CN102489027B - 一种葡萄糖酸内酯节能浓缩方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种葡萄糖酸内酯节能浓缩方法及装置，可以实现葡萄糖酸内酯溶液的连续浓缩结晶，即将葡萄糖酸内酯溶液先使用一效板式蒸发器进行蒸发浓缩、一效分离器分离，再通过二效板式蒸发器蒸发浓缩、二效分离器分离，最后经闭环循环浓缩系统重力循环浓缩，真空泵抽出不凝蒸汽的同时为一效板式蒸发器、二效板式蒸发器形成负压蒸发动力，加速了蒸发浓缩进程，并且二效板式蒸发器充分利用了二次蒸汽的热量，二次换热器的设置也充分利用了冷凝水的热量，因而大大降低了一次蒸汽的使用量，本发明有着节约蒸汽用量、提高生产效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种葡萄糖酸内酯节能蒸发方法及装置。
背景技术
由于葡萄糖酸内酯溶液粘度变化随浓度变化大，当葡萄糖酸内酯溶液浓度在40%（质量浓度）左右时，温度25℃时，其粘度在8-10mpa.s，当葡萄糖酸内酯浓度在80%以上温度65℃时，其粘度高达1000 mpa.s，即葡萄糖酸内酯溶液随浓度增大时，粘度成倍增长，因而现有的生产浓缩蒸发设备使用列管式外加热单效浓缩装置，采用重力与热动力循环法使葡萄糖酸内酯达到预计浓度（即达到85%以上）。列管式外加热单效浓缩装置主要由列管式单效加热器、单效分离器、水力喷射器、循环水池、循环水泵、冷却塔构成。其蒸发方法是，一次蒸汽进入列管式单效加热器壳程上部，与来自列管式单效加热器管程中的物料逆向换热，冷凝后汽水混合物排至无离子水罐，物料加热后进入处于负压状态的单效分离器进行闪蒸分离，闪蒸后物料温度下降，比重增加，与加热器的物料形成重力与热动力循环加热蒸发的过程，而闪蒸后的二次蒸汽，经水力喷射器抽出与水混合进入循环水池降温后循环抽凝。
采用这种蒸发浓缩方法和使用该浓缩装置的缺点在于：由于采用重力与热动力循环法蒸发浓缩，其蒸发浓缩速度慢，二次蒸汽和冷凝水不能被充分利用，且列管式加热器换热效果差，每蒸发一吨水耗蒸汽约1.1吨，每生产1吨葡萄糖酸内酯需消耗蒸汽6吨，因而蒸汽消耗高、运行成本高。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是根据葡萄糖酸内酯溶液随温度、浓度变化而引起的粘度变化而提供一种葡萄糖酸内酯节能蒸发方法，该方法可充分利用冷凝水热量、二次蒸汽的热量，减少一次蒸汽的用量。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种实现上述方法的装置。
为解决上述第一个技术问题，提供的葡萄糖酸内酯节能蒸发方法，其包括以下连续的步骤：
第一步，使用供料泵将质量浓度为34-41%的葡萄糖酸内酯溶液从物料储存罐中泵出，并经过一次换热器和二次换热器充分预热使上述溶液达到55-60℃；
第二步，将充分预热后的葡萄糖酸内酯溶液和160-180℃的蒸汽通入到一效板式蒸发器进行间接加热蒸发，加热蒸发后达到90-105℃的该溶液进入一效分离器进行分离，自一效分离器分离后的质量浓度为65-70%的葡萄糖酸内酯溶液经一效物料泵送入二效板式蒸发器；自一效板式蒸发器流出的汽水混合物经一效汽水分离器分离出的二次蒸汽和一效分离器分离出的二次蒸汽进入二效板式蒸发器中对其中的溶液进行再次间接加热蒸发，此时二次蒸汽的温度为95-100℃，自二效分离器分离浓度为73-78%的该溶液由二效物料泵泵出，自二效板式蒸发器流出的汽水混合物经二效汽水分离器分离出的二次蒸汽和二效分离器分离出的二次蒸汽进入冷凝器中通过冷却水进行冷却，二次蒸汽经冷却后再经冷凝分离器分离，分离后的蒸汽经真空泵排出，所述一效汽水分离器、二效汽水分离器和冷凝分离器分离出的冷凝水排入二次换热器，冷凝水的温度为80-100℃。
