CN102657947B - 四效错流蒸发系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四效错流蒸发系统及工艺；本发明的四效错流蒸发系统中，第四效蒸发器的物料出口分别与第三效蒸发器和第一效蒸发器的物料入口连通，第三效蒸发器和第一效蒸发器的物料出口均与第二效蒸发器的物料入口连通；本发明的四效错流蒸发工艺中，物料的流向包括两部分，其中一部分为从第四效蒸发器到第三效蒸发器，再到第二效蒸发器，这是一种逆流加料蒸发，另一部为从第四效蒸发器到第一效蒸发器，再到第二效蒸发器，这是一种包含逆流加料和并流加料的错流蒸发；本发明的错流蒸发方法能有效控制蒸发结晶过程中的蒸发量，有效控制蒸发结晶过程中的物料浓度，防止物料浓度过高。
Description
技术领域
本发明涉及一种多效蒸发系统及工艺，具体涉及一种蛋氨酸生产过程中蒸发分离副产品硫酸钠的四效错流蒸发系统及工艺。
背景技术
一种制备蛋氨酸的方法包括在酸性条件下如浓硫酸中和蛋氨酸钠溶液，蛋氨酸钠被硫酸中和后得到的溶液主要含有蛋氨酸和硫酸钠。根据蛋氨酸及硫酸钠的溶解度特性可知，在32.4 ℃到120 ℃的条件下，硫酸钠的溶解度随着温度的升高而降低，而蛋氨酸的溶解度则随着温度的升高而迅速增加。因此，通过逐步冷却、真空闪蒸的方式结晶提取蛋氨酸，然后对蛋氨酸母液采取升温蒸发结晶的方法回收硫酸钠，从而达到了分离蛋氨酸和硫酸钠的目的。
硫酸钠的升温蒸发结晶是在多效蒸发系统中完成的，多效蒸发中物料与二次蒸汽的流向可以多种组合，主要有三种：并流加料，逆流加料和平流加料。如果将含有蛋氨酸的硫酸钠溶液按常规的逐步升温逆流加料蒸发的方式进行升温蒸发结晶，会造成物料到达最后一效蒸发器时浓度非常高，硫酸钠会过量析出，加上溶液中的蛋氨酸也会析出部分结晶物，会在出料口附近积聚堵塞管道及分离器，不利于分离操作，并且硫酸钠过量析出还容易使蛋氨酸受热碳化而变质。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种四效错流蒸发系统及工艺，能有效控制蒸发结晶过程中的物料浓度，防止物料浓度过高。
本发明公开了一种四效错流蒸发系统，包括第一效蒸发器、第二效蒸发器、第三效蒸发器和第四效蒸发器，所述第一效蒸发器的蒸汽出口与第二效蒸发器的蒸汽入口连通，第二效蒸发器的蒸汽出口与第三效蒸发器的蒸汽入口连通，第三效蒸发器的蒸汽出口与第四效蒸发器的蒸汽入口连通，所述第四效蒸发器的物料出口分别与第三效蒸发器和第一效蒸发器的物料入口连通，第三效蒸发器和第一效蒸发器的物料出口均与第二效蒸发器的物料入口连通。
进一步，所述第四效蒸发器的物料出口还与第二效蒸发器的物料入口连通。
本发明还公开了一种四效错流蒸发工艺，将蒸汽首先通入第一效蒸发器中，从第一效蒸发器出来的蒸汽再通入第二效蒸发器中，从第二效蒸发器出来的蒸汽再通入第三效蒸发器中，从第三效蒸发器出来的蒸汽最后通入第四效蒸发器中，将物料首先通入第四效蒸发器中，从第四效蒸发器出来的物料分流通入第三效蒸发器和第一效蒸发器中，从第三效蒸发器和第一效蒸发器出来的物料最后均通入第二效蒸发器中。
进一步，所述从第四效蒸发器出来的物料还分流一部分直接通入第二效蒸发器中；
进一步，将从所述第二效蒸发器出来的物料进行固液分离，将分离得到的母液的一部分分流通入第一效蒸发器、第二效蒸发器和第三效蒸发器中；
进一步，所述第四效蒸发器中，物料温度为60~70℃，所述第三效蒸发器中，物料温度为80~90℃，所述第二效蒸发器中，物料温度为100~110℃，所述第一效蒸发器中，物料温度为120~128℃；
进一步，所述第一效蒸发器、第二效蒸发器、第三效蒸发器和第四效蒸发器均进行强制循环。
本发明的有益效果在于：
