CN216169997U - 一种碱蒸发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碱蒸发装置，上部管箱外顶部设有液体进口，蝶型封头的上表面用于分布液体，蝶型封头的正下方设有分配盘，分配盘的底面上固定有一个或一个以上的与其相连通的降液管，降液管的下方固定有管板，上部管箱和换热器通过管板间隔；换热器内设有多个供液体流经的换热管，换热管沿换热器的长度方向延伸，换热管的顶部固定于管板上，且换热管的顶部装配有布膜头，管板上的液体经由布膜头进入到换热管内，换热器与气液分离罐通过下管板间隔，换热管的底部穿过下管板与气液分离罐相连通，气液分离罐的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口的下方设有除雾器，气液分离罐的底部设有液体出口。本实用新型可有效降低碱蒸发的能耗。

Description

一种碱蒸发装置

技术领域

本实用新型涉及化工技术领域，特别是涉及一种碱蒸发装置。

背景技术

碱蒸发工艺大概分为以下步骤：由离子膜电解工序来的32％原料碱送入碱液贮槽，经碱液泵自顶部加入三效蒸发器，在真空压力为13.5kPa的操作压力下沿三效蒸发器列管内壁形成均匀完整的液膜向下流动，与二效蒸发器的二次蒸汽换热。经浓缩后，浓度为36.5％的碱液经输送泵部分送至碱液预热器与一效蒸发器的50％碱液进行热交换，部分送至碱液换热器b与一效蒸发器的蒸汽冷凝液进行热交换，两部分汇合后送至二效蒸发器的顶部，三效蒸发器产生的二次蒸汽由表面冷凝器冷凝，其中的不凝气由水环真空泵抽除。

二效蒸发器于0.049MPa的操作压力下操作，36.5％碱液由一效蒸发器的二次蒸汽加热，经进一步浓缩为41.8％碱液后进入汽液分离器。经过输送泵部分送至碱液预热器与一效蒸发器的50％碱液进行热交换，部分送至碱液换热器b与一效蒸发器的蒸汽冷凝液进行热交换，两部分汇合后送至一效蒸发器的顶部，二效蒸发器产生的二次蒸汽通往三效蒸发器，作为三效蒸发器的加热热源。

一效蒸发器于0.21MPa的操作压力下操作，42％碱液由壳程内的生蒸汽加热，经进一步浓缩为50％碱液后进入汽液分离器。经50％碱泵送至碱液预热器、碱液换热器b，最后经过冷却器冷却至45℃以下送入贮罐。

目前碱蒸发工艺的蒸发器在应用中存在不同的进料形式，分配器形式也不尽相同，降膜成膜效果差异较大，分配器形式设计不理想，成膜不均匀，影响蒸发效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种碱蒸发装置。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种碱蒸发装置，包括由下到上依次密封连接的气液分离罐、换热器和上部管箱，其中：

所述上部管箱外顶部设有液体进口，所述上部管箱内设有与所述液体进口相连通的入口挡管，所述入口挡管的正下方设有蝶型封头，所述蝶型封头的上表面用于分布液体，所述蝶型封头的正下方设有分配盘，所述分配盘的底面上固定有一个或一个以上的与其相连通的降液管，所述降液管的下方固定有管板，所述上部管箱和换热器通过所述管板间隔；

所述换热器内设有供液体流经的换热管，所述换热管的个数按照工艺要求的换热面积设定，所述换热管沿所述换热器的长度方向延伸，所述换热管的顶部固定于所述管板上，且所述换热管的顶部装配有布膜头，管板上的液体经由所述布膜头进入到所述换热管内，所述换热器的侧壁上设有蒸汽进口，由蒸汽进口进入的蒸汽通过换热管与其内部的液体换热；

所述换热器与所述气液分离罐通过下管板间隔，所述换热管的底部穿过下管板与所述气液分离罐相连通，所述气液分离罐的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口的下方设有除雾器，所述气液分离罐的底部设有液体出口。

在上述技术方案中，所述换热器的外壁由内衬筒和密封连接于所述内衬筒外的膨胀外套构成，所述蒸汽进口设置于所述膨胀外套上，所述换热管位于所述内衬筒内，所述内衬筒上形成有供蒸汽进入的间隙，所述间隙位于所述膨胀外套内且与所述蒸汽进口交错设置。蒸汽采用膨胀节内置衬筒结构，避免蒸汽直接吹到换热管上，使蒸汽进入后更均匀。

在上述技术方案中，所述换热管在所述换热器内呈三角型排布，具体可为正三角型或斜三角型排布。

在上述技术方案中，所述换热器内的侧壁上固定有左右交错设置的折流板，所述折流板通过竖直设置的定距管固定，所述定距管内套有拉杆，拉杆两端设有螺纹，通过与其匹配的螺母固定于所述折流板上。折流板对位于换热器内的流体提供折流作用，避免壳体内的流体直流。

