CN110237553A - 一种溶液浓缩装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于公开一种溶液浓缩装置及其实现方法，它包括原液蒸发器、浓缩罐、原液罐、溶剂回收冷凝器、气液分离器和溶剂收集罐；与现有技术相比，结构简洁、紧凑，体积小，节能效果显著，能效比可达到9.5‑12；由于物质加热温度不高，可以很好的保持物质的原有物理性质不被破坏，同时对于不让使用蒸汽锅炉或者管网蒸汽无法送达的区域，是解决生产必不可少的优选方案，可以使一些化工生产过程更灵活的选择生产场地，不需要过多的考虑管网蒸汽的需求，实现本发明的目的。

Description

一种溶液浓缩装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种溶液浓缩装置及其实现方法，特别涉及一种适用于化工、医药、食品加工领域原料的浓缩提纯及工业废液的浓缩处理的溶液浓缩装置及其实现方法。

背景技术

我国在工业生产过程中，很多工艺是一边需要热源加热，一边需要冷源冷却，这就需要工厂不仅需要蒸汽作为加热热源，同时还需要工艺冷水机或者冷却塔为后道工艺降温，现阶段随着节能减排不断的深入人心，工厂也在寻求更合理的用冷、热的方式，需要更加环保节能的工艺来替代原有工艺，不仅可以提高产能，同时可以有效的降低单位GDP耗能指标，有利于不断的深化改革开放，有利于节能减排大政的不断实施。

目前，通常采用的浓缩技术尚存在如下方面的缺陷：

1)由于普通的浓缩提纯装置，其主要是依靠蒸汽作为热源提供热量，高温蒸汽对于低温蒸发往往是有损害的，局部的高温容易造成被加热物料的变质或缩短使用寿命，没有高温蒸汽又无法实现工艺生产，蒸汽物料换热装置效率较差。

2)通过高温蒸汽蒸发出来的物料不能直接排放到大气中，需要降温处理，这时又需要为它提供冷源使其降温，降温后的物料转到后处理工序。

3)蒸汽部分需要耗费大量的高品质能源获得，同时冷却部分又需要额外的能源去实现，高温和低温没有实现联动。

因此，特别需要一种溶液浓缩装置及其实现方法，以解决上述现有存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种溶液浓缩装置及其实现方法，针对现有技术的不足，解决浓缩提纯工艺过程中冷、热同用，实现热回收利用，确保了受热侧能够得到足够的热量，以较低的温差实现了热量由高温测向低温侧快速的转移，确保了被加热物质性质的稳定，极大的降低了工厂生产成本和单位GDP能耗，有利于工厂的节能减排。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

第一方面，本发明公开一种溶液浓缩装置，其特征在于，它包括原液蒸发器、浓缩罐、原液罐、溶剂回收冷凝器、气液分离器和溶剂收集罐；原液蒸发器的输入端与原液罐的输出端相连接，原液蒸发器的输出端与浓缩罐的输入端相连接，原液蒸发器通过一压缩机与溶剂回收冷凝器相连接，浓缩罐的输出端与溶剂回收冷凝器相连接，溶剂回收冷凝器的输出端与气液分离器相连接，气液分离器的输出端与溶剂收集罐相连接，浓缩罐的底部设置有出料泵。

在本发明的一个实施例中，所述原液蒸发器的输出端连接有电子膨胀阀，所述电子膨胀阀的输出端与所述溶剂回收冷凝器的输入端相连接。

在本发明的一个实施例中，所述原液罐通过一原液泵连接到所述原液蒸发器的物料侧输入端。

在本发明的一个实施例中，所述气液分离器的顶部连接有持续提供真空度的真空泵。

在本发明的一个实施例中，所述溶剂收集罐的底部连接有回收泵。

第二方面，本发明公开一种溶液浓缩装置的实现方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）高压过热的氟利昂气体由压缩机的排气口进入原液蒸发器，原液蒸发器内原液吸热后致使氟利昂由气态变为液态，经过电子膨胀阀节流降压后进入溶剂回收冷凝器；液态氟利昂和气态物料换热后，氟利昂蒸发，气态物料冷凝，氟利昂低温低压过热气体被压缩机吸入，完成热转移过程；

（2）物料由原液泵从原液罐中输送入原液蒸发器，吸收气态氟利昂的热量后氟利昂冷凝，使得原液部分蒸发，经过浓缩罐气液分离后，液体达标物料由出料泵排出，气态物料进入溶剂回收冷凝器，气态物料相变放热冷凝，气液混合物进入气液分离器，液态物料由回收泵抽至溶剂收集罐中，气态不凝性物料经处理由真空泵排出。

本发明的溶液浓缩装置及其实现方法，与现有技术相比，结构简洁、紧凑，体积小，节能效果显著，能效比可达到9.5-12；由于物质加热温度不高，可以很好的保持物质的原有物理性质不被破坏，同时对于不让使用蒸汽锅炉或者管网蒸汽无法送达的区域，是解决生产必不可少的优选方案，可以使一些化工生产过程更灵活的选择生产场地，不需要过多的考虑管网蒸汽的需求，实现本发明的目的