第三步，自二效物料泵排出的质量浓度为73-78%的葡萄糖酸内酯溶液和一次蒸汽进入单效加热器中，单效加热器通过管道和单效浓缩锅组成闭环循环浓缩系统，浓缩至83-85%的葡萄糖酸内酯溶液经单效加热器的下连接管排出，自单效浓缩锅排出的二次蒸汽进入一次换热器换热后经喷射器、冷却塔进入水池中。
采用上述方法后，根据葡萄糖酸内酯溶液的特性（温度高、浓度较低时粘度小。流动性好），先使用一效板式蒸发器进行蒸发浓缩、一效分离器分离，再通过二效板式蒸发器蒸发浓缩、二效分离器分离，真空泵抽出不凝蒸汽的同时为一效板式蒸发器、二效板式蒸发器形成负压蒸发动力，加速了蒸发浓缩进程，并且二效板式蒸发器充分利用了二次蒸汽的热量，二次换热器的设置也充分利用了冷凝水的热量，因而大大降低了一次蒸汽的使用量，本方法有着节约蒸汽用量、提高生产效率的优点。
作为本方法的改进，自单效加热器流出的二次蒸汽经单效汽水分离器分离后蒸汽并入通向一效板式蒸发器的蒸汽管路中，自单效汽水分离器分离后的冷凝水流入二次换热器中，进一步充分利用一次蒸汽和二次蒸汽的热量。
作为本方法的进一步改进，在上述第三步中，设置各自独立间歇放料的两套由单效加热器通过管路和单效浓缩锅组成的闭环循环浓缩系统，自二效物料泵排出的葡萄糖酸内酯溶液间歇进入两套闭环循环浓缩系统。
为解决上述第二个技术问题，所提供的实现上述方法的装置，其包括物料储存罐、连接在物料储存罐供料管上的供料泵，该装置还包括单效浓缩锅和单效加热器，单效浓缩锅的进料口与单效加热器的出料口通过上连接管连接，单效浓缩锅的出料口与单效加热器的进料口通过下连接管连接，单效加热器上设有一次蒸汽管，下连接管上联通有物料流出管，其结构特点是：所述供料管上装有一次换热器和二次换热器，供料管末端依次连接有一效蒸发浓缩装置、二效蒸发浓缩装置，一效蒸发浓缩装置包括与供料管连接的一效板式蒸发器，一效板式蒸发器上管连接有一次蒸汽管，一效板式蒸发器管连接有一效分离器，一效板式蒸发器的出气管上装有一效汽水分离器，一效分离器的出料管上连接有一效出料泵，二效蒸发浓缩装置包括与一效出料泵管连接的二效板式蒸发器，二效板式蒸发器管连接有二效分离器，二效板式蒸发器的出气管上装有二效汽水分离器，二效分离器的出料管上连接有二效出料泵，二效分离器的出料管末端与上连接管连接，一效汽水分离器的排汽管和一效分离器的排汽管与二效板式蒸发器的进气管联通，二效汽水分离器的排汽管和二效分离器的排汽管与冷凝器壳程联通，冷凝器管程中通有冷却水管，泠凝器的出水管上连接有冷凝分离器，冷凝分离器的出气管上连接有真空泵，所述一效汽水分离器、二效汽水分离器和冷凝分离器的出水管皆与冷凝水管联通，冷凝水管流经二次换热器，所述单效浓缩锅上设有流经一次换热器的预热蒸汽管。
所述单效加热器上管连接有单效汽水分离器，单效汽水分离器的出水管流经二次换热器，单效汽水分离器的出汽管并接在装有热泵的一次蒸汽管上。
所述一次换热器的出气管上连接有水力喷射器，水力喷射器的进水管与循环水泵的出水管，循环水泵的进水管与水池联通，水力喷射器的出水管通过冷却塔与水池联通。
由于采用了上述技术方案，物料经一次换热器和二次换热器进行充分预热后，在进入单效蒸发前，经二次板式蒸发器蒸发浓缩至接近物料起晶浓度，这样利用热效益蒸发浓缩的板式加热蒸发大部分水分，单效蒸发器上蒸发少量水分可满足工艺要求，大大节约了蒸汽用量；并且由单效浓缩锅产生的二次蒸汽经预热蒸汽管为物料进行一次预热，冷凝水对物料进行二次预热，充分的利用了蒸汽的热能；在二效蒸发浓缩装置中的二次蒸汽管上装有冷凝器、冷凝分离器和真空泵，使两套蒸发浓缩装置内部形成负压，并且在单效浓缩锅后部设置水力喷射器，实现负压抽气，从而加速浓缩进程，可以使物料快速、大量结晶，从而提高产能、降低汽耗，提高了产品质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
