用于对混合流体进行分离的小型蒸馏装置和这类混合流体分离的蒸馏方法

摘要

本发明涉及分离用于热交换目的的混合流体的小型蒸馏装置，混合流体包括在热和质量交换壁的侧面之一的载热介质流体和蒸汽。为了增加热和质量交换过程的效率，生馏部分的热和质量交换管和/或蒸发器部分的热和质量交换管具有沿热和质量交换管高度在其管壁内外侧之间提供不规则的变化的热传递分布的装置。本发明允许蒸馏塔的高度降低到1/3－1/10。

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1所述的用于对混合流体进行分离的小型蒸馏装置，一种按权利要求33所述的用于蒸馏装置的小型蒸发装置，和一种按权利要求34所述的用于对混合流体进行分离的蒸馏工艺。

背景技术

传统蒸馏塔，包括膜式塔的工作在于：把在蒸气和液体之间的热及质量交换区以外的回流液储器中的湿回流带到塔的顶部。因此，在塔的所有高度上，蒸气流G和液体回流L是恒定的。液体回流流量L通常明显超过蒸馏样品的流量P(见图1)。

在类似于本发明中的一种膜式塔中，液体回流L在热和质量交换区的所有高度中直接形成。这种液体回流是在塔的每个高度通过热交换壁产生的温度梯度而获得，并作为一种薄膜沿着热交换壁往下流。因此，这些术语限定为蒸气G1在理想分离阶段的高度h1进行强制冷凝。蒸气G1在这个点位冷凝时，同时形成由混合物不挥发成分富集的一种液体回流L1，以及形成由混合物轻的组分富集的二次蒸气流G2(见图2)。这个过程沿塔的高度反复进行，直至达到所要求的基本混合物轻组分的蒸馏浓度。

发明目的

本发明的目的是提高热和质量交换过程的效率。这个目的由一种具有权利要求1所述特点的小型蒸馏装置和一种具有权利要求33所述特点的用于蒸馏装置的小型蒸发装置实现。最后，这个目的由具有权利要求34所述特点的一种方法实现。

按照本发明，沿着塔高在热交换管壁两侧之间有一个不规则温度梯度。通过热交换管壁，和/或至少在热交换管一侧的气相及液相之间存在一种不规则的热能转换，其结果之一是沿塔高形成与蒸馏液性能相匹配的一种不规则液体回流。

液体回流形成时的过剩热通过消耗外部沸腾的载热介质的热量积聚而由热和质量交换表面壁排出，而外部载热介质处于上述热和质量交换表面壁的相对侧的空间内。

本发明可以使膜式塔中的理想分离级的高度达到较低的值，塔中达到与工业填充塔装载量相应的蒸气流量高的装载量。在实际应用中，这可使蒸馏塔高度降低到1/3-1/10，与传统蒸馏塔相比，这可使塔中分离材料含量降低到1/50-1/100。

众所周知，通过热和质量热交换管壁的热传导可以分别沿其塔高度和沿热和质量交换管有较大的变化。虽然最好在内部或热和质量交换管中蒸发或冷凝混合流体的组分，并在环绕上述热和质量交换管的环状间隙内提供一种载热介质流体，但原则上，在本发明范围内，可以在上述热和质量交换管外部蒸发和/或冷凝上述混合流体，并通过管内导入载热介质流体。

而且，重要的是，对于本发明来说，热交换不仅在热和质量交换管壁两侧发生，而且可以在混合组元之间和/或混合流体的气相和液相之间发生。

最后，重要的还在于，混合流体组分的质量交换可以在蒸气流体中心即在离热和质量交换管壁表面一定距离处发生，和/或也可在气相和上述热和质量交换管壁表面上的液态薄流体膜之间发生。

