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1、(10)申请公布号 CN 103987430 A (43)申请公布日 2014.08.13 C N 1 0 3 9 8 7 4 3 0 A (21)申请号 201380003236.4 (22)申请日 2013.02.15 P-398120 2012.02.15 PL B01D 1/00(2006.01) H05B 6/00(2006.01) B01D 19/00(2006.01) (71)申请人普拉兹马特罗尼卡新技术股份公司 地址波兰弗罗茨瓦夫 (72)发明人罗伯特阿皮埃乔内克 托马什乔斯卡 (74)专利代理机构上海智信专利代理有限公司 31002 代理人王洁 (54) 发明名称 用于蒸馏或。
2、使液体增稠的方法和装置 (57) 摘要 一种用于蒸馏或者使液体增稠的装置（100）， 包括腔体（102）、电磁辐射发生器（104）和将电磁 辐射发生器（104）与腔体（102）的内部连接的波 导（106）。该装置（100）具有位于波导（106）的 端部（110）下方的通道（108），该通道适用于输 送液体。通道（108）的一端是进口（112），通道 （108）的另一端是液体的出口（114），通道成形为 使液体延长在腔体（102）内的停留时间。一种基 于液体通过腔体（102）、其中液体受电磁辐射发 生器（104）所产生的电磁辐射影响的用于蒸馏或 使液体增稠的方法，液体在其中具有位于传输发 生器（。
3、104）所发出的电磁辐射的波导（106）的端 部（110）下方的通道（108）的腔体中流动，通道 （108）成形为使液体延长在腔体（102）内的停留 时间。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段 日 2014.03.28 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/PL2013/000018 2013.02.15 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/122490 EN 2013.08.22 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号。
4、 CN 103987430 A CN 103987430 A 1/2页 2 1.一种用于蒸馏或使液体增稠的装置（100），包括腔体（102）、电磁辐射发生器（104） 以及将电磁辐射发生器（104）与腔体（102）的内部连接的波导（106），其特征在于，该装置 （100）具有位于波导（106）的端部（110）下方的通道（108），该通道适用于输送液体，通道 （108）的一端为进口（112），通道（108）的另一端为液体的出口（114），通道（108）成形为使 液体延长在腔体（102）中的停留时间。 2.根据权利要求1所述的装置（100），其特征在于，通道（109）具有双螺旋的形状，其中 通道（。
5、106）的入口部分与通道（106）的出口部分在螺旋的中央（202）连接。 3.根据权利要求2所述的装置（100），其特征在于，所述的螺旋是费尔马螺旋。 4.根据权利要求13中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述的波导（106）具 有圆形的横截面。 5.根据权利要求14中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述的通道（108）由 吸收发生器（104）所发出的电磁辐射的材料制成。 6.根据权利要求15中任一项所述的装置（100），其特征在于，其具有系统（118）用 于控制腔体内的压力。 7.根据权利要求16中任一项所述的装置（100），其特征在于，其具有电磁辐射功率 控制系统（116）。