图1为本发明的装置连接示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所提供的的葡萄糖酸内酯节能蒸发方法其包括以下连续的步骤：
第一步，使用供料泵将质量浓度为34-41%的葡萄糖酸内酯溶液从物料储存罐1中泵出，并经过一次换热器11和二次换热器12充分预热使上述溶液达到55-60℃；
第二步，将充分预热后的葡萄糖酸内酯溶液和来自热泵160-180℃的蒸汽通入到一效板式蒸发器进行间接加热蒸发，加热蒸发后达到95-105℃的该溶液进入一效分离器进行汽液分离，自一效分离器分离后的质量浓度为65-70%的葡萄糖酸内酯溶液经一效物料泵送入二效板式蒸发器；自一效板式蒸发器流出的汽水混合物经一效汽水分离器分离出的二次蒸汽和一效分离器分离出的二次蒸汽进入二效板式蒸发器中对其中的溶液进行再次间接加热蒸发，此时二次蒸汽的温度为95-100℃，自二效分离器分离浓度为73-78%的该溶液由二效物料泵泵出，自二效板式蒸发器流出的汽水混合物经二效汽水分离器分离出的二次蒸汽和二效分离器分离出的二次蒸汽进入冷凝器中通过冷却水进行冷却，二次蒸汽经冷却后再经冷凝分离器分离，分离后的蒸汽和不凝性气体经真空泵排出，一效汽水分离器、二效汽水分离器和冷凝分离器分离出的冷凝水排入二次换热器，冷凝水的温度为80-100℃。
第三步，自二效物料泵排出的质量浓度为73-78%的葡萄糖酸内酯溶液和一次蒸汽进入单效加热器中，单效加热器通过管道和单效浓缩锅组成闭环循环浓缩系统，浓缩至83-85%的葡萄糖酸内酯溶液经单效加热器排出，自单效浓缩锅排出的二次蒸汽进入一次换热器换热后经喷射器、冷却塔进入水池中。
自单效加热器流出的二次蒸汽经单效汽水分离器分离后蒸汽并入通向一效板式蒸发器的蒸汽管路中，自单效汽水分离器分离后的冷凝水流入二次换热器中，进一步充分利用一次蒸汽和二次蒸汽的热量。
设置各自独立间歇放料的两套由单效加热器通过管路和单效浓缩锅组成的闭环循环浓缩系统，自二效物料泵排出的葡萄糖酸内酯溶液间歇进入两套闭环循环浓缩系统，由于单效浓缩速度较慢，葡萄糖酸内酯溶液在一效、二效浓缩过程较快，该溶液经一效、二效浓缩后，可开通第一套闭环循环浓缩系统，当进入该闭环循环浓缩系统中的溶液达到一定量后，将其进入口关闭使之进行闭环循环浓缩，开通第二套闭环循环浓缩系统，使第二套闭环循环浓缩系统与二效物料泵管连接，经过二效浓缩的葡萄糖酸内酯溶液进入第二套闭环循环浓缩系统进行闭环循环浓缩；当进入第二套闭环循环浓缩系统的溶液达到一定量时，第一套闭环循环浓缩系统浓缩过程结束并放料完成，再关闭第二套闭环循环浓缩系统的进料口并将二效物料泵与第一套闭环循环浓缩系统管连接，这样形成不间断生产过程，大大提高了生产效率。
如图1所示，实现上述浓缩方法的装置，其包括物料储存罐1、连接在物料储存罐1的供料管2上的供料泵3，供料管2上装有一次换热器11和二次换热器12，供料管2末端依次连接有一效蒸发浓缩装置I、二效蒸发浓缩装置II，一效蒸发浓缩装置包括与供料管连接的一效板式蒸发器13，一效板式蒸发器13上管连接有一次蒸汽管6，一效板式蒸发器13管连接有一效分离器14，一效板式蒸发器13的出气管上装有一效汽水分离器15，一效分离器14的出料管上连接有一效出料泵16，二效蒸发浓缩装置包括与一效出料泵16管连接的二效板式蒸发器17，二效板式蒸发器17管连接有二效分离器