真空式热泵型蒸馏装置 所属技术领域
本发明涉及蒸馏机，特别涉及真空式热泵型蒸馏装置，它可以是蒸馏水机、海水蒸馏机、盐类溶液蒸馏机、酸类溶液蒸馏机、碱类溶液蒸馏机、酒蒸馏机、原油蒸馏机、重金属废水蒸馏机、电镀废水蒸馏机、氰化物污水蒸馏机、液态化工原料蒸馏机、液态药品蒸馏机、液态食品蒸馏机、污水蒸馏机、有毒废水蒸馏机中的任意一种。
背景技术
随着人口的膨胀和工业快速发展，用水量与日俱增，水体污染也日趋严重。全世界每年排放的污水现达6900多亿吨，从而造成5万多亿吨水体被污染(几乎所有河流都被污染)，人类正在遭受缺水危机的同时又遭受水质污染危机的严峻挑战。据媒体报道，由于饮用不符合卫生要求的水而导致的疾病有50多种，平均每天发生与水相关的疾病65万例，致使地球每年有700多万人因不洁净饮水引起疾病而死亡，目前因水污染的原因而成为“环境难民”者已超过1亿人。另据媒体报道，中国约有8.7亿人口饮用大肠杆菌超标的水或饮用被有机物污染的水或饮用被重金属污染的水，据此推测，全世界至少有30亿人口正在饮用不合格的水，这些不合格的水正在时时刻刻影响着人类的身体健康。为此全世界许多人开始饮用矿泉水和纯净水，由于矿泉水和纯净水都采用了滤料(或膜)过滤，随着过滤的不断进行，滤料(或膜)中的机械杂质和细菌也将逐渐增多，如果不能及时清洗或更换滤料(或膜)，矿泉水和纯净水的水质将得不到保证，这是瓶装水或桶装水经常抽查不合格的原因所在。据2008年10月12日潇湘晨报报道，湖南省工商局检测72.7％的桶装水不合格；据2006年9月7日泛珠三角区域合作工商信息网报道，广东省发现64％的桶装水和瓶装水不合格(抽查200批次瓶装水和桶装水)；据2006年7月12日中国食品科技网报道，四川工商局检测结果发现54.8％的桶装水不合格。
也有许多人正在饮用蒸馏水，蒸馏水的最大特点就是干净，几乎不含任何对人体有害的物质，可以通过加入麦饭石使蒸馏水成为矿化蒸馏水，这样可彻底提高人们的饮用水标准，如果能低成本生产蒸馏水，则可极大地改善人类的健康状况。
蒸馏水除了被饮用外，还被广泛应用到电镀业、制药业、食品加工业、制酒业、饮料业等行业中，由于蒸馏水在目前工艺条件下不但消耗大量的电能、而且消耗大量的冷却水，所以价格更加昂贵，其推广速度很慢。
全世界每年生产36亿吨原油，这些原油都需要到炼油厂进行蒸馏，以得到汽油、柴油等各种产品，在这个蒸馏过程中不但要消耗大量的能量，而且需要消耗大量的冷却水，给环境造成了严重的污染。
在制酒工业中，需要把酒提纯或酒精度提高，也需要蒸馏，在蒸馏过程中需要消耗大量的能量；在化工工业中，有时需要把液态化工原料的浓度提高或提纯，也需要蒸馏，在蒸馏过程中也需要消耗大量的能量；在制药工业中，有时需要把液态药品的浓度提高或提纯，也需要蒸馏，在蒸馏过程中也需要消耗大量的能量；在食品工业中，有时需要把液态食品蒸馏，在蒸馏过程中也需要消耗大量的能量。如果这些工业能实现低成本蒸馏，则可节约大量的电能。
电镀污水不但污染环境、而且使一些重金属流失，如果能采用低成本蒸馏电镀污水，则不但可以回收利用重金属，而且可以低价获得电镀工业必需的蒸馏水、还可彻底避免环境污染。
