CN105056565A - 一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于葡萄糖酸钠溶液蒸发的热结晶技术领域，具体为一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置及方法。本发明提供一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置及方法，是蒸发产生的二次蒸汽再压缩利用的系统，利用高能效蒸汽压缩机压缩加热蒸发系统产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的焓值，提高焓值后的二次蒸汽进入蒸发系统作为热源循环使用，替代绝大部分生蒸汽，生蒸汽仅用于补充热损失和补充进出料温差所需热焓，从而大幅度降低蒸发器的生蒸汽消耗，达到节能目的。
Description
技术领域
本发明属于葡萄糖酸钠溶液蒸发的热结晶技术领域，涉及一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶工艺的蒸汽再压缩利用系统及方法，具体为一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置及方法。
背景技术
2009年，我国发酵行业产品总产量约1600万t，按每年10%的速度增长，预计2015年，发酵行业产品年产量约2500万t，汽耗约2亿t，其中，浓缩工段约占总能耗的40%，则浓缩工段用汽约8000万t。采用机械式蒸汽再压缩技术，单位产品浓缩汽耗可节约90%以上，按在全行业推广20%计，则每年可节约蒸汽约1440万t，约折145万tce。对于葡萄糖酸钠溶液结晶工艺中，常规蒸发中需要大量冷却水冷却二次蒸汽的热量（使之冷凝），然后冷却水的热量再通过冷却塔冷却将热量释放到大气中，不但消耗新鲜蒸汽，同时冷却塔消耗大量循环水以及电能（泵）运行，造成三重浪费。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的问题而提供一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置及方法，利用高能效蒸汽压缩机压缩加热蒸发系统产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的焓值，提高焓值后的二次蒸汽进入蒸发系统作为热源循环使用，替代绝大部分生蒸汽，生蒸汽仅用于补充热损失和补充进出料温差所需热焓，从而大幅度降低蒸发器的生蒸汽消耗，达到节能目的。
本发明的技术方案为：
葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置，包括预蒸发系统和结晶系统，其特征在于，所述的预蒸发系统包括依次连接的物料平衡罐、进料泵、列管预热器、自动调节阀、Ⅰ效蒸发器、自动调节阀、Ⅱ效蒸发器、出料泵；所述的结晶系统包括依次连接的自动调节阀、循环蒸发器、自动调节阀、出料泵、晶浆罐、晶浆罐出料泵。
该系统的特点还有：
所述的列管预热器兼作冷凝器。
所述的预蒸发系统包括冷凝水储罐Ⅰ，该冷凝水储罐Ⅰ分别与Ⅰ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和冷凝器连接；还包括冷凝水储罐Ⅱ，该冷凝水储罐Ⅱ连接预蒸发系统蒸汽压缩机；
所述的结晶系统包括冷凝水储罐Ⅲ，该冷凝水储罐Ⅲ分别与结晶加热器和冷凝器连接；还包括冷凝水储罐Ⅳ，该冷凝水储罐Ⅳ与结晶蒸汽压缩机连接。
所述的预蒸发系统中Ⅰ效蒸发器为Ⅰ效两段降膜蒸发器，分为Ⅰ效加热器和Ⅰ效分离器。
所述的预蒸发系统中所述的Ⅱ效蒸发器为Ⅱ效两段降膜蒸发器，分为Ⅱ效加热器和Ⅱ效分离器。
所述的结晶系统中循环蒸发器为强制循环蒸发器，分为结晶加热器和结晶分离器。
本发明还提供一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的方法，包括预蒸发步骤和结晶步骤，具体步骤如下：
