CN103394204A - 酸浴多效液膜蒸发工艺及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸浴多效液膜蒸发工艺，其特征在于：酸浴以平流进酸与顺流进酸两种方式同时进入到各效蒸发室中蒸发；次末效和末效蒸发室同时排酸，通过调节进酸量来调节排出酸浴的混合温度；除次末效和末效蒸发室以外的各效蒸发室的平流进酸流量尽量减少，以蒸发浓缩酸浴不结晶析出硫酸钠为限。本发明还公开了一种酸浴多效液膜蒸发装置，包括四-八效蒸发器，冷凝器，真空泵组，冷凝水罐、一级冷凝水闪发器、二级冷凝水闪发器，一级预热器和二级预热器。本发明提供的蒸发装置具有先进的蒸发工艺和合理的结构设计，使酸浴蒸发实现最低的蒸汽消耗，而且具有设备费用少，布置紧凑，占地面积小等突出优点。

Description

酸浴多效液膜蒸发工艺及装置

技术领域

本发明涉及黏胶纤维生产中的酸浴蒸发装置，具体地说是一种酸浴多效液膜蒸发工艺及装置。

背景技术

黏胶纤维生产中，喷丝头喷出的黏胶丝是胶体状，需要浸泡在酸浴中进行化学反应才能凝固成形纺丝。酸浴与黏胶丝发生化学反应后，增加了水分，需要将其蒸发出去才能循环使用。目前绝大多数用的酸浴蒸发设备是闪蒸装置。用的最广泛的是11级闪蒸装置，近年来新发展的还有14级闪蒸装置。11级闪蒸装置和14级闪蒸装置，流程长、设备多、费用高、占地面积大。以蒸发量20～25吨装置为例，11级20吨闪蒸装置需9～10台换热器，厂房占地面积约280平方米，蒸汽消耗与蒸发水量之比为0.33；14级25吨闪蒸装置12～13台换热器，厂房占地面积约480平方米，蒸汽消耗与蒸发水量之比为0.26，所以现行装置流程长、设备多、能耗高、费用贵、占地面积大。因此有必要研究开发新一代蒸发装置，以解决上述问题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种酸浴多效液膜蒸发工艺及装置。现有技术中通常的多效蒸发，只有顺流（又名并流）、逆流、平流三种方式，非此即彼。

而本发明采用的技术手段如下：

一种酸浴多效液膜蒸发工艺，其特征在于：酸浴以平流进酸与顺流进酸两种进酸方式同时进入到各效蒸发室中蒸发；所述平流进酸是指各效蒸发室均进酸，酸浴通过进酸总管进入并联的各效进酸流量计，经计量后，并联进入到各效蒸发室；所述顺流进酸是指各效蒸发室的浓缩后的酸浴溢流排出，进入到次效蒸发室的顺流进酸口；次末效和末效蒸发室的浓缩后的酸浴同时经溢流液封进入排酸总管，通过调节次末效和末效平流进酸量来调节排酸总管内浓缩后酸浴的混合温度至纺丝浴生产需要的温度；除次末效和末效蒸发室以外的各效蒸发室的进酸流量控制在以蒸发浓缩后的酸浴不结晶析出硫酸钠为限。

作为优选，第2效加热器和第3效加热器的冷凝水经二级冷凝水闪发器生产闪发汽后用于二级预热器的供热，第1效加热器的冷凝水经冷凝水罐、一级冷凝水闪发器生成闪发汽后用于一级预热器的供热，所述一级预热器和所述二级预热器仅用于第1效蒸发室平流进酸的预热；各效蒸发室内的酸浴通过循环泵进入到各效加热器中进行循环；各效蒸发室的二次蒸汽经过各效除雾器进入到次效加热器中加热；各效加热器的不凝气通过不凝气总管排出进入冷凝器。

本发明还公开了一种酸浴多效液膜蒸发装置，其特征在于：包括四-八效蒸发器，冷凝器，真空泵组，冷凝水罐、一级冷凝水闪发器和二级冷凝水闪发器，以及在进酸总管与第1效蒸发器之间设置的一级预热器和二级预热器；

所述蒸发器包括蒸发室、固定在所述蒸发室上端的加热器、与所述蒸发室相连通的除雾器和设置在所述蒸发室下方的循环泵；

所述蒸发室设有平流进酸口、顺流进酸口、溢流排酸口、二次蒸汽出口和循环酸出口；所述加热器设有进汽口、进汽/水口、冷凝水出口、不凝气排出口和设置在所述加热器上部管箱上的循环酸进口；

