CN1045038A - 膜式多效蒸发系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于多效蒸发过程。采用降膜蒸发器除去溶液中的大部分水分，继而在底部装有喷嘴以通入蒸汽带动浓溶液的升膜蒸发器中又除去部分水分，最后经减压闪蒸进一步除去水分的流程。旨在解决蒸发过程中物料停留时间长而引起变质以及传热面结垢等问题，同时也具有较佳的节能效果。本发明尤其适用于热敏性、易结垢、高粘度、有腐蚀性溶液的浓缩。

Description

本发明属于多效蒸发过程。

降膜蒸发器的优点已逐渐被人们所认识，制成的多效蒸发器已在工业中被广泛使用。目前使用的降膜多效蒸发器或为各效均采用降膜蒸发器，或为其中一效采用强制循环蒸发器以解决浓溶液粘度大和易结垢等问题。例如美国Dorr-Oliver公司的蒸发系统由降膜蒸发器和强制循环蒸发器组成，用于玉米浸泡液和其他溶液的蒸发。虽然已有强制循环蒸发器的降膜蒸发系统能克服浓溶液粘度大、传热系数小、易结垢等缺点，但强制循环靠泵来实现，不但消耗大量电能，而且循环泵容易损坏。另外溶液在蒸发器内循环，停留时间长，仍能引起物料变质和结垢。

本发明的目的是发明一种兼有降膜，升膜和闪蒸流程的膜式多效蒸发系统，使蒸发过程不仅具有较佳的节能效果，而且也适于处理热敏性、易结垢、高粘度、或有腐蚀性溶液的浓缩。

本发明的构成如下：

膜式多效蒸发系统，由前几效为降膜蒸发、浓效为升膜蒸发和最后为节流闪蒸等三部分组成。主要设备包括：予热器、降膜蒸发器、升膜蒸发器、浓缩液节流阀、闪蒸罐、冷凝器、真空泵和输送用泵等。降膜蒸发器有一至三效，用于料液的初步浓缩。料液在予热器中被加热至高于沸点1～8℃后进入蒸发器，通过分布器进入传热管，呈湍动膜状沿管壁流下并蒸发，产生的二次蒸汽作为后继效的热源。升膜蒸发器用于浓溶液的浓缩，其主要特征在于溶液的上升与成膜主要靠经传热管底部喷咀导入的新鲜蒸汽带动，一次通过传热管。浓效溶液的温度高于其他各效，产生的二次蒸汽作为第二效蒸发器的部分热源。该效浓溶液经节流阀减压后在闪蒸罐中闪蒸，利用溶液自身的显热蒸出水份，使溶液浓度得到进一步提高。

