CN104606906A - 十六级酸浴蒸发装置 - Google Patents

十六级酸浴蒸发装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型酸浴十六级蒸发装置,主要由二次蒸汽预加热器、一次蒸汽加热器、蒸发器、真空系统等组成。十六级蒸发器V1-V16依次串联,其中V1-V13闪蒸出的二次蒸汽作为二次蒸汽预加热器A1-A13的热源,一次蒸汽作为补充热源,通过一次蒸汽加热器H对酸浴进行加热。本发明对现有的酸浴蒸发工艺进一步改进,蒸发器由十四级增加到十六级,达到既扩大生产能力又进一步节省能源之目的,与目前的十四级蒸发装置相比,其节能效率提高约25%,与传统的十一级蒸发装置相比,其节能效率提高了约65%,同时蒸发量可以按照生产需要进行设计制造。本发明有利于整个产业节能降耗及设备升级换代。

Description

十六级酸浴蒸发装置
技术领域
[0001] 本发明涉及粘胶纤维设备、技术领域,属化纤厂酸站所需酸浴闪蒸浓缩设备,是一种十六级酸浴蒸发装置。
背景技术
[0002] 化纤厂的酸浴用于粘胶丝的凝固,此过程中,酸浴因水分增加而被稀释。酸浴要回收循环使用,必须把增加的水分蒸发掉。现行办法是用闪蒸装置分离水分、浓缩酸浴。国内现行设备使用状况是,十一级闪蒸装置正逐步被十四级闪蒸装置所取代,前者蒸发能力为12t/h或20t/h,汽水比约0.33-0.35 ;后者蒸发能力为25t/h,汽水比0.25-0.27。我们曾经申请了一种名称为“十四级粘胶纤维酸浴蒸发装置”的发明专利,专利申请号201110106378.6,在实践中,我们发现十四级粘胶纤维酸浴蒸发装置仍可进一步改进。而且,酸浴蒸发部分消耗蒸汽量在整个化纤厂能源消耗中占的比重很大,客户希望改善的意愿很强。但是,这种改进不是很容易就能实现的,经过我们不断的计算及实验,最终发明了十六级酸浴蒸发装置,该装置使得各级二次蒸汽预加热器之间的温度梯度更合理,可以更有效降低蒸汽的消耗量。同时,在经过对装置空间布置、荷载要求、能源成本核算及设备加工制造等因素的综合考察后,我们得出此十六级酸浴蒸发装置对于化纤厂新建或扩建的酸浴车间选用可获得更高的性价比,而对于有厂房限制的老酸浴车间改造则适合选用十四级粘胶纤维酸浴蒸发装置。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种十六级酸浴蒸发装置。将现有闪蒸装置技术进一步优化,进一步提高二次蒸汽的热能利用率,减少一次蒸汽消耗,同时,提高装置的蒸发能力。
[0004] 本发明的技术方案是这样实现的:
经过反复的试验,首先,为了更加充分利用二次蒸汽余热,在原有十四级闪蒸装置基础上增加两级蒸发器和两级二次蒸汽预加热器,即配置有十三级二次蒸汽预加热器和十六级蒸发器的蒸发系统。结果,使二次蒸汽预加热温升由十四级闪蒸装置的49.5°C提高到51.2V,一次蒸汽加热温升则由十四级闪蒸装置的13.5°C降低到11.8°C,从而减少了一次蒸汽用量,使汽水比降为0.20-0.21。
[0005] 为扩大蒸发能力,增大了二次蒸汽预加热器A1-A13的换热面积,而一次蒸汽加热器则可选用单台(增大换热面积型)或是多台并联使用。
[0006] 为了适应上述两大变动所作的调整,蒸发器、除沫器和二次蒸汽预加热器内部结构、减压蒸发器、抽真空管路孔板直径、混合冷凝器和辅助冷凝器内部结构、以及所有连接管路管径都作出了相应调整设计。