氰化物在冶金、电镀、化工、金矿开采、塑料生产、相片冲洗中广泛应用，含氰化物污水对环境有极大的破坏作用，如果能采用低成本蒸馏含氰化物污水，则不但可以回收利用氰化物，而且可以低价获得可以回用的蒸馏水、还可彻底避免环境污染。
【发明内容】
目前蒸馏水机采用电加热、采用自来水冷却，所以特别耗能耗水，每吨蒸馏水耗电高达480kW·h(例如，北京中西远大科技有限公司生产的多效蒸发法蒸馏水器，每小时耗电24度，每小时生产蒸馏水50升，折算每吨蒸馏水耗电480度)。有的蒸馏水机采用自来水冷却，每吨蒸馏水还需要消耗14吨自来水作冷却液。本发明公开的真空式热泵型蒸馏装置巧妙地利用热泵的蒸发管吸收高温蒸汽的能量来加热水，与此同时高温蒸汽被吸热后冷凝为蒸馏水，高温蒸汽的冷却过程不消耗任何自来水，从而实现高效节能和高效节水。
本发明公开了真空式热泵型蒸馏装置，其包括蒸发罐总成、冷凝罐总成、蒸馏水罐总成、真空缓冲罐总成、真空泵、真空泵进气管、真空泵排气孔、电热棒、压缩机、高温冷凝器、低温蒸发器、压缩机出口管线、压缩机进口管线、连接管、节流阀；所述的高温冷凝器一端通过压缩机出口管线与压缩机相连，另一端通过连接管与节流阀相连；所述的低温蒸发器一端通过连接管与节流阀相连，另一端通过压缩机进口管线与压缩机相连；所述的蒸发罐总成的蒸发罐出气管与冷凝罐总成的冷凝罐进气管相连；其特征在于所述的真空泵通过真空泵进气管与蒸馏水罐总成的蒸馏水罐出气管相连；所述的高温冷凝器安装在蒸发罐总成的蒸发罐内，所述的低温蒸发器安装在冷凝罐总成的冷凝罐内；所述的电热棒安装在蒸发罐总成的蒸发罐上。
所述的蒸发罐总成包括蒸发罐1、浮球进液阀4、蒸发罐出气管5、排污管7、排污阀8、温度传感器2、蒸发罐液位开关3、输液管21。所述的浮球进液阀4安装在蒸发罐1的壁上，所述的排污管7安装在蒸发罐1的底部，所述的排污阀8安装在排污管7上，所述的温度传感器2安装在蒸发罐1上，所述地蒸发罐液位开关3安装在蒸发罐1上，所述的输液管21与浮球进液阀4相连。
所述的冷凝罐总成包括冷凝罐16、安全阀17、冷凝罐进气管18、输气管19、冷凝罐排液管20。所述的安全阀17安装在冷凝罐16上，所述的冷凝罐进气管18通过输气管19与蒸发罐出气管5相连，所述的冷凝罐排液管20安装在冷凝罐16的底部。
所述的蒸馏水罐总成包括蒸馏水罐27、蒸馏水罐进水管26、第一真空压力传感器28、蒸馏水罐出气管29、蒸馏水罐液位开关30、蒸馏水罐排液管31、蒸馏水罐排液阀32。所述的蒸馏水进水管26安装在蒸馏水罐27上；所述的蒸馏水罐出气管29安装在蒸馏水罐27上，并与真空泵进气管35相连；所述的蒸馏水罐排液管31安装在蒸馏水罐27的底部；所述的蒸馏水罐排液阀32安装在蒸馏水罐排液管31上。
所述的真空缓冲罐总成包括真空缓冲罐39、真空缓冲罐出气管38、第二真空压力传感器40、真空缓冲罐排液管41、真空缓冲罐排液阀42。所述的真空缓冲罐出气管38安装在真空缓冲罐39上；所述的第二真空压力传感器40安装在真空缓冲罐39上；所述的真空缓冲罐排液管41安装在真空缓冲罐39的底部；所述的真空缓冲罐排液阀42安装在真空缓冲罐排液管41上。
本发明公开的真空式热泵型蒸馏装置的有益效果如下：
