CN105582684A - 酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工原料加工处理技术领域，尤其涉及一种酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置及其处理方法，包括至少两个MVR蒸发器效体，其中第一效MVR蒸发器为用于对酸性溶液进行蒸发浓缩的MVR蒸发器效体，第二效MVR蒸发器为用于对纯水进行蒸发浓缩的MVR蒸发器效体；本发明采用双溶液同时蒸发浓缩的方式，运行时两种溶液在同时各自蒸发浓缩过程中相互间只有热量的传递，对酸性溶液采用MVR蒸发浓缩的安全性能提供安全保障，可以有效地保证两种冷凝液的分别收集回收，实现热能的接近100％再生循环利用。回收的酸性浓缩液可以直接利用，无需加碱中和，节省原料，降低碱的消耗,避免了酸性介质接触压缩机。
Description
技术领域
本发明涉及化工原料加工处理技术领域，尤其涉及一种酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置及其处理方法。
背景技术
蒸发浓缩是通过热交换的方式将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状态，使部分溶剂汽化并被分离，从而提高溶液中溶质的浓度，得到更纯净的溶剂。
传统的蒸发浓缩是一个高耗能的过程，MVR蒸发器的被开发使用实现了热能几乎可以全部再生循环利用，从而可以使蒸发浓缩不再是传统的高耗能过程，但对于含有酸性溶液的蒸发浓缩如直接采用MVR蒸发器的话，一是酸性物质会腐蚀压缩机；二是若采用酸碱中和再蒸发的方式，不仅需要投入大量的碱，增加成本，而且会产生新的杂质，增加处理流程，另外如果碱过量，还需要再处理多余的碱。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中酸碱中和方式原料消耗大，现有的MVR蒸发器不适用于酸性溶液的技术问题，本发明提供一种酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置及其处理方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，包括至少两个MVR蒸发器效体，其中第一效MVR蒸发器为用于对酸性溶液进行蒸发浓缩的MVR蒸发器效体，第二效MVR蒸发器为用于对纯水进行蒸发浓缩的MVR蒸发器效体；第一效MVR蒸发器包括第一蒸发器主体，第一蒸发器主体包括第一加热器，与第一加热器相连的第一分离室，第二效MVR蒸发器包括第二蒸发器主体，第二蒸发器主体包括第二加热器，与第二加热器相连的第二分离室，
所述第一加热器的上端设有酸性溶液进口，第一加热器的下端连接有第一循环泵，第一循环泵用于将第一加热器的下端流出的酸性溶液循环至第一加热器的上端，所述第一效MVR蒸发器下端的排液口连接第一循环泵的进液口，第一分离室蒸汽出口与第二加热器的加热蒸汽进口相连，第一分离室液体出口与第一循环泵的进液口相连，
所述第二加热器的上端设有进水口，第二加热器的下端连接有第二循环泵，所述第二效MVR蒸发器下端的排液口连接第二循环泵的进液口，第二循环泵的出口还连通有排水口，所述第一加热器的下端设有冷凝液出口，冷凝液出口与第二循环泵的进液口相连通，第二循环泵用于将液体循环至第二加热器的上端，所述第二分离室还设有一蒸汽出口，所述蒸汽出口连接机械压缩机进气口，所述机械压缩机的出气口连接所述第一加热器的加热蒸汽进口，第二加热器的下部设有产品酸收集口。本发明采用双溶液同时蒸发浓缩的方式，运行时两种溶液在同时各自蒸发浓缩过程中相互间只有热量的传递，对酸性溶液采用MVR蒸发浓缩的安全性能提供安全保障，可以有效地保证两种冷凝液的分别收集回收，回收的酸性浓缩液可以直接利用，无需加碱中和，节省原料，降低碱的消耗。所述机械压缩机可以串联几台，用于所蒸发的二次蒸汽增压增温后可返回第一效MVR蒸发器效作为加热蒸汽，实现了热能的接近100％再生循环利用。