[0007] 详细技术方案是:十六级酸浴蒸发装置,包括二次蒸汽预加热器、一次蒸汽加热器、蒸发器、减压蒸发器、除沫器、汽水分离器、真空系统、泵、仪表、连接管路、溶液储槽和控制系统等组成,其特征在于:酸浴在二次蒸汽预加热器及一次蒸汽加热器中加热升温、在蒸发器中蒸发降温来实现分离水分、浓缩酸浴;十六级蒸发器V1-V16依次串联,其中蒸发器V1-V13闪蒸出的二次蒸汽作为二次蒸汽预加热器A1-A13的热源,一次蒸汽作为补充热源,通过一次蒸汽加热器H对酸浴进行加热。
[0008] 在连接管路上增加三个减压蒸发器ES1-ES3来利用一次蒸汽冷凝水的余热,作为补充热源送至二次蒸汽预加热器。
[0009] 由于酸浴在蒸发器V14和蒸发器V16中蒸发量较大,为防止其内的酸浴随二次蒸汽大量溢出,分别在蒸发器V14和蒸发器V16上加装除沫器BR2和除沫器BRl来阻止酸浴的溢出;但在蒸发器V14、V15、V16中流出蒸发的二次蒸汽仍会带有少量的酸浴,为防止酸浴随二次蒸汽进入真空系统混合冷凝器MK1-MK2,在蒸发器V14和蒸发器V15流出的二次蒸汽管路上加装汽水分离器SK2,在蒸发器V16流出的二次蒸汽管路上加装汽水分离器SK1,来进一步分离掉二次蒸汽中的酸浴。
[0010] 由混合冷凝器MK1-MK2、辅助冷凝器HK、蒸汽喷射泵ED及真空泵P02A-P02B构成本装置的真空系统,利用冷缺水将进入混合冷凝器MK1-MK2中的二次蒸汽冷凝排出;利用高压蒸汽进入蒸汽喷射泵ED产生的真空将进入混合冷凝器MK1-MK2中的不凝气体及微量未冷凝二次蒸汽带入辅助冷凝器HK中;利用冷却水将进入辅助冷凝器HK中的微量未冷凝二次蒸汽冷凝排出;利用真空泵P02A-P02B将剩余的不凝气体排空。以上过程使得整体装置中产生真空度。
[0011] 管路上装有仪表来显示各级二次蒸汽预加热器A1-A13的出酸温度,并通过节流孔板的调节来确保A1-A13的温度梯度,即酸浴从进入蒸发器Vl的105°C降至蒸发器V13出口的55.6°C,平均级降3.8°C,与酸浴从进入二次蒸汽预加热器A13的42°C升到二次蒸汽预加热器Al出口的93.2°C,平均级升3.9°C达到基本平衡,最充分利用了各级蒸发器二次蒸汽的余热,保证了十三个二次蒸汽预加热器的换热能力。根据生产需要或厂房空间等因素要求,一次蒸汽加热器H可分为:单台或是多台并联两种使用方式。十六级蒸发器V1-V16既可以是卧式的,或者是立式的。
[0012] 本发明的优点是:通过闪蒸蒸发,实现酸浴重复使用,节能环保;通过增加蒸发器及预热器数量,提高二次蒸汽利用率而减少一次蒸汽消耗,节省成本;通过设备增多及容量增大,提高产量,增加收益;对整个产业节能降耗及设备升级换代具有划时代的意义。
附图说明
[0013] 图1十六级闪蒸蒸发装置(卧式)工艺和连接流程图。
[0014] 图2十六级闪蒸蒸发装置(立式)工艺和连接流程图。
[0015] 图中符号说明:
H1-H3:一次蒸汽加热器,生产时并联使用两台,一台备用;
A1-A13:二次蒸汽预加热器;ES1-ES3:减压蒸发器;
V1-V16:蒸发器; BRl- BR2:除沫器;
SK1-SK2:汽水分离器; MK1-MK2:混合冷凝器;
ED:蒸汽喷射泵; HK:辅助冷凝器;
PO 1A-P0IB:酸浴循环泵; P02A-P02B:真空泵;
