CN105435476A - 一种低温蒸发浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种低温蒸发浓缩系统，涉及蒸发浓缩领域，其中，所述系统包括：用于物料蒸发的蒸发室、冷凝室、真空泵、制冷剂冷凝器、制冷剂蒸发器、节流装置和压缩机；所述蒸发室与所述冷凝室连通，所述真空泵连接所述蒸发室或冷凝室，所述制冷剂冷凝器置于所述蒸发室内，所述制冷剂蒸发器置于所述冷凝室内；所述制冷剂蒸发器的制冷剂出口与所述压缩机的一端连接，所述制冷剂冷凝器的制冷剂入口与所述压缩机的另一端连接，所述制冷剂蒸发器的制冷剂入口与所述节流装置的一端连接，所述制冷剂冷凝器的制冷剂出口与所述节流装置的另一端连接。本系统通过节流装置调节压缩机的排气温度，使得物料的蒸发浓缩过程可以在较低的温度下运行。

Description

一种低温蒸发浓缩系统

技术领域

本发明涉及蒸发浓缩领域，尤其涉及一种低温蒸发浓缩系统。

背景技术

蒸发浓缩工艺广泛应用于化工、制药、废水处理等行业，目的在于除去物料中的水分，达到提取物料中固体产品或使物料减量化的目的。目前的做法大多是采用多效蒸发和机械蒸汽再压缩的工艺，前者显著的缺点是蒸汽消耗量大，能源利用率低，后者通过蒸汽压缩机回收二次蒸汽，大大提高了能源的利用率，也是目前最节能环保的蒸发方式。但当蒸发温度较低时，压缩机的效率大幅度下降，系统蒸发效率也会随之下降。对于一些需要低温蒸发的物料，比如热敏性物料，蒸发温度过高会导致其性质发生改变，采用机械蒸汽再压缩方式将使其蒸发效率大打折扣。

在化工、制药领域中，存在着大量的热敏性物质和高沸点温升的物质，对于热敏性物质，在对其的蒸发浓缩过程中，如果温度过高，将使其性质发生改变；对于有些高沸点温升的物质，其沸点温升随着蒸发温度的升高而升高，若蒸发温度较高，将使系统能耗巨大。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提出了解决上述技术问题的一种低温蒸发浓缩系统，实现在较低的温度下对物料进行蒸发浓缩。

本发明提供一种低温蒸发浓缩系统，包括：用于物料蒸发的蒸发室、冷凝室、真空泵、制冷剂冷凝器、制冷剂蒸发器、节流装置和压缩机；

所述蒸发室与所述冷凝室连通，所述真空泵连接所述蒸发室或冷凝室，所述制冷剂冷凝器置于所述蒸发室内，所述制冷剂蒸发器置于所述冷凝室内；

所述制冷剂蒸发器的制冷剂出口与所述压缩机的一端连接，所述制冷剂冷凝器的制冷剂入口与所述压缩机的另一端连接，所述制冷剂蒸发器的制冷剂入口与所述节流装置的一端连接，所述制冷剂冷凝器的制冷剂出口与所述节流装置的另一端连接。