第1效加热器进汽口与饱和加热蒸汽管道相连通；

进酸总管通过并联的多台流量计并联与各效蒸发室平流进酸口相连通；其中，第1效蒸发室与进酸总管之间连通有所述一级预热器和二级预热器；第2效和加热器的冷凝水出口和第3效加热器的冷凝水出口均与二级冷凝水闪发器的进水口相连通，二级冷凝闪发器的闪发汽出口与所述二级预热器的进汽口相连通，二级冷凝水闪发器的冷凝水出水口与第4效加热器的进汽/水口相连通；第1效加热器的冷凝水出口与冷凝水罐的进水口相连通，冷凝水罐的出水口与一级冷凝水闪发器的进水口相连通，一级冷凝水闪发器的闪发汽出汽口与所述一级预热器的进汽口相连通，一级冷凝水闪发器的出水口与二级冷凝水闪发器的进水口相连通；其余各效加热器的冷凝水出口与次效加热器的进汽/水口相连通，其中，末效加热器的冷凝水出口经水封排出；

各效蒸发室的二次蒸汽出口与各效除雾器相连通，除雾器的蒸汽出口与次效加热器进汽口相连通；末效除雾器的蒸汽出口与所述冷凝器二次蒸汽进口相连通；

各效加热器的不凝气排出口均与排不凝气总管相连通，排不凝气总管与所述冷凝器相连通；

各效蒸发室循环酸出口与各效循环泵进酸口相连通，循环泵出酸口与各效加热器上部管箱的循环酸进口相连通；

各效蒸发室的溢流排酸口与次效蒸发室的顺流进酸口用U形液封管相连通，其中，次末效、末效蒸发室的溢流排酸口分别液封后与排酸总管相连通，所述排酸总管与浓酸槽相连通。

作为优选，所述加热器所用的加热管为石墨管或耐腐蚀的薄壁合金管，各效加热器的加热管顶部均安装有液膜分布器。

本发明提供的蒸发装置根据酸浴的工艺特点，设计有合理的设备结构、设备材质及工艺参数。较现有同类多效蒸发技术相比，本发明中酸浴流程为平流进酸与顺流进酸相结合的方式，所谓平流进酸是指各效蒸发室同时进酸，进酸总管与各效蒸发室的平流进酸口相连通；所谓顺流进酸是指酸浴的流动方向与蒸汽的流动方向一致，各效蒸发室的溢流排酸口与次效蒸发室的顺流进酸口相连通。即各效的蒸发室在平流进酸的同时，还依次顺流进酸、排酸。除次末效和末效外，各效蒸发室平流进酸量要减小到以浓缩后的硫酸钠接近饱和为限。例如，各效进酸量可以是各效蒸发量的5～6倍，次末效、末效蒸发室的进酸量可以是其蒸发量的10倍左右，此参数与进酸比重有关。

本发明中末效和次末效的蒸发室同时排酸，用次末效的高于纺丝浴温度的酸浴与末效的低于纺丝浴温度的酸浴混合，用调节末效、次末效蒸发室的进酸流量的方法调节混合温度，使之符合纺丝浴要求。降低末效蒸发室的进酸量可以提高混合温度，增大末效蒸发室的进酸量，可以降低混合温度。

本发明采用两台冷凝水闪发器和两台预热器的设计，可使冷凝水余热发挥最大作用。

本发明中的每效加热器的每根加热管顶部均安装液膜分布器，每台加热器液膜分布器的总流量等于循环泵的循环量。为了降低循环泵扬程，并减少二次蒸汽流动阻力，蒸发室设计为U形形状，顶部为平面，加热器下管板与蒸发室的平面顶部通过法兰连接。

本发明采用的酸浴蒸发装置具有低能耗、设备少、费用低、占地面积小等优点。例如，以本发明系列中的25吨6效液膜蒸发装置为例，占地面积108平方米，汽水比即蒸汽消耗与蒸发水量之比为0.24；而现行的11级闪蒸装置，占地面积280平方米，汽水比0.33，现行的14级闪蒸装置，占地面积480平方米，汽水比0.26。由上述情况可知，本发明的推广应用可以大幅度节约蒸汽消耗，并特别适合老厂、老设备的技术改造。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种酸浴多效液膜蒸发装置，以六效液膜蒸发装置为例（即总效数为6效的蒸发装置），包括6台蒸发室V（符号V1-V6）、通过法兰固定在所述蒸发室V上端的6台加热器H（符号H1-H6）、与所述蒸发室V相连通的6台除雾器CW（CW1-CW6）和设置在所述蒸发室V下方的6台循环泵UP（符号UP1-UP6）；冷凝器MK，水喷射式真空泵组SP，冷凝水罐N，一级冷凝水闪发器SF1、二级冷凝水闪发器SF2、一级预热器A1和二级预热器A2。