P03A-P03B:碱洗泵; Fl:冷却水槽; F2:二次蒸汽冷凝水槽; F3:—次蒸汽冷凝水槽;
F4:浓缩槽; F5:碱液槽;
F6:密封槽;
Ol:一次蒸汽进入; 02:稀酸浴进入;
03:高压蒸汽进入; 04:冷却水进入;
05:排空; 06:冷却水流出;
07:浓酸浴流出; 08:系统排放流出;
09:冷凝水流出; 10:清水进入;
11:苛性钠进入。
具体实施方式
[0016] 实施例1:十六级闪蒸蒸发装置(卧式)工艺流程 I装置真空度形成工艺流程:
由混合冷凝器MK1-MK2、辅助冷凝器HK、蒸汽喷射泵ED及真空泵P02A-P02B构成本装置的真空系统。该真空系统的工艺流程是:在蒸发器V14、V15中产生,经过除沫器BR2及汽水分离器SK2过滤后的二次蒸汽进入混合冷凝器MK2,在蒸发器V16中产生,经过除沫器BRl及汽水分离器SKl过滤后的二次蒸汽和二次蒸汽预加热器A1-A13中排出的不凝气体及少量的二次蒸汽进入混合冷凝器MKl,利用冷却水04进入混合冷凝器MK1-MK2,将其中的二次蒸汽冷凝,不凝气体及微量的未冷凝二次蒸汽,利用高压蒸汽03进入蒸汽喷射泵ED产生真空将其带入辅助冷凝器HK中,利用冷却水04进入辅助冷凝器HK,将其中的蒸汽及微量的二次蒸汽冷凝,剩余的不凝气体经过真空泵P02A-P02B排空05,以上过程使得整体装置中产生真空度。此过程中,汽水分离器SK1-SK2中分离的液体进入密封槽F6,混合冷凝器MK2、辅助冷凝器HK中的冷凝水及冷却水进入冷却水槽Fl最终流出06。
[0017] 装置闪蒸蒸发工艺流程:
500C的稀酸浴02进入蒸发器V15与蒸发器V14进入蒸发器V15的48°C的部分浓酸浴混合后进行首次蒸发,然后进入蒸发器V16再次蒸发,利用酸浴循环泵P01A-P01B将蒸发器V16流出的42°C的酸浴注入二次蒸汽预加热器A13进行预热,随后依次进入A12,All,…,Al,进行逐级预热升温,温度升至93.2V,而后分流进入一次蒸汽加热器H1-H2,再经一次蒸汽01进入其中将酸浴加热至105°C,整个加热过程完成。
[0018] 加热后105°C的酸浴依次流入蒸发器V1-V14进行蒸发,经各级蒸发后,48°C的浓酸浴从蒸发器V14流出,进入浓缩槽F4,最终流出07,整个蒸发过程完成。
[0019] 在此过程中,酸浴在各级蒸发器中蒸发排出的二次蒸汽分别进入对应的二次蒸汽预加热器中供酸浴加热使用(即蒸发器Vl中排出的二次蒸汽进入二次蒸汽预加热器Al中,蒸发器V2中排出的二次蒸汽进入二次蒸汽预加热器A2中,…,蒸发器V13中排出的二次蒸汽进入二次蒸汽预加热器A13中);二次蒸汽在各级二次蒸汽预加热器中放热后变成二次蒸汽冷凝水,而后依次进入相邻的二次蒸汽预加热器其中继续为酸浴供热(即二次蒸汽预加热器Al中流出的二次蒸汽冷凝水进入二次蒸汽预加热器A2中,然后进入二次蒸汽预加热器A3直至二次蒸汽预加热器A13),从二次蒸汽预加热器A13中流出的二次蒸汽冷凝水进入二次蒸汽冷凝水槽F2,最终流出09 ;—次蒸汽在一次蒸汽加热器H1-H2中发热变成一次蒸汽冷凝水,而后进入减压蒸发器ESl中进行蒸发,蒸发后的蒸汽进入二次蒸汽预加热器Al与其中的蒸发器Vl中排出的二次蒸汽混合并为酸浴供热,在减压蒸发器ESl中未蒸发的一次蒸汽冷凝水流至减压蒸发器ES2中进行蒸发,蒸发后的蒸汽进入二次蒸汽预加热器A7与其中的蒸发器V7中排出的二次蒸汽混合并为酸浴供热,在减压蒸发器ES2中未蒸发的一次蒸汽冷凝水流至减压蒸发器ES3中进行蒸发,蒸发后的蒸汽进入二次蒸汽预加热器A13与其中的蒸发器V13中排出的二次蒸汽混合并为酸浴供热,在减压蒸发器ES3中未蒸发的一次蒸汽冷凝水流至一次蒸汽冷凝水槽F3,最终流出09。