为了不造成两种物料的相互混杂的影响，所述第一加热器包括第一换热管和套装在第一换热管外的第一壳体，第二加热器包括第二换热管和套装在第二换热管外的第二壳体，料液(在换热管中)和蒸汽(在壳体中)都是完全隔离的，避免互相混杂。为了防止被酸性溶液腐蚀，所述第一换热管和第二换热管的内胆采用石墨、聚丙烯或聚乙烯等耐酸非金属材料，或者采用锆等耐酸金属。生蒸汽接入管上还安装有气动薄膜调节阀。
为了防止被酸性溶液腐蚀，所述第一分离室作防腐蚀处理，所述第二分离室、第二加热器的上下封头和机械压缩机均无需采用耐酸材质。
所述酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置的第一效MVR蒸发器和第二效MVR蒸发器的加热器中的冷凝液分别配有冷凝液收集罐及冷凝液排出排水泵，可以保证两种不同的冷凝液分别收集并回收利用。
所述第一加热器的上端的酸性溶液进口设有一流量传感器和一气动调节阀；所述气动调节阀和流量传感器分别连接一电气控制柜；所述气动调节阀、流量传感器和电气控制柜组成一进料自动控制系统。所述电气控制柜设有以太网接口。
所述第一加热器的补充加热蒸汽进口设有气动调节阀和压力传感器、温度传感器，连接一电气控制柜；所述气动调节阀、压力传感器和温度传感器与电气控制柜的控制系统组成加热自动控制系统。
所述气动调节阀和流量传感器分别通过自控系统连接电气控制柜。以便灵活布局和保障通信质量。
所述气动调节阀的开启度按所述流量传感器设定的流量值或第一加热器下封头上的液位高度进行自动调节控制，所述流量传感器的设定值按所述第一效MVR蒸发器进出料浓度要求计算设定及按设备实际运行时的出料浓度修正设定。
所述酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置连有一套电气控制柜，所述气动调节阀和流量传感器与电气控制柜的控制系统组成进料自动控制系统，所述进料控制系统、自动程序控制系统的控制端位于所述电气控制柜内，所述电气控制柜设有以太网接口用于同中央控制室的通信连接。
所述酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置第二效MVR蒸发器的进料口设有一进料流量控制系统，所述进料流量控制系统包含一流量传感器和一气动调节阀，所述气动调节阀的开启度按所述流量传感器设定的流量值或第二加热器下封头上的液位高度进行自动调节控制，所述流量传感器的设定值按所述第一效MVR蒸发器进出料浓度要求计算设定及按设备实际运行时的出料浓度修正设定，所述酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置连有一套电气控制柜，所述气动调节阀和流量传感器与电气控制柜的控制系统组成进料自动控制系统，所述进料控制系统、自动程序控制系统的控制端位于所述电气控制柜内，所述电气控制柜设有以太网接口用于同中央控制室的通信连接。
所述酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置主体第一效MVR蒸发器的加热器补充加热蒸汽进口设有气动调节阀和压力传感器或温度传感器，所述气动调节阀的开启度按所述压力传感器或温度传感器的设定值自动调节控制，所述压力传感器或温度传感器的设定值按用于酸性溶剂蒸发回收的机械压缩蒸发器第一效MVR蒸发器的加热器的设计运行参数设定及按设备实际运行时的参数修正设定，所述用于酸性溶剂蒸发回收的机械压缩蒸发器连有一套电气控制柜，所述气动调节阀、压力传感器和温度传感器与电气控制柜的控制系统组成加热自动控制系统，所述加热控制系统、自动程序控制系统的控制端位于所述电气控制柜内，所述电气控制柜设有以太网接口用于同中央控制室的通信连接。
第一分离室和第一加热器的下封头内盛放有液体，所述液体的成分中高比例的含有无机酸和/或有机酸。如盐酸、硝酸、甲酸、乙酸等中的一种或几种。