优选的，所述冷凝室的相对位置高于所述蒸发室的相对位置。

优选的，所述制冷剂冷凝器与所述蒸发室构成管壳式结构，管侧内是高温高压的制冷剂，壳侧内是待蒸发的物料。

优选的，所述制冷剂蒸发器与所述冷凝室构成管壳式结构，管侧内是低温低压的制冷剂，壳侧内是待冷凝的水蒸气。

优选的，所述系统还包括冷凝水收集器，所述冷凝水收集器与所述冷凝室的底部连通，所述真空泵通过所述冷凝水收集器与所述冷凝室连接。

优选的，所述系统还包括：进料装置，所述进料装置与所述蒸发室的顶部连通。

优选的，所述系统还包括：排料装置，所述排料装置与所述蒸发室的底部连通。

优选的，所述排料装置包括排料泵和浓缩液收集器，所述浓缩液收集器与所述排料泵的一端连接，所述蒸发室的底部与所述排料泵的另一端连接。

优选的，所述系统还包括预热器，所述预热器设置于所述进料装置与所述蒸发室之间，用于对待进入所述蒸发室的物料进行预热。

优选的，所述系统还包括冷凝水泵，所述冷凝水收集器与所述冷凝水泵的一端相连，所述预热器与所述冷凝水泵的另一端相连，以使所述冷凝水收集器中收集的冷凝水对所述预热器中的物料进行预热。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种低温蒸发浓缩系统，利用通过压缩机压缩后高温高压的制冷剂对物料加热蒸发，利用通过节流装置节流后的低温低压的制冷剂对蒸发的水蒸汽进行冷凝，从而达到去除物料中水分的目的。在该过程中，通过节流装置调节压缩机的排气温度，使得物料的蒸发浓缩过程在较低的温度下运行，解决了热敏物质因蒸发温度过高使得物质本身性质发生变化的问题和高沸点温升物质随蒸发温度升高，沸点升高，系统耗能巨大的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的低温蒸发浓缩系统结构示意图。

图中：1、压缩机；2、制冷剂冷凝器；3、节流装置；4、制冷剂蒸发器；5、蒸发室；6、冷凝室；7、冷凝水收集器；8、真空泵；9、进料泵；10、预热器；11、排料泵；12、浓缩液收集器；13、储料罐。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1为本发明一实施例提供的低温蒸发浓缩系统结构示意图，如图1所示，本实施例的低温蒸发浓缩系统结构如下所述。

本发明提供的一种低温蒸发浓缩系统包括：用于放置物料的蒸发室5、冷凝室6、真空泵8、制冷剂冷凝器2、制冷剂蒸发器4、节流装置3和压缩机1；

所述制冷剂蒸发器4的制冷剂出口与所述压缩机1的一端连接，所述制冷剂冷凝器2的制冷剂入口与所述压缩机1的另一端连接，所述制冷剂蒸发器4的制冷剂入口与所述节流装置3的一端连接，所述制冷剂冷凝器2的制冷剂出口与所述节流装置3的另一端连接。节流装置3用于调节压缩机1的排气温度，从而调节物料的蒸发温度。

进一步的，所述冷凝室6的相对位置高于所述蒸发室5的相对位置，以使蒸发室5内待蒸发的物料蒸发出的水蒸气能够顺利的通入冷凝室6内。

所述蒸发室5与所述冷凝6室连通，所述真空泵8连接所述蒸发室5或冷凝室6，所述制冷剂冷凝器2置于所述蒸发室5内，所述制冷剂蒸发器4置于所述冷凝室6内；具体的，所述制冷剂冷凝器2与所述蒸发室5构成管壳式结构，管侧内是高温高压的制冷剂，壳侧内是待蒸发的物料，所述制冷剂蒸发器4与所述冷凝室6构成管壳式结构，管侧内是低温低压的制冷剂，壳侧内是待冷凝的水蒸气。

进一步的，所述系统还包括冷凝水收集器7，所述冷凝水收集器7与所述冷凝室4的底部连通，所述真空泵8通过所述冷凝水收集器7与所述冷凝室连接，在运行过程中真空泵8抽出系统中的空气等不凝性气体。另外由于系统是低温蒸发系统，系统在负压条件下运行，真空泵8在系统开始运行时抽出空气，使其处在负压环境下。

进一步的，所述系统还包括：进料装置，所述进料装置与所述蒸发室5的顶部连通。可以理解的是，所述进料装置可以为储料罐13和进料泵9，也可以为其他方式的进料装置。

进一步的，所述系统还包括：排料装置，所述排料装置与所述蒸发室5的底部连通，所述排料装置包括排料泵11和浓缩液收集器12，所述浓缩液收集器12与所述排料泵11的一端连接，所述蒸发室5的底部与所述排料泵11的另一端连接。

在本发明的另一个可实现的实施方式中，所述系统还包括预热器10，所述预热器10设置于所述进料装置与所述蒸发室5之间，用于对待进入所述蒸发室5的物料进行预热，以提高物料温度，提高蒸发浓缩效率。