[0020] 装置减洗工艺流程:
清水进入10及苛性钠进入11进入碱液槽F5混合成碱液后经过管道进入装置各个设备中进行减洗,最终流出08。
[0021] 实施例2:十六级闪蒸蒸发装置(立式)工艺流程 I装置真空度形成工艺流程:
由混合冷凝器MK1-MK2、辅助冷凝器HK、蒸汽喷射泵ED及真空泵P02A-P02B构成本装置的真空系统。该真空系统的工艺流程是:在蒸发器V14、V15中产生,经过除沫器BR2及汽水分离器SK2过滤后的二次蒸汽进入混合冷凝器MK2,在蒸发器V16中产生,经过除沫器BRl及汽水分离器SKl过滤后的二次蒸汽和二次蒸汽预加热器A1-A13中排出的不凝气体及少量的二次蒸汽进入混合冷凝器MK1,利用冷却水(04)进入混合冷凝器MK1-MK2,将其中的二次蒸汽冷凝,不凝气体及微量的未冷凝二次蒸汽,利用高压蒸汽03进入蒸汽喷射泵ED产生真空将其带入辅助冷凝器HK中,利用冷却水04进入辅助冷凝器HK,将其中的蒸汽及微量的二次蒸汽冷凝,剩余的不凝气体经过真空泵P02A-P02B排空05,以上过程使得整体装置中产生真空度。此过程中,汽水分离器SK1-SK2中分离的液体进入密封槽F6,混合冷凝器MK2、辅助冷凝器HK中的冷凝水及冷却水进入冷却水槽Fl最终流出06。
[0022] 装置闪蒸蒸发工艺流程:
50°C的稀酸浴02进入蒸发器V16与蒸发器V15进入蒸发器V16的48°C的部分浓酸浴混合后进行首次蒸发,利用酸浴循环泵P01A-P01B将蒸发器V16流出的42°C的酸浴注入二次蒸汽预加热器A13进行预热,随后依次进入A12,All,…,Al,进行逐级预热升温,温度升至93.2°C,而后分流进入一次蒸汽加热器H1-H2,再经一次蒸汽01进入其中将酸浴加热至105 °C,整个加热过程完成。
[0023] 加热后105°C的酸浴依次流入蒸发器V1-V15进行蒸发,经各级蒸发后,48°C的浓酸浴从蒸发器V15流出,进入浓缩槽F4,最终流出07,整个蒸发过程完成。
[0024] 在此过程中,酸浴在各级蒸发器中蒸发排出的二次蒸汽分别进入对应的二次蒸汽预加热器中供酸浴加热使用(即蒸发器Vl中排出的二次蒸汽进入二次蒸汽预加热器Al中,蒸发器V2中排出的二次蒸汽进入二次蒸汽预加热器A2中,…,蒸发器V13中排出的二次蒸汽进入二次蒸汽预加热器A13中);二次蒸汽在各级二次蒸汽预加热器中放热后变成二次蒸汽冷凝水,而后依次进入相邻的二次蒸汽预加热器其中继续为酸浴供热(即二次蒸汽预加热器Al中流出的二次蒸汽冷凝水进入二次蒸汽预加热器A2中,然后进入二次蒸汽预加热器A3直至二次蒸汽预加热器A13),从二次蒸汽预加热器A13中流出的二次蒸汽冷凝水进入二次蒸汽冷凝水槽F2,最终流出09 ;—次蒸汽在一次蒸汽加热器H1-H2中发热变成一次蒸汽冷凝水,而后进入减压蒸发器ESl中进行蒸发,蒸发后的蒸汽进入二次蒸汽预加热器Al与其中的蒸发器Vl中排出的二次蒸汽混合并为酸浴供热,在减压蒸发器ESl中未蒸发的一次蒸汽冷凝水流至减压蒸发器ES2中进行蒸发,蒸发后的蒸汽进入二次蒸汽预加热器A7与其中的蒸发器V7中排出的二次蒸汽混合并为酸浴供热,在减压蒸发器ES2中未蒸发的一次蒸汽冷凝水流至减压蒸发器ES3中进行蒸发,蒸发后的蒸汽进入二次蒸汽预加热器A13与其中的蒸发器V13中排出的二次蒸汽混合并为酸浴供热,在减压蒸发器ES3中未蒸发的一次蒸汽冷凝水流至一次蒸汽冷凝水槽F3,最终流出09。