MVR蒸发器效体为降膜、升膜、强制循环、标准式、外循环式、刮板式、管式或板式的形式蒸发器中的至少一种。
一种酸性溶液的处理方法，采用所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，包括如下步骤：
1)酸性溶液从第一加热器的上端的酸性溶液进口进入第一加热器的第一换热管内，第一壳体内通入生蒸汽，进行热交换；
2)第一换热管内被换热后的酸性溶液从第一换热管下端流入第一循环泵，第一换热管内被换热后的酸性蒸汽进入第一分离室，经汽液分离器后，第一分离室内的酸性溶液流入第一循环泵，第一循环泵将收到的酸性溶液循环至第一加热器的上端的酸性溶液进口，第一分离室发出的酸性溶液蒸汽进入第二加热器的第二壳体内作为加热热源，
3)第二换热管的上端补水，与所述酸性溶液蒸汽加热热源进行热交换，热交换后的热水由第二循环泵排出，第二换热管内被换热后的水蒸汽进入第二分离室，经汽液分离器后，第二分离室内的液体流入第二循环泵，所述第二分离室的排出的水蒸汽通过机械压缩机增压增温后送入第一加热器作为酸性溶液的加热热源，所述第一加热器的下端排出的冷凝液和第一加热器的下端排出的热水经第二循环泵循环至第二加热器的上端。
本发明的有益效果是，本发明的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置及其处理方法，采用双溶液同时蒸发浓缩的方式，运行时两种溶液在同时各自蒸发浓缩过程中相互间只有热量的传递，对酸性溶液采用MVR蒸发浓缩的安全性、耐蚀性能提供保障，可以有效地保证两种冷凝液的分别收集回收，实现热能的接近100％再生循环利用。回收的酸性浓缩液可以直接利用，无需加碱中和，节省原料，降低碱的消耗，避免了酸性介质接触压缩机。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置的结构示意图。
图中：11、第一加热器，12、第一分离室，21、第二加热器，22、第二分离室，3、第一循环泵，4、第二循环泵，5、机械压缩机，6、冷凝液出口，7、排水口，8、产品酸收集口，9、气动薄膜调节阀。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，是本发明最优实施例，一种酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，包括两个MVR蒸发器效体，其中第一效MVR蒸发器为用于对酸性溶液进行蒸发浓缩的MVR蒸发器效体，第二效MVR蒸发器为用于对纯水进行蒸发浓缩的MVR蒸发器效体；
第一效MVR蒸发器包括第一蒸发器主体，第一蒸发器主体包括第一加热器11，与第一加热器11相连的第一分离室12，
第二效MVR蒸发器包括第二蒸发器主体，第二蒸发器主体包括第二加热器21，与第二加热器21相连的第二分离室22，
第一加热器11的上端设有酸性溶液进口，第一加热器11的下端连接有第一循环泵3，第一循环泵3用于将第一加热器11的下端流出的酸性溶液循环至第一加热器11的上端，第一效MVR蒸发器下端的排液口连接第一循环泵3的进液口，第一分离室12蒸汽出口与第二加热器21的加热蒸汽进口相连，第一分离室12液体出口与第一循环泵3的进液口相连，
第二加热器21的上端设有进水口，第二加热器21的下端连接有第二循环泵4，第二效MVR蒸发器下端的排液口连接第二循环泵4的进液口，第二循环泵4的出口还连通有排水口7，第一加热器11的下端设有冷凝液出口6，冷凝液出口6与第二循环泵4的进液口相连通，第二循环泵4用于将液体循环至第二加热器21的上端，第二分离室22还设有一蒸汽出口，所述蒸汽出口连接机械压缩机5进气口，机械压缩机5的出气口连接所述第一加热器11的加热蒸汽进口，第二加热器21的下部设有产品酸收集口8。
第一加热器11包括第一换热管和套装在第一换热管外的第一壳体，第二加热器21包括第二换热管和套装在第二换热管外的第二壳体，第一换热管和第二换热管的内胆采用石墨、聚丙烯或聚乙烯等耐酸非金属材料，或者采用锆等耐酸金属。