6、，用于控制发生器（104）所发出的电磁辐射的功率。 8.根据权利要求17中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述的通道（108）是 敞开的并具有任意的横截面，例如U形或V形。 9.根据权利要求28中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述的通道（108）的 螺旋的中央位于波导（106）的轴线上。 10.根据权利要求2或49中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述的螺旋具 有三角形的轮廓线。 11.根据权利要求2或49中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述的螺旋具 有矩形的轮廓线。 12.根据权利要求111中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述的液体是在天 然气中。
7、去除污染物的过程中被污染的液体吸附剂。 13.根据权利要求112中任一项所述的装置（100），其特征在于，所述的波导（106） 的端部（110）通过由例如石英玻璃的传导电磁辐射的材料制成的板片/挡板进行闭合。 14.根据权利要求113中任一项所述的装置（100），其特征在于，其具有与腔体 （102）连接的分离器（120），适用于从已蒸发的污染物中将液体的冷凝物分离，分离器具有 与腔体（102）的出口（114）连接的出口。 15.一种基于液体通过腔体（102）、其中液体受电磁辐射发生器（104）所产生的电磁辐 射影响的用于蒸馏或使液体增稠的方法，其特征在于，液体在传输发生器（104）所发出的电 。
8、磁辐射的波导（106）的端部（110）下方的通道（108）中流过腔体，通道（108）成形为使液体 延长在腔体（1 02）内的停留时间。 16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述的通道（109）具有双螺旋的形状， 其中通道（106）的进口部分与通道（108）的出口部分在所述的螺旋的中央（202）接触。 17.根据权利要求15或16所述的方法，其特征在于，其包括控制腔体内压力的步骤。 18.根据权利要求1517中任一项所述的方法，其特征在于，进行蒸馏从而使在从天 权 利 要 求 书CN 103987430 A 2/2页 3 然气中去除污染物的过程中被污染的液体吸附剂再生成。 权 利 要 。
9、求 书CN 103987430 A 1/5页 4 用于蒸馏或使液体增稠的方法和装置 技术领域 0001 本发明涉及用于蒸馏或使液体增稠的方法和装置。 背景技术 0002 在现有的用于蒸馏或使液体增稠的装置中，液体通过使用各种加热器通过热量在 加热器表面和液体的接触表面之间进行交换来加热。液体在其表面发生了蒸发。为了提高 这个过程的效率，人们增加加热器和液体之间进行热交换的面积，从而增加蒸发面积。 0003 为了从气体，例如天然气中去除水分子，人们使用在吸附过程后再生成的各种吸 附剂，固体或液体，例如乙二醇，其在吸附过程后再生。液体吸附剂的再生成过程是基于普 通蒸馏（常压蒸馏），在此期间，其中水。
10、蒸气和碳氢化合物（在天然气的情况下）被蒸馏。常压 蒸馏被广泛使用，然而，就水蒸气而言它不符合所有的规定，因为乙二醇产生了共沸物，而 且最大的再生效率达到了质量的9697%。 0004 在已知的用于再生成液体吸附剂的方法和装置中，吸附剂通过与加热元件接触来 加热，比如以通过燃烧天然气来加热金属管的形式。这种加热方法的缺点在于，吸附剂以接 触方式进行加热，导致了使吸附剂局部过热及其分解，这样转而导致了使其在随后的吸附 和再生成循环中吸附参数逐渐恶化。 发明内容 0005 本发明的目的是为了消除用于蒸馏和使液体增稠的装置和方法的现有技术所已 知的缺点，且特别是为了提高其效率。 0006 在本发明的第。
