺纹凹槽由上到下呈螺旋线圆周下降流动，在待蒸馏物料沿内螺纹凹槽流动的过程中经过内胆、传热夹层的热量传递与热介质实现换热，使待蒸馏物料中沸点较低的组分受热后由液态转化为气态，沸点较高的组分则继续保持液体状态沿内螺纹凹槽下降流动，最终排出内胆；气化后的组分与内冷凝器外表面接触后，重新被冷凝成液体后排出。

所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，所述内冷凝器设置在内胆内。

所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，还包括用于对内胆内进行抽真空处理的抽真空口，所述抽真空口外接抽真空设备。

所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，在内胆内设有用于将待蒸馏物料以高速切线的方式喷入内胆圆周面上的喷嘴，使待蒸馏物料在内螺纹凹槽表面形成一层薄液层。

所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，还包括用于收集被气化后与内冷凝器外表面接触重新被冷凝成液体的物料的接收器，所述接收器设置在内胆内，位于内冷凝器的正下方。

所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，所述内胆由不锈钢板材制作，内胆壁厚度为4 mm -6 mm；内胆内表面刻有旋转向下的内螺纹凹槽（3）。

所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，所述内冷凝器的外表面与内胆的内表面的直线距离为300mm-600mm。

所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其中，所述内冷凝器用不锈钢板材制作，直径300mm-1000mm，厚度1 mm -2 mm。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过提供一种多组分多工况短程闪蒸分离装置，以多个无刮膜短程闪蒸装置通过串、并联方式组合成多组分多工况连续短程闪蒸装置，应用于多组分液体有机化合物的连续短程闪蒸分离，特别适用于对温度敏感的天然物质的分离提纯以及高沸点物料的蒸馏提纯；无刮膜短程闪蒸装置通过设置内螺纹凹槽，将传统降膜蒸馏器/刮膜蒸馏器中待蒸馏物料垂直下落流动改为沿螺旋线下降的圆周流动，在同样垂直距离内物料行程可以增加20-30倍，大幅度延长换热时间，蒸馏效率高，高低沸点组分的分离彻底，传热效率提高，在同样蒸馏量的情况下，整个装置的设计高度可以明显降低，体积更小、更紧凑；冷凝器设置在内胆内，其外表面与内胆加热面的直线距离只有300mm-600mm，待蒸馏物料中低沸点组分可实现瞬间闪蒸，物料蒸发到冷凝过程在几秒钟时间内完成，受热时间短。

附图说明

图1是本实用新型中实施例A1中多组分多工况短程闪蒸分离装置的结构示意图。

图2是本实用新型中实施例A2中多组分多工况短程闪蒸分离装置采用2+1组合的结构示意图。

图3是本实用新型中实施例A3多组分多工况短程闪蒸分离装置采用1+2组合的结构示意图。

图4是本实用新型中单个无刮膜短程闪蒸装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

如图1所示，一种多组分多工况短程闪蒸分离装置，应用于多组分液体有机化合物的连续短程闪蒸分离，特别适用于对温度敏感的天然物质的分离提纯以及高沸点物料的蒸馏提纯；包括至少两级通过串联方式连接的闪蒸分离单元，每级闪蒸分离单元包括至少一个无刮膜短程闪蒸装置；上一级闪蒸分离单元中的一个无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口与下一级闪蒸分离单元中一个或多个无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口连接，下一级闪蒸分离单元中的一个无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口与上一级闪蒸分离单元中一个或多个无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口连接；待蒸馏物料经过逐级闪蒸分离单元的蒸馏，实现多组分液体有机化合物的连续短程闪蒸分离。

其中，每级闪蒸分离单元中包括的无刮膜短程闪蒸装置的数量按照实际需要而设定，上下相邻两级之间的无刮膜短程闪蒸装置之间的连接关系按照实际需要而设定，现列举以下实施例加以说明：

实施例A1

如图1所示，是一种两级闪蒸分离单元串联式组合方案，每级闪蒸分离单元包括一个无刮膜短程闪蒸装置单元，适合用于分离各组分沸点相差较大、各组分含量相对差别不大的液体有机化合物闪蒸分离。

