背景技術(shù)：
短程的含義不是指蒸發(fā)器的長度、高度或直徑的尺寸，而是指物料分子運動平均自由程。眾所周知，當(dāng)混合液體物料被加熱板加熱后，輕、重分子會逸出液面而進(jìn)入氣相，由于輕、重分子的自由程不同，使得不同物質(zhì)的分子從液面逸出后移動距離不同。輕分子從液面逸出后移動距離大，其自由程就長，重分子從液面逸出后移動距離小，其自由程就短，在沸騰的薄膜和冷凝面之間的壓差是蒸汽流向的驅(qū)動力，對于微小的壓力降就會引起蒸汽的流動。在1mbar下運行要求在沸騰面和冷凝面之間非常短的距離，基于這個原理制作的蒸餾器稱為短程蒸發(fā)器。若能恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置一塊冷凝板，則輕分子達(dá)到冷凝板被冷凝排出，而重分子達(dá)不到冷凝板沿混合液排出。這樣，達(dá)到物質(zhì)蒸發(fā)分離的目的。

短程蒸餾器是一個工作在1～0.001mbar壓力下熱分離技術(shù)過程，它較低的沸騰溫度，非常適合熱敏性、高沸點物。短程蒸餾器(用于分子蒸餾裝置中)有一個內(nèi)置冷凝器(指現(xiàn)有技術(shù)中)在加熱面的對面，并使操作壓力降到0.001mbar。其基本構(gòu)成：帶有加熱夾套的圓柱型筒體，轉(zhuǎn)子和內(nèi)置冷凝器；在轉(zhuǎn)子的固定架上精確裝有刮膜器和防飛濺裝置。內(nèi)置冷凝器位于蒸發(fā)器的中心，轉(zhuǎn)子在圓柱型筒體和冷凝器之間旋轉(zhuǎn)。短程蒸餾器由外加熱的垂直圓筒體、位于它的中心冷凝器及在蒸餾器和冷凝器之間旋轉(zhuǎn)的刮膜器組成。

分子蒸餾是一種特殊的液--液分離技術(shù)，它不同于傳統(tǒng)蒸餾依靠沸點差分離原理，而是靠不同物質(zhì)分子運動平均自由程的差別實現(xiàn)分離。短程蒸餾器還適合于進(jìn)行分子蒸餾。分子流從加熱面直接到冷凝器表面。分子蒸餾過程可發(fā)如下四步：

1、分子從液相主體向蒸發(fā)表面擴(kuò)散：通常，液相中的擴(kuò)散速度是控制分子蒸餾速度的主要因素，所以應(yīng)盡量減薄液層厚度及強(qiáng)化液層的流動；

2、分子在液層表面上的自由蒸發(fā)：蒸發(fā)速度隨著溫度的升高而上升，但分離因素有時卻隨著溫度的升高而降低，所以，應(yīng)以被加工物質(zhì)的熱穩(wěn)定性為前提，選擇經(jīng)濟(jì)合理的蒸餾溫度；

3、分子從蒸發(fā)表面向冷凝面飛射：蒸氣分子從蒸發(fā)面向冷凝面飛射的過程中，可能彼此相互碰撞，也可能和殘存于兩面之間的空氣分子發(fā)生碰撞。由于蒸發(fā)分子遠(yuǎn)重于空氣分子，且大都具有相同的運動方向，所以它們自身碰撞對飛射方向和蒸發(fā)速度影響不大。而殘氣分子在兩面間呈雜亂無章的熱運動狀態(tài)，故殘氣分子數(shù)目的多少是影響飛射方向和蒸發(fā)速度的主要因素；

4、分子在冷凝面上冷凝：只要保證冷熱兩面間有足夠的溫度差(一般為70～100℃)，冷凝表面的形式合理且光滑則認(rèn)為冷凝步驟可以在瞬間完成，所以選擇合理冷凝器的形式相當(dāng)重要。

短程蒸發(fā)器的特點：

1、普通蒸餾在沸點溫度下進(jìn)行分離，分子蒸餾可以在任何溫度下進(jìn)行，只要冷熱兩面間存在著溫度差，就能達(dá)到分離目的；

2、普通蒸餾是蒸發(fā)與冷凝的可逆過程，液相和氣相間可以形成相平衡狀態(tài)；而分子蒸餾過程中，從蒸發(fā)表面逸出的分子直接飛射到冷凝面上，中間不與其它分子發(fā)生碰撞，理論上沒有返回蒸發(fā)面的可能性，所以，分子蒸餾過程是不可逆的；