11、一个实施方式中，用于蒸馏或使液体增稠的装置具有腔体、电磁辐 射发生器和将所述的电磁辐射发生器与所述的腔体的内部进行连接的波导。此外，该装置 具有位于波导的端部下方的通道。该通道适用于输送液体。通道的一端是进口；通道的第 二端是液体的出口。通道成形为使液体延长在腔体中的停留时间。 0007 在本发明的第二个实施方式中，用于蒸馏或使液体增稠的方法是基于液体通过腔 体、其中液体通过电磁辐射发生器所发出的电磁辐射进行处理。液体通过位于传导由发生 器发出的电磁辐射的波导的端部下方的通道流过腔体，通道成形为使液体延长在腔体中的 停留时间。 0008 本发明的其余特征呈现于从属权利要求中。 附图说明 000。
12、9 本发明可以参考附图通过之后详细的描述进行充分的解释，其中： 0010 图1示意性地示出了本发明的一种实施方式中的用于蒸馏液体的装置。 0011 图2示出了本发明的一种实施方式所采用的通道的俯视图，其中双螺旋具有环形 的轮廓线。 0012 图3示出了本发明的一种实施方式所采用的通道的俯视图，其中双螺旋具有矩形 说 明 书CN 103987430 A 2/5页 5 的轮廓线。 0013 图4示出了本发明的一种实施方式所采用的通道的俯视图，其中双螺旋具有三角 形的轮廓线。 具体实施方式 0014 本说明书示出了基于在提纯天然气的过程中所使用的液体吸附剂的再生成的用 于蒸馏或使液体增稠的装置和方法。
13、的实施方式。如同背景技术中所描述的，在这些过程中， 吸附剂从天然气中获取各种液体和/或气态污染物并在这种方式下变成已经消耗的（已经 污染的），因此使其无法用于进一步的使用。为了再生成这样的被污染的吸附剂，人们可以 使用本发明的实施方式中所描述的方法和装置。 0015 蒸馏和使液体增稠的过程的方式是相同的，并使用本发明的实施方式中相同的装 置。这些过程的目标是不同的。在使液体增稠的情况下，人们去除（蒸发）吸附剂，而在蒸馏 过程的情况下，人们去除污染物。 0016 然而需要强调的是，后文所呈现的实施方式绝不限制专利的保护范围，它们仅阐 明了本发明的多种可能的应用中的一种。本发明可以用于所有的场合，。
14、其中水或另一极性 液体为另一液体的污染物，而且还有人们需要通过使液体，例如水从中蒸发从而使液体变 稠的各种场合。 0017 图1示出了一种液体蒸馏装置100。该设备可以应用于，其中用于再生成专用于从 天然气中去除污染物的液体吸附剂。在天然气工业中所使用的典型液体吸附剂为乙二醇。 然而，如上所述，本发明的实施方式中所描述的装置和方法不限于天然气工业或乙二醇。液 体吸附剂的其余例子包括：用于气体脱硫的氨气、氯化锂的溶液、无水或浓（9896%）硫酸 H2SO4。 0018 根据本发明的装置的操作原理是基于通过电磁辐射将极性液体加热。极性液体是 一种液体，其中分子具有不均匀分布的价电子和组成分子的原子。
15、的不平衡的电负性。极性 液体中一个很好的例子是水，它是由于氧原子和两个氢原子结合，在氧原子的一侧产生“多 余”电子并在氢原子的一侧产生电子“缺失”（或者“多余”质子）的原理。这种在水分子中 电子分布的不对称使其成为偶极，并且使水成为极性液体。 0019 不探究该领域专家众所周知的分子水平这些过程的细节，众所周知的是极性液体 吸收一定频率范围内的电磁辐射，它转而增加了其温度。这样的现象应用于，例如微波加 热器。微波加热器，例如微波炉在2.45GHz左右的频率的电磁辐射下工作。这样频率的辐 射可以被食物的主要组成水很好地吸收，并且受此影响将所包含的水被加热。然而，通过电 磁辐射将极性液体加热的现象。
16、不限于2.45GHz频率的微波。这种效果可以基于液体的类型 被利用在不同的范围，从红外线到无线电范围的频率。尽管可以在很宽的频谱范围内使用 电磁辐射，然而通过例如法律条例对于不同用途的频谱的分配进行管制从而施加了一些限 制。这是为了消除干扰或者至少减少它们。 0020 因此，在一个优选实施方式中，根据本发明的液体蒸馏装置通过发出频率为 2.45GHz的辐射的发生器进行工作。在可选的实施方式中，频率可以为允许免费使用的任 何ISM（工业、科学、医学）频段。根据2007年7月3日波兰通信部门的法令DzU No132的 972款，在波兰领域内允许的ISM频段为6.765MHz6.795Mhz；13.。