图1中，上下两个无刮膜短程闪蒸装置分别采用不同的蒸馏工艺参数，可以实现连续蒸馏分离多组分的目的。

假设需要蒸馏分离的是包括三种不同组分的液体有机化合物，将待蒸馏物料通过无刮膜短程闪蒸装置A1的待蒸馏物料进口a1-1送入，控制一定的工艺操作参数（温度、流量、真空度等）进行闪蒸。待蒸馏物料中沸点最低的组分从蒸出液出口b1-1排出；沸点较高的其他组分从蒸余液出口c1-1流出。通过连接管j1，连接蒸余液出口c1-1和无刮膜短程闪蒸装置A2的待蒸馏物料进口a2-1，从无刮膜短程闪蒸装置A1流出的沸点较高的其他组分被送入无刮膜短程闪蒸装置A2的待蒸馏物料进口a2-1。控制无刮膜短程闪蒸装置A2使用另一组工艺操作参数（温度、流量、真空度等）进行闪蒸。待蒸馏物料中沸点低的组分从蒸出液出口b2-1排出；沸点较高的组分从蒸余液出口c2-1流出。三种不同组分在一个连续流程内得到逐一分离。

如此类推，理论上采用n个无刮膜短程闪蒸装置串联组合并且设置不同的工艺参数，可以实现n+1个组分的分离。

实施例A2

如图2所示， 是一种两级闪蒸分离单元并/串联式组合方案，第一级闪蒸分离单元包括两个并联在一起的无刮膜短程闪蒸装置，第二级闪蒸分离单元包括一个无刮膜短程闪蒸装置，适合用于分离各组分沸点相差较大、各组分含量差别较大的液体有机化合物闪蒸分离。

本实施例中，基于待蒸馏物中低沸点成分占比大、高沸点成分占比小的状况，使用了“2+1”方式的组合，方便实现流量平衡。在图2所示三单元并、串联式组合中，第一级闪蒸分离单元中的两个无刮膜短程闪蒸装置采用相同的蒸馏工艺参数，并联工作，用大流量应对待蒸馏物料中低沸点成分占比大的工况；第二级闪蒸分离单元中的一个无刮膜短程闪蒸装置与前一级闪蒸分离单元中的两个无刮膜短程闪蒸装置分别串联，采用与上一级闪蒸分离单元不同的蒸馏工艺参数，用小流量应对待蒸馏物料中高沸点成分占比小的工况。可以实现连续蒸馏分离多组分的目的。

假设需要蒸馏分离的是包括三种不同组分的液体有机化合物，其中最低沸点的组分含量特别大。将待蒸馏物料分别通过第一级闪蒸分离单元中无刮膜短程闪蒸装置B1的待蒸馏物料进口a1-2和无刮膜短程闪蒸装置B2的待蒸馏物料进口a2-2送入蒸馏器中，控制无刮膜短程闪蒸装置B1和无刮膜短程闪蒸装置B2采用相同的工艺操作参数（温度、流量、真空度等）进行闪蒸。待蒸馏物料中沸点最低的组分从蒸出液出口b-2、b2-2排出；沸点较高的其他组分从蒸余液出口c1-2、c2-2流出。通过连接管 j2，从无刮膜短程闪蒸装置B1和无刮膜短程闪蒸装置B2流出的沸点较高的其他组分合并后被送无刮膜短程闪蒸装置B3的待蒸馏物料进口a3-2，控制无刮膜短程闪蒸装置B3使用另一组工艺操作参数（温度、流量、真空度等）进行闪蒸。待蒸馏物料中沸点低的组分从蒸出液出口b3-2排出；沸点较高的组分从蒸余液出口c3-2流出。三种不同组分在一个连续流程内得到逐一分离。

实施例A3

如图3所示，采用一种两级闪蒸分离单元串联式组合方案，第一级闪蒸分离单元包括一个无刮膜短程闪蒸装置，第二级闪蒸分离单元包括两个并联在一起的无刮膜短程闪蒸装置，适合用于分离各组分沸点相差较大、各组分含量差别较大的液体有机化合物闪蒸分离。