以一个蒸发室V为例，其设有平流进酸口04a、顺流进酸口04b、溢流排酸口05、二次蒸汽出口06和循环酸出口07；同样，加热器H设有进汽口01a、冷凝水出口02、不凝气排出口03和设置在所述加热器上部管箱上的循环酸进口10，在加热器H4～H6上设有进汽/水口01b；循环泵UP设有进酸口08，出酸口09；所述除雾器CW上方设有蒸汽出口11；所述冷凝器MK设有进汽口12、冷却水进口13、水喷射真空接口14、下水口15；所述冷凝水罐N设有进水口16和出水口17；一级冷凝水闪发器SF1设有进水口18、闪发出汽口19、出水口20，二级冷凝水闪发器SF2设有进水口18’、闪发出汽口19’、出水口20’；一级预热器A1设有进汽口A101、排凝水口A102、排不凝气口A103，二级预热器A2设有进汽口A201、排凝水口A202、排不凝气口A203。各效蒸发器的相应的进出口编号根据各自的效数加上相应的编号，如蒸发室V的平流进酸口为04a，则第2效蒸发室V2的平流进酸口为204a，以此类推，暂不赘述。

本发明中各部分连接关系如下：

第1效加热器H1进汽口101a与饱和加热蒸汽管道B相连通；

进酸总管A通过并联的6台流量计与各效蒸发室V平流进酸口04a相连通；其中，第1效蒸发室V1与进酸总管A之间连通有一级预热器A1和二级预热器A2，一级预热器A1和二级预热器A2串联，一级预热器A1与第1效蒸发室V1的平流进酸口104a相连通，通过预热器对进入到第1效蒸发室V1内的酸浴进行预热；

第1效加热器H1冷凝水出口102与所述冷凝水罐N的进水口16相连通，所述冷凝水罐N的出水口17与一级冷凝水闪发器SF1的进水口18相连，一级冷凝水闪发器SF1的闪发汽出口19与一级预热器A1的进汽口A101相连通，一级冷凝水闪发器SF1的出水口20、第2效加热器H2的冷凝水出口202和第3效加热器H3的冷凝水出口302都与二级冷凝水闪发器SF2的进水口18’相连通，二级冷凝水闪发器SF2的闪发汽出口19’与二级预热器A2的进汽口A201相连通。二级冷凝水闪发器SF2的出水口20’与第5效加热器H4的进汽/水口401b相连通，第4效加热器H4的冷凝水出口402与第5效加热器H5的进汽/水口501b相连通，第5效加热器H5的冷凝水出口502与第6效加热器的进汽/水口601b相连通，第6效加热器H6的冷凝水出口602与水封管相接。

各效蒸发室V的二次蒸汽出口06与各效除雾器CW相连通，除雾器CW的蒸汽出口11与次效加热器H进汽口01a相连通，如第2效蒸发室V2的二次蒸汽出口206与除雾器CW2相连通，除雾器CW2的蒸汽出口211与第3效加热器H3的进汽口301a相连通，以此类推；第6效蒸发室V6上方的除雾器CW6的蒸汽出口611与所述冷凝器MK的二次蒸汽进口12相连通，所述冷凝器MK的冷却水进口13与冷却水管C相连通，水喷射真空接口14与水喷射式真空泵组SP相连通，冷水管D对真空泵组SP补充冷却水；各效加热器H的不凝气排出口03均与排不凝气总管相连通，排不凝气总管与所述冷凝器MK相连通，冷凝器MK通过下水口15与水封槽、下水管相连通，将冷却下水排出。

各效蒸发室V的循环酸出口07与各效循环泵UP的进酸口08相连通，循环泵出酸口09与各效加热器H上部管箱的循环酸进口10相连通。

各效蒸发室V的溢流排酸口05与次效蒸发室V的顺流进酸口04b通过用U形液封管相连通，其中，第5效蒸发室V5的溢流排酸口505和第6效蒸发室V6的溢流排酸口605分别与排酸总管相连通，所述排酸总管与浓酸槽相连通。

上述仅为本发明六效装置的流程设计，本发明可为四-八效装置的结构形式，根据不同物料特性和汽水比要求，可以设置不同效数的蒸发装置。

本发明针对酸浴蒸发的特点，设计平流与顺流相结合的酸浴流程，酸浴经平流进酸与顺流进酸同时进入到各效蒸发室中蒸发；次末效和末效蒸发室同时排酸，可以调节次末效、末效进酸量的方法，调节排出酸浴的混合温度，以适合纺丝浴的需要；除次末效和末效蒸发室以外的各效蒸发室的进酸流量不宜过小，应控制在以硫酸钠含量接近饱和为限，以免硫酸钠结晶析出。第2效加热器H2和第3效加热器H3的冷凝水经二级冷凝水闪发器SF2闪发后，用于二级预热器A2的供热，第1效加热器H1的冷凝水经冷凝水罐N、一级冷凝水闪发器SF1闪发后，用于一级预热器A1的供热，所述一级预热器A1和所述二级预热器A2用于第1效蒸发室V1平流进酸的预热；各效蒸发室V内的浓缩后的酸浴通过循环泵Up进入到各效的加热器H中循环；各效蒸发室V的二次蒸汽经除雾器CW除雾后，进入到次效加热器H中作热源；各效加热器H的不凝气通过不凝气总管排出进入冷凝器MK。