本发明的特别优点之一在于可对广泛的、范围几乎没有限制的混合流体进行高效蒸馏。特别是待分离的混合流体的沸腾温度及冷凝和蒸发能或各组分不必相互关联。使用一种本身也是混合流体且在蒸气相和液相之间工作的载热介质流体提供了一种高效办法，以在非常广的范围内沿其热和质量交换管的高度改变热和质量交换管壁两侧之间的热传递。虽然热和质量交换管壁的温度沿其高度可以恒定，但这个温度最好沿其高度有大的变化，以便沿热和质量交换管高度形成不规则的热传递分布。同时沿热和质量交换管的高度形成一种特别的回流分布，这种回流最好是不规则的，即沿其热和质量交换管高度不是恒定的，这将在每个蒸馏阶段，即在热和质量交换管的不同高度，保持蒸气和液体之间的平衡。    

附图说明

图3示出，由于沿热和质量交换管2的高度H温度梯度下降(从底部到顶部)，热传递不规则，在蒸馏塔13的蒸馏部分12的不规则液体回流形式L。

图4示出，由于沿热和质量交换管2的高度H温度梯度均匀升高(从底部到顶部)，热传递不规则，在蒸馏塔13的蒸馏部分12的不规则液体回流形式L。

图5示出，由于沿热和质量交换管2的高度H温度梯度不均匀下降(从底部到顶部)，热传递不规则，在蒸馏塔13的蒸馏部分12的另一种不规则液体回流形式L。

图6示出，由于沿热和质量交换管2的高度H温度梯度不均匀升高(从底部到顶部)，热传递不规则，在蒸馏塔13的蒸馏部分12的另一种不规则液体回流形式L。

图7示出沿热和质量交换管2的高度提供不规则热传递和不规则回流形式的蒸馏塔10的设计。

图8示出一个塔(蒸馏部分)的第二种改型的设计。

图9和图9a示出一个塔(蒸馏部分)的第三种改型。

图10示出沿热和质量交换管外表面安置的肋条的不规则剖面的一些实例。

图11示出一个塔(蒸馏部分)的第四种改型。

图12示出一个塔(蒸馏部分)的第五种改型。

图13示出一个塔(蒸馏部分)的第六种改型。

图14示出根据上述膜式塔的设计制造的一个塔的工艺流程图。

图14a示出西伯利亚Verkh-Tatarskoye油田的气体冷凝蒸馏塔的工艺流程图。

图15示出蒸馏塔8(图14，14a的视图1)的设计改型。

图16示出图14，14a中蒸馏塔的一个蒸发器。

图17示出在蒸气空间引入截面穿孔隔板408的这种蒸发器的设计改型。

图18示出生产率没有任何限制的一种塔的工艺流程图。

图19示出膜式汽提蒸发器的设计。

图20示出膜式汽提蒸发器的另一种改型。

图21示出膜式汽提蒸发器的第三种改型。

具体实施方式

按照图7，蒸馏塔10包括具有管端板3和4的壳体1，热和质量交换管2固定在管端板之间。在蒸馏塔10的蒸馏部分12的底部，有一个输入载热介质的节流管(进口/出口管)7和一个使载热介质冷凝液返回的节流管(进口管)6。在蒸馏塔的顶部，有一个把载热介质蒸气相引出和使载热介质冷凝液返回的喷管(进口/出口管)5。

这种蒸馏塔的工作如下：用一种载热介质通过节流管7填充环状间隙100。蒸馏部分12(塔截面)中的载热介质可以是其沸点在待蒸馏混合物初始混合沸点到较低沸点蒸馏物沸点(T_B1)范围的任何液体或混合流体。汽提部分(塔截面)中的载热介质可以是其沸点在待分离混合物初始沸点到剩余较高沸点组元沸点范围内的任何液体或混合流体。(汽提部分将在后面讨论)

