CN102179057B

CN102179057B - 一种用于多效蒸发系统的局部强制循环脱盐方法

Info

Publication number: CN102179057B
Application number: CN2011100950509A
Authority: CN
Inventors: 王龙耀; 莫顺才; 王岚; 邵旭; 陈群
Original assignee: YIXING HUIFU MACHINERY EQUIPMENT CO Ltd; Changzhou University
Current assignee: YIXING HUIFU MACHINERY EQUIPMENT CO Ltd; Changzhou University
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2031-04-15
Also published as: CN102179057A

Abstract

本发明涉及一种用于多效蒸发系统的局部强制循环脱盐工艺方法，属于化工分离工程领域。按照下述步骤进行：各效蒸发器在操作压力下，维持料液沸点温度持续蒸发，所溶解的盐类达到饱和状态并析出；在沉降作用和蒸发系统自身换热器－气液分离的料液循环作用下，析出的盐类等固形物进入局部强制循环管路，在循环泵作用下，部分含盐料液被从局部强制循环管路抽出；在离心力作用下，密度不同的固、液两相在旋液分离器内分开，排入盐浆收集池；从旋液分离器出来的液相重新返回局部强制循环管路的入口，完成一次料液的局部外循环。本发明方法可将料液中析出的固体盐类及时从多效蒸发系统中转移出来，可用于有固体析出的多效蒸发系统的非均相物系分离过程。

Description

一种用于多效蒸发系统的局部强制循环脱盐方法

技术领域

本发明涉及一种用于多效蒸发系统的局部强制循环脱盐工艺方法，特别涉及一种包括使用循环泵、局部强制循环管路、旋液分离器的液固非均相分离工艺方法,属于化工分离工程领域。本发明工艺方法可用于多效蒸发系统的非均相物系连续分离过程。

背景技术

蒸发是化工生产和环保处理中常用的单元过程，被用于料液浓缩和轻组分回收。在应用过程中，为充分利用热能，蒸发过程常被设计成多效蒸发形式。但是，由于具体应用物系中常含有盐类等组分，随着蒸发的进行，料液中会有固形物析出。这些固形物沉积在汽液分离罐和换热器底部，进入两者间的连通管路，影响液流循环。这使得换热器在持续蒸发同时却得不到充足的料液补充，换热器内料液会被持续浓缩，从而析出更多的固形物，而这将降低换热器的效率并进一步恶化循环管路堵塞的现象。因此，必须将蒸发过程中析出的固形物及时从系统中移出，以保证多效蒸发系统的正常稳定运行。

多效蒸发系统具有明显的节能效果，上一效的蒸出蒸汽被用作下一效的加热蒸汽，以利用其中的汽化潜热。为实现这一目的，各效蒸发系统间的料液需处于不同的压力状态，以维持在不同的沸点温度，其中最后1效或几效通常为负压。因此从多效蒸发系统中移出析出的固形物，需要解决固形物转移的及时连续性问题，同时保证蒸发系统内外的压差稳定不受破坏。

有文献（CN200780052770.9）报道采用纳滤等结垢组分去除设备来对料液进行前处理，以避免固形物在蒸发过程中析出，这增加了设备投资和处理环节，且无法实现从多效蒸发系统中在线选择性脱盐。专利文献（CN200910068695.6）报道了一种从含氯化铵、氯化钠废水中回收氯化铵和氯化钠的工艺方法，专利文献（CN200710203227.6）报道了一种提高氧化铝生产蒸发工序排盐量的方法，这两个方法均介绍了将含盐浓水排出蒸发系统后的固液分离方法（如采用离心机、稠化器或沉降槽等分离设备分离），通过对多效蒸发浓液的后处理来实现固形物的分离。在这些方法中，对如何从蒸发系统中选择性连续移出固形物、保持蒸发器内料液较低的固盐含量、避免沉积物堵塞管路等问题没有涉及。

此外，在所报道的方法中，经多效蒸发后，达到一定浓度的含固盐料液整体被排放出系统，经结晶析盐和固液分离等操作后，清液再与初始原料液一起返回多效蒸发系统，这使得混合后的料液中盐浓度增高，进而使得料液相应沸点升高，从而降低了换热器的平均温差，影响了换热器的换热效率，并且也使得析盐时间提前。

构建一个能够从蒸发系统中在线及时移出固形物的方法，不仅可以提高原有生产的效率，还能进一步拓展多效蒸发过程在化工、环保等领域的工业化应用范围，甚至解决有关的工业化瓶颈问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于多效蒸发系统的局部强制循环脱盐工艺方法。本发明工艺方法可用于浓缩结晶、浓缩脱盐等有固体析出的多效蒸发系统的非均相物系分离过程。