在上述技术方案中，所述换热管的长度均相同，换热管的长度保持一定的均匀性。

在上述技术方案中，所述布膜头为两端开口的圆筒结构，所述布膜头的一端为缩口端，以匹配插入所述换热管内，所述布膜头的侧壁上设有一个或多个环形均布的供液体流入的竖直的开槽，所述开槽的一端始于与所述缩口端相对的另一端部，另一端位于所述布膜头的中部，未达到所述布膜头的缩口端的端部。

在上述技术方案中，所述开槽沿布膜头的长度方向分为靠近所述缩口端的第一开槽段和原理所述缩口端的第二开槽段，所述第一开槽段为斜开槽，所述斜开槽的两个倾斜侧壁之间的夹角从上到下由60°渐变为30°，所述第二开槽段的两个侧壁之间平行，所述第一开槽段和第二开槽段位于布膜头内壁一侧的开口宽度相同，所述第一开槽段位于所述布膜头外壁一侧的开口由上到下宽度变小，直至变小至与所述第二开槽段位于所述布膜头外壁一侧的开口宽度相同，所述第二开槽段位于所述布膜头外壁一侧的开口由上到下保持一致。第一开槽段为类喇叭状，上进液多，可以进一步提高液膜分布的均匀性。

在上述技术方案中，所述蒸汽进口设置于所述换热器的壳体中部，所述换热器的壳体顶部设有排气口，壳体底部设有冷凝水出口。

在上述技术方案中，所述换热器的壳体顶部设有压力表连接口，所述换热器的壳体最底部设有排净口，所述换热器的底部的蒸发器接口与所述气液分离罐的顶部的换热器连接口密封连接，所述蒸发器接口、换热器连接口之间设有垫圈和垫片，通过螺母和螺柱紧固密封。

在上述技术方案中，所述气液分离罐的侧壁上设有多个液位计口，其中一液位计口位于所述气液分离罐的底部，另外两个液位计口位于所述气液分离罐的中上部所述气液分离罐的侧壁上设有人孔，所述除雾器为丝网除雾器，倾斜设置在所述蒸汽出口的下方，所述气液分离罐的侧壁上设有进液口，所述进液口位于所述除雾器的下方。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的碱蒸发装置经过多步布液，液体分布均匀度高，尤其是布膜头的侧壁上斜开槽的设置，使得液体在换热管的内壁上旋转形成均匀的膜，更进一步的提高换热效率，降低碱蒸发装置的能耗。

2.本装置中气液分离罐的蒸汽出口位于其顶部，可有效增大碱液存量，增大除雾效果。

附图说明

图1所示为碱蒸发装置的结构示意图。

图2是上部管箱及其与换热器相连接的结构示意图。

图3是换热管的结构示意图。

图4是实施例3的布膜头的结构示意图，其中(a)为侧视图，(b)为俯视图。

图5是布膜头的装配示意图。

图中：a-气液分离罐，b-换热器，c-上部管箱

1-液体进口，2-入口挡管，3-蝶型封头，4-分配盘，5-降液管，6-管板，7-换热管，8-布膜头，9-蒸汽进口，10-蒸汽出口，11-除雾器，12-液体出口，13-下管板，14-内衬筒，15-膨胀外套，16-间隙，17-折流板，18-定距管，19-缩口端，20-开槽，21-排气口，22-冷凝水出口，23-压力表连接口，24-排净口，25-蒸发器接口，26-换热器连接口，27-液位计口，28-人孔，29-进液口。

20-1-第一开槽段，20-2-第二开槽段。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

一种碱蒸发装置，包括由下到上依次密封连接的气液分离罐a、换热器b和上部管箱c，其中：

所述上部管箱c外顶部设有液体进口1，所述上部管箱c内设有与所述液体进口1相连通的入口挡管2，所述入口挡管2的正下方设有蝶型封头3，所述蝶型封头3的上表面用于分布液体，所述蝶型封头3的正下方设有分配盘4，所述分配盘4的底面上固定有一个或一个以上的与其相连通的降液管5，所述降液管5的下方固定有管板6，所述上部管箱c和换热器b通过所述管板6间隔；

所述换热器b内设有多个供液体流经的换热管7，换热管7的个数根据工艺要求的换热面积设定，所述换热管7沿所述换热器b的长度方向延伸，所述换热管7的顶部固定于所述管板6上，且所述换热管7的顶部装配有布膜头8，管板6上的液体经由所述布膜头8进入到所述换热管7内，所述换热器b的侧壁上设有蒸汽进口9，由蒸汽进口9进入的蒸汽通过换热管7与其内部的液体换热；

