[实用新型]一种连续夹带式薄料层微波蒸发装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及固液混合物蒸发分离或浓缩技术领域，更具体地说，涉及一种连续夹带式薄料层微波蒸发装置。

背景技术

液体的分子由于分子运动有从液相表面逃逸或挥发的倾向，这种倾向随着温度的升高而增大。利用液体混合物或固液混合物中各组分挥发度的差别，将液体混合物或固液混合物中易挥发的液相加热至气化，使液体变为蒸气，即所谓蒸发。

在蒸发过程中，易挥发组分在蒸气中得到增浓，难挥发组分(包括固相)在剩余液中也得到增浓，这在一定程度上实现了不同组分的分离。组分之间的挥发度相差越大，则这种增浓程度也越大。如果将液体混合物或固液混合物置于密闭的真空系统中，则液体分子继续不断地溢出，而在液相界面上形成蒸气，若通过真空机组的连续抽吸来维持一定的真空度，则可从该真空体系中连续地输出挥发性蒸气。蒸发适用于各种蒸馏、分离、提纯、浓缩、萃取、脱气、除味、反应等工艺，因此，广泛用于制药、生物、食品、香料、石化、日化、环保、农药、海水淡化等行业。

由于蒸发涉及传质、传热，也属于换热设备，而液膜传热是强化传热的有效方法之一。膜层越薄、成膜越均匀，传热效率就越高。为使膜层均匀，减小温度梯度，增大比表面积，缩短受热时间，开发的膜式蒸发器，其公知的类型包括：升膜式、降膜式、机械搅拌式薄膜蒸发器和离心式薄膜蒸发器，其中，升膜式和降膜式为常用的传统形式蒸发器。

机械搅拌式薄膜蒸发器，又称旋转薄膜蒸发器，是一种真空条件下采用机械搅拌进行降膜蒸发的效率较高的蒸发器。其中，以刮膜式蒸发器为代表的机械搅拌式薄膜蒸发器也已得到广泛应用，其原理为：料液通过上端旋转液体分布器被分成多股料流进入圆筒内壁；每股料流被相应的刮板搅动，分散在蒸发圆筒加热内壁上形成均匀液膜；液膜吸收夹套中加热介质(热蒸汽或导热油)传给蒸发表面的热量，在其表面迅速蒸发，膜层减薄，又被后继刮板扫刮，形成新膜，再蒸发，如此反复进行。其特性是真空压降小、操作温度低、受热时间短、蒸发强度高、操作弹性大，特别适用于热敏性、粘性、有生垢发泡趋势料液的蒸发浓缩分离。

离心式薄膜蒸发器，又称离心蒸发器。其构造与碟片式离心机相仿，但碟片具有夹层，内通加热蒸汽。由于旋转碟片的离心力作用，料液分布于碟片的内表面，形成薄膜。碟片夹层内的蒸汽液膜进行加热蒸发，浓缩液则汇集于周边液槽内，由吸料管籍真空作用将其吸出。二次蒸汽经碟片顶部空间汇集上升，进入冷凝器冷凝，并由真空泵抽出。加热蒸汽由底部空心转轴通入，经通道进入碟片夹层。其特性是传热效率高，蒸发强度大，料液受热时间短，形成的膜层薄，特别适合于热敏性物料的蒸发浓缩，但不宜用于黏度大、易结晶、易结垢的料液。

通常膜式蒸发器与其辅助设备一起构成蒸发操作系统。辅助设备一般有预热器、脱气装置、真空机组、输送泵、精馏液罐和浓缩物料罐以及相应的加热系统和冷却/冷凝系统等，广泛应用于蒸发浓缩、脱气脱溶、蒸馏提纯、蒸馏萃取等工艺。但既有技术的膜式蒸发器多为立式，料液在蒸发器圆筒内的流速较快，易导致挥发性组分蒸发不够充分，一定程度上影响了蒸发效果。

在这类基于料液膜层蒸发为原理的分离、浓缩等蒸馏提取或萃取装置中，大多采用的是间壁加热的传热方式，即夹套或夹层中的热蒸汽或导热油等热介质，先使壁面材料受热，再通过传导加热将热量传递给料液，期间热流穿越了多个界面，影响了换热效率的提高。另一种传热方式是将热蒸汽直接导入蒸发器内，通过对流加热使料液表面加热蒸发，带来的问题是水蒸汽混入到气相挥发物中，额外增加了后续的气液分离负荷，甚至可能影响到分离物的品质。因此，加热介质和与料液的换热方式，也是影响蒸发器效率的重要因素。

微波被定义为波长在lm～1mm，频率在300～3000GHz范围内的一种电磁波，因此，具有直线传播及受不同介质的吸收、反射和透射作用等特性。当介质吸收微波能量时，微波即对介质产生加热作用。

微波主要通过两种机制对介质进行加热：即极化机制和离子传导机制。其中，偶极极化和界面极化是共价化合物的主要极化加热机制，而介质内因存在自由移动离子在电磁场中所产生的离子迁移电流，进而产生热，则是离子化合物的离子传导主要加热机制。