本发明一种用于多效蒸发系统的局部强制循环脱盐工艺方法，按照下述步骤进行：

1) 各效蒸发器在操作压力（0～0.6Mpa，绝压）下，维持料液沸点温度（0～160℃）持续蒸发，所溶解的盐类达到饱和状态并析出；

2）在沉降作用和蒸发系统自身换热器－气液分离的料液循环作用下，析出的盐类等固形物进入局部强制循环管路，并在该管路内被流速>0.5m/s的高速流动的料液夹带；

3) 在循环泵作用下，部分含盐料液被从局部强制循环管路抽出，提升压头（0.01～0.5Mpa，绝压）后被送入旋液分离器；

4）在离心力作用下，密度不同的固、液两相(密度差>10g/L)在旋液分离器内分开，含湿组分的固相经旋液分离器的重相排盐管路被移出蒸发系统，排入盐浆收集池；

5) 在工艺管路系统和控制仪表阀门作用下，从旋液分离器出来的液相重新返回局部强制循环管路的入口，完成一次料液的局部外循环。

其中所述的含盐料液为固－液两相流、气－液－固多相流、或包含有部分不互溶液体的液－液－固的多相流。在多效蒸发系统中，视多效蒸发系统中各效料液情况，对其中有固形物析出的一效或多效进行局部强制循环脱盐。

需注意的是，在泵、泵出口管路系统和控制仪表阀门作用下，被循环泵增压后的料液，经旋液分离器分离后，其重相压头高于盐浆收集池的压力。从旋液分离器出来的液相，可部分排向下一效蒸发系统，或作为浓液外排。

本发明的有益效果是：1）通过局部强制外循环，可以将蒸发系统内的固形物选择性连续移出，而不影响蒸发系统内料液的循环平衡；2）共用的局部强制循环管路处于蒸发换热器和汽液分离器之间，更有利于料液中固盐的沉降收集；3）在循环泵的作用下，共用局部强制循环管路中的料液具有更高的流速，进而提高了料液对固盐的夹带能力，防止了管路堵塞；4）通过循环泵、旋液分离器出口管路和阀门，可以有效调控旋液分离器两个出口的压头，使之高于流体流入空间的压力，从而保证流体输送的实现；5）通过选择不同的循环泵、旋液分离器和管路系统，可以方便地针对不同固含量体系进行选择性连续脱盐处理。。

附图说明

图1是局部强制外循环脱盐流程与蒸发系统内循环流程结合方式的流程框图，图中01为蒸发料液入口管路，02为汽液分离器蒸汽出口管路，03为汽液分离器液相出口管路，04为浓液出口管路，05为旋液分离器液相出口管路，06为旋液分离器重相出口管路，07为旋液分离器入口管路，08为循环泵入口管路，09为强制循环管路，10为蒸发换热器入口管路，11为蒸发换热器加热蒸汽入口管路，12为蒸发换热器凝液出口管路，13为蒸发换热器被加热物料出口管路；1－1为蒸发换热器，1－2为汽液分离器，1－3为旋液分离器，1－4为循环泵。

图2是具有局部强制循环脱盐功能顺流多效（三效）蒸发系统的流程框图，图中虚线框1内为不具有局部强制循环脱盐功能的第一效蒸发系统，虚线框2内为具有局部强制循环脱盐功能的第二效蒸发系统，虚线框3内为具有局部强制循环脱盐功能的第三效蒸发系统。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

结合图例说明局部强制循环脱盐方法在蒸发系统中的实施方式，其中图1给出了局部强制外循环脱盐流程与蒸发系统内循环流程的结合方式，图2给出了一个具有局部强制循环脱盐功能多效蒸发系统的流程框图。

在图例1中，蒸发料液从管路01进入汽液分离器1－2，在蒸发系统浓缩后从04管路流出。在汽液分离器1－2中，挥发出的蒸汽从02管路排出，含固盐料液从下端03管路排出，并进入局部强制循环管路09，经管路10进入蒸发换热器1－1换热，部分汽化后的汽液混合物经管路13返回汽液分离器1－2，从而完成蒸发换热器－汽液分离器所构成的单效蒸发系统的料液内循环。加热流体从11管路进入蒸发换热器1－1，换热后从管路12流出。蒸发系统内析出的固盐在沉降和液流内循环作用下到达管路09，并被吸入管路08，在循环泵1－4作用下，料液被加压后经管路07送入旋液分离器1－3并被分离为液相和重相（含湿份固盐），液相经管路05返回强制循环管路09，重相经管路06排至盐浆收集池。

在具体应用中，蒸发系统浓液出口管路04可以位于汽液分离器液相出口管路03或旋液分离器液相出口管路05上。管路05、06可附加控制阀门以控制旋液分离器出口压力，管路04可附加控制阀门以控制流量。

图例2是一个具有局部强制循环脱盐功能的顺流多效（三效）蒸发系统的流程框图。在多效蒸发系统中，根据料液中固含量的情况，固含量较少或不含固形物的部分效蒸发系统无局部强制循环脱盐功能（如1，不具有局部强制循环脱盐功能的第一效蒸发系统），而固含量较高的部分效蒸发系统则具有局部强制循环脱盐功能（如2，具有局部强制循环脱盐功能的第二效蒸发系统；3，具有局部强制循环脱盐功能的第三效蒸发系统）。此外，蒸汽和料液的顺流/逆流等流程、各效间连接方式等多效蒸发通用技术内容可参考相关文献。

