将液体快速浓缩成高浓度液体的制备方法及装置.pdf

本发明公开了一种利用液体空间喷雾并被快速浓缩成高浓度液体的装置及工艺，由气体加热器、高速旋转式雾化器、快速浓缩塔器和气液分离器等组成。其特征在于是将待浓缩的液体通过雾化装置在高温气体的浓缩塔器内把液体雾化成细小至微米级的雾滴，微米级的雾滴于350-750℃的高温环境下，完成快速蒸发浓缩，从而获得高浓度的液体；其特征也在于液体的空间雾化，使得比表面积大副增加，提高了浓缩的效率。本发明公开的装置具有传热系数高，不怕结垢、操作简单、连续运行等特点，特别适合于稻麦草制浆造纸黑液、酒精废液、热敏性液体等物料和需要高浓度的液体产品的浓缩。

权利要求书
1、  一种将液体快速浓缩成高浓度液体的制备方法，其特征在于：在塔器内将待浓缩的液体通过雾化装置雾化成雾滴，且按质量比1∶(5-15)比例把液体和温度为350-750℃的空气混合接触，对雾滴进行快速蒸发浓缩，并将浓缩后的进行气液分离，制得高浓度的浓缩液体。

2、  根据权利要求1所述的液体快速浓缩成高浓度液体的制备方法，其特征在于所述通过雾化装置雾化的雾滴细小至微米级。

3、  一种用于实施权利要求1所述液体快速浓缩成高浓度液体的制备方法的浓缩装置，包括快速浓缩塔器(6)，在所述的快速浓缩塔器(6)上设置有出液口(65)、空气流通的通道以及气体排出口(62)，其特征在于：在所述的快速浓缩塔器(6)上端还设有一液体雾化器(3)，在所述的雾化器(3)上设置有进液口(31)和雾化液出口(32)，所述的雾化液出口(32)设置在快速浓缩塔器(6)的内部，所述的通道的进气端(21)设置在快速浓缩塔器(6)外部，通道的出气端(22)设置在雾化液出口(32)周围。

4、  根据权利要求3所述的浓缩装置，其特征在于：在所述的快速浓缩塔器(6)上端还设置高温气体分配器(2)，在高温气体分配器(2)上设置有进气端和出气端，进气端和出气端之间形成所述的空气流通的通道。

5、  根据权利要求4所述的浓缩装置，其特征在于：还包括一热风炉(1)，该热风炉(1)与气体分配器(2)的进气端相连。

6、  根据权利要求3所述的浓缩装置，其特征在于：在所述的快速浓缩塔器(6)内还设置有一压力监测器(61)，在所述的气体排出口(62)上还连接一气液分离器(8)，该气液分离器(8)包括漩流器(81)和分离器(82)。

7、  根据权利要求6所述的浓缩装置，其特征在于：所述的快速浓缩塔器(6)由相互连接的圆柱筒体(63)和锥形筒体(64)构成，圆柱筒体(63)位于锥形筒体(64)的上端，所述的压力监测器(61)设置在圆柱筒体(63)上，所述的气体排出口(62)设置在锥形筒体(64)。

8、  根据权利要求3或4所述的浓缩装置，其特征在于：还包括浓缩液贮槽(7)、待浓缩液贮槽(5)以及液体输送泵(4)，所述的浓缩液贮槽(7)设置在快速浓缩塔器(6)的下端，所述的待浓缩液贮槽(5)通过液体输送泵(4)与液体雾化器(3)的进液口连接。