本发明采用错流蒸发工艺进行物料的蒸发结晶：蒸汽的流向是从第一效蒸发器到第二效蒸发器，再到第三效蒸发器，最后到第四效蒸发器；物料的流向包括两部分，其中一部分为从第四效蒸发器到第三效蒸发器，再到第二效蒸发器，这是一种逆流加料蒸发，另一部为从第四效蒸发器到第一效蒸发器，再到第二效蒸发器，这是一种包含逆流加料和并流加料的错流蒸发；由于逆流传热的换热平均温差最大、换热效率最高，而并流传热的换热平均温差最小、换热效率最低，因此，与常规的逐步升温逆流加料蒸发的方式相比，本发明的错流蒸发方法能有效控制蒸发结晶过程中的蒸发量，有效控制蒸发结晶过程中的物料浓度，防止物料浓度过高。
另外，本发明将从第四效蒸发器出来的物料分流一部分直接通入第二效蒸发器中，稀释第二效蒸发器中较浓的物料，将固液分离得到的母液的一部分分流通入第一效蒸发器、第二效蒸发器和第三效蒸发器中，稀释第一效蒸发器、第二效蒸发器和第三效蒸发器中较浓的物料，也达到了控制蒸发结晶过程中的物料浓度、防止物料浓度过高的目的。
将本发明应用于含有蛋氨酸的硫酸钠溶液的升温蒸发结晶，通过控制蒸发结晶过程中的物料浓度，起到了防止硫酸钠过量析出、防止结晶物堵塞管道的作用，使分离操作顺利进行。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
图1为本发明的工艺流程图，如图所示，本发明的四效错流蒸发系统，包括第一效蒸发器1、第二效蒸发器2、第三效蒸发器3和第四效蒸发器4，所述第一效蒸发器1的蒸汽出口与第二效蒸发器2的蒸汽入口连通，第二效蒸发器2的蒸汽出口与第三效蒸发器3的蒸汽入口连通，第三效蒸发器3的蒸汽出口与第四效蒸发器4的蒸汽入口连通，所述第四效蒸发器4的物料出口分别与第三效蒸发器3和第一效蒸发器1的物料入口连通，第三效蒸发器3和第一效蒸发器1的物料出口均与第二效蒸发器2的物料入口连通。
作为本发明的进一步改进，所述第四效蒸发器4的物料出口还与第二效蒸发器2的物料入口连通；用于将从第四效蒸发器4出来的物料分流一部分直接通入第二效蒸发器2中，稀释第二效蒸发器2中较浓的物料。
图1中粗实线为物料流向，细实线为蒸汽流向，虚线为母液流向，如图所示，本发明的四效错流蒸发工艺，将蒸汽首先通入第一效蒸发器1中，从第一效蒸发器1出来的蒸汽再通入第二效蒸发器2中，从第二效蒸发器2出来的蒸汽再通入第三效蒸发器3中，从第三效蒸发器3出来的蒸汽最后通入第四效蒸发器4中，将物料首先通入第四效蒸发器4中，从第四效蒸发器4出来的物料分流通入第三效蒸发器3和第一效蒸发器1中，从第三效蒸发器3和第一效蒸发器1出来的物料最后均通入第二效蒸发器2中。
本发明中，物料的流向包括两部分，其中一部分为从第四效蒸发器4到第三效蒸发器3，再到第二效蒸发器2，这是一种逆流加料蒸发，另一部为从第四效蒸发器4到第一效蒸发器1，再到第二效蒸发器2，这是一种包含逆流加料和并流加料的错流蒸发；由于逆流传热的换热平均温差最大、换热效率最高，而并流传热的换热平均温差最小、换热效率最低，因此，与常规的逐步升温逆流加料蒸发的方式相比，本发明的错流蒸发方法能有效控制蒸发结晶过程中的蒸发量，有效控制蒸发结晶过程中的物料浓度，防止物料浓度过高。
作为本发明的进一步改进，所述从第四效蒸发器4出来的物料还分流一部分直接通入第二效蒸发器2中；目的是稀释第二效蒸发器2中较浓的物料，以控制蒸发结晶过程中的物料浓度，防止物料浓度过高。
作为本发明的进一步改进，将从所述第二效蒸发器2出来的物料进行固液分离，将分离得到的母液的一部分分流通入第一效蒸发器1、第二效蒸发器2和第三效蒸发器3中（如图1中虚线所示）；将部分母液继续循环蒸发，是为了稀释第一效蒸发器1、第二效蒸发器2和第三效蒸发器3中较浓的物料，以控制蒸发结晶过程中的物料浓度，防止物料浓度过高。