载热介质在蒸馏液体的蒸气的冷凝热作用下而沸腾，这种冷凝在热和质量交换管2内壁表面发生或以消耗通过壳体1从外热源输入的热而发生。载热介质蒸气在环状间隙100中上升，并在一个接头或喷管5分配导入一个回流冷凝器(图中未示出)。载热介质蒸馏液再从这个回流冷凝器通过接头或喷管5，和/或通过节流管6返回到塔的环状间隙。因此，防止了载热介质从塔中泄漏。通过节流门或接头7进行塔中沸腾的载热介质的液面控制，在热和质量交换管2的不同高度提供其温度梯度。因此，以塔内静止流体高度上的沸点差、蒸气和液体的温差、及其蒸汽和液体沿热和质量交换管2高度的分配，提供这个梯度。

按照上述说明，在管壁内表面，形成一种液体回流。这种回流以一种薄膜形式沿管壁往下流。蒸馏液体的蒸气上升到管2的顶部。沿着管2的高度，在上升的蒸气流和往下流的液体回流薄膜之间发生热和质量交换过程。蒸馏液体的清洁的蒸气相流出管顶部以便于冷凝和冷却。液体回流在热和质量交换管底部从塔中清除，或者作为目标馏分，或者流入塔的较下部分，或者流入塔的汽提部分。

为对温度梯度进行附加的调节，可采用工业部门已采用的方法，在这种回流冷凝器上配备一个压力调节器(图中未示出)。环状间隙100中的压力升高或降低都改变载热介质的沸点，以及改变载热介质蒸气和液体之间的温度梯度。

示于图8的一种塔的替代设计与图7中所述的类似。其不同之处在于：首先，在环状间隙顶部，蒸气出口和载热介质冷凝液返回区下面，设有一个分配盘8；其次，热和质量交换管的壁厚度沿其高度可变。如图3，4，5或6中的实例那样，壁厚的变化由所要求的液体回流形式确定。图8示出热和质量交换管2的管壁厚度朝底部增加的一种改型。

塔的工作如下：沸腾的载热介质的蒸气在环状间隙100上升，并通过一个接头或喷管5排入一个回流冷凝器。蒸馏冷凝液通过上述接头5返回并落在上述分配盘8上。因此，这种冷凝液由喷管5和分配盘8上的逆流蒸气开始加温。一层冷凝液9流过上述分配盘8底板与管2之间的间隙并作为一层薄膜在管2的外表面往下流。这种往下流动的冷凝液薄膜也由往上升的载热介质蒸气流加热。沿着塔的高度，热和质量交换管2的壁的不规则热传导为温度梯度提供了起源。同时，如前面所述，也实现了一个(水平)温度梯度。载热介质的冷凝部分也可通过一个接头或节流管6返回。塔内的管2的内侧发生热和质量交换与前面的说明类似。

图9和9a中的实施例与前述方案不同点在于：热和质量交换管2沿其高度壁厚不变。同时，在管2的外表面有一些其横截面沿高度可变的肋条。在这种改型中，靠这些肋条沿高度不规则的形状而实现其温度梯度。肋条不规则形状的一些实例示于图10：

(a)肋条宽度朝底部增加。

(b)肋条宽度朝底部减小。

(c)肋条宽度朝中部变小。

(d)肋条宽度朝底部不均匀增加。

(e)肋条宽度朝底部不均匀降低。

(f)因槽的宽度和深度不同，肋条沿其高度的热传导是非均匀的。

(g)因为不同直径的孔及其在肋条表面的非均匀分布，肋条的热传导是非均匀的。这种塔的工作与前面的方案类似。

图11中的第四实施例与前述方案不同之处在于，不用肋条实现不规则的温度梯度，而采用与热和质量交换管2同轴安装且保持一定距离的外管16A。外管16A上打有一些孔11，孔数量沿其高度非均匀分布。热和质量交换管2外表面沿其高度不规则的热转换状态，实现了沿热和质量交换管2的高度的温度梯度的不规则性。例如，图11示出从上到下孔的数量增加的一种改型。塔的工作与前面的方案类似。