本实施例中，基于待蒸馏物中低沸点成分占比小、高沸点成分占比大的状况，使用了“1+2”方式的组合，方便实现流量平衡。在三单元串、并联式组合中，第一级闪蒸分离单元中的一个无刮膜短程闪蒸装置采用一种蒸馏工艺参数，用小流量应对待蒸馏物料中低沸点成分占比小的工况；第二级闪蒸分离单元中的两个无刮膜短程闪蒸装置与前一级闪蒸分离单元中的一个无刮膜短程闪蒸装置分别串联，第二级闪蒸分离单元中的两个无刮膜短程闪蒸装置并联工作，用大流量应对待蒸馏物料中高沸点成分占比大的工况。可以实现连续蒸馏分离多组分的目的。

假设需要蒸馏分离的是包括三种不同组分的液体有机化合物，其中高沸点的组分（即比最低沸点的组分的沸点高的其他两种组分）含量特别大。

将待蒸馏物料分别通过第一级闪蒸分离单元中第一无刮膜短程闪蒸装置C1的待蒸馏物料进口a1-3送入蒸馏器中，控制第一无刮膜短程闪蒸装置C1采用工艺操作参数（温度、流量、真空度等）进行闪蒸。待蒸馏物料中沸点最低的组分从蒸出液出口b1-3排出；沸点较高的其他组分从蒸余液出口c1-3流出。通过连接管，从第一无刮膜短程闪蒸装置C1流出的沸点较高的其他组分被分流至第二级闪蒸分离单元中第二无刮膜短程闪蒸装置C2的待蒸馏物料进口a2-3和第三无刮膜短程闪蒸装置C3的待蒸馏物料进口a3-3中，控制第二无刮膜短程闪蒸装置C2和第三无刮膜短程闪蒸装置C3使用另一组工艺操作参数（温度、流量、真空度等）进行闪蒸。待蒸馏物料中沸点低的组分从蒸出液出口b2-3、b3-3排出；沸点较高的组分从蒸余液出口c2-3、c3-3流出。三种不同组分在一个连续流程内得到逐一分离。

如图4所示，所述无刮膜短程闪蒸装置，包括：

传热夹层1，用于支撑整个结构，热介质在传热夹层1内流通；

内胆2，设计成封闭式结构；位于传热夹层1内，其外表面与传热夹层1的内表面接触换热；环绕内胆2的内表面由上到下设置有内螺纹凹槽3；

内冷凝器4，用于将在内胆2内被气化的蒸馏物冷凝成液体；内部通入冷却液；

热介质在传热夹层1内不断流通；待蒸馏物料进入内胆2内，沿内螺纹凹槽3由上到下呈螺旋线圆周下降流动，在待蒸馏物料沿内螺纹凹槽3流动的过程中经过内胆2、传热夹层1的热量传递与热介质实现换热，使待蒸馏物料中沸点较低的组分受热后由液态转化为气态，沸点较高的组分则继续保持液体状态沿内螺纹凹槽3下降流动，最终排出内胆2；气化后的组分与内冷凝器4外表面接触后，重新被冷凝成液体后排出。

本技术方案通过设置内螺纹凹槽3，将传统降膜蒸馏器/刮膜蒸馏器中待蒸馏物料的垂直下落流动改为沿螺旋线下降的圆周流动，在同样垂直距离内的物料行程可以增加20-30倍，大幅度延长换热时间，蒸馏效率高，高低沸点组分的分离比较彻底，传热效率提高，在同样蒸馏量的情况下，整个无刮膜短程闪蒸装置的设计高度可以明显降低，体积可以做得更小、更紧凑。