以六效液膜蒸发装置为例，设计总蒸发量为25吨，各效的设计参数如下：

上述数据随着物料性质、物料浓度、物料流量和装置的大小、性能而变化。

由以上数据可知，本发明的装置和工艺对酸浴处理的高效性及实用性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种酸浴多效液膜蒸发工艺，其特征在于：酸浴以平流进酸与顺流进酸两种进酸方式同时进入到各效蒸发室中蒸发；所述平流进酸是指各效蒸发室均进酸，酸浴通过进酸总管进入并联的各效进酸流量计，经计量后，并联进入到各效蒸发室；所述顺流进酸是指各效蒸发室的浓缩后的酸浴溢流排出，进入次效蒸发室的顺流进酸口；次末效和末效蒸发室的浓缩后的酸浴同时经溢流液封进入排酸总管，通过调节次末效和末效平流进酸量来调节排酸总管内浓缩后酸浴的混合温度至纺丝浴生产需要的温度；除次末效和末效蒸发室以外的各效蒸发室的进酸流量控制在以蒸发浓缩后的酸浴不结晶析出硫酸钠为限。

2.根据权利要求1所述的酸浴多效液膜蒸发工艺，其特征在于：第2效加热器和第3效加热器的冷凝水经二级冷凝水闪发器生成闪发汽后用于二级预热器的供热，第1效加热器的冷凝水经冷凝水罐、一级冷凝水闪发器生成闪发汽后用于一级预热器的供热，所述一级预热器和所述二级预热器仅用于第1效蒸发室平流进酸的预热；各效蒸发室内的酸浴通过循环泵进入到各效加热器中进行循环；各效蒸发室的二次蒸汽经过各效除雾器进入到次效加热器中加热；各效加热器的不凝气通过不凝气总管排出进入冷凝器。

3.一种酸浴多效液膜蒸发装置，其特征在于：包括四-八效蒸发器，冷凝器，真空泵组，冷凝水罐、一级冷凝水闪发器和二级冷凝水闪发器，以及在进酸总管与第1效蒸发器之间设置的一级预热器和二级预热器；

所述蒸发器包括蒸发室、固定在所述蒸发室上端的加热器、与所述蒸发室相连通的除雾器和设置在所述蒸发室下方的循环泵；

所述蒸发室设有平流进酸口、顺流进酸口、溢流排酸口、二次蒸汽出口和循环酸出口；所述加热器设有进汽口、进汽/水口、冷凝水出口、不凝气排出口和设置在所述加热器上部管箱上的循环酸进口；

第1效加热器进汽口与饱和加热蒸汽管道相连通；

进酸总管通过并联的多台流量计与各效蒸发室平流进酸口相连通；其中，第1效蒸发室与进酸总管之间连通有所述一级预热器和二级预热器；第2效加热器的冷凝水出口和第3效加热器的冷凝水出口均与二级冷凝水闪发器的进水口相连通，二级冷凝水闪发器的闪发汽出口与所述二级预热器的进汽口相连通，二级冷凝水闪发器的冷凝水出水口与第4效加热器的进汽/水口相连通；第1效加热器的冷凝水出口与冷凝水罐的进水口相连通，冷凝水罐的出水口与一级冷凝水闪发器的进水口相连通，一级冷凝水闪发器的闪发汽出汽口与所述一级预热器的进汽口相连通，一级冷凝水闪发器的出水口与二级冷凝水闪发器的进水口相连通；其余各效加热器的冷凝水出口与次效加热器的进汽/水口相连通，其中，末效加热器的冷凝水出口经水封排出；

各效蒸发室的二次蒸汽出口与各效除雾器相连通，除雾器的蒸汽出口与次效加热器进汽口相连通；末效除雾器的蒸汽出口与所述冷凝器二次蒸汽进口相连通；

各效加热器的不凝气排出口均与排不凝气总管相连通，排不凝气总管与所述冷凝器相连通；

各效蒸发室循环酸出口与各效循环泵进酸口相连通，循环泵出酸口与各效加热器上部管箱的循环酸进口相连通；

各效蒸发室的溢流排酸口与次效蒸发室的顺流进酸口用U形液封管相连通，其中，次末效、末效蒸发室的溢流排酸口分别液封后与排酸总管相连通，所述排酸总管与浓酸槽相连通。

4.根据权利要求3所述的酸浴多效液膜蒸发装置，其特征在于：所述加热器所用的加热管为石墨管或耐腐蚀的薄壁合金管，各效加热器的加热管顶部均安装有液膜分布器。

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