18，二效板式蒸发器17的出气管上装有二效汽水分离器19，二效分离器18的出料管上连接有二效出料泵20，一效汽水分离器15的排汽管和一效分离器14的排汽管与二效板式蒸发器17的进气管联通，二效汽水分离器19的排汽管和二效分离器18的排汽管与冷凝器21壳程联通，冷凝器21管程中通有冷却水管22，泠凝器21的出水管上连接有冷凝分离器23，冷凝分离器23的出气管上连接有真空泵24，上述一效汽水分离器15、二效汽水分离器19和冷凝分离器23的出水管皆与冷凝水管33联通，冷凝水管33上装有冷凝水汇送泵34，冷凝水管33流经二次换热器12，该装置还包括两套由单效加热器5通过管路和单效浓缩锅4组成的闭环循环浓缩系统III，单效浓缩锅4的进料口与单效加热器5的出料口通过上连接管7连接，单效浓缩锅4的出料口与单效加热器5的进料口通过下连接管8连接，单效加热器上设有一次蒸汽管6，下连接管8上联通有物料流出管9，物料流出管9上设置阀门，上述二效分离器18的出料管末端与上连接管7连接，单效浓缩锅4上设有流经一次换热器11的预热蒸汽管10。
单效加热器5上管连接有单效汽水分离器27，单效汽水分离器27的出水管流经二次换热器12，单效汽水分离器27的出汽管并接在通入一效板式蒸发器13的一次蒸汽管6上并通过汽泵32输送。
一次换热器11的出气管上连接有水力喷射器28，水力喷射器28的进水管与循环水泵29的出水管，循环水泵29的进水管与水池31联通，水力喷射器28的出水管通过冷却塔30与水池31联通。
根据该溶液的特性和实际生产需要，设置两套并行的由单效加热器5通过管路和单效浓缩锅4组成的闭环循环浓缩系统III，上述二效分离器18的出料管末端设置有两条出料支路，两出料支路分别与两套闭环循环浓缩系统III中的上连接管7联通，两条支路上分别设置阀门，控制出料支路与上连接管7的通断，其中一出料支路与一套闭环循环浓缩系统III中的上连接管7联通时，另一支路与另一套闭环循环浓缩系统III中的上连接管7关闭，保证该溶液连续进行一效、二效浓缩，提高生产效率。
本发明的具体工作过程如下：
质量浓度为34-41%葡萄糖酸内酯溶液自物料储存罐1通过供料泵3打压进入一次预热器11和二次预热器12，在供料管2中经一次预热器11和二次预热器12充分预热至55-60℃，再依次进入一效板式蒸发器13、一效分离器14、二效板式蒸发器17、二效分离器18，最后经上连接管6进入单效加热器5和单效浓缩锅4循环浓缩，浓缩至质量浓度为83-85%的葡萄糖酸内酯溶液自单效加热器5的物料流出管9结晶排出；一次蒸汽经一次蒸汽管6的一只支管进入单效加热器5、另一只支管和单效汽水分离器27分离出的一次蒸汽混合进入一效蒸发浓缩装置中的一效板式蒸发器13，一效蒸发浓缩装置中的一效汽水分离器15和一效分离器14出来的二次蒸汽进入二效蒸发浓缩装置中的二效板式蒸发器17，二效蒸发浓缩装置中的二效汽水分离器17和二效分离器18出来的二次蒸汽经冷凝器18并由冷凝分离器19汽水分离，不凝性气体经真空泵抽走，冷却水换热冷凝后，一效汽水分离器、二效汽水分离器和冷凝分离器分离出的冷凝水经冷凝水管33、二次换热器12进行换热。采用上述流程对葡萄糖酸内酯溶液进行浓缩，每生产1吨葡萄糖酸内酯的一次蒸汽消耗量由原来的6.5吨下降到2.5吨，节能效果显著。
Claims (6)
1.一种葡萄糖酸内酯节能蒸发方法，其特征在于包括以下连续的步骤：
第一步，使用供料泵将质量浓度为34-41%的葡萄糖酸内酯溶液从物料储存罐中泵出，并经过一次换热器和二次换热器充分预热使上述溶液达到55-60℃；