所述换热器b与所述气液分离罐a通过下管板13间隔，所述换热管7的底部穿过下管板13与所述气液分离罐a相连通，所述气液分离罐a的顶部设有蒸汽出口10，蒸汽出口10的下方设有除雾器11，所述气液分离罐a的底部设有液体出口12。

在本装置中，增设入口挡管2，将碱液在液体进口1处用入口挡管2收集、分布。入口挡管2收集后的NaOH落在蝶型封头3上，通过蝶型封头3上表面再分布后落入分配盘4中。通过计算确定降液管5的数量及分布，使碱液均匀的通过降液管5落在管板6上。

在管板6上，碱液通过布膜头8后均匀的进入到换热管7内，在换热管7的内壁上成膜，经过换热管7换热进行蒸发，经由换热器b产生的带碱液的蒸汽进入所述气液分离罐a内分离，将进入气液分离罐a的带碱液的蒸汽通过除雾器11后由上封头的蒸汽出口10排出，由此可增大碱液存量，增大除雾效果。

实施例2

作为优选的，所述换热器b的外壁由内衬筒14和密封连接于所述内衬筒14外的膨胀外套15构成，所述蒸汽进口9设置于所述膨胀外套15上，所述换热管7位于所述内衬筒14内，所述内衬筒14上形成有供蒸汽进入的间隙16，所述间隙16位于所述膨胀外套15内且与所述蒸汽进口9交错设置。蒸汽采用膨胀节内置衬筒结构，避免蒸汽直接吹到换热管7上，使蒸汽进入后更均匀。

作为优选的，所述换热管7在所述换热器b内呈正三角型排布，可优化换热效果。如图所示，每个交叉点均代表一个换热管7的存在。

作为优选的，所述换热器b内的侧壁上固定有左右交错设置的折流板17，所述折流板17通过竖直设置的定距管18固定，所述定距管18内套有拉杆，拉杆两端设有螺纹，通过与其匹配的螺母固定于所述折流板17上。折流板17对位于换热器b内的流体提供折流作用，避免壳体内的流体直流。

作为优选的，所述换热管7的长度均相同，换热管7的长度保持一定的均匀性。这样避免有些换热器b进料从管箱侧进导致进料不均匀的情况。

实施例3

如图4所示，所述布膜头8为两端开口的圆筒结构，所述布膜头8的一端为缩口端19(缩口端19为布膜头8的下端，另一端为上端)，以匹配插入所述换热管7内，所述布膜头8的侧壁上设有一个或多个环形均布的供液体流入的竖直的开槽20，所述开槽20的一端始于与所述缩口端19相对的另一端部，另一端位于所述布膜头8的中部，未达到所述布膜头8的缩口端19的端部。

所述开槽20沿布膜头的长度方向分为靠近所述缩口端19的第一开槽段20-1和原理所述缩口端19的第二开槽段20-2，所述第一开槽段20-1为斜开槽，所述斜开槽的两个倾斜侧壁之间的夹角从上到下由60°渐变为30°，所述第二开槽段20-2的两个侧壁之间平行，所述第一开槽段20-1和第二开槽段20-2位于布膜头8内壁一侧的开口宽度相同，所述第一开槽段20-1位于所述布膜头8外壁一侧的开口由上到下宽度变小，直至变小至与所述第二开槽段20-2位于所述布膜头8外壁一侧的开口宽度相同，所述第二开槽段20-2位于所述布膜头8外壁一侧的开口由上到下保持一致。

第一开槽段20-1为类喇叭状，上进液多，可以进一步提高液膜分布的均匀性。

实施例4

作为优选的，所述液体进口1、入口挡管2、蝶型封头3、分配盘4与所述上部管箱c的壳体同轴心设置。增加碱液分布的均匀度。

作为优选的，所述蒸汽进口9设置于所述换热器b的壳体中部，所述换热器b的壳体顶部设有排气口21，壳体底部设有冷凝水出口22，蒸汽经过换热后产生的冷凝水从冷凝水出口22排出，未经冷却的气体通过排气口21排出。

更进一步的，所述换热器b的壳体顶部设有压力表连接口23。所述压力表连接口23用于装配压力表。

更进一步的，所述换热器b的壳体最底部设有排净口24，以排净换热器b内的液体。

作为优选的，所述换热器b的底部的蒸发器接口25与所述气液分离罐a的顶部的换热器连接口26密封连接，所述蒸发器接口25、换热器连接口26之间设有垫圈和垫片，通过螺母和螺柱紧固密封。