说明书将液体快速浓缩成高浓度液体的制备方法及装置
技术领域
本发明涉及一种利用液体空间喷雾并被快速浓缩成高浓度液体的装置及工艺方法，尤其涉及一种适用于有高浓度要求的高粘度、易结垢、热敏性的液体的浓缩工艺及装置。
背景技术
目前，在液体蒸发浓缩技术领域中主要采用的设备有标准式蒸发器、外循环升降膜式蒸发器、板式蒸发器、水平管式喷淋蒸发器等，但这些设备用于蒸发浓缩稻麦草制浆废液、糖汁、酒精生产废液等粘度大、易结垢的溶液时，特别当需要高浓度的浓缩液时，这些装置的传热效能更低、且易于结垢，结垢后设备内清垢劳动强度大，设备维护成本高，有些由于结构原因无法清垢，使得设备被迫报废，以至难以经济合理地运行。
申请号为200620024482的专利要求的造纸黑液热风直接蒸发浓缩装置，采用浓缩塔下部进热风，上部配置进料管束，这种装置由于料液并没有被雾化，而是成线条状液膜，因此，蒸发能力不高，而且采用管束后管束外和喷淋口易于结垢，甚至堵塞喷淋口，且装置的结构复杂，不利于维修和清垢。
申请号为200510125381的专利要求保护的一种获得高度浓缩的可流动的甜菜碱水溶液的方法，该专利为了获得高浓度的浓缩液，实际并没有采用了浓缩的方法，而是采用了添加化学增稠剂的办法。
综上，目前为了获得高浓度的浓缩液未有本专利申请的装置和工艺报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种蒸发强度大，传热系数高，操作弹性大、不怕结垢、操作简单、能够连续运行的、特别适合于需要高浓度、易结垢的液体的快速浓缩方法及装置。
为解决上述技术问题，本发明浓缩液的制备方法采用如下技术方案：在塔器内将待浓缩的液体通过雾化装置雾化成雾滴，且按质量比1∶(5-15)比例把液体和温度为350-750℃的空气混合接触，对雾化成微米级的雾滴进行快速蒸发浓缩，并将浓缩后的进行气液分离，制得高浓度的浓缩液体。
为了进一步提高雾滴的蒸发和浓缩的浓度，所述通过雾化装置雾化的雾滴细小至微米级。
本发明浓缩装置采用如下技术方案：包括快速浓缩塔器，在所述的快速浓缩塔器上设置有出液口、空气流通的通道以及气体排出口，在所述的快速浓缩塔器上端还设有一液体雾化器，在所述的雾化器上设置有进液口和雾化液出口，所述的雾化液出口设置在快速浓缩塔器的内部，所述的通道的进气端设置在快速浓缩塔器外部，通道的出气端设置在雾化液出口周围。
为了进一步提高浓缩液的浓度，在所述的快速浓缩塔器上端还设置高温气体分配器，在高温气体分配器上设置有进气端和出气端，进气端和出气端之间形成所述的空气流通的通道。
通道内要求通以高温空气，所以采用一热风炉提供高温空气，该热风炉与气体分配器的进气端相连。
在所述的快速浓缩塔器内还设置有一压力监测器，在所述的气体排出口上还连接一气液分离器，该气液分离器包括漩流器和分离器。
所述的快速浓缩塔器由相互连接的圆柱筒体和锥形筒体构成，圆柱筒体位于锥形筒体的上端，所述的压力监测器设置在圆柱筒体上，所述的气体排出口设置在锥形筒体。
还包括浓缩液贮槽、待浓缩液贮槽以及液体输送泵，所述的浓缩液贮槽设置在快速浓缩塔器的下端，所述的待浓缩液贮槽通过液体输送泵与液体雾化器的进液口连接。
与现有技术相比：本发明浓缩液的制备方法具有如下优点：
1、本发明在浓缩过程中通过雾化装置将待浓缩液进行雾化，把待浓缩液体雾化成雾滴，雾滴与温度为350-750℃空气以1∶(5-15)比例接触，雾滴快速蒸发并浓缩，整个过程在20-30s内完成，同时提高了浓缩液的浓度。
2、通过雾化的方式，可以把液体的表面积大幅提高，例如，1cm3的正方体液体的表面积只有6×10-4m2，而如果被雾化成50μm的球形雾滴，其表面积变为72m2，扩大了12万倍。而增加了传热传质的表面积，会大大地提高了装置的蒸发和浓缩速率，使得溶液的浓缩能够在几十秒内完成。
3、本发明的制备方法具有操作方便，液体从进到出一次完成达到要求的高浓度。