第一分离室12作防腐蚀处理，第二分离室22、第二加热器21的上下封头和机械压缩机5均无需采用耐酸材质。
第一加热器11的上端的酸性溶液进口设有一流量传感器和一气动调节阀；气动调节阀和流量传感器分别连接一电气控制柜；气动调节阀、流量传感器和电气控制柜组成一进料自动控制系统。电气控制柜设有以太网接口。
第一加热器11的补充加热蒸汽进口设有气动调节阀和压力传感器、温度传感器，连接一电气控制柜；气动调节阀、压力传感器和温度传感器与电气控制柜的控制系统组成加热自动控制系统。气动调节阀和流量传感器分别通过自控系统连接电气控制柜。
第一分离室12和第一加热器11的下封头内盛放有液体，液体的成分中高比例的含有无机酸和/或有机酸。
MVR蒸发器效体为降膜、升膜、强制循环、标准式、外循环式、刮板式、管式或板式的形式蒸发器中的至少一种。
一种酸性溶液的处理方法，采用所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，包括如下步骤：
1)酸性溶液从第一加热器11的上端的酸性溶液进口进入第一加热器11的第一换热管内，第一壳体内通入生蒸汽，进行热交换；图中气动薄膜调节阀9用于控制生蒸汽的通入量，采用气动薄膜调节阀9的作用是：系统开机时用生蒸汽将物料预热到沸点；系统正常运行时如加热蒸汽压力不足，阀门自动调节维持压力不变，维持系统平衡。
2)第一换热管内被换热后的酸性溶液从第一换热管下端流入第一循环泵3，第一换热管内被换热后的酸性蒸汽进入第一分离室12，经汽液分离器后，第一分离室12内的酸性溶液流入第一循环泵3，第一循环泵3将收到的酸性溶液循环至第一加热器11的上端的酸性溶液进口，第一分离室12发出的酸性溶液蒸汽进入第二加热器21的第二壳体内作为加热热源；
3)第二换热管的上端补水，与所述酸性溶液蒸汽加热热源进行热交换，热交换后的热水由第二循环泵4排出，第二换热管内被换热后的水蒸汽进入第二分离室22，经汽液分离器后，第二分离室22内的液体流入第二循环泵4，所述第二分离室22的排出的水蒸汽通过机械压缩机5增压增温后送入第一加热器11作为酸性溶液的加热热源，所述第一加热器11的下端排出的冷凝液和第一加热器11的下端排出的热水经第二循环泵4循环至第二加热器21的上端，产品酸收集口8用于收集产品酸。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：包括至少两个MVR蒸发器效体，其中第一效MVR蒸发器为用于对酸性溶液进行蒸发浓缩的MVR蒸发器效体，第二效MVR蒸发器为用于对纯水进行蒸发浓缩的MVR蒸发器效体；
第一效MVR蒸发器包括第一蒸发器主体，第一蒸发器主体包括第一加热器(11)，与第一加热器(11)相连的第一分离室(12)，
第二效MVR蒸发器包括第二蒸发器主体，第二蒸发器主体包括第二加热器(21)，与第二加热器(21)相连的第二分离室(22)，
所述第一加热器(11)的上端设有酸性溶液进口，第一加热器(11)的下端连接有第一循环泵(3)，第一循环泵(3)用于将第一加热器(11)的下端流出的酸性溶液循环至第一加热器(11)的上端，所述第一效MVR蒸发器下端的排液口连接第一循环泵(3)的进液口，第一分离室(12)蒸汽出口与第二加热器(21)的加热蒸汽进口相连，第一分离室(12)液体出口与第一循环泵(3)的进液口相连，
所述第二加热器(21)的上端设有进水口，第二加热器(21)的下端连接有第二循环泵(4)，所述第二效MVR蒸发器下端的排液口连接第二循环泵(4)的进液口，第二循环泵(4)的出口还连通有排水口(7)，所述第一加热器(11)的下端设有冷凝液出口(6)，冷凝液出口(6)与第二循环泵(4)的进液口相连通，第二循环泵(4)用于将液体循环至第二加热器(21)的上端，所述第二分离室(22)还设有一蒸汽出口，所述蒸汽出口连接机械压缩机(5)进气口，所述机械压缩机(5)的出气口连接所述第一加热器(11)的加热蒸汽进口，第二加热器(21)的下部设有产品酸收集口(8),