在本发明的另一个可实现的实施方式中，所述系统还包括冷凝水泵，所述冷凝水收集器7与所述冷凝水泵的一端相连，所述预热器10与所述冷凝水泵的另一端相连，以使所述冷凝水收集器7中收集的冷凝水对进入所述预热器10中的物料进行预热。经压缩机1压缩之后的高温高压的制冷剂流入制冷剂冷凝器2内，与蒸发室5内的物料进行热量交换，物料中的水分蒸发出来成为水蒸汽，水蒸汽通过管道流入物料系统的冷凝室6内，在冷凝室6中与制冷剂蒸发器4换热，水蒸汽成为冷凝水进入冷凝水收集器7，之后由冷凝水泵泵入预热器10，对进入蒸发室5之前的物料进行预热，回收利用了物料蒸发产生的二次蒸汽废热，大大提高了能量利用率。

上述低温蒸发浓缩系统的工作流程描述如下：

低温浓缩系统开启后，先对蒸发室5和冷凝室6进行抽真空，达到一定的负压后，开启制冷剂系统，制冷剂通过压缩机1压缩，提高制冷剂的温度和压力，该制冷剂进入制冷剂冷凝器2，与蒸发室5内的物料进行热交换，物料得到热量，水分达到当前压力下的蒸发温度后，从物料中蒸发出来，水分蒸发形成水蒸汽后进入冷凝室6，制冷剂进入节流装置3，经节流后温度压力降低，进入制冷剂蒸发器4，与冷凝室6内的水蒸汽换热，水蒸汽在冷凝室6内冷凝，从而达到将物料与水分分离的目的，水蒸汽冷凝后进入冷凝水收集器7，为充分利用冷凝水的热量，将冷凝水用冷凝水泵泵入预热器10，在其中与进入蒸发室5之前的物料换热，将热量传递给物料之后排出。这样利用了冷凝水的余热，提高了能量利用率。而制冷剂进入压缩机1开始下一轮的循环。物料由进料泵9送入蒸发室5，当其蒸发到所需的浓度后，从蒸发室5排入浓缩液收集器12。在该系统中，物料的蒸发温度由压缩机1的排气温度决定，而压缩机1的排气温度、压比可通过节流装置3调节。因此可以实现较低的蒸发温度。

上述系统可以对待蒸发物料进行低温蒸发浓缩，避免了热敏性物质在蒸发过程中的变质，解决了化工、制药、废水处理等领域的热敏性物质和沸点温升随蒸发温度提高的物质的蒸发浓缩问题。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在于该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是互相排斥之处，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

最后应说明的是：本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种低温蒸发浓缩系统，其特征在于，所述系统包括：用于物料蒸发的蒸发室、冷凝室、真空泵、制冷剂冷凝器、制冷剂蒸发器、节流装置和压缩机；

所述蒸发室与所述冷凝室连通，所述真空泵连接所述蒸发室或冷凝室，所述制冷剂冷凝器置于所述蒸发室内，所述制冷剂蒸发器置于所述冷凝室内；

所述制冷剂蒸发器的制冷剂出口与所述压缩机的一端连接，所述制冷剂冷凝器的制冷剂入口与所述压缩机的另一端连接，所述制冷剂蒸发器的制冷剂入口与所述节流装置的一端连接，所述制冷剂冷凝器的制冷剂出口与所述节流装置的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷凝室的相对位置高于所述蒸发室的相对位置。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷剂冷凝器与所述蒸发室构成管壳式结构，管侧内是高温高压的制冷剂，壳侧内是待蒸发的物料。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷剂蒸发器与所述冷凝室构成管壳式结构，管侧内是低温低压的制冷剂，壳侧内是待冷凝的水蒸气。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括冷凝水收集器，所述冷凝水收集器与所述冷凝室的底部连通，所述真空泵通过所述冷凝水收集器与所述冷凝室连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：进料装置，所述进料装置与所述蒸发室的顶部连通。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：排料装置，所述排料装置与所述蒸发室的底部连通。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述排料装置包括排料泵和浓缩液收集器，所述浓缩液收集器与所述排料泵的一端连接，所述蒸发室的底部与所述排料泵的另一端连接。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括预热器，所述预热器设置于所述进料装置与所述蒸发室之间，用于对待进入所述蒸发室的物料进行预热。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括冷凝水泵，所述冷凝水收集器与所述冷凝水泵的一端相连，所述预热器与所述冷凝水泵的另一端相连，以使所述冷凝水收集器中收集的冷凝水对进入所述预热器的物料进行预热。