CN1041111A - 多效蒸发设备及液位控制方法 - Google Patents

Abstract

多效蒸发设备及液位控制方法是一种由多个蒸发器组成的液位自动控制的多效能蒸发装置，及装置的液位自动控制方法。蒸发器间连装有溢流管来自动控制蒸发器内的液位，形成了多效蒸发设备的液位自动控制方法。主要用于溶液的多效蒸发浓缩过程，特别是盐水、卤水等化工液体的多效蒸发过程。

Description

多效蒸发设备是一种由多个蒸发器组成的液位自动控制的多效能蒸发装置。蒸发器向连装有溢流管，靠压差将蒸发器内料液从溢流管导出，形成了多效能蒸发设备液位自动控制方法。

已有的多效蒸发设备都由蒸发器及连通蒸发器的蒸汽管（连通前效蒸发器的蒸发室与后效蒸发器的加热器）给料管（连通蒸发器间的进料口与排料口）组成。顺流多效蒸发设备-效蒸发器的给料管或逆流多效蒸发设备未效蒸发器的给料管与给料泵连通。对于逆流多效蒸发设备蒸发器间的给料管装有给料泵（见天津科学技术出版社出版、天津大学化工原理教研室编的《化工原理》第323、324、330    331页）。在使用时各效蒸发压力应保证前效蒸发压力大于后效蒸发压力（P    P    P……P），有的顺流蒸发设备蒸发器间给料管也要装有给料泵。为了控制各效蒸发器的液位及最终排料的温度，在各效蒸发器的进料口或排料口装有控制阀，一般装在给料管或排料管（见图1、2）。在蒸发操作过程，根据各效液位的高低及最终排料的温度，高低调节控制阀开启度的大小，以控制蒸发器内的液位及最终排料温度。控制参数的关系比较复杂。用人工调节控制阀，则劳动强度比较大，控制效果不佳。采用电动仪表调节，仪表成本高，一次仪表容易腐蚀、结晶损坏。所采用的控制阀多，易腐蚀损坏，易结晶失控，需要经常维修。设备的结构也比较复杂、工作可靠性差。

本发明的目的是提供一种结构比较简单、成本低、不易损坏、维修方便的液位自动控制的多效蒸发设备，用该设备形成一种操作简单方便、控制准确度较高的多效蒸发设备液位控制方法。

本发明的多效蒸发设备由蒸发器及连通蒸发器的蒸汽管、给料管组成。一效蒸发器的给料管仍装有控制阀，用来控制-效蒸发器进料的量。一效或未效蒸发器给料管与给料泵连通，由给料泵从料池中抽生料送入顺流多效蒸发设备的一效蒸发器或逆流多效蒸发设备的未效蒸发器。对于逆流多效蒸发设备，各蒸发器的给料管仍装有给料泵，以把后效的料液输送到压力较高的前效蒸发器，其结构特点在于：蒸发器装有溢流管，溢流管的溢流口位于蒸发器内控制液位处;溢流管的另一端为排出端，一效溢流管排出端为排料口，一效溢流管作为设备最终排料管，一般可与排料泵连通;其他各效溢流管的排出端与本效给料泵的进口连通，也就是同后效排料口或蒸发器连通，由溢流管及后效蒸发器形成U形管。对于顺流多效蒸发设备，其结构特点在于：蒸发器间的给料管为溢流管，不再另装有蒸发器间的给料管;溢流管的溢流口位于蒸发器内的控制液位处;未效溢流管排出端为排料口，作为设备的最终排料管，一般可与排料泵连通;其他各效溢流管排出端与后效蒸发器控制液位以下之处连通，由溢流管及后效蒸发器形成U形管。本设备减少了多个控制阀及电动仪表，顺流多效蒸发设备并不必采用蒸发器间的给料泵。而溢流管同给料管一样不易腐蚀损坏，并有料液流动、无死角而不易结晶。各蒸发器内液位略高于控制液位时，料液就会从溢流口由溢流管导出，使液面不再升高。液位降至略低于控制液位时，溢流管不再导出料液。顺流蒸发设备的蒸发器只有进料，无排料，液位不会再降低，只能升高。逆流蒸发设备的蒸发器进料量则略大于排料量蒸发量之和，液位也不会再降低。这就形成了液位自动控制在较小的范围之内。