[0025] 装置减洗工艺流程:
清水进入10及苛性钠进入11进入碱液槽F5混合成碱液后经过管道进入装置各个设备中进行减洗,最终流出08。

Claims (7)

1.十六级酸浴蒸发装置,包括二次蒸汽预加热器、一次蒸汽加热器、蒸发器、减压蒸发器、除沫器、汽水分离器、真空系统、泵、仪表、连接管路、溶液储槽和控制系统等组成,其特征在于:酸浴在二次蒸汽预加热器及一次蒸汽加热器中加热升温、在蒸发器中蒸发降温来实现分离水分、浓缩酸浴;十六级蒸发器V1-V16依次串联,其中蒸发器V1-V13闪蒸出的二次蒸汽作为二次蒸汽预加热器A1-A13的热源,一次蒸汽作为补充热源,通过一次蒸汽加热器H对酸浴进行加热。
2.根据权利要求1所述的十六级酸浴闪蒸装置,其特征在于:在连接管路上增加三个减压蒸发器ES1-ES3来利用一次蒸汽冷凝水的余热,作为补充热源送至二次蒸汽预加热器。
3.根据权利要求1所述的十六级酸浴闪蒸装置,其特征在于:由于酸浴在蒸发器V14和蒸发器V16中蒸发量较大,为防止其内的酸浴随二次蒸汽大量溢出,分别在蒸发器V14和蒸发器V16上加装除沫器BR2和除沫器BRl来阻止酸浴的溢出;但在蒸发器V14、V15、V16中流出蒸发的二次蒸汽仍会带有少量的酸浴,为防止酸浴随二次蒸汽进入真空系统混合冷凝器MK1-MK2,在蒸发器V14和蒸发器V15流出的二次蒸汽管路上加装汽水分离器SK2,在蒸发器V16流出的二次蒸汽管路上加装汽水分离器SKl,来进一步分离掉二次蒸汽中的酸浴。
4.根据权利要求1所述的十六级酸浴闪蒸装置,其特征在于:由混合冷凝器MK1-MK2、辅助冷凝器HK、蒸汽喷射泵ED及真空泵P02A-P02B构成本装置的真空系统,利用冷缺水将进入混合冷凝器MK1-MK2中的二次蒸汽冷凝排出;利用高压蒸汽进入蒸汽喷射泵ED产生的真空将进入混合冷凝器MK1-MK2中的不凝气体及微量未冷凝二次蒸汽带入辅助冷凝器HK中;利用冷却水将进入辅助冷凝器HK中的微量未冷凝二次蒸汽冷凝排出;利用真空泵P02A-P02B将剩余的不凝气体排空,以上过程使得整体装置中产生真空度。
5.根据权利要求1所述的十六级酸浴闪蒸装置,其特征在于:管路上装有仪表来显示各级二次蒸汽预加热器A1-A13的出酸温度,并通过节流孔板的调节来确保A1-A13的温度梯度,即酸浴从进入蒸发器Vl的105°C降至蒸发器V13出口的55.6°C,平均级降3.8°C,与酸浴从进入二次蒸汽预加热器A13的42°C升到二次蒸汽预加热器Al出口的93.2°C,平均级升3.9°C达到基本平衡,最充分利用了各级蒸发器二次蒸汽的余热,保证了十三个二次蒸汽预加热器的换热能力。
6.根据权利要求1所述的十六级酸浴闪蒸装置,其特征在于:根据生产需要或厂房空间等因素要求,一次蒸汽加热器H可分为:单台或是多台并联两种使用方式。
7.根据权利要求1所述的十六级酸浴闪蒸装置,其特征在于:十六级蒸发器V1-V16既可以是卧式的,或者是立式的。
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