作为一种优选实施例，所述内螺纹凹槽3直接在内胆2的内表面刻制加工而成。优选地，内螺纹凹槽3的深度为2.5mm，垂直宽度为50mm，沿螺旋线向下延伸。本技术方案中，内螺纹凹槽3的作用是将传统降膜蒸馏器中待蒸物料沿着加热壁表面垂直向下运动转化为螺旋圆周运动，可以大幅度延长待蒸馏物料的行程。以直径1000mm的内胆为例，在1m垂直高度内可以刻制加工10圈内螺纹凹槽3，每圈周长3.14m，10圈总长度是31.4m。待蒸物料原来沿着光面表面垂直往下走1m，改为沿着内螺纹凹槽3流动后，在1m垂直距离内整馏行程变为31.4m，行程延长30倍以上。显然，延长行程以后，传热时间可以大幅度增加，传热效率提高，待蒸馏物料受热充分，低沸点组分能够在行程内基本被气化干净。因此，在同样蒸馏量的情况下，本无刮膜短程闪蒸装置的设计高度可以明显降低，有利于制造、运输和安装。

作为一种优选实施例，所述内胆2由不锈钢板材制作，侧壁厚度为4 mm -6 mm，内表面为加热面。采用厚度为4 mm -6 mm的不锈钢板材制作，可以实现在内胆2的内表面上刻制内螺纹凹槽3，同时，较厚的钢板通过传热夹层1预热可以成为蓄热载体，减少待蒸馏物料进入本无刮膜短程闪蒸装置带来的温度波动。

作为一种优选实施例，所述内冷凝器4设置在内胆2内。运行时内冷凝器4的内部通过进出管道连续通入冷却液，形成低温的外壁。内冷凝器4的外表面与内胆2的加热面（即内胆2的内表面）的直线距离只有300mm-600mm，待蒸馏物料中低沸点组分从气化到冷凝所走过的距离也就是300mm-600mm，受热时间短，达到闪蒸的效果。此外，蒸发器与冷凝器嵌套的一体化设计可以缩小整套无刮膜短程闪蒸装置的体积，方便成套设备整体出厂，有利于运输和现场安装。

作为一种优选实施例，所述内冷凝器4用不锈钢板材制作，直径300mm-1000mm，厚度1 mm -2 mm。

作为一种优选实施例，在内冷凝器4的顶部设置有冷凝器入口g，在内冷凝器4的底部设置有冷凝器出口f；冷却液从冷凝器入口g通入内冷凝器4，从冷凝器出口f流出内冷凝器4。

作为一种优选实施例，所述传热夹层1设置在外壳11的外壁和内壁之间；所述外壳11由不锈钢材料制作，形状为圆柱椎底、平顶，圆柱段的内直径600mm- 1500mm，外壁厚度4mm-8mm。传热夹层1内可以使用没有压力的热水或导热油作为加热源，设计工作温度60℃-250℃，设计工作压力≤0.8MPa。传热夹层1还可以经过压力容器设计后使用≤0.6MPa的蒸汽做热源，温度设计范围为100℃-165℃。

在外壳11的顶部设置有夹层入口d，在外壳11的底部设置有夹层出口e；热介质从夹层入口d流入传热夹层1内，从夹层出口e流出传热夹层1。

为了方便将重新被冷凝成液体的物料排出，所述无刮膜短程闪蒸装置还包括用于收集被气化后与内冷凝器4外表面接触重新被冷凝成液体的物料的接收器5，所述接收器5设置在内胆2内，位于内冷凝器4的正下方。

作为一种优选实施例，所述接收器5设计成漏斗状，用不锈钢板材制作，厚度2mm，用于防止冷凝后的低沸点蒸出组分与未蒸发的高沸点组分混合在一起，将低沸点蒸出组分单独收集、输出。

作为一种优选实施例，在接收器5的底部设置有蒸出液出口b，低沸点蒸出组分经蒸出液出口b排出。

为了方便将待蒸馏物料送入内胆2内，设置同时贯穿外壳11侧壁和内胆2侧壁待蒸馏物料进口a，在待蒸馏物料进口a处设置有喷嘴6，所述喷嘴6设于内胆2内，通过管道对待蒸馏物料进行输送，喷嘴6将待蒸馏物料以高速切线的方式喷入内胆2的圆周面，使待蒸馏物料在内螺纹凹槽3表面形成一层薄液层，使本来垂直向下运动的待蒸馏物料转变为沿螺旋线下降的圆周流动，与内胆2加热面的内螺纹凹槽3接触换热，以延长物料的蒸馏行程。