3、普通蒸餾有鼓泡、沸騰現(xiàn)象；分子蒸餾過程是液層表面上的自由蒸發(fā)，沒有鼓泡現(xiàn)象；

4、表示普通蒸餾分離能力的分離因素與組元的蒸汽壓之比有關(guān)，表示分子蒸餾分離能力的分離因素則與組元的蒸汽壓和分子量之比有關(guān)，并可由相對蒸發(fā)速度求出。

可見，短程蒸發(fā)器主要應(yīng)用于熔融物料的分子蒸餾裝置。

以下對現(xiàn)有技術(shù)中短程蒸發(fā)器的不足和缺陷進(jìn)行說明：

目前短程蒸發(fā)器均由外加熱的垂直圓筒體和位于它的中心冷凝器以及在圓筒體和冷凝器之間旋轉(zhuǎn)的刮膜器三部分組成，存在的不足和缺陷如下：

1.實際上，刮膜器的刮板或刮刀與加熱圓筒內(nèi)壁吻合的程度差異較大，形成的蒸餾薄膜厚薄不均，使蒸餾分離效果產(chǎn)生差異。有許多用戶反映，同時加工的兩套蒸餾設(shè)備，產(chǎn)品得率始終存在一定差異，其中，吻合程度的差異是造成這種現(xiàn)象的原因之一。

2.刮膜器的刮板或刮刀運動迎面堆積厚厚的物料無法被蒸餾分離出來，蒸餾得率下降。

3.刮膜器的刮板或刮刀是有一定體積和厚度，對自由程在40毫米以下的物料來說，中型規(guī)模短程蒸發(fā)器已無法設(shè)計。尤其對自由程在10毫米以下的物料來說，微型短程蒸發(fā)器都無法設(shè)計了。一般生產(chǎn)物料的自由程在20～50毫米之間，顯然，現(xiàn)有技術(shù)已無法滿足現(xiàn)代化工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

4.實際設(shè)計加工的短程蒸發(fā)器冷卻面是由按圓周排列的無縫鋼管組成的，與蒸發(fā)面之間的距離是遠(yuǎn)近都有，遠(yuǎn)近相差45％以上，極不嚴(yán)格。分子蒸餾得到的產(chǎn)物不一致，成分非常雜，得到的產(chǎn)物是自由程范圍非常大的產(chǎn)品。