17、533MHz13.567Mhz； 说 明 书CN 103987430 A 3/5页 6 26.957Mhz27.283Mhz；40.66Mhz40.70Mhz；2400Mhz2483Mhz；5725Mhz5875Mhz； 24000Mhz24250Mhz；61.00GHz61.50GHz；122.00GHz123GHz；244GHz246.00GHz。 以上的数值仅是例子，并绝不用于限定本发明的保护范围，它们的唯一的作用是用于阐释 使用不同频率的辐射的可能性。基于本发明的装置的专门用途，它可以基于相关国家法规 通过不同的频率进行工作。 0021 图1示出了用于蒸馏液体的装置100的一个优选实施。
18、方式，例如根据本发明的液 体吸附剂。装置100具有腔体101，其中流动的液体（例如吸附剂）被加热。在图1所示的 实施方式中，装置具有位于腔体上部的中央的电磁辐射发生器104。发生器可以位于腔体内 或者腔体外。将电磁辐射发生器104设置在腔体102外是有利的，因为当需要维修作业时 这样可更容易接近发生器104。相同地，发生器的中间部位位于腔体102的上部是优选的但 不是唯一的实施方式。在另选的实施方式中，发生器并不位于中间，电磁辐射通过适当形状 的波导106输送至腔体102内所期望的位置。为了减小电磁辐射的损耗，优选的是使用直 的波导106（如图1中），将电磁辐射发生器104与腔体102的内部连。
19、接。波导将电磁辐射 输送至腔体102内并防止它的损耗。发生器104和波导106的设计是现有技术中已知的， 此处不作进一步讨论。 0022 装置100具有位于波导106的端部110下方的通道108，适用于在再生成过程中将 液体吸附剂（或另一种液体）输送过腔体。通道108的一端为进口112，通道108的另一端 是吸附剂的出口114。通道106成形为使吸附剂延长在腔体102内的停留时间。 0023 优选地，波导106的端部110由不吸收发生器104所发出的频率范围的电磁辐射 的材料制成的板片/挡板122闭合。图1所示的实施方式中，波导106的末端为套圈110， 其中设置有石英玻璃窗。板片/挡板122。
20、还可以由其它材料制成，包括但不仅为聚四氟乙 烯或普通的玻璃。图1中套圈的圆锥形形状并非强制性的，端部110的其它形状也是可以 的，例如圆柱形。 0024 板片/挡板122将波导106闭合，防止了蒸汽进入电磁辐射发生器104的磁控管。 石英玻璃尤其适合该任务，因为它可以抵抗非常高的温度。发明人所测得石英玻璃的温度 可高达2000摄氏度。石英玻璃的另一附加好处为，它对于电磁辐射极佳的透射比（低吸收） 从而使得对于闭合波导106特别好。 0025 流入通道108的液体通过提高其温度的电磁辐射进行处理。就流通型加热而言， 液体在出口和进口的温度差尤其基于电磁辐射影响流动液体（吸附剂）的时间。此外，电磁。
21、 辐射目前是由腔体102的壁的范围所限定。为了尽可能高效地利用电磁辐射，该方案的发 明者设计了通道108，其中液体（液体吸附剂）绕着由腔体的壁所限定的整个表面流动，通道 108是一个双螺旋，如图2所示，通道108的入口部分与通道108的出口部分在该螺旋的中 央202接触。 0026 在图2所示的优选实施方式中，通道具有费尔马螺旋的形式。当腔体102具有圆 形的横截面，费尔马螺旋形式的通道完全充满了腔体的底部，因此整个辐射束影响了在通 道108内流动的液体。通道的壁对于加热过程（壁所位于的范围内没有任何液体）的效率有 一些不利影响。然而，在优选的实施方式中，通过使通道的壁尽可能地薄或使通道由吸收。
22、发 生器104所产生的电磁辐射的材料制成可以这个最小化不利影响。通道由吸收发生器104 产生的电磁辐射的材料制造具有额外的好处，因此它使得加热非极性液体变为可能。这个 说 明 书CN 103987430 A 4/5页 7 另选的实施方式容许了本发明的广泛使用，不仅在天然气工业用于再生成液体吸附剂，还 可用于在化学工业、食品工业、建筑工业或自动化工业中的其它领域用于蒸馏或者使液体 增稠。 0027 在一个优选的实施方式中，通道108是敞开的，并具有任意的横截面，例如U形或 V形。这样敞开的通道还可以应用其它可选的横截面。 0028 另外，通道108的双螺旋形式延长了液体在受电磁辐射影响的地方的停。