作为一种优选实施例，在外壳11的底部设置有同时贯穿外壳11底部和内胆2底部的蒸余液出口c，待蒸馏物料从喷嘴6喷入内胆2内，经过蒸馏处理后的余液经过蒸余液出口c排出。

作为一种优选实施例，在与蒸出液出口b连接的管道上设置有抽真空口h，所述抽真空口h外接抽真空设备。抽真空设备通过抽真空口h对内胆2内抽真空，实现减压蒸馏操作，使本无刮膜短程闪蒸装置适合高沸点物料的蒸馏。

本无刮膜短程闪蒸装置的工作原理如下：

1. 将所需温度的导热介质连续送入传热夹层1，若干时间后内胆2的内壁到达设定的工作温度。调节导热介质的流速可以保持内胆2的内壁温度恒定。

2. 如果需要进行减压蒸馏，通过抽真空口h排除内胆2内的空气，使装置内部呈真空状态。

3. 往内冷凝器4内持续通入冷却水。

4. 启动另外配套安装的计量泵，通过第一待蒸馏物料进口a1和第二待蒸馏物料进口a2将物料送入内胆2内，蒸馏量可以通过流速、流量进行调节，根据待蒸馏物料的物性而定。

5. 待蒸馏物料通过喷嘴6进入已经被预热的内螺纹凹槽3表面，沿着圆周螺旋向下运动。物料下行期间被加热，其中的低沸点组分被气化成为气态，离开仍处于液态的高沸点组分，两者被分离。

6. 气态的低沸点组分碰到内冷凝器4的低温外壁，被重新转变为液态，靠重力沿着内冷凝器4的低温外壁向下运动，进入接收器5后再经过蒸出液出口b被输出到另外配套的储罐。

7. 仍处于液态的高沸点组分沿着内胆2的内壁向下，最后经过蒸余液出口c被输出到另外配套的储罐。

8. 本无刮膜短程闪蒸装置可以长期持续、稳定运行。

9. 关闭加热、冷却、输料泵和真空泵，结束一个操作周期。

根据上述所述的无刮膜短程闪蒸装置，现列举以下实施例加以说明：

根据上述所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，现列举以下实施例加以说：

实施例1

本实施例所用的无刮膜短程闪蒸装置基础单元的主要工程尺寸为：传热夹层1的外径1200mm，高度3250mm；内胆2的外径1000mm，壁厚4mm，高度2800mm；内螺纹凹槽3的深度2.5mm，垂直宽度50mm，沿螺旋线向下延伸；内胆2中刻制有内螺纹凹槽3的内壁总高度为2200mm，刻制22圈内螺纹凹槽3，每圈内螺纹凹槽3的周长3.14m，22圈内螺纹凹槽3的总长度大约69m；内冷凝器4直径500mm，内胆2的加热面与内冷凝器4外壁的直线距离为250mm。

待蒸馏物料为产自粤西山区的工业品粗松节油，测密度：0.868g/L。经过气相色谱检测，主要成分为：低沸点前馏分占2.2%；α-蒎烯占76.4%；β-蒎烯占8.5%；其余高沸点成分合计12.9%。

本实施例采用图2的“2+1”并、串联组合方案。

蒸馏操作，采用连续减压蒸馏的工作方式，目的是分离粗松节油中的轻、重组分。蒸出物主要收集α-蒎烯（含部分β-蒎烯）和长叶烯（含沸点相近组分），蒸余物是焦油。

1. 称取10吨（折约11.5m³）工业品粗松节油，放入储罐备用。

2. 使用导热油为热源，将导热油炉工作温度设定为200℃。开机，将导热油连续送入无刮膜短程闪蒸装置B1和无刮膜短程闪蒸装置B2的传热夹层1。38分钟和42分钟后无刮膜短程闪蒸装置B1和无刮膜短程闪蒸装置B2中内胆2的内壁温度分别达到设定的80℃。温度交由自动控温***自动调节，保持内壁温度恒定。