作为优选的，所述气液分离罐a的侧壁上设有多个液位计口27，其中一液位计口27位于所述气液分离罐a的底部，另外两个液位计口27位于所述气液分离罐a的中上部。

作为优选的，所述气液分离罐a的侧壁上设有人孔28，用于检修维护等作业。

作为优选的，所述除雾器11为丝网除雾器，倾斜设置在所述蒸汽出口10的下方。优化分离效果。所述气液分离罐a的侧壁上设有进液口29，所述进液口29位于所述除雾器11的下方，用于冲洗所述丝网除雾器。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种碱蒸发装置，其特征在于，包括由下到上依次密封连接的气液分离罐、换热器和上部管箱，其中：

所述上部管箱外顶部设有液体进口，所述上部管箱内设有与所述液体进口相连通的入口挡管，所述入口挡管的正下方设有蝶型封头，所述蝶型封头的上表面用于分布液体，所述蝶型封头的正下方设有分配盘，所述分配盘的底面上固定有一个或一个以上的与其相连通的降液管，所述降液管的下方固定有管板，所述上部管箱和换热器通过所述管板间隔；

所述换热器内设有供液体流经的换热管，所述换热管沿所述换热器的长度方向延伸，所述换热管的顶部固定于所述管板上，且所述换热管的顶部装配有布膜头，管板上的液体经由所述布膜头进入到所述换热管内，所述换热器的侧壁上设有蒸汽进口，由蒸汽进口进入的蒸汽通过换热管与其内部的液体换热；

所述换热器与所述气液分离罐通过下管板间隔，所述换热管的底部穿过下管板与所述气液分离罐相连通，所述气液分离罐的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口的下方设有除雾器，所述气液分离罐的底部设有液体出口。

2.如权利要求1所述的碱蒸发装置，其特征在于，所述换热器的外壁由内衬筒和密封连接于所述内衬筒外的膨胀外套构成，所述蒸汽进口设置于所述膨胀外套上，所述换热管位于所述内衬筒内，所述内衬筒上形成有供蒸汽进入的间隙，所述间隙位于所述膨胀外套内且与所述蒸汽进口交错设置。

3.如权利要求1所述的碱蒸发装置，其特征在于，所述换热管在所述换热器内呈三角型排布。

4.如权利要求1所述的碱蒸发装置，其特征在于，所述换热器内的侧壁上固定有左右交错设置的折流板，所述折流板通过竖直设置的定距管固定，所述定距管内套有拉杆，拉杆两端设有螺纹，通过与其匹配的螺母固定于所述折流板上。

5.如权利要求1所述的碱蒸发装置，其特征在于，所述换热管的长度均相同。

6.如权利要求1所述的碱蒸发装置，其特征在于，所述布膜头为两端开口的圆筒结构，所述布膜头的一端为缩口端，以匹配插入所述换热管内，所述布膜头的侧壁上设有一个或多个环形均布的供液体流入的竖直的开槽，所述开槽的一端始于与所述缩口端相对的另一端部，另一端位于所述布膜头的中部，未达到所述布膜头的缩口端的端部。

7.如权利要求6所述的碱蒸发装置，其特征在于，所述开槽沿布膜头的长度方向分为靠近所述缩口端的第一开槽段和原理所述缩口端的第二开槽段，所述第一开槽段为斜开槽，所述斜开槽的两个倾斜侧壁之间的夹角从上到下由60°渐变为30°，所述第二开槽段的两个侧壁之间平行，所述第一开槽段和第二开槽段位于布膜头内壁一侧的开口宽度相同，所述第一开槽段位于所述布膜头外壁一侧的开口由上到下宽度变小，直至变小至与所述第二开槽段位于所述布膜头外壁一侧的开口宽度相同，所述第二开槽段位于所述布膜头外壁一侧的开口由上到下保持一致。

8.如权利要求1所述的碱蒸发装置，其特征在于，所述蒸汽进口设置于所述换热器的壳体中部，所述换热器的壳体顶部设有排气口，壳体底部设有冷凝水出口。

9.如权利要求1所述的碱蒸发装置，其特征在于，所述换热器的壳体顶部设有压力表连接口，所述换热器的壳体最底部设有排净口，所述换热器的底部的蒸发器接口与所述气液分离罐的顶部的换热器连接口密封连接，所述蒸发器接口、换热器连接口之间设有垫圈和垫片，通过螺母和螺柱紧固密封。

10.如权利要求1所述的碱蒸发装置，其特征在于，所述气液分离罐的侧壁上设有多个液位计口，其中一液位计口位于所述气液分离罐的底部，另外两个液位计口位于所述气液分离罐的中上部所述气液分离罐的侧壁上设有人孔，所述除雾器为丝网除雾器，倾斜设置在所述蒸汽出口的下方，所述气液分离罐的侧壁上设有进液口，所述进液口位于所述除雾器的下方。

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