5.刮膜板作用在內(nèi)壁加熱面上，對內(nèi)壁加熱面要求精加工、難度大，成本高，廢品率高。

本發(fā)明主要構(gòu)思是：一個高真空的密閉容器內(nèi)(即橫臥的圓筒體內(nèi))有一個料盆，將蒸餾分離用的混合料通入料盆內(nèi)；轉(zhuǎn)鼓可以勻速轉(zhuǎn)動，其下方極小部分浸入料盆中；靠轉(zhuǎn)鼓外圓表面自然沾粘料盆內(nèi)的物料，在轉(zhuǎn)鼓外圓表面形成不到1毫米厚的薄料層，必要時可以利用設(shè)置在薄料層形成后其前方迎面的刮膜板刮走面上的物料，進(jìn)一步減薄料層厚度，以利于物料分子擴(kuò)散。刮膜板設(shè)置在料盆內(nèi)靠一邊的上方，被刮出來多余的物料直接回落到料盆內(nèi)暫時不參與分子擴(kuò)散蒸餾，最大限度地適應(yīng)各種自由程物料蒸餾分離的需要。外圓筒通入降溫冷卻介質(zhì)，轉(zhuǎn)鼓通入高溫加熱介質(zhì)，與現(xiàn)有技術(shù)相反，更符合人們節(jié)能的想法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種簡單合理、技術(shù)領(lǐng)先、效率高、得率高的短程蒸餾器。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種短程蒸發(fā)器，包括一個水平靜止放置并帶有夾套a10的圓筒形器體組件19、一個可轉(zhuǎn)動且?guī)в锌招妮S頭的轉(zhuǎn)鼓組件7、動力端器蓋a36和非動力端器蓋b40，所述轉(zhuǎn)鼓組件7設(shè)置在所述器體組件19內(nèi)并且同軸，所述轉(zhuǎn)鼓組件7兩端空心軸頭上設(shè)置有機(jī)械密封組件35，形成一個密閉的工作空間9，所述器體組件19底部設(shè)置有料盆22，所述轉(zhuǎn)鼓組件7的轉(zhuǎn)鼓17的一部分浸入料盆22中，所述器體組件19的夾套a10為馬蹄形結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)鼓組件7的轉(zhuǎn)鼓17為圓柱形，所述轉(zhuǎn)鼓組件7的兩軸端分別設(shè)置有旋轉(zhuǎn)接頭27，所述軸頭內(nèi)設(shè)置有保溫夾套層29，所述料盆22底部設(shè)置有進(jìn)料口15，在所述器體組件19的外圍設(shè)置一液位平衡罐3，其出料管5與料盆22的進(jìn)料口15相通，所述器體組件19底部設(shè)置有隔板a11、隔板b23，所述隔板a11、隔板b23將所述器體組件19底部無夾套部位分割為I、II、III三個區(qū)間，并分別對應(yīng)設(shè)置有出料口a14、出料口b26、出料口c24，所述料盆22外一側(cè)設(shè)置有刮刀a13，依靠彈簧a12作用力使刮刀a13的刃口與轉(zhuǎn)鼓外圓相接觸，所述料盆22內(nèi)一邊設(shè)置有刮刀b20，依靠彈簧b21作用力使刮刀b20的刃口與轉(zhuǎn)鼓外圓相接觸，動力端器蓋a36和非動力端器蓋b 40上的軸承座32的機(jī)械密封室34與軸承位43之間均設(shè)置有兩道密封31，所述兩道密封31之間設(shè)置有排泄孔41，所述器體組件19兩端的動力端器蓋a36和非動力端器蓋b40為曲面封頭，其上設(shè)置有視鏡16。

進(jìn)一步的，所述馬蹄形夾套a10內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流槽a38，所述轉(zhuǎn)鼓17內(nèi)設(shè)置有夾套b8和導(dǎo)流槽b39，所述旋轉(zhuǎn)接頭27上設(shè)置有介質(zhì)進(jìn)出口28，所述液位平衡罐3內(nèi)設(shè)置有液位控制閥2、外部設(shè)置有視鏡16和進(jìn)料口1，所述彈簧a12為拉伸彈簧，所述彈簧b21為壓縮彈簧，所述刮刀a13為聚四氟乙烯塑料，所述刮刀b20為聚四氟乙烯塑料，所述密封31為Y型密封圈，所述曲面封頭為橢圓封頭，所述機(jī)械密封室34部位設(shè)置有補液管口33。所述導(dǎo)流槽38沿軸線方向來回折返或沿圓周方向來回折返，所述導(dǎo)流槽39沿圓周方向呈螺旋狀分布。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果是：

1、對于所有高沸點、熱敏及易氧化物料的分離，本發(fā)明分子蒸餾短程蒸發(fā)器提供了最佳分離方法。因為分子蒸餾在遠(yuǎn)低于物料沸點的溫度下操作，而且物料停留時間短；

2、分子蒸餾可極有效地脫除液體中的物質(zhì)如有機(jī)溶劑、臭味等，這對于采用溶劑萃取后液體的脫溶是非常有效的方法；

3、分子蒸餾可有選擇地蒸出目的產(chǎn)物，去除其它雜質(zhì)，通過多級分離可同時分離2種以上的物質(zhì)；

4、分子蒸餾的分餾過程是物理過程，因而可很好地保護(hù)被分離物質(zhì)不受污染和侵害。

5、外圓筒臥式設(shè)置可以靠轉(zhuǎn)鼓外圓表面自然沾粘料盆內(nèi)的物料，在轉(zhuǎn)鼓外圓表面形成一層厚度不到1毫米、厚薄非常均勻的薄膜狀料層，必要時可以利用設(shè)置在薄膜狀料層形成時前方迎面的刮膜板做進(jìn)一步減薄，以利于物料分子的擴(kuò)散。