23、留时间。 液体沿着螺旋移动至通道中央202，然后它流进通道108的出口部分并流过相同的路径至 出口。 0029 如上所述，费尔马螺旋是通道108的一个优选的实施方式。然而，还有其它另选的 实施方式，其中双“螺旋”具有与圆形不同的轮廓线，例如矩形（Fig.3）、三角形（Fig.4）等。 0030 在一个优选的实施方式中，通道108的中央202位于波导106的轴线上。由于电 磁辐射的对称分布，这种定位提高了装置的效率。此外，在研究源于波导106辐射的电磁场 分布时，发明人注意到了电磁场最大的影响发生在波导出口之前的轴线中央。这个研究是 出乎意料的，是由于根据电磁场理论和许多理论家的报告，最大磁场应。
24、位于波导的壁，而在 中央它几乎为零。然而实际上，电磁场影响几乎没有给腔体102的壁（上述的理论家认为它 可能是波导的延伸）带来热效应。通过图1所示的实施方式的结构，人们获得了最大电磁场 恰好位于波导出口的下方并在其轴线上的惊人效果，其通过采用图24，特别是图2的实 施方式所示的通道108，容许了装置效率的明显改进。 0031 在一个优选的实施方式中，装置100具有用于控制腔体内压力的系统118。目前所 知，当压力减小时，液体的沸点降低，这样转而容许了污染物在一个较低的温度从吸附剂中 蒸发。如果吸附剂在高温不稳定，这就尤其重要。还有，这可以利用在通过蒸发（此时污染 物是将被去除的溶剂）使液体增稠。
25、的过程中。另一方面，压强增加使沸点增高，这意味着人 们可以将液体加热至高于大气压力的温度。人们可以使用真空泵或者换气扇，或者其他现 有技术中的解决方案用于控制腔体内的压强。 0032 在特别优选的实施方式中，波导106由石英玻璃闭合，并且另外安装换气扇或其 它装置用于从腔体中排空蒸汽。通过这种方法，通过通风罩产生了吹走腔体102外所疏散 的蒸汽的气流。因此，石英玻璃板片上蒸汽的储沉积被消除或至少明显减少。 0033 优选地，装置100还具有一个分离器120使已蒸发的组分分离，从而使得已净化的 液体流回系统中。与例如乙二醇的液体吸附剂的再生成相关实施方式中，在腔体102内的 乙二醇还会发生微量的。
26、蒸发。这样蒸发的吸附剂在分离器120中被分离并作为已净化的吸 附剂再次指向循环系统中。在一个实施方式中，分离器120的出口与排放口通道114连接。 为简单起见，图1中仅示出了分离器120的一个出口。然而，另外的实施方式可以具有更多 的出口排放不同的已蒸发组分，或者仅有一个出口与排放口通道114连接，以及第二个出 口用于排放已蒸发的污染物（没有将它们分成各组分）。 0034 通道108中液体的流速由腔体进口的阀门控制。在另一实施方式中，流速由进口 和出口所位于的不同水平高度来控制。 0035 优选地，该装置100具有电磁辐射功率控制系统116用于控制发生器104所发出 的电磁辐射的功率。 003。
27、6 由于在加热技术中应用了微波流，本发明的实施方式中用于蒸馏或者使液体增稠 说 明 书CN 103987430 A 5/5页 8 的装置对再生成的吸附剂按体积进行加热。再生成吸附剂的全部体积同时进行加热，因此 容许了更快地加热污染物以及加速它们的蒸发。这里应强调的是，当应用于用于提纯天然 气的吸附剂的再生成，微波加热容许打破共沸点的结合，可以获得如同实验室试验所确认 的，高浓度乙二醇通过其浓缩至按重量计的99%以上。本解决方案额外的好处在于，在液 体吸附剂为非极性液体的情况下，水可能会被蒸馏出（或其它为极性液体的污染物），是由 于电磁辐射（微波）影响了水分子但不影响吸附剂的分子，使得无需将热吸附剂本身进行加 热，就增加了使其蒸发的水的温度。由于这样，人们可以从吸附剂中将水去除，通过在已知 的装置和根据现有技术中已知的方法进行加热，其寿命减短，在这种情况下高温直接影响 吸附剂。 说 明 书CN 103987430 A 1/2页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 103987430 A 2/2页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 103987430 A 10 。