对于本发明的多效蒸发设备，为了防止最终排料溢流管与大气串通，破坏液位及工作平衡，逆流多效蒸发设备的一效溢流管、顺流多效蒸发设备的未效溢流管排出端最好呈U形，形成液封。顺流多效蒸发设备的其他效溢流管排出端最好与后效蒸发器下端连通，形成较长的U形管，形成效间液封，防止效间蒸汽串通，并使进入后效的料液首先经过加热器。为了防止给料泵意外停止工作时，蒸发器内料液倒流，破坏液位及工作平衡，连有给料泵的给料管与蒸发器控制液位以上位置连通，形成了进料口位于控制液位以上的蒸发器内，并可在蒸发器内进料口（给料管端）装有下端位于加热器的降液筒，把进入蒸发器的料液导到蒸发器的加热器。

本发明的多效蒸发设备液位控制方法是使前效蒸发压力大于后效蒸发压力大于后效蒸发压力，而其特点是用溢流管将高于控制液位的料液从蒸发器内导出。溢流管连通的两侧液面压力差应小于溢流管最低处到液面压力较小侧液面处的压差。溢流管的溢流口侧料液静压大于溢流量排出端侧料液静压，两静压之差应大于流动阻压力。对于效间溢流管连通的前后效蒸发压力差应小于溢流管最低处到后效控制液位处的压差。在溢流管两侧，前效液静压应大于后效料液静压，两静压之差应大于从前效流向后效的流动阻压力。当前后效控制液位在同一水平面时，则简化成前后效蒸发压力差应小于溢流管最低处到后效控制液位处的压差，而应大于前效向后效流动动的阻压力。对于最终排料的溢流管及逆流多效蒸发设备的未效溢流管，溢流管连通的料池与一效、未效液面压力差应小于溢流管最低处到一效或未效控制液位处的压差，一效或未效侧静压大于料池侧的静压，一效或未效静压与料池静压之差大于排料阻压力（有排料泵的除外）。所谓静压就是溢流管最低处到两侧料液面的液体静压力。

这些液位控制方法也是本发明多效蒸发设备设计的条件，只有达到这些条件，才能使高于控制液位的料液自动由溢流管导出，保证液位自动控制，同时又防止效间蒸汽及一效或多效蒸汽与大气串通，破坏液位自动控制的工作平衡，而自动形成液封。这样只要根据多效蒸发设备的最终排料温度高低来调节一效给料管控制阀的开启大小，就能实现多效蒸发设备的多效蒸发过程。

本发明的逆流多效蒸发设备的蒸发过程：由未效给料泵把生料池的料液通过未效给料管输入未效蒸发器内，经加热器加热，在蒸发室内蒸发，再由前效给料泵从未效蒸发器内抽出送入前效蒸发器。如果未效液位高于控制液位，则由溢流管导回到未效给料泵的入口。同样，由给料泵从后效抽出料液送到各效蒸发器的料液，都经加热和蒸发，再由前效给料泵抽出，而溢流管将高于控制液位的料液导出，导回各效给料泵的入口。料液从未效向前依次转料蒸发，最终在一效蒸发器内加热、蒸发，再由一效溢流管导出。各效（除一效以外）进入蒸发器料液量等于前效给料泵抽出量、蒸发的蒸汽量及溢流管导出量之和。一效进入蒸发器料液量等于溢流管排料量与蒸发蒸汽量之和。

本发明的顺流多效蒸发设备的蒸发过程：由一效给料泵把生料液通过给料管输入一效蒸发器，经加热蒸发，再由溢流管导入后效蒸发器。同样在后效蒸发器内经加热蒸发的料液也由溢流管导入其后效蒸发器。这样依次由溢流管转料，最终位未效蒸发器加热蒸发，由未效溢流管排料。各蒸发器进料量等于蒸发的蒸汽量和溢流管导出量之和。

本发明与已有的多效蒸发设备及液位控制方法相比，具有如下优点：

1.溢流管比控制阀及自动仪表简单，简化了设备的液位自动控制结构，降低了设备造价成本;

2.减少了设备的易损部件，溢流管不怕高温，不易腐蚀坏，溢流管无死角，不易结晶，使得设备不必经常维修，提高了设备工作可靠性;

3.设备液位自动控制可靠，液位波动比较小;