3. 启动真空泵。将***内压力降低到1000Pa以下。

4. 往两个内冷凝器4分别持续通入23℃循环冷却水。

5. 启动另外配套安装的计量泵，总流速设定为20L/min。通过待蒸馏物料进口a1-2和a2-2分别将松节油送入无刮膜短程闪蒸装置B1和无刮膜短程闪蒸装置B2，设定每一路流速为10 L/min。

6. 待蒸馏物料通过喷嘴6进入已经被预热到80℃的内螺纹凹槽3，沿着圆周螺旋向下运动。沸点相对较低的α-蒎烯（含部分β-蒎烯）从蒸出液出口b1-2和b2-2输出。沸点相对较高的其他组分从c1-2和c2-2流出。实现了低沸点组分和高沸点组分第一级分离。

7. 从无刮膜短程闪蒸装置B1和无刮膜短程闪蒸装置B2流出的沸点较高的其他组分合并后通过连通管f2被送入无刮膜短程闪蒸装置B3的待蒸液进口a3-2。控无刮膜短程闪蒸装置B3加热传热夹层1的内壁温度至160℃进行闪蒸。待蒸馏物料中沸点低的长叶烯组分（含沸点相近的其他组分）从蒸出液出口b3-2取出；沸点较高的焦油组分从蒸余液出口c3-2流出。三组分在一个连续流程内得到逐一分离。

8. 蒸馏过程各闪蒸单元稳定运行。大约11小时20分钟，物料蒸馏完毕。

9. 关闭输料泵、加热炉、真空泵和循环冷却水，结束操作。

实验数据：得到α-蒎烯（含低沸点前馏分和部分β-蒎烯）8.15t，以粗松节油计算的收率为81.5%；长叶烯组分（含沸点相近组分）0.96t，以粗松节油计算的收率为9.6%；剩余高沸点焦油0.75t，以粗松节油计算的收率为7.5%；损失0.14t，物料总损失率1.4%。经过气相色谱检测，低沸点蒸出物主要成分为：低沸点前馏分占1.7%；α-蒎烯占86.9%；β-蒎烯占7.5%；其余高沸点成分合计3.9%。

实施例 2

本实施例所用的无刮膜短程闪蒸装置基础单元的主要工程尺寸为：传热夹层1的外径800mm，高度2500mm；内胆2的外径650mm，壁厚4mm，高度2000mm；内螺纹凹槽3的深度2.5mm，垂直宽度50mm，沿螺旋线向下延伸；内胆2中刻制有内螺纹凹槽3的内壁总高度为1600mm，刻制16圈内螺纹凹槽3，每圈内螺纹凹槽3的周长2m，16圈内螺纹凹槽3的总长度大约32m；内冷凝器4直径250mm，内胆2的加热面与内冷凝器4外壁的直线距离为200mm。

待蒸馏物料为产自粤西山区的工业品粗肉桂油，淡黄色油状液体，有强肉桂气味。测密度为1.070g/L。经过气相色谱检测，主要成分桂皮醛（C₉H₈O）含量62.4%。

本实施例采用图1的“1+1”串联组合方案。

蒸馏操作，采用连续减压蒸馏的工作方式，目的是分离粗肉桂油中的轻、重组分，一次蒸馏得到桂皮醛（C₉H₈O）含量超过75%的精肉桂油。

蒸馏操作

1. 称取500 kg（折约467 L）工业品粗肉桂油，放入储罐备用。

2. 使用导热油为热源，将导热油炉工作温度设定为160℃。开机，将导热油连续送入无刮膜短程闪蒸装置A1的传热夹层1。23分钟后内胆2的内壁温度达到设定的70℃。温度交由自动控温***自动调节，保持内壁温度恒定。