图12示出的第五实施例与前述类型不同之处在于，热和质量交换管2由隔开一段距离同心安装的、沿其高度具有不规则横截面(开管流动区)的管16B环绕。在管16B的下部和上部，有用于把载热介质引入热和质量交换管2和用于从顶部排出其蒸气的孔11。以管2外表面沿其高度不规则的热转换状态，实现沿热和质量交换管2高度的温度梯度的不规则性。这种不规则性特别是通过环绕管2与管16B形成的可变间隙流动的载热介质蒸气的速度梯度实现。例如，图12示出从上到下开口流动区减小的一种改型。

这种塔的工作类似于前述的类型。

图13示出的塔的第六种设计类似于图8所示的设计，不同之处在于：使用一种外部加热室611使载热介质沸腾。载热介质液面最好低于管端板4。加热室611中的载热介质例如通过一个套筒，以消耗通过该加热室壁从外界热源输入的热而沸腾(图中未示出外界热源)。加热室611通过一个接头或节流管6与壳体1底部连接，并通过一个连接管610与管端板4连接。在管端板4中有一个可使载热介质通过的通道7B。载热介质蒸气通过连接管或节流管6上升到塔的环状间隙100，载热介质冷凝液通过通道7B和连接管610返回到加热室。这种塔的工作与前述类型类似。和图8所示的一样，管2的壁的厚度从底部到顶部减小。

对热和质量交换管2的不规则壁厚，不规则肋条，不均匀的带孔外壳和/或可变横截面的外壳进行组合，还可以构成不同的改型。

如图14所示，本发明的一种蒸馏塔由下列主要装置构成：预热器302，预热器304，蒸发器306，炉腔307，蒸馏塔308，冷凝器310，分离器311，回流冷凝器326。

实例1

西伯利亚Verkh-Tarskoye油田原油蒸馏

塔的工作如下。预先按标准工艺制备用于蒸馏的油。按1250kg/h(千克/小时)的流量把原油泵出油罐，通过油管301输送到壳和管型预热器302的环状间隙。原油温度是10℃。温度为250℃的柴油从蒸馏塔通过管道313输送到预热器302的管形空间。被激冷到50℃的柴油反过来把原油加热到60℃。被加热油的蒸气相，包括不冷凝的原料气直接从预热器302顶部通过管道317输送到冷凝器310。还有另一种可能的改型，即把原油输送到预热器302的管形空间，和把柴油输送到预热器302的环状间隙。

被加热原油的流体相通过管道303输送到壳和管型预热器304的环状间隙。温度为360℃的黑油从蒸发器306的汽提部分通过管道315输送到预热器304的管形空间。被激冷到95℃，黑油对流加热原油到129℃的温度。也可以把原油输送到预热器304的上述管形空间，和把黑油输送到上述环状间隙。

被加热的原油通过管道305进入蒸发器306起始部分的环状间隙341。在这个蒸发器中，原油由通过加热管340从炉腔307引入的对流热燃气加热。在加热器306的起始部分，原油被加热到360℃。由蒸发器306起始部分的加热温度对原油的输送进行控制，该起始部分同时也是蒸馏塔308的一个汽提部分。由蒸发器306汽提部分加热到360℃的这种黑油馏分被运送到上述预热器304进行冷却。烟道气通过管道321从蒸发器排除到烟囱337。