第一加热器(11)的加热蒸汽进口还连接有生蒸汽接入管。
2.如权利要求1所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：所述第一加热器(11)包括第一换热管和套装在第一换热管外的第一壳体，第二加热器(21)包括第二换热管和套装在第二换热管外的第二壳体，所述第一换热管和第二换热管的内胆采用耐酸非金属材料或耐酸金属，生蒸汽接入管上安装有气动薄膜调节阀(9)。
3.如权利要求2所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：所述第一分离室(12)作防腐蚀处理，所述第二分离室(22)、第二加热器(21)的上下封头和机械压缩机(5)均无需采用耐酸材质。
4.如权利要求1所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：所述第一加热器(11)的上端的酸性溶液进口设有一流量传感器和一气动调节阀；所述气动调节阀和流量传感器分别连接一电气控制柜；所述气动调节阀、流量传感器和电气控制柜组成一进料自动控制系统。
5.如权利要求4所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：所述电气控制柜设有以太网接口。
6.如权利要求4所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：所述第一加热器(11)的补充加热蒸汽进口设有气动调节阀和压力传感器、温度传感器，连接一电气控制柜；所述气动调节阀、压力传感器和温度传感器与电气控制柜的控制系统组成加热自动控制系统。
7.如权利要求6所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：所述气动调节阀和流量传感器分别通过自控系统连接电气控制柜。
8.如权利要求4所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：第一分离室(12)和第一加热器(11)的下封头内盛放有液体，所述液体的成分中高比例的含有无机酸和/或有机酸。
9.如权利要求1所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：MVR蒸发器效体为降膜、升膜、强制循环、标准式、外循环式、刮板式、管式或板式的形式蒸发器中的至少一种。
10.一种酸性溶液的处理方法，采用如权利要求1-9任一项所述的酸性溶液蒸发回收的机械压缩蒸发装置，其特征在于：包括如下步骤：
1)酸性溶液从第一加热器(11)的上端的酸性溶液进口进入第一加热器(11)的第一换热管内，第一壳体内通入生蒸汽，进行热交换；
2)第一换热管内被换热后的酸性溶液从第一换热管下端流入第一循环泵(3)，第一换热管内被换热后的酸性蒸汽进入第一分离室(12)，经汽液分离器后，第一分离室(12)内的酸性溶液流入第一循环泵(3)，第一循环泵(3)将收到的酸性溶液循环至第一加热器(11)的上端的酸性溶液进口，第一分离室(12)发出的酸性溶液蒸汽进入第二加热器(21)的第二壳体内作为加热热源；
3)第二换热管的上端补水，与所述酸性溶液蒸汽加热热源进行热交换，热交换后的热水由第二循环泵(4)排出，第二换热管内被换热后的水蒸汽进入第二分离室(22)，经汽液分离器后，第二分离室(22)内的液体流入第二循环泵(4)，所述第二分离室(22)排出的水蒸汽通过机械压缩机(6)增压增温后送入第一加热器(11)作为酸性溶液的加热热源，所述第一加热器(11)的下端排出的冷凝液和第一加热器(11)的下端排出的热水经第二循环泵(4)循环至第二加热器(21)的上端。
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