3. 启动真空泵。将***内压力降低到100Pa以下。

4. 往内冷凝器4持续通入23℃循环冷却水。

5. 启动另外配套安装的计量泵，通过无刮膜短程闪蒸装置A1待蒸物料进口a1-1将肉桂油送入蒸馏装置，流速设定为3 L/min。

6. 物料通过喷嘴6进入已经被预热到70℃的无刮膜短程闪蒸装置A1的内螺纹凹槽，沿着圆周螺旋向下运动。大约3分钟后有馏分（前馏分）从蒸出液出口b1-1输出到另外配套的储罐。再过5分钟左右有馏分（含桂皮醛和高沸点组分）从蒸余液出口c1-1输出。实现了低沸点组分和高沸点组分第一级分离。

7.从无刮膜短程闪蒸装置A1流出的沸点较高的其他组分后通过连通管f1被送入无刮膜短程闪蒸装置A2的待蒸液进口a2-1。控制无刮膜短程闪蒸装置A2传热夹层1内壁温度110℃进行闪蒸。待蒸馏物料中沸点低的桂皮醛（含沸点相近的其他组分）从蒸出液出口b2-1取出；沸点较高的其他组分从蒸余液出口c2-1流出。三组分在一个连续流程内得到逐一分离。

8. 大约3小时05分钟，蒸馏操作完毕，高沸点后馏分实现分离。蒸馏过程工作温度和进料流量平稳。冷凝器出口f1排出的循环冷却液的出口温度为52℃，从冷凝器入口g2进入内冷凝器4的冷却液入口温度维持在29℃以下。本多组分多工况短程闪蒸分离装置稳定运行。

9. 关闭输料泵、加热炉、真空泵和循环冷却水，结束操作。

实验结果：蒸出前馏分34kg，以粗肉桂油计算的收率为6.8%。蒸出桂皮醛406 kg，以粗肉桂油计算的收率为81.2%。蒸余物53.5 kg，以粗肉桂油计算的收率为10.7%。物料损失6.5kg。

经过气相色谱检测，目标蒸出物桂皮醛（C₉H₈O）含量76.1%，比蒸馏前的粗产物含量62.4%提高了13.7个百分点，达到质量标准要求。蒸馏分离效果良好。

本多组分多工况短程闪蒸分离装置相对于现有技术，具有以下优点：

（1）本多组分多工况短程闪蒸分离装置集合了降膜蒸馏器和分子蒸馏器的优点，取消了搅拌电机、转轴和刮壁桨叶等整套刮膜装置，通过内螺纹凹槽3将传统垂直下落的待蒸馏物料运动改为沿螺旋线下降的圆周流动，在同样垂直距离内的物料行程可以大幅度增加，延长换热时间，蒸馏效率高，高低沸点组分的分离比较彻底；内冷凝器内置的设计使从加热表面到冷凝表面的空间距离非常短，可以实现瞬间闪蒸、物料蒸发到冷凝过程在几秒钟时间内完成；特别适用于对温度敏感的天然物质的分离提纯以及高沸点物料的蒸馏。

（2）可以根据实际需要采用不同的串并联组合方式，满足不同的整馏需要。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

附图标号

无刮膜短程闪蒸装置A1；无刮膜短程闪蒸装置A2；无刮膜短程闪蒸装置B1；无刮膜短程闪蒸装置B2；无刮膜短程闪蒸装置B3；待蒸馏物料进口a1-1；蒸出液出口b1-1；蒸余液出口c1-1；待蒸馏物料进口a2-1；蒸出液出口b2-1；蒸余液出口c2-1；待蒸馏物料进口a1-2；蒸出液出口b1-2；蒸余液出口c1-2；待蒸馏物料进口a2-2；蒸出液出口b2-2；蒸余液出口c2-2；待蒸馏物料进口a3-2；蒸出液出口b3-2；蒸余液出口c3-2；待蒸馏物料进口a1-3；蒸出液出口b1-3；蒸余液出口c1-3；待蒸馏物料进口a2-3；蒸出液出口b2-3；蒸余液出口c2-3；待蒸馏物料进口a3-3；蒸出液出口b3-3；蒸余液出口c3-3；传热夹层1；外壳11；内胆2；内螺纹凹槽3；内冷凝器4；接收器5；喷嘴6；待蒸馏物料进口a；蒸出液出口b；蒸余液出口c；夹层入口d；夹层出口e；冷凝器出口f；冷凝器入口g；抽真空口h。