在具有热和质量交换管350的蒸馏塔308中，发生热和质量交换过程，其结果，轻的碳氢化合物蒸气被分隔为柴油馏分的流体相和汽油馏分的蒸气相。蒸馏塔308的热和质量交换部分的高度是1.5m(米)。柴油以220-270℃的温度从裂化盘320排出蒸馏塔，进入上述预热器302进行冷却。温度为110-120℃的汽油馏分蒸气输送到冷凝器310。在蒸馏塔308的环状间隙100中，如前述的那样(图7-13)，载热介质沸腾，为热和质量交换管提供高的有效性。例如，优质乙醇与水的混合物已用作一种载热介质。来自管道321的一部分炉气通过管道322输送到塔308底部的套筒323中，把热量传输给环状间隙100中的载热介质。这种额外的输入热量由操纵门342调节。然后烟道气从套筒323通过废气管324和321排到烟囱337。在环状间隙100的顶部，载热介质蒸气通过气管325排入回流冷凝器326。载热介质冷凝液通过管道325和/或管道327返回到塔中。利用阀门328，管道327可以部分地或完全搭接。塔308中的载热介质由经管道339把它输入到储存罐338或排出储存罐338而调节。返回冷凝器326通过一个压力调节器343与大气连通。调节器343在环状间隙100中提供一个低于大气压的压力或一个较高的压力。随着上述调节器343使上述压力发生变化，使塔308中的载热介质温度发生变化。

塔308顶部的汽油馏分蒸气通过管道309输送到冷凝器310。汽油馏分在这里冷凝和冷却到30-50℃。冷却汽油从冷凝器310进入分离器311。

在分离器311中，从处置的汽油馏分中分离出原料气和冷凝水。冷凝水从分离器311底部通过管道334以3kg/h(千克/小时)的流量排出到炉腔307。在炉腔中，冷凝水通过螺旋管335流通。在这里冷凝水蒸发，作为蒸气输送到炉腔，用于剩余碳氢化合物的防火，并保留在初始冷凝水中。分离器311顶部的原料气通过管道329输送到燃烧室331的耐火装置330，用于在炉腔307中起液化作用。原料气流量为48kg/h(千克/小时)。未与水和气结合的汽油泵出分离器311通过管道312以414kg/h的流量输入到油罐。

冷却柴油从预热器302泵出通过管道314以454kg/h的流量输入到油罐。冷却黑油从预热器304泵出通过管道316以331kg/h的流量输入到油罐。

炉腔307有一个点火燃烧室和一个气体燃烧室，使用原料气进行工作。点火燃烧室用于起动蒸馏塔进行工作，在进一步工作中该燃烧室断开。这种燃烧室可以以塔工作时得到的柴油或黑油进行工作。图14示出以通过管道333取自蒸馏塔的柴油进行工作的一种改型。此外，炉腔可以配置一种警报燃烧室(图中未示出)，为燃烧原料气过程提供安全保障。炉腔烟道气输送到蒸发器306的加热管用于油的加热和蒸发。一部分有剩余热量的烟道气通过烟囱337排除。蒸发器运行所要求的烟道气数量由操纵门336调节。从蒸馏塔排除的烟道气剩余热量可用工业上常用的办法回收利用。

实例2

西伯利亚Verkh-Tatarskoye油田气体冷凝液蒸馏

塔的流程图如图14a，塔的工作如下：冷凝液从一个储存罐(图中未示出)中以1000kg/h的流量泵出，通过管道301进入壳和管型预热器302的环状间隙。温度为220-240℃的炉用油从蒸发器306通过管道315输入预热器302的管形空间。激冷到40℃，炉用油通过对流把气体冷凝液加热到31℃。被加热的气体冷凝液的蒸气相，包括未冷凝的原料气，直接从预热器302排除，通过管道317进入冷凝器310。也可以把气体冷凝液输送到预热器302的管形空间，把炉用油输送到环状间隙。

被加热的气体冷凝液通过管道305输入到蒸发器306起始部分的环状间隙341。在蒸发器中，气体冷凝液由通过加热管340从炉腔307传来的对流热燃气加热。在蒸发器306的最后部分，气体冷凝液的温度是220-240℃。气体冷凝液输送控制按蒸发器306最后部分的加热温度控制，蒸发器最后部分同时是塔的一个汽提部分。蒸发器306的轻的碳氢化合物蒸气输入到塔308，由蒸发器306汽提部分加热到220-240℃的炉用油馏分输送到预热器302进行冷却。烟道气从蒸发器中排除通过管道321进入烟囱337。