1)巧妙地利用了热泵转移热量的技术，不但可以利用蒸发管把蒸汽所携带的热量全部吸收利用起来，而且可以不用自来水或空气来冷却，从而实现高效节能和高效节水。
2)可以让蒸馏水机进入千家万户，如果在蒸馏水罐内加上麦饭石，则可使蒸馏水实现矿化，可以确保人们喝上干净且富含矿物质的矿化蒸馏水，使人们远离疾病。
3)可以使电镀行业低成本生产蒸馏水，同时可以回收利用重金属，这样不但可以提高经济效益，而且可以彻底告别环境污染，并能提高重金属的利用率。
4)可以低成本将氰化物废水转化成为蒸馏水，从而可以彻底告别环境污染，并能提高氰化物的利用率。
5)可以把海水变成蒸馏水。
6)可以使高耗能的原油蒸馏实现高效节能。
7)可以将污水、有毒污水实现无害化处理，从而实现保护环境。
8)可以减少二氧化碳排放。
【附图说明】
图1为本发明真空式热泵型蒸馏装置的示意图。
其中附图标记如下：
蒸发罐1、温度传感器2、蒸发罐液位开关3、浮球进液阀4、蒸发罐出气管5、电热棒6、排污管7、排污阀8、压缩机9、压缩机出口管线10、高温冷凝器11、连接管12、节流阀13、低温蒸发器14、压缩机进口管线15、冷凝罐16、安全阀17、冷凝罐进气管18、输气管19、冷凝罐排液管20、输液管21、板式换热器出水管22、板式换热器23、板式换热器进液管24、进液截至阀25、蒸馏水罐进水管26、蒸馏水罐27、第一真空压力传感器28、蒸馏水罐出气管29、蒸馏水罐液位开关30、蒸馏水罐排液管31、蒸馏水罐排液阀32、真空泵33、真空泵排气孔34、真空泵进气管35、蒸馏水罐出气阀36、真空缓冲罐出气阀37、真空缓冲罐出气管38、真空缓冲罐39、第二真空压力传感器40、真空缓冲罐排液管41、真空缓冲罐排液阀42、程序控制器(图中未标出)。
【具体实施方式】
下面结合附图1对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示，本发明真空式热泵型蒸馏装置，其包括程序控制器、蒸发罐总成、冷凝罐总成、蒸馏水罐总成、真空缓冲罐总成、真空泵33、真空泵进气管35、真空泵排气孔34、电热棒6、压缩机9、高温冷凝器11、低温蒸发器14、压缩机出口管线10、压缩机进口管线15、连接管12、节流阀13；所述的高温冷凝器11一端通过压缩机出口管线10与压缩机9相连，另一端通过连接管12与节流阀13相连；所述的低温蒸发器14一端通过连接管12与节流阀13相连，另一端通过压缩机进口管线15与压缩机9相连；所述的蒸发罐总成的蒸发罐出气管5与冷凝罐总成的冷凝罐进气管18相连；所述的真空泵33通过真空泵进气管35与蒸馏水罐总成的蒸馏水罐出气管29相连；所述的高温冷凝器11安装在蒸发罐总成的蒸发罐1内；所述的低温蒸发器14安装在冷凝罐总成的冷凝罐16内；所述的电热棒6安装在蒸发罐总成的蒸发罐1上。
所述的蒸发罐总成包括蒸发罐1、浮球进液阀4、蒸发罐出气管5、排污管7、排污阀8、温度传感器2、蒸发罐液位开关3、输液管21。所述的浮球进液阀4安装在蒸发罐1的壁上，所述的排污管7安装在蒸发罐1的底部，所述的排污阀8安装在排污管7上，所述的温度传感器2安装在蒸发罐1上，所述的蒸发罐液位开关3安装在蒸发罐1上，所述的输液管21与浮球进液阀4相连。