Claims (10)

1.一种多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，包括至少两级通过串联方式连接的闪蒸分离单元，每级闪蒸分离单元包括至少一个无刮膜短程闪蒸装置；上一级闪蒸分离单元中的一个无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口与下一级闪蒸分离单元中一个或多个无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口连接，下一级闪蒸分离单元中的一个无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口与上一级闪蒸分离单元中一个或多个无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口连接；待蒸馏物料经过逐级闪蒸分离单元的蒸馏，实现多组分液体有机化合物的连续短程闪蒸分离。

2.根据权利要求1所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，所述闪蒸分离单元包括2级，每级闪蒸分离单元包括一个无刮膜短程闪蒸装置，上一级闪蒸分离单元中的无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口与下一级闪蒸分离单元中无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口连接；或所述闪蒸分离单元包括2级，上一级闪蒸分离单元包括两个无刮膜短程闪蒸装置，下一级闪蒸分离单元包括一个无刮膜短程闪蒸装置，上一级闪蒸分离单元中的任一个无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口均与下一级闪蒸分离单元中无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口连接；或所述闪蒸分离单元包括2级，上一级闪蒸分离单元包括一个无刮膜短程闪蒸装置，下一级闪蒸分离单元包括两个无刮膜短程闪蒸装置，上一级闪蒸分离单元中的无刮膜短程闪蒸装置的蒸余液出口分别与下一级闪蒸分离单元中任一个无刮膜短程闪蒸装置的待蒸馏物料进口连接。

3.根据权利要求1或2任一所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，所述无刮膜短程闪蒸装置包括：

传热夹层（1），用于支撑整个结构，热介质在传热夹层（1）内流通；

内胆（2），设计成封闭式结构；位于传热夹层（1）内，其外表面与传热夹层（1）的内表面接触换热；环绕内胆（2）的内表面由上到下设置有内螺纹凹槽（3）,该内螺纹凹槽（3）环绕内胆（2）的内表面分布并且螺旋向下延伸，一直延伸到内胆（2）的内表面的底部；

内冷凝器（4），用于将在内胆（2）内被气化的蒸馏物冷凝成液体；内部通入冷却液；

热介质在传热夹层（1）内不断流通；待蒸馏物料进入内胆（2）内，沿内螺纹凹槽（3）由上到下呈螺旋线圆周下降流动，在待蒸馏物料沿内螺纹凹槽（3）流动的过程中经过内胆（2）、传热夹层（1）的热量传递与热介质实现换热，使待蒸馏物料中沸点较低的组分受热后由液态转化为气态，沸点较高的组分则继续保持液体状态沿内螺纹凹槽（3）下降流动，最终排出内胆；气化后的组分与内冷凝器（4）外表面接触后，重新被冷凝成液体后排出。

4.根据权利要求3所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，所述内冷凝器（4）设置在内胆（2）内。

5.根据权利要求3所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，还包括用于对内胆（2）内进行抽真空处理的抽真空口（h），所述抽真空口（h）外接抽真空设备。

6.根据权利要求3所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，在内胆内设有用于将待蒸馏物料以高速切线的方式喷入内胆圆周面上的喷嘴（6），使待蒸馏物料在内螺纹凹槽表面形成一层薄液层。

7.根据权利要求4至6任一所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，还包括用于收集被气化后与内冷凝器（4）外表面接触重新被冷凝成液体的物料的接收器（5），所述接收器（5）设置在内胆（2）内，位于内冷凝器（4）的正下方。

8.根据权利要求4至6任一所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，所述内胆（2）由不锈钢板材制作，内胆（2）壁厚度为4 mm -6 mm；内胆（2）内表面刻有旋转向下的内螺纹凹槽（3）。

9.根据权利要求4所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，所述内冷凝器（4）的外表面与内胆（2）的内表面的直线距离为300mm-600mm。

10.根据权利要求4至6任一所述的多组分多工况短程闪蒸分离装置，其特征在于，所述内冷凝器（4）用不锈钢板材制作，直径300mm-1000mm，厚度1 mm -2 mm。

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