附图是两效降膜蒸发和浓效升膜蒸发并配有闪蒸过程的膜式多效蒸发系统的流程。

贮槽〔1〕中的料液经泵〔2〕、阀〔3〕、管线〔4〕进入予热器〔5〕，在予热器中被经由阀〔6〕来的蒸汽加热，过热后进入第一效降膜蒸发器〔7〕。溶液沿传热管内壁成膜状流下，被来自管线〔8〕、阀〔9〕的蒸汽加热而部分蒸发，生成的蒸汽经除沫器〔10〕进入第二效降膜蒸发器〔17〕而作为该效热源。未蒸发的溶液经管线〔12〕、泵〔13〕后，部分经管线〔14〕返回第一效蒸发器〔7〕的预部，并与新鲜料液一起进入传热管内以满足复盖全部传热管所需料液量的要求，另一部分经阀〔15〕、管线〔16〕而进入第二效降膜蒸发器〔17〕的顶部，由此进入传热管，受热后部分蒸发。产生的蒸汽经除沫器〔18〕、管线〔19〕进入冷凝器〔20〕，冷凝后，凝水经管线〔24〕进入蒸馏水槽〔25〕。冷凝器〔20〕的冷却水由管线〔21〕、阀〔22〕进入而由管线〔23〕排出。经第二效降膜蒸发器浓缩后的部分溶液经管线〔31〕回至本效蒸发器〔17〕的顶部，另一部分经阀〔33〕、管线〔34〕、予热器〔60〕而进入升膜蒸发器〔35〕。予热器的加热蒸汽由阀〔61〕来，冷凝水经疏水器〔59〕排出。升膜蒸发器的加热蒸汽沿管线〔37〕、阀〔38〕进入蒸发器传热管外侧，凝水经疏水器〔59〕排出。来自阀〔39〕、喷咀〔36〕的蒸汽带动浓溶液在传热管内形成环状液膜向上流动从管壁受热而蒸发，蒸发出来的蒸汽及驱动蒸汽以及溶液一起进入分离器〔40〕。汽液在分离器内得到良好的分离后，蒸汽经管线〔41〕、阀〔64〕进入第二效降膜蒸发器〔17〕的加热侧作为部分热源;浓溶液经管线〔42〕、节流阀〔43〕进入闪蒸罐〔44〕。闪蒸后的浓溶液经管线〔45〕、泵〔46〕、阀〔47〕、管线〔48〕排出作为产品。闪蒸出来的蒸汽则经管线〔49〕进入冷凝器〔50〕，被经过管线〔51〕、阀〔52〕、流量计〔53〕后进入冷凝器传热管〔54〕的冷却水所冷凝。冷凝液经管线〔55〕、疏水器〔32〕、管线〔65〕进入蒸馏水槽〔25〕。第二效降膜蒸发器的冷凝水经管线〔56〕、疏水器〔32〕，亦进入蒸馏水槽〔25〕。汇合至槽中的蒸馏水经管线〔26〕、泵〔27〕、阀〔28〕排出。蒸馏水槽的不凝性气体进入管线〔58〕，并与管线〔57〕来的冷凝器〔50〕中的不凝性气体一并经管线〔62〕进入真空泵〔63〕。第一效降膜蒸发器〔7〕的冷凝水及所属予热器〔5〕的冷凝水分别经各自的疏水器〔59〕排出。

本发明的优点如下：

1、降膜蒸发器传热系数大、传热温差小;物料停留时间短，蒸发过程中不易分解变质;操作稳定，易于调节和控制。带有蒸汽喷咀的升膜蒸发器，对于高粘度浓溶液，也能形成湍动液膜，一次通过传热管，停留时间短，不易结垢。闪蒸脱水不需传热面和外加热量，故无传热面结垢之忧。三者的恰当结合，使各种蒸发过程均在各自的适宜条件下进行，且有较佳的节能效果。

2、料液在予热器中过热1-8℃后进入降膜蒸发器，有利于形成稳定的湍动液膜，提高了传热系数，缩短了停留时间。

3、带有蒸汽喷咀的升膜蒸发器，利用外加蒸汽提升浓溶液使其形成稳定的湍动液膜，一次通过传热管，可解决高浓度、高粘度、热敏性溶液在蒸发过程中停留时间过长引起变质和传热面结垢等问题。即使有污垢和固体悬浮物的存在，也会被湍动液膜带走。

4、浓效升膜蒸发器用新鲜蒸汽作为热源，传热温差大，而该效蒸发的水量又较少，故所需传热面积不大，即使采用贵重材料制造以浓缩有腐蚀性物料，造价亦不算过份昂贵。

5、浓效升膜蒸发器的溶液温度高于其他各效，不仅产生的二次蒸汽可作为其他效蒸发器的部分热源，且由于溶液的焓值较大，在后继的节流闪蒸过程中，可蒸出较多水份。

6、利用闪蒸使浓溶液进一步浓缩时，不需外加热量和设置传热面，因而不存在传热面结垢和腐蚀等问题。

Claims (3)

1、膜式多效蒸发系统，由前几效是降膜蒸发过程最后是闪蒸过程和特征为带有蒸汽喷咀的浓效升膜蒸发过程组成，来自降膜蒸发过程的料液进入升膜蒸发器的下部后，被经升膜蒸发器底部喷咀的蒸汽携带上升并由传热管壁受热而蒸发，一次通过传热管进入汽液分离器，所得浓溶液再经节流闪蒸而进一步浓缩，升膜蒸发器中溶液的温度高于其他各效，其产生的二次蒸汽作为第二效降膜蒸发器的部分热源。

2、根据权利要求1所述的膜式多效蒸发系统，其特征为降膜蒸发过程有一至三效，原料液在予热器中被加热至高于该效溶液沸点温度1～8℃，然后进入降膜蒸发器。

3、根据权利要求1所述的膜式多效蒸发系统，是由降膜蒸发器，予热器，浓溶液节流阀，闪蒸罐，真空泵以及特征为传热管下端装有蒸汽喷咀的浓效升膜蒸发器等组成。