与蒸发系统自身换热器－气液分离的料液内循环工艺相对应，本发明的用于多效蒸发系统的局部强制循环脱盐工艺，包括由工艺设备循环泵、旋液分离器、局部强制循环管路和工艺管路系统所构成的局部外循环系统。两个循环系统共用一段工艺管路，即局部强制循环管路。

所述的局部强制循环管路，除了包括流体输送所使用的管道、阀门，还可包括实际起到流体传输作用的其它设备空间。该工艺管路的料液入口端位于蒸发系统的气液分离室侧，出口端位于蒸发换热器侧，蒸发系统料液的自然循环流向与局部强制循环脱盐料液的流向相同。

物料工艺流程包括：在工艺设备循环泵、旋液分离器和工艺管路系统作用下，脱盐料液在蒸发系统的局部被强制循环，局部强制循环管路内料液流量为蒸发系统料液流量与局部强制循环脱盐料液流量的和。由于流速的增大，经由沉降等途径进入局部强制循环管路的固盐能够被液流夹带，并进入外循环脱盐设备。其中循环泵提供料液循环的动力和旋液分离器料液排出的压头，工艺管路系统中的管、阀实现对流体流量的控制。

所述的含盐料液为固－液两相流、气－液－固多相流、或包含有部分不互溶液体的液－液－固的多相流。在多效蒸发系统中，视多效蒸发系统中各效料液情况，对其中有固形物析出的一效或多效进行局部强制循环脱盐。

实施例1

某车间排出使用顺流三效蒸发系统处理含15％wt氯化钠的废水，处理量为4200 kg/h，流程框图可参考图2。其中第二、三两效具有局部强制循环脱盐功能，相应外循环和内循环流程可参考图1。

多效蒸发系统内操作温度、平均压强和析盐量如下表所示。

效别	温度/℃	平均压强/KPa	析盐量 kg/h
				第一效	126.10	233.66	0
第二效	111.44	112.02	26.65
				第三效	78.54	28.83	515.15

第二效选用扬程30m，流量2m³/h的离心泵和配套旋液分离器组成脱盐外循环流程；第三效选用扬程30m，流量15m³/h的离心泵和配套旋液分离器组成脱盐外循环流程。第三效循环泵出口流体压头为25m，在出口管路阀门控制下，经旋液分离器后重相能够顺利排入敞开的盐浆池中，同时保持系统内压力稳定。

实施例2

某车间排出使用拟流二效蒸发系统处理含25％wt氯化钠的废水，处理量为3000 kg/h，两效均具有局部强制循环脱盐功能，相应外循环和内循环流程可参考图1。

多效蒸发系统内操作温度、平均压强和析盐量如下表所示。

效别	温度（℃）	平均压强（Kpa）	析盐量（kg/h）
				第一效	118.86	128.51	249.9178
第二效	78.60	28.90	249.0698

第二效选用扬程30m，流量2m³/h的离心泵和配套旋液分离器组成脱盐外循环流程；第三效选用扬程30m，流量2m³/h的离心泵和配套旋液分离器组成脱盐外循环流程。在出口管路阀门控制下，经旋液分离器后重相能够顺利排入敞开的盐浆池中，同时保持系统内压力稳定。

Claims

1.一种用于多效蒸发系统的局部强制循环脱盐工艺方法，其特征在于，与蒸发系统自身换热器-气液分离的料液内循环工艺相对应，用于多效蒸发系统的局部强制循环脱盐工艺，包括由工艺设备循环泵、旋液分离器、局部强制循环管路和工艺管路系统所构成的局部外循环系统，两个循环系统共用一段工艺管路，即局部强制循环管路；

所述的工艺方法按照下述步骤进行：

1) 各效蒸发器在绝压为大于0 Mpa并小于等于0.6Mpa的操作压力下，维持料液沸点温度0～160℃持续蒸发，所溶解的盐类达到饱和状态并析出；

2）在沉降作用和蒸发系统自身换热器－气液分离的料液循环作用下，析出的盐类固形物进入局部强制循环管路，并在该管路内被流速>0.5m/s的高速流动的料液夹带；

3) 在循环泵作用下，部分含盐料液被从局部强制循环管路抽出，提升绝压为0.01～0.5Mpa的压头，后被送入旋液分离器；

4）在离心力作用下，密度不同的固、液两相在旋液分离器内分开，含湿组分的固相经旋液分离器的重相排盐管路被移出蒸发系统，排入盐浆收集池，其中密度差>10g/L；

5) 在工艺管路系统和控制仪表阀门作用下，从旋液分离器出来的液相重新返回局部强制循环管路的入口，完成一次料液的局部外循环；

其中所述的含盐料液为固－液两相流、气－液－固多相流、或包含有部分不互溶液体的液－液－固的多相流；在多效蒸发系统中，视多效蒸发系统中各效料液情况，对其中有固形物析出的一效或多效进行局部强制循环脱盐。