在具有热和质量交换管2的塔308中，发生热和质量交换过程，由此，轻的碳氢化合物蒸气从适当的柴油馏分流体相和汽油馏分蒸气相中被分隔出来。塔中的热和质量交换部分的高度是1.5m。轻馏分的柴油返回到蒸发器306，并在此以炉用油馏分的结构排除，通过管道315进入预热器302以便进一步冷却，温度为105-115℃的汽油馏分输入冷凝器310。塔308的工作与前述的类似。

塔308顶部的汽油馏分通过管道309输入到冷凝器310。汽油馏分在这里冷凝和冷却到30-35℃。冷却的汽油从冷凝器310输送到分离器311。

在分离器中，原料气和冷凝水从处理汽油馏分中分离。冷凝水从分离器311底部排除，以2.5kg/h的流量通过管道334进入炉腔307。在炉腔中，冷凝水通过螺旋管335流通。冷凝水在这里蒸发，并作为蒸气输进炉腔，用于剩余碳氢化合物的防火，并保存在最初的冷凝水中。烟道气从分离器311顶部通过管道329进入炉腔307燃烧室331的耐火装置330。原料气流量是58kg/h。未与水和气结合的汽油泵出分离器311，以826.5kg/h的流量通过管道312进入储存罐。

冷却的炉用油从预热器302泵出，通过管道314以103kg/h的流量进入油罐。

炉腔307的工作如前所述。

图15示出蒸馏塔308的设计改型(图14，14a的视图I)

(a)为了沿蒸馏塔高度产生最大的温度梯度，塔可由两段或多段组成，每一段采用不同沸点的一种载热介质。

(b)为了选择蒸馏塔的中间级馏分，塔可由两段或多段组成，每一段都有用于排除镏分的托盘。

(c)为了得到蒸馏过程的最有效状态，塔中每下一段的热和质量交换管的总流通面积与塔中的蒸气及流体相的流量成比例减小。

图14，14a示出的塔的蒸发器显示了一种壳和管型热交换器(图16)。在壳401的平头端，安置管端板402和403，加热管404固定在管端板上。加热管的定位使壳体401顶部有一个备用的环状间隙。与蒸馏塔连接的出口管405位于蒸发器边缘，接近管端板402。在壳401底部接近管端板402处，安排一个用于排除汽提剩余物的出口接头407。在相对一侧靠近管端板403处，有一个进口接头406用于把原料输进蒸发器。进口接头406可以安置在壳体401底部，或安置在介质(图中未示出)气液界面层处。这种蒸发器的工作如下。原料(如油)通过进口接头406输进蒸发器，填充到环状间隙，掩盖加热管。在蒸发器顶部，有一个空间用于蒸气通过。在蒸发器没有输进加热的原料的情况，接头位于底部。在加热的原料为蒸气相的情况，进口接头406位于介质的气液界面层。油沿着加热管404在向着出口管405的方向流动。热烟道气从炉腔(图16中未示出)沿相反的方向流向加热管，然后从蒸发器相反一侧被排除到烟囱收集器(图16未示出)。因此，在蒸发器中实现油和气的对流热交换。因为在对流运动中油被缓慢加热，形成了轻的碳氢化合物蒸发。在蒸发器的端部(图16的右侧)，油被加热到被选馏分的最高温度。因此，只有黑油仍以液体形态保留在端板402的区域。因此，蒸发器的最后部分同时也是塔的一个汽提部分。在此之后，黑油立即从蒸发器排除流向出口接头407。油在最高温度的保持时间不超过几分钟，因此，不可能在加热管404的表面产生碳。油沸点的缓慢变化和均匀提高促使轻的碳氢化合物馏分的有效的萃取。蒸发过程一开始，从油蒸发的轻碳氢化合物馏分蒸气在塔的油表面方向平行地通过蒸发器自由空间流动。因此在其流动中与高沸点馏分蒸气相遇。作为蒸气相互作用的结果，发生蒸气相的汽提。在蒸发器的端部，蒸气上升到出口管405，进而进入蒸馏塔。