所述的冷凝罐总成包括冷凝罐16、安全阀17、冷凝罐进气管18、输气管19、冷凝罐排液管20。所述的安全阀17安装在冷凝罐16上，所述的冷凝罐进气管18通过输气管19与蒸发罐出气管5相连，所述的冷凝罐排液管20安装在冷凝罐16的底部。
所述的蒸馏水罐总成包括蒸馏水罐27、蒸馏水罐进水管26、第一真空压力传感器28、蒸馏水罐出气管29、蒸馏水罐液位开关30、蒸馏水罐排液管31、蒸馏水罐排液阀32。所述的蒸馏水进水管26安装在蒸馏水罐27上；所述的蒸馏水罐出气管29安装在蒸馏水罐27上，并与真空泵进气管35相连；所述的蒸馏水罐排液管31安装在蒸馏水罐27的底部；所述的蒸馏水罐排液阀32安装在蒸馏水罐排液管31上。
所述的真空缓冲罐总成包括真空缓冲罐39、真空缓冲罐出气管38、第二真空压力传感器40、真空缓冲罐排液管41、真空缓冲罐排液阀42。所述的真空缓冲罐出气管38安装在真空缓冲罐39上；所述的第二真空压力传感器40安装在真空缓冲罐39上；所述的真空缓冲罐排液管41安装在真空缓冲罐39的底部；所述的真空缓冲罐排液阀42安装在真空缓冲罐排液管41上。
下面分析真空式热泵型蒸馏装置是如何工作的？
第一步：给蒸发罐1补水到额定液位：打开进液截至阀25，让自来水流经板式换热器(24、23、22)、输液管21、浮球进液阀4，当液位达到指定液位时，浮球进液阀4将自动关闭。
第二步：抽真空：打开蒸馏水罐出气阀36和真空缓冲罐出气阀37，启动真空泵33，将蒸发罐1、冷凝罐16、蒸馏水罐27、真空缓冲罐39抽到指定的真空度；当真空度达到设计要求时，真空泵33停止工作。
第三步：热激励：启动电热棒6，当蒸发罐1内的水温达到设计温度时，蒸发罐、冷凝罐内将充满蒸汽，电热棒6停止工作，这样为下步热泵工作提供激励热源。
第四步：蒸馏水持续生产过程：启动压缩机9，高温制冷剂经过压缩机出口管线10进入高温冷凝器11，高温制冷剂在释放热量加热水的同时冷凝成为液相(在这个过程：水将被加热并变成蒸汽)，液相制冷剂经过节流阀13进入低温蒸发器14，液态制冷剂在吸收蒸汽热量后变成气态制冷剂(在这个过程蒸汽被吸收能量后冷凝成为液态水，这里不需要消耗任何冷却水)，最后从压缩机进口管线15回流到压缩机9，开始下一个循环。在不断的循环过程中，蒸发罐1内的水将不断被变成蒸汽，蒸汽经过蒸发罐出气管5、输气管19、冷凝罐进气管18进入冷凝罐16，蒸汽的热量将被低温蒸发器14吸收，吸收热量后的蒸汽将成为冷凝水，冷凝水将先经过冷凝罐排液管20进入板式换热器23(把冷凝水的余热传给自来水)，最后经过蒸馏水罐进水管26进入蒸馏水罐27，当蒸馏水罐27的液位达到指定刻度时，热泵停止工作，并关闭真空缓冲罐出气阀37，以保持真空缓冲罐39的真空度。
第五步：当真空度不够时，再次启动真空泵33，使真空度保持在一定的范围内。
为了避免因电热棒加热过度导致蒸发罐和冷凝罐压力过高而引起安全事故，所以在冷凝罐上安装了安全阀，当然也可安装在蒸发罐、或蒸馏水罐、或真空缓冲罐上。
其它实施方式
本发明并不局限于上述实施方式，上述优选实施方式仅为示例性的，本领域的技术人员可以根据本发明的精神实质，做出各种等同的修改和替换及不同组合，而得到不同的实施方式。