作为本发明的具体应用之一，所述物料为含有蛋氨酸的硫酸钠溶液，将本发明应用于含有蛋氨酸的硫酸钠溶液的升温蒸发结晶时，具体的工艺参数如下：
所述第四效蒸发器4中，物料温度为60~70℃，所述第三效蒸发器3中，物料温度为80~90℃，所述第二效蒸发器2中，物料温度为100~110℃，所述第一效蒸发器1中，物料温度为120~128℃；物料温度控制必须小于130℃，因为在高于130℃的温度下，部分蛋氨酸可能受热碳化，从而影响到产品的品质及蛋氨酸的收率，而根据蛋氨酸和硫酸钠在水中的共溶线可知，在100~110℃之间出料时，蛋氨酸将不会析出。
所述第一效蒸发器1、第二效蒸发器2、第三效蒸发器3和第四效蒸发器4均进行强制循环；在此作用下，循环速度较快，有效的防止了物料局部过浓、造成堵塞的现象。
将本发明应用于含有蛋氨酸的硫酸钠溶液的升温蒸发结晶，通过控制蒸发结晶过程中的物料浓度，起到了防止硫酸钠过量析出、防止结晶物堵塞管道的作用，使分离操作顺利进行。
实施例1
将17kg/h含有蛋氨酸的硫酸钠溶液（其中蛋氨酸含量2.44%，硫酸钠含量18.89%）通入本发明的四效错流蒸发系统中按上述四效错流蒸发工艺进行升温蒸发结晶，蒸发热源使用0.7MPa饱和蒸汽4kg/h，蒸发时间为1.1小时。
对第二效蒸发器2出来的物料进行分析，其中硫酸钠含量31.2%，蛋氨酸含量5.2%，含水52.3%，其余为杂质，经观察，绝大部分结晶在第二效蒸发器2内形成；对固液分离得到的母液进行分析，其中硫酸钠含量为22.4%，蛋氨酸含量为5.1%，含水61.2%，其余为杂质；对第二效蒸发器2出来的物料进行沉降分离，最终得到湿品硫酸钠2.6kg/h，经分析，其中硫酸钠含量为96.75%，蛋氨酸含量为0.05%，含水4%，其余为杂质。（上述含量均为质量百分含量）
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
Claims (6)
1.一种四效错流蒸发系统，包括第一效蒸发器、第二效蒸发器、第三效蒸发器和第四效蒸发器，所述第一效蒸发器的蒸汽出口与第二效蒸发器的蒸汽入口连通，第二效蒸发器的蒸汽出口与第三效蒸发器的蒸汽入口连通，第三效蒸发器的蒸汽出口与第四效蒸发器的蒸汽入口连通，其特征在于：所述第四效蒸发器的物料出口分别与第三效蒸发器和第一效蒸发器的物料入口连通，第三效蒸发器和第一效蒸发器的物料出口均与第二效蒸发器的物料入口连通。
2.根据权利要求1所述的四效错流蒸发系统，其特征在于：所述第四效蒸发器的物料出口还与第二效蒸发器的物料入口连通。
3.一种四效错流蒸发工艺，将蒸汽首先通入第一效蒸发器中，从第一效蒸发器出来的蒸汽再通入第二效蒸发器中，从第二效蒸发器出来的蒸汽再通入第三效蒸发器中，从第三效蒸发器出来的蒸汽最后通入第四效蒸发器中，其特征在于：将物料首先通入第四效蒸发器中，从第四效蒸发器出来的物料分流通入第三效蒸发器和第一效蒸发器中，从第三效蒸发器和第一效蒸发器出来的物料最后均通入第二效蒸发器中。
4.根据权利要求3所述的四效错流蒸发工艺，其特征在于：所述从第四效蒸发器出来的物料还分流一部分直接通入第二效蒸发器中。
5.根据权利要求4所述的四效错流蒸发工艺，其特征在于：将从所述第二效蒸发器出来的物料进行固液分离，将分离得到的母液的一部分分流通入第一效蒸发器、第二效蒸发器和第三效蒸发器中。
6.根据权利要求5所述的四效错流蒸发工艺，其特征在于：所述第四效蒸发器中，物料温度为60~70℃，所述第三效蒸发器中，物料温度为80~90℃，所述第二效蒸发器中，物料温度为100~110℃，所述第一效蒸发器中，物料温度为120~128℃。
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