图17示出这种蒸发器的设计改型，不同之处是在蒸发空间引入截面带孔隔板408。

这些隔板实际上沉浸在油的沸腾床中。从油中蒸发的碳氢化合物蒸气通过隔板，产生涡流。碳氢化合物蒸气流过带孔隔板，在隔板表面及在隔板之间的空间提高了汽提效率。

在蒸发器中被加热的油的数量是少的。例如，对于每年10000t(吨)的塔的蒸发器能力，产量是400L(升)油。因为蒸发器和膜式塔中的碳氢化合物含量是小的，因此，有可能把塔、蒸发器、炉腔结合为一种整体的、紧凑的单一结构装置、而又不违背防火和爆炸安全标准。

图14，14a引入的塔的设计可以成为一种年处理原料为100000-150000t(吨)能力的，高性能的紧凑的全套蒸馏设备。

图18示出一种产率没有任何限制的塔的工艺流程图。这种塔的特点是有一个膜式汽提蒸发器306a。加热的油通过管道305输送到蒸发器306a的顶部，并作为薄膜在加热管340a内壁往下流。炉腔307的炉气经由分配收集器344输送到环状间隙341a，并通过管道321从蒸发器排除。在往下流动时，薄膜被加热。轻的碳氢化合物馏分从这里蒸发，并进入蒸馏塔308。剩余液态黑油馏分往下流进入汽提部分，并通过管道315排除到预热器304。蒸发器汽提部分有一个加热套筒347。一部分烟道气从炉腔307排出，经由管道345进入加热套筒347。烟道气通过管道347，并经由管道345a排除。汽提部分的温度经由操纵门348控制气体流量而调节。蒸发器详细结构和工作程序将在下面叙述。除此之外，塔以与前述塔相类似的方式工作(见图14)。

与前述的蒸发器类型(图16)相比，使用膜式蒸发器可以使加热油的含量降低到1/50-1/100与膜式塔相结合，有可能把塔、蒸发器和炉腔结合为一种整体的、紧凑的、单一的结构装置，而不违背防火和爆炸安全标准。

图18引入的塔的设计可以得到一种高性能的、紧凑的、可处理任何原料(油、气的冷凝液或其混合物，或其他液态混合物)的，产率没有任何限制的全套蒸馏设备。

图19示出膜式汽提蒸发器的设计。

这种蒸发器由垂直壳体1及管端板503和504构成，加热管2固定在管端之间。在壳1的底部，安排了具有窗口507的分配收集器506。收集器506有一个连接管505用于输入废气。在窗口507上面，安排带有孔508的下隔板509，这些孔与加热管2共轴且直径相近。在壳1的顶部，安排一个具有窗口507a的收集器506a。收集器506a有一个用于排除废气的连接管510。在窗口507a以下，安排带有孔508a的上隔板509a，这些孔与加热管2同心。在顶部，一个连接器511附在管端板503上用于与蒸馏塔连接。连接器511有一管接头512，用于把原料输送到导流板513。一个具有套筒516的立方体514连接在下管端板504上。在这个立方体的底部，有一个用于排泄汽提剩余物的管接头515。套筒516有一个输入废气的管接头517和一个输出烟道气的管接头518。