第二步，将充分预热后的葡萄糖酸内酯溶液和160-180℃的蒸汽通入到一效板式蒸发器进行间接加热蒸发，加热蒸发后达到95-105℃的该溶液进入一效分离器进行汽液分离，自一效分离器分离后的质量浓度为65-70%的葡萄糖酸内酯溶液经一效物料泵送入二效板式蒸发器；自一效板式蒸发器流出的汽水混合物经一效汽水分离器分离出的二次蒸汽和一效分离器分离出的二次蒸汽进入二效板式蒸发器中对其中的溶液进行再次加热蒸发，此时二次蒸汽的温度为95-100℃，自二效分离器分离浓度为73-78%的该溶液由二效物料泵泵出，二效板式蒸发器流出的汽水混合物经二效汽水分离器分离出的二次蒸汽和二效分离器分离出的二次蒸汽进入冷凝器中通过冷却水进行冷却，二次蒸汽经冷却后再经冷凝分离器分离，分离后的蒸汽和不凝性气体经真空泵排出，所述一效汽水分离器、二效汽水分离器和冷凝分离器分离出的冷凝水排入二次换热器，冷凝水的温度为80-100℃；
第三步，自二效物料泵排出的质量浓度为73-78%的葡萄糖酸内酯溶液和一次蒸汽进入单效加热器中，单效加热器通过管道和单效浓缩锅组成闭环循环浓缩系统，浓缩至83-85%的葡萄糖酸内酯溶液经单效加热器的下连接管排出，自单效浓缩锅排出的二次蒸汽进入一次换热器换热后经喷射器、冷却塔进入水池中。
2.根据权利要求1所述的葡萄糖酸内酯节能蒸发方法，其特征是：自单效加热器流出的二次蒸汽经单效汽水分离器分离后蒸汽并入通向一效板式蒸发器的蒸汽管路中，自单效汽水分离器分离后的冷凝水流入二次换热器中。
3.根据权利要求1或2所述的葡萄糖酸内酯节能蒸发方法，其特征是：在上述第三步中，设置各自独立间歇放料的两套由单效加热器通过管路和单效浓缩锅组成的闭环循环浓缩系统，自二效物料泵排出的葡萄糖酸内酯溶液间歇进入两套闭环循环浓缩系统。
4.一种实现如权利要求1中所述的葡萄糖酸内酯节能蒸发方法的装置，包括物料储存罐、连接在物料储存罐供料管上的供料泵，该装置还包括单效浓缩锅和单效加热器，单效浓缩锅的进料口与单效加热器的出料口通过上连接管连接，单效浓缩锅的出料口与单效加热器的进料口通过下连接管连接，单效加热器上设有一次蒸汽管，下连接管上联通有物料流出管，其特征是：所述供料管上装有一次换热器和二次换热器，供料管末端依次连接有一效蒸发浓缩装置、二效蒸发浓缩装置，一效蒸发浓缩装置包括与供料管连接的一效板式蒸发器，一效板式蒸发器上管连接有一次蒸汽管，一效板式蒸发器管连接有一效分离器，一效板式蒸发器的出气管上装有一效汽水分离器，一效分离器的出料管上连接有一效出料泵，二效蒸发浓缩装置包括与一效出料泵管连接的二效板式蒸发器，二效板式蒸发器管连接有二效分离器，二效板式蒸发器的出气管上装有二效汽水分离器，二效分离器的出料管上连接有二效出料泵，二效分离器的出料管末端与上连接管连接，一效汽水分离器的排汽管和一效分离器的排汽管与二效板式蒸发器的进气管联通，二效汽水分离器的排汽管和二效分离器的排汽管与冷凝器壳程联通，冷凝器管程中通有冷却水管，泠凝器的出水管上连接有冷凝分离器，冷凝分离器的出气管上连接有真空泵，所述一效汽水分离器、二效汽水分离器和冷凝分离器的出水管皆与冷凝水管联通，冷凝水管流经二次换热器，所述单效浓缩锅上设有流经一次换热器的预热蒸汽管。
5.根据权利要求4所述的实现葡萄糖酸内酯节能蒸发方法的装置，其特征是：所述单效加热器上管连接有单效汽水分离器，单效汽水分离器的出水管流经二次换热器，单效汽水分离器的出汽管并接在装有热泵的一次蒸汽管上。
6.根据权利要求4所述的实现葡萄糖酸内酯节能蒸发方法的装置，其特征是：所述一次换热器的出气管上连接有水力喷射器，水力喷射器的进水管与循环水泵的出水管，循环水泵的进水管与水池联通，水力喷射器的出水管通过冷却塔与水池联通。
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