4.使设备液位自动控制操作简单，并使设备的控制简化，比较容易掌握使用。

下面结合附图进一步说明本发明。

图1为已有的三效逆流反循环蒸发设备示意图，图2为已有的三效顺流反循环蒸发设备示意图。

图3为本发明的三效逆流反循环蒸发设备示意图，图4为本发明的三效顺流反循环蒸发设备示意图。

在盐化工中的卤水蒸发过程中，采用了本发明的三效逆流反循环蒸发设备（参见图3）。该设备由三组反循环蒸发器1、连通前效蒸发室7与后效加热器16的蒸汽管3及给料管4组成。效间给料管4连通有给料泵，给料管一端10与前一效蒸发器的蒸发室7连通，连通处位于控制液位12以上，这端管口作为进料口，进料口装有下端与蒸发器的反循环强制加热器16入口相对的降液筒。给料管的另一端同后一效蒸发器的反循环强制加热器16底部连通。三效蒸发器的进料口位于蒸发室强至控制液位以上位置10，进料口装有下端与加热器入口相对的降液筒13，进料口与三效给料管一端连通，给料管的另一端连通有给料泵6。只有一效给料管接近料口处装有控制阀2。各效都装有溢流管8，溢流管的溢流口17位于蒸发器的蒸发室7内控制液位处，溢流管的另一端为排出端，一效溢流管的排出端9为该设备的排料口，呈U形，一般与贮料池连通。二、三效溢流管排出端分别与本效给料泵5、6入口连通，也就同三效蒸发器、生料池连通。设备各效的控制液位12处同一水平面内。给料泵入口到控制液位处高7米，而卤液比重在1.3～1.5。溢流管的流动阻力H_f为0.1。一级蒸发压力为1.05atm，二效蒸发压力为0.55atm，三效蒸发压力为0.1atm。该设备在卤水蒸发过程，能自动地形成液位控制。只要根据一效蒸发室内料液的温度调节一效给料管的控制阀，就能完成蒸发的控制过程。

在卤水蒸发过程，还采用了本发明的三效顺流反循环蒸发设备（参见图4）。该设备由三组反循环蒸发器1、连通前效蒸发室7与后效加热器16的蒸汽管3及给料管4组成。一效蒸发室控制液位12以上的进料口10与给料管4连通。给料管另一端连通有给料泵6。给料管装有控制阀。进料口装有降液筒13，降液筒的下端与反循环加热器16入口相对。蒸发器间的给料管由溢流管8所代替，溢流管溢流口17位于各蒸发器的蒸发室内控制液位处12，一效溢流管、二效溢流管的排出端分别与二效、三效反循环加热器16的下端部连通。三效溢流管的排出端呈U形11，作为设备的最终排料口，一般与贮料池连通。设备的溢流管最低处到控制液位处的高度为7米，卤水比重1.8～1.5。溢流管的流动阻力H_f为0.1。各效蒸发器控制液位在同一水平面。一效蒸发压力为1.05atm，二效为0.55atm，三效为0.1atm。这就保证了一效、二效蒸发压力差（0.5atm）小于二效加热器最低处到控制液面处的压差（0.91atm），大于溢流管流动阻压力（0.1atm）。溢流管自动把高于控制液位的料液导出，形成液位自动控制。只要根据三效蒸发器内料液的温度高低来调节一效给料管的控制阀，就能实现整个设备的蒸发过程。

Claims (6)

1、多效蒸发设备由蒸发器及连通蒸发器的蒸汽管、给料管组成，一效蒸发器给料管装有控制阀，一效蒸发器的给料管连通有给料泵。

1·1逆流多效蒸发设备各蒸发器的给料管连通有给料泵，其特征在于：溢流管的溢流口位于蒸发器内控制液位处，一效溢流管的排出端为排料口，其他效益流管的排出端连通在本效给料泵的进口，

1·2顺流多效蒸发设备蒸发器间的给料管为溢流管，溢流管的溢流口位于蒸发器内控制液位处，未效溢流管的排出端为排料口，其他效溢流管的排出端连通在后效蒸发器控制液位以下的位置。

2、如权利要求1所述的多效蒸发设备，其特征在于：连通有给料泵的给料管与蒸发器控制液位以上位置连通。

3、如权利要求2所述的多效蒸发设备，其特征在于：蒸发器内进料口装有下端位于加热器的降液筒。

4、如权利要求1所述的多效蒸发设备，其特征在于：顺流多效蒸发设备其他效溢流管的排出端与后效蒸发器下端连通。

5、如权利要求1所述的多效蒸发设备，其特征在于：逆流多效蒸发设备-效溢流管排出端、顺流多效蒸发设备未效溢流管排出端呈U形。

6、多效蒸发设备液位控制方法是使前效蒸发压力大于后效蒸发压力，其特征在于：用溢流管将高于控制液位的料液从蒸发器内导出，溢流管连通的两侧液面压力差应小于溢流管最低处到液面压力较小侧液面处的压差，溢流管的溢流口侧料液静压应大于溢流管排出端侧料液静压，两静压之差应大于流动阻压力。

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