（1）预蒸发步骤：前工序送来的质量浓度27%-27.5%、温度70-75℃的葡萄糖酸钠溶液先通过流量调节阀进入物料平衡罐，物料平衡罐内物料液位高度由装在的罐底的液位变送器信号反馈给流量自动调节阀来自动调节；再由进料泵PP-201经电磁流量计首先进入列管预热器后，再经自动调节阀进入Ⅰ效蒸发器，进料流量由Ⅰ效蒸发器液位反馈调节阀来自动调节，在Ⅰ效蒸发器内经循环泵加热蒸发，达到一定浓度然后进入Ⅱ效蒸发器，完成两次蒸发分离的物料通过出料泵经出料电磁流量计送入下道结晶系统；Ⅰ效加热器、Ⅱ效蒸发器及冷凝器产生的冷凝水在冷凝水储罐Ⅰ混合，一部分通过泵排出，另一部分冷凝水送入预蒸发系统蒸汽压缩机进气口给二次蒸汽喷淋；预蒸发系统蒸汽压缩机产生的冷凝水通过冷凝水储罐Ⅱ由泵排出；
（2）结晶步骤：前工序送来的质量浓度54.5%-55%、温度80℃的葡萄糖酸钠溶液经自动调节阀进入循环蒸发器，该循环蒸发器分为结晶加热器和结晶分离器，进料流量由结晶分离器液位反馈调节阀来自动调节；结晶加热器及冷凝器产生的冷凝水在冷凝水储罐Ⅲ混合，一部分通过泵排出，另一部分冷凝水送入结晶蒸汽压缩机进气口给二次蒸汽喷淋；结晶蒸汽压缩机产生的冷凝水通过冷凝水储罐Ⅳ由泵排出。
所述的结晶步骤中，结晶加热器为强制循环形式，在结晶加热器内，物料在强制循环泵的作用下满管高速运行，在结晶加热器内完成加热的物料送入结晶分离器，在真空状态下进行蒸发，分离出的二次蒸汽进入结晶蒸汽压缩机的入口，升温20℃后送回结晶加热器重复利用；结晶分离器内含有晶体的溶液通过质量流量计进行浓度检测，浓度合格的物料通过自动调节阀送入晶浆罐，进一步养晶，然后通过泵PP-305送到下道分离系统；浓缩后的葡萄糖酸钠溶液的出料质量浓度为70-72%，出料温度70℃；其中结晶加热器的参数如下：温度80℃，压力-0.05MPa；结晶分离器的参数如下：温度60℃，压力-0.08MPa。
所述的预蒸发步骤中，所述的Ⅰ效蒸发器为Ⅰ效两段降膜蒸发器，为两段式加热蒸发分离器，分为Ⅰ效加热器和Ⅰ效分离器：在Ⅰ效加热器内，物料经由Ⅰ效加热器上部的分配盘分布到两段的列管内壁形成液膜并均匀向下流动，液膜与蒸汽换热进行加热蒸发，蒸发完成后物料到达加热器底部，经物料泵循环加热蒸发；从物料中蒸发出来的二次蒸汽及物料的微沫先在加热器底部的空腔内初步分离，然后进入Ⅰ效分离器进行旋风分离，分离出的物料回到加热器底部，分离出的二次蒸汽进入II效蒸发器，做为II效蒸发器的热源；其中Ⅰ效加热器的参数如下：温度86℃，压力-0.041MPa；Ⅰ效分离器的参数如下：温度78℃，压力-0.05MPa。
所述的预蒸发步骤中，所述的II效蒸发器为II效两段降膜蒸发器，为两段式加热蒸发分离器，分为II效加热器和II效分离器：在II效加热器内，物料经由加热器上部的分配盘分布到两段的列管内壁形成液膜并均匀向下流动，液膜与蒸汽换热进行加热蒸发，蒸发完成后物料到达加热器底部，经物料泵循环蒸发加热；从物料中蒸发出来的二次蒸汽及物料的微沫先在加热器底部的空腔内初步分离，然后进入II效分离器进行旋风分离，分离出的物料回到加热器底部，分离出的二次蒸汽进入预蒸发系统蒸汽压缩风机，压缩升温升压后送回I效加热器重复利用，浓缩后的葡萄糖酸钠溶液的质量浓度为54.5%-55%，出料温度70-73℃；其中Ⅱ效加热器的参数如下：温度78℃，压力-0.05MPa；Ⅱ效分离器的参数如下：温度68℃，压力-0.07MPa。
所述的预蒸发系统蒸汽压缩机升温幅度为温升18℃。
本发明的有益效果为：
利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发系统产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的焓，提高热焓的二次蒸汽进入蒸发系统作为热源循环使用，替代绝大部分生蒸汽，生蒸汽仅用于补充热损失和补充进出料温差所需热焓，从而大幅度降低蒸发器的生蒸汽消耗，达到节能目的。