6、刮膜板是設(shè)置在分子蒸發(fā)表面至冷凝面區(qū)域以外，既不受自由程大小限制，又不影響分子擴(kuò)散?？梢匀我庠O(shè)置加熱面與冷凝面間距，適應(yīng)面更廣，可適應(yīng)更多物料的分子蒸餾。

7、物料分子運動平均自由程與物料溫度、真空度有關(guān)。溫度真空度越低，平均自由程越小。基于這個原理，本發(fā)明短程蒸發(fā)器的加熱面與冷凝面間距可以比現(xiàn)有技術(shù)小50％以上，使得物料加熱溫度進(jìn)一步降低，有效保護(hù)物料有效成分；真空要求變低，使得真空的形成更容易實現(xiàn)，有效降低了真空形成和運行成本。

8、刮膜板作用在轉(zhuǎn)鼓外表面上，難度小，易加工，成本低，成品率高。結(jié)構(gòu)簡單，造價低。

9、外圓筒通入降溫冷卻介質(zhì)，轉(zhuǎn)鼓通入高溫加熱介質(zhì)。形成高溫物體被低溫物體包圍的空間體，更符合人們節(jié)能的想法，與現(xiàn)有技術(shù)相反。

附圖說明 圖1是本發(fā)明一種短程蒸發(fā)器橫截面結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖2是本發(fā)明一種短程蒸發(fā)器縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖3是本發(fā)明一種短程蒸發(fā)器的器體組件縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖4是本發(fā)明一種短程蒸發(fā)器的轉(zhuǎn)鼓組件縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖5是本發(fā)明一種短程蒸發(fā)器的器體本體縱向結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖6是本發(fā)明一種短程蒸發(fā)器的器體本體橫截面結(jié)構(gòu)剖視圖。

其中，1為進(jìn)料口a，2為液位控制閥，3為液位平衡罐，4為物料，5為出料管，6為真空口，7為轉(zhuǎn)鼓組件，8為夾套b，9為工作空間，10為夾套a，11為隔板a，12為彈簧a，13為刮刀a，14為出料口a，15為進(jìn)料口b，16為視鏡，17為轉(zhuǎn)鼓，18為冷卻內(nèi)筒，19為器體組件，20為刮刀b，21為彈簧b，22為料盆，23為隔板b，24為出料口c，25為液位，26為出料口b、27為旋轉(zhuǎn)接頭，28為介質(zhì)進(jìn)出口，29為保溫夾套層，30為軸承，31為密封，32為軸承座，33為補液管口，34為機(jī)械密封室，35為機(jī)械密封組件，36為動力端器蓋a，37為介質(zhì)出口，38為導(dǎo)流槽a，39為導(dǎo)流槽b，40為非動力端器蓋b，41為排泄孔，42為介質(zhì)進(jìn)口，43為軸承位。

具體實施方式 下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，一種短程蒸發(fā)器，包括一個水平靜止放置并帶有冷卻液夾套a10的圓筒形器體組件19、一個可轉(zhuǎn)動且?guī)в锌招妮S頭的轉(zhuǎn)鼓組件7、動力端器蓋a36和非動力端器蓋b40，所述轉(zhuǎn)鼓組件7設(shè)置在所述器體組件19內(nèi)并且同軸，所述轉(zhuǎn)鼓組件7兩端空心軸頭上設(shè)置有機(jī)械密封組件35，形成一個密閉的工作空間9。所述器體組件19底部設(shè)置有料盆22，所述轉(zhuǎn)鼓組件7的轉(zhuǎn)鼓17的一部分浸入料盆22中，所述料盆22內(nèi)通入物料4(見圖1、圖3)，液位高過轉(zhuǎn)鼓17的底部，但不能溢出料盆22。所述器體組件19的夾套a10為馬蹄形結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)鼓組件7的轉(zhuǎn)鼓17為圓柱形，所述轉(zhuǎn)鼓組件7的兩軸端分別設(shè)置有旋轉(zhuǎn)接頭27，所述軸頭內(nèi)設(shè)置有保溫夾套層29，目的是防止高溫傳給軸承30和密封31，導(dǎo)致軸承30過熱和燒損密封31。所述料盆22底部設(shè)置有進(jìn)料口15。在所述器體組件19的外圍設(shè)置一液位平衡罐3，其出料管5與料盆22的進(jìn)料口15相通，底部設(shè)置有隔板a11、隔板b23，所述隔板a11、隔板b23將所述器體組件19底部無夾套部位分割為I、II、III三個區(qū)間，并分別對應(yīng)設(shè)置有出料口a14、出料口b26、出料口c24。所述料盆22外一側(cè)設(shè)置有刮刀a13，依靠彈簧a12的作用力使刮刀a13的刃口與轉(zhuǎn)鼓外圓相接觸，所述料盆22內(nèi)一邊設(shè)置有刮刀b20，依靠彈簧b21的作用力使刮刀b20的刃口與轉(zhuǎn)鼓外圓相接觸，動力端器蓋a36和非動力端器蓋b40上的軸承座32(見圖3)的機(jī)械密封室34與軸承位43之間均設(shè)置有兩道密封31，所述兩道密封31之間設(shè)置有排泄孔41，所述器體組件19兩端的動力端器蓋a 36和非動力端器蓋b40為曲面封頭，其上設(shè)置有視鏡16。