4、本发明的制备方法无须象其他蒸发器需要不断地循环液体使得液体不断蒸发达到浓缩的目的，因此，对于热敏性的液体液非常适用。
与现有技术相比，本发明浓缩装置具有如下优点：
1、本发明浓缩装置在浓缩塔器上端设置雾化器以及空气流通的通道，对待浓缩的液体进行雾化的同时，从通道内通如高温空气对雾化的雾滴进行快速蒸发浓缩，不仅可以提高浓缩液浓缩的浓度，还不怕由于蒸发浓缩造成液体在浓缩塔器内结垢，即使产生了结垢也不影响设备的运行。
2、为了进一步加快雾滴的蒸发及浓缩，在浓缩塔器上端还设置高温气体分布器，将高温空气平均分配到雾化的雾滴处，提高了雾滴浓缩的均匀性以及浓缩度。
3、本发明浓缩装置在浓缩塔器的气体排出口上连接气液分离器，对浓缩过程中的多于气体进行气液分离，浓缩液直接回收到浓缩液贮槽中，减少浪费，并降低排出气体的对大气的污染。
4、本发明所采用的空间喷雾快速浓缩装置采用了常压操作，大大地减少了常规蒸发器由于需要真空带来的一系列的问题和设备、管路的特殊制作要求，同时节省了能源。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图。
图2是本发明装置的又一实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1、图2，对本发明作详细说明：
实施例1
一种用于制备建筑黏合剂的空间喷雾超浓浓缩工艺方法，是由输送泵4将储存在待浓缩液贮槽5中初始浓度为20-25％的黏合剂液体送至位于浓缩塔器6顶部地旋转式雾化装置3中，在浓缩塔器6内把它雾化成1-200微米的细雾，同时350-750℃热空气由高温燃煤热风炉1产生，，高温气体的温度最佳范围为480-550℃，并由风机9送入位于浓缩塔器6顶部的高温气体分布器2，被均匀地分配进入浓缩塔器6内，且按1∶(5-15)比例把液体和高温气体充分混合接触，优先选择比例为1∶(10-15)，高温使得雾滴快速蒸发浓缩，从而最终获得浓度超过60％的浓缩液体，从浓缩塔器6的底部排出进入浓缩液贮槽7，尾气经由气液分离器8和风机10排入大气中。
在本实施例中，雾化器的型号为RW10T，由无锡市林洲干燥机厂生产，高温气体分布器的型号为DAR315，由无锡市林洲干燥机厂生产。
实施例2
一种用于麦草制浆造纸黑液的空间喷雾快速超浓浓缩装置，包括包括快速浓缩塔器6，在所述的快速浓缩塔器6上设置有出液口、空气流通的通道以及气体排出口，在快速浓缩塔器6上端还设有一液体雾化器3，在雾化器3上设置有进液口和雾化液出口，雾化液出口设置在快速浓缩塔器6的内部，通道的进气端设置在快速浓缩塔器6外部，通道的出气端设置在雾化液出口周围。在快速浓缩塔器6上端还设置高温气体分配器2，在高温气体分配器2上设置有进气端和出气端，进气端和出气端之间形成所述的空气流通的通道。还包括一热风炉1，该热风炉1与气体分配器2的进气端相连。在快速浓缩塔器6内还设置有一压力监测器61，在所述的气体排出口62上还连接一气液分离器8，该气液分离器8包括漩流器81和分离器82。快速浓缩塔器6由相互连接的圆柱筒体和锥形筒体构成，圆柱筒体位于锥形筒体的上端，压力监测器61设置在圆柱筒体上，气体排出口62设置在锥形筒体。还包括浓缩液贮槽7、待浓缩液贮槽5以及液体输送泵4，所述的浓缩液贮槽7设置在快速浓缩塔器6的下端，待浓缩液贮槽5通过液体输送泵4与液体雾化器3的进液口连接。
本工艺的热风炉采用了间接式燃油热风炉，进风温度控制在350-750℃，优先选择380-420℃，采用的雾化器的转速高达18000rpm，经过如图一的流程把麦草制浆黑液从初始浓度8％浓缩到超过50％，而且可以更高，这样的高浓度完全可以满足大型造纸厂碱回收的工艺要求。
在本实施例中，雾化器的型号为RW500，由无锡市林洲干燥机厂生产，高温气体分布器的型号为DAR150，由无锡市林洲干燥机厂生产。