总之，本发明的葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置及方法，通过采用机械式蒸汽再压缩技术，可有效降低吨产品汽耗，实现节能减排的目标。
附图说明
图1为本发明葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置的结构示意图，
图2为图1中A部结构示意图；
图3为图1中B部结构示意图；
其中，1-物料平衡罐，2-进料泵，3-列管预热器，4-自动调节阀，5-Ⅰ效加热器，6-Ⅰ效分离器，7-Ⅱ效加热器，8-Ⅱ效分离器，9-出料泵，10-结晶加热器，11-结晶分离器，12-出料泵，13-晶浆罐，14-结晶蒸汽压缩机，15-预蒸发系统蒸汽压缩机。
具体实施方式
下面通过具体实施例结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。
葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置，包括预蒸发系统和结晶系统，所述的预蒸发系统包括依次连接的物料平衡罐1、进料泵2、列管预热器3、自动调节阀4、Ⅰ效蒸发器、自动调节阀4、Ⅱ效蒸发器、出料泵9；所述的结晶系统包括依次连接的自动调节阀4、循环蒸发器、自动调节阀4、出料泵9、晶浆罐13、晶浆罐出料泵。
所述的列管预热器3兼作冷凝器。
所述的预蒸发系统包括冷凝水储罐Ⅰ，该冷凝水储罐Ⅰ分别与Ⅰ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和冷凝器连接；还包括冷凝水储罐Ⅱ，该冷凝水储罐Ⅱ连接预蒸发系统蒸汽压缩机；
所述的结晶系统包括冷凝水储罐Ⅲ，该冷凝水储罐Ⅲ分别与结晶加热器和冷凝器连接；还包括冷凝水储罐Ⅳ，该冷凝水储罐Ⅳ与结晶蒸汽压缩机连接。
所述的预蒸发系统中Ⅰ效蒸发器为Ⅰ效两段降膜蒸发器，分为Ⅰ效加热器5和Ⅰ效分离器6。
所述的预蒸发系统中所述的Ⅱ效蒸发器为Ⅱ效两段降膜蒸发器，分为Ⅱ效加热器7和Ⅱ效分离器8。
所述的结晶系统中循环蒸发器为强制循环蒸发器，分为结晶加热器10和结晶分离器11。
本发明还提供一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的方法，包括预蒸发步骤和结晶步骤，具体步骤如下：
（1）预蒸发步骤：前工序送来的质量浓度27%-27.5%、温度70-75℃的葡萄糖酸钠溶液先通过流量调节阀进入物料平衡罐1，物料平衡罐内物料液位高度由装在的罐底的液位变送器信号反馈给流量自动调节阀4来自动调节；再由进料泵（PP-201）2经电磁流量计首先进入列管预热器3后，再经自动调节阀4进入Ⅰ效蒸发器，进料流量由Ⅰ效蒸发器液位反馈调节阀来自动调节，在Ⅰ效加热器内经循环泵循环加热蒸发，达到一定浓度然后进入Ⅱ效蒸发器，完成两次蒸发分离的物料通过出料泵9经出料电磁流量计送入下道结晶系统；Ⅰ效加热器、Ⅱ效蒸发器及冷凝器产生的冷凝水在冷凝水储罐Ⅰ混合，一部分通过泵排出，另一部分冷凝水送入预蒸发系统蒸汽压缩机进气口给二次蒸汽喷淋；预蒸发系统蒸汽压缩机产生的冷凝水通过冷凝水储罐Ⅱ由泵排出；
（2）结晶步骤：前工序送来的质量浓度54.5%-55%、温度80℃的葡萄糖酸钠溶液经自动调节阀4进入循环蒸发器，该循环蒸发器分为结晶加热器10和结晶分离器11，进料流量由结晶分离器液位反馈调节阀来自动调节；结晶加热器及冷凝器产生的冷凝水在冷凝水储罐Ⅲ混合，一部分通过泵排出，另一部分冷凝水送入结晶蒸汽压缩机进气口给二次蒸汽喷淋；结晶蒸汽压缩机产生的冷凝水通过冷凝水储罐Ⅳ由泵排出。
所述的结晶步骤中，结晶加热器为强制循环形式，在结晶加热器10内，物料在强制循环泵的作用下满管高速运行，在结晶加热器内完成加热的物料送入结晶分离器11，在真空状态下进行蒸发，分离出的二次蒸汽进入结晶蒸汽压缩机的进口，结晶蒸汽压缩机升温20℃后送回结晶加热器10重复利用；结晶分离器内含有晶体的溶液通过质量流量计进行浓度检测，浓度合格的物料通过自动调节阀4送入晶浆罐13，进一步养晶，然后通过泵送到下道分离系统；浓缩后的葡萄糖酸钠溶液的出料质量浓度为71%，出料温度70℃；其中结晶加热器的参数如下：温度80℃，压力-0.05MPa；结晶分离器的参数如下：温度60℃，压力-0.08MPa。