進(jìn)一步的，所述馬蹄形夾套a10內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)流槽a38，導(dǎo)流槽a38可以沿軸線方向來回折返，也可以沿圓周方向來回折返。所述轉(zhuǎn)鼓17內(nèi)設(shè)置有夾套b8和導(dǎo)流槽39b，導(dǎo)流槽b39沿圓周方向呈螺旋狀分布。所述旋轉(zhuǎn)接頭27上設(shè)置有介質(zhì)進(jìn)出口28，所述液位平衡罐3內(nèi)設(shè)置有液位控制閥2，保證料盆22液位處于正常高度；液位平衡罐3外部設(shè)置有視鏡16和進(jìn)料口1，方便觀察液位工作狀態(tài)。所述彈簧a12為拉伸彈簧，所述彈簧b21為壓縮彈簧，所述刮刀a13和所述刮刀b20均為聚四氟乙烯塑料，所述密封31為Y型密封圈，所述曲面封頭為橢圓封頭，所述機(jī)械密封室34部位設(shè)置有補液管口33。

工作過程描述：所述器體組件19頂部真空口6與高真空系統(tǒng)相連，工作空間9內(nèi)形成高真空(1～0.001mbar壓力范圍內(nèi))；啟動電動機(jī)，轉(zhuǎn)鼓組件7轉(zhuǎn)動；向液位平衡罐3進(jìn)料口1送料，轉(zhuǎn)鼓組件7的轉(zhuǎn)鼓17整個外表面自然會沾粘上一層薄薄的物料層。通過所述液位平衡罐3內(nèi)設(shè)置的液位控制閥2自動補料，料盆22內(nèi)液位25到達(dá)設(shè)定高度后，自動停止進(jìn)料。通過所述液位平衡罐3外部設(shè)置的視鏡16，可以清晰地觀察到液位4變化情況。接通轉(zhuǎn)鼓組件7兩端高溫加熱介質(zhì)進(jìn)出口28，使轉(zhuǎn)鼓17上沾粘的物料會迅速得到加熱、蒸發(fā)、蒸餾。所述器體組件19的介質(zhì)進(jìn)口42和介質(zhì)出口37分別與降溫循環(huán)水系統(tǒng)接通，使所述器體組件19的冷卻內(nèi)筒18成為冷卻面并將從轉(zhuǎn)鼓17外表面蒸發(fā)飛射過來的物料氣態(tài)分子捕捉冷凝成液態(tài)物質(zhì)。這些冷凝在冷卻面的產(chǎn)品受自身重力作用，沿冷卻弧形面自然流下落入I區(qū)間和III區(qū)間內(nèi)，由出料口a 14、出料口c 24自動排出，得到分子蒸餾輕相產(chǎn)品。未能得到蒸餾的重分子物料仍然粘附在轉(zhuǎn)鼓17外表面，通過緊貼在轉(zhuǎn)鼓17外表面的刮刀a13的鏟刮作用，被刮落至器體組件19底部的II區(qū)間內(nèi)，由出料口b26自動排出，得到分子蒸餾重相產(chǎn)品。