这种蒸发器工作如下：原料(如油)通过管接头512输送到管端板503的表面。导流板513使油在管端板表面进行分布。这种油作为薄膜在加热管2的内表面往下流。炉腔废气从连接管505上的炉腔输送到收集器506，并通过窗口507均匀分布在壳1的环状间隙内。烟道气经由孔508穿过隔板509上升，以加热这种管2的外表面。孔508使烟道气沿加热管2均匀运动。这导致沿蒸发器高度的均匀的垂直温度梯度。经由孔508a和窗口507a，冷却的烟道气从壳1的环状间隙排除进入收集器506a。它们进一步通过连接管510排除。作为这种对流(反向流)的热交换的结果，油膜被加热，轻的碳氢化合物馏分排出。碳氢化合物蒸气沿管2上升，并与往下流的液膜相互作用。结果在它们之间发生热和质量交换。油发生汽提。从高沸点馏分精制的碳氢化合物蒸气仍留在加热管顶部。蒸气从连接器511进入蒸馏塔。在加热管2的底部，当液相中只剩余黑油时，油膜被加热到所选馏分的最高温度。油膜向下流到一个立方体514，在这里黑油馏分通过管接头515被排除。一部分烟道气经由管接头517输送到套筒516以加热立方体514。套筒中的废气通过管接头518被排除。

按这样的方式进行油和烟道气的输入：在加热管底部使液膜加热到所选馏分的最高温度。加热温度通过立方体中黑油的温度检验。在临界温度时，油在蒸发器停留时间不超过1min(分钟)。

图20示出膜式汽提蒸发器的另一种改型。

这种改型的设计与工作如前所述。在从分配收集器506输入废气的区域，加热管2由保持一距离的同心套轴519环绕。在加热管2和套轴519之间，有一环形间隙。套轴519把加热管底部与热炉气隔开，因此防止了管2下部内表面黑油膜被烧灼的危险。在隔板509和509a之间的加热管2被安排在同心安装的约束管520内，因此，为烟道气与加热管2之间提供了更高效率的热交换。为进一步提高热交换效率，加热管2可以设有一种垂直或水平散热片(图中未示出)。

图21示出膜式汽提蒸发器的第三种改型。

这种改型的设计和工作与前述类型类似。在套轴519和加热管2的环形间隙用一种绝热材料或液态填料填充，液态填料的熔点不超过从基体混合物分解温度到汽提剩余物分解温度的温度范围。在炉气流量和温度急剧跳跃变化的情况，间隙中的液化填料开始熔化。管底部的温度得到稳定，防止了在工艺控制时间内黑油膜被烧灼。在下管端板504的下面直接配置一个托盘522。黑油膜往下流入托盘中，因此掩盖了立方体514底部的边缘。经由引入这种托盘，对黑油最高加热温度进行额外控制是可能的。

标号表

1壳体

2热和质量交换管

3管端板

4管端板

5喷管

6节流管

7节流管

7B通道

8分配盘

9冷凝液层

10肋条

11孔

12蒸馏部分

13蒸馏塔

14汽提部分

15肋条

16A外管

16B外管

100环状间隙

110蒸馏塔

112蒸馏部分

114汽提部分

114A热和质量交换管

301管道

302预热器

303管道

304预热器

305管道

306蒸发器

306A膜式汽提蒸发器

307炉腔

308蒸馏塔

309管道

310冷凝器

311预热器

312管道

313管道

314管道

315管道

316管道

317管道

320裂化盘

321管道

322管道

323套筒

324管道

325管道

326回流冷凝器

327管道

328阀门

329管道

330耐火装置

331燃烧室

332点火燃烧室

333管道

334管道

335螺旋管

336操纵门

337烟囱

338储存罐

339管道

340加热管

340A加热管

341环状间隙

341A环状间隙

342操纵门

343压力调节器

344分配收集器

345管道

345A管道

346操纵门

347加热套筒

348操纵门

401壳

402管端板

403管端板

404加热管

405出口管

406进口接头

407出口接头

408截面带孔隔板

503管端板

504管端板

505连接管

506收集器

506A收集器

507窗口

507A窗口

508孔

508A孔

509下隔板

509A上隔板

510连接器

511连接器

512管接头

513套筒

514立方体

515管接头

516套筒

517管接头

518管接头

519同心套轴

520同心安装的约束管

521绝热材料

522托盘

610连接管

611外加热室

G蒸气流

h1分离高度

L液体回流

P蒸馏取样