所述的预蒸发步骤中，所述的Ⅰ效蒸发器为Ⅰ效两段降膜蒸发器，为两段式加热蒸发分离器，分为Ⅰ效加热器5和Ⅰ效分离器6：在Ⅰ效加热器5内，物料经由加热器上部的分配盘分布到两段的列管内壁形成液膜并均匀向下流动，液膜与蒸汽换热进行加热蒸发，蒸发完成后物料到达加热器底部，经物料泵循环加热蒸发；从物料中蒸发出来的二次蒸汽及物料的微沫先在加热器底部的空腔内初步分离，然后进入Ⅰ效分离器6进行旋风分离，分离出的物料回到加热器底部，分离出的二次蒸汽进入II效蒸发器，做为II效蒸发器的热源；其中Ⅰ效加热器的参数如下：温度86℃，压力-0.04MPa；Ⅰ效分离器的参数如下：温度78℃，压力-0.05MPa。
所述的预蒸发步骤中，所述的II效蒸发器为II效两段降膜蒸发器，为两段式加热蒸发分离器，分为II效加热器7和II效分离器8：在II效加热器7内，物料经由加热器上部的分配盘分布到两段的列管内壁形成液膜并均匀向下流动，液膜与蒸汽换热进行加热蒸发，蒸发完成后物料到达加热器底部，经物料泵循环加热蒸发；从物料中蒸发出来的二次蒸汽及物料的微沫先在加热器底部的空腔内初步分离，然后进入II效分离器8进行旋风分离，分离出的物料回到加热器底部，分离出的二次蒸汽进入预蒸发系统蒸汽压缩风机14，压缩升温升压后送回I效加热器重复利用，浓缩后的葡萄糖酸钠溶液的质量浓度为54.8%，出料温度70-73℃；其中Ⅱ效加热器的参数如下：温度78℃，压力-0.05MPa；Ⅱ效分离器的参数如下：温度68℃，压力-0.07MPa。
所述的预蒸发系统蒸汽压缩风机升温幅度为温升18℃。
Claims (10)
1.一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置，包括预蒸发系统和结晶系统，其特征在于，所述的预蒸发系统包括依次连接的物料平衡罐、进料泵、列管预热器、自动调节阀、Ⅰ效蒸发器、自动调节阀、Ⅱ效蒸发器、出料泵；所述的结晶系统包括依次连接的自动调节阀、循环蒸发器、自动调节阀、出料泵、晶浆罐、晶浆罐出料泵。
2.根据权利要求1所述的葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置，其特征在于，所述的列管预热器兼作冷凝器。
3.根据权利要求1所述的葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置，其特征在于，所述的预蒸发系统包括冷凝水储罐Ⅰ，该冷凝水储罐Ⅰ分别与Ⅰ效蒸发器、Ⅱ效蒸发器和冷凝器连接；还包括冷凝水储罐Ⅱ，该冷凝水储罐Ⅱ连接预蒸发系统蒸汽压缩机；
所述的结晶系统包括冷凝水储罐Ⅲ，该冷凝水储罐Ⅲ分别与结晶加热器和冷凝器连接；还包括冷凝水储罐Ⅳ，该冷凝水储罐Ⅳ与结晶蒸汽压缩机连接。
4.根据权利要求1所述的葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置，所述的预蒸发系统中Ⅰ效蒸发器为Ⅰ效两段降膜蒸发器，分为Ⅰ效加热器和Ⅰ效分离器。
5.根据权利要求1所述的葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置，所述的预蒸发系统中所述的Ⅱ效蒸发器为Ⅱ效两段降膜蒸发器，分为Ⅱ效加热器和Ⅱ效分离器。
6.根据权利要求1所述的葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的装置，所述的结晶系统中的循环蒸发器为强制循环蒸发器，分为结晶加热器和结晶分离器。
7.一种葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的方法，包括预蒸发步骤和结晶步骤，具体步骤如下：
（1）预蒸发步骤：前工序送来的质量浓度27%-27.5%、温度70-75℃的葡萄糖酸钠溶液先通过流量调节阀进入物料平衡罐，物料平衡罐内物料液位高度由装在的罐底的液位变送器信号反馈给流量自动调节阀来自动调节；再由进料泵经电磁流量计首先进入列管预热器后，再经自动调节阀进入Ⅰ效蒸发器，进料流量由Ⅰ效蒸发器液位反馈调节阀来自动调节，在Ⅰ效加热器内经循环泵循环加热蒸发，然后进入Ⅱ效蒸发器，完成两次蒸发分离的物料通过出料泵经出料电磁流量计送入下道结晶系统；Ⅰ效加热器、Ⅱ效蒸发器及冷凝器产生的冷凝水在冷凝水储罐Ⅰ混合，一部分通过泵排出，另一部分冷凝水送入预蒸发系统蒸汽压缩机进气口给二次蒸汽喷淋；预蒸发系统蒸汽压缩机产生的冷凝水通过冷凝水储罐Ⅱ由泵排出；
（2）结晶步骤：前工序送来的质量浓度54.5%-55%、温度79-81℃的萄糖酸钠溶液经自动调节阀进入循环蒸发器，该循环蒸发器分为结晶加热器和结晶分离器，进料流量由结晶分离器液位反馈调节阀来自动调节；结晶加热器及冷凝器产生的冷凝水在冷凝水储罐Ⅲ混合，一部分通过泵排出，另一部分冷凝水送入结晶蒸汽压缩机进气口给二次蒸汽喷淋；结晶蒸汽压缩机产生的冷凝水通过冷凝水储罐Ⅳ由泵排出。
8.根据权利要求7所述的葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的方法，其特征在于，所述的结晶步骤中，加热器为强制循环形式，在结晶加热器内，物料在强制循环泵的作用下满管高速运行，在结晶加热器内完成加热的物料送入结晶分离器，在真空状态下进行蒸发，分离出的二次蒸汽进入结晶蒸汽压缩机的入口，结晶蒸汽压缩机升温20℃后送回结晶加热器重复利用；结晶分离器内含有晶体的溶液通过质量流量计进行浓度检测，浓度合格的物料通过自动调节阀送入晶浆罐，进一步养晶，然后通过泵送到下道分离系统；浓缩后的葡萄糖酸钠溶液的出料质量浓度为70-72%，出料温度70℃；其中结晶加热器的参数如下：温度80℃，压力-0.05MPa；结晶分离器的参数如下：温度60℃，压力-0.08MPa。
9.根据权利要求7所述的葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的方法，其特征在于，所述的预蒸发步骤中，所述的Ⅰ效蒸发器为Ⅰ效两段降膜蒸发器，为两段式加热蒸发分离器，分为Ⅰ效加热器和Ⅰ效分离器：在Ⅰ效加热器内，物料经由Ⅰ效加热器上部的分配盘分布到两段的列管内壁形成液膜并均匀向下流动，液膜与蒸汽换热进行加热蒸发，蒸发完成后物料到达加热器底部，经物料泵循环加热蒸发；从物料中蒸发出来的二次蒸汽及物料的微沫先在加热器底部的空腔内初步分离，然后进入Ⅰ效分离器进行旋风分离，分离出的物料回到加热器底部，分离出的二次蒸汽进入II效蒸发器，做为II效蒸发器的热源；其中Ⅰ效加热器的参数如下：温度86℃，压力-0.04MPa；Ⅰ效分离器的参数如下：温度78℃，压力-0.05MPa。
10.根据权利要求7所述的葡萄糖酸钠溶液蒸发结晶的方法，其特征在于，所述的预蒸发步骤中，所述的II效蒸发器为II效两段降膜蒸发器，为两段式加热蒸发分离器，分为II效加热器和II效分离器：在II效加热器内，物料经由加热器上部的分配盘分布到两段的列管内壁形成液膜并均匀向下流动，液膜与蒸汽换热进行加热蒸发，蒸发完成后物料到达加热器底部，经物料泵循环加热蒸发；从物料中蒸发出来的二次蒸汽及物料的微沫先在加热器底部的空腔内初步分离，然后进入II效分离器进行旋风分离，分离出的物料回到加热器底部，分离出的二次蒸汽进入预蒸发系统蒸汽压缩风机，压缩升温升压后送回I效加热器重复利用，浓缩后的葡萄糖酸钠溶液的质量浓度为54.5%-55%，出料温度70-73℃；其中Ⅱ效加热器的参数如下：温度78℃，压力-0.05MPa；Ⅱ效分离器的参数如下：温度68℃，压力-0.07MPa；所述的预蒸发系统蒸汽压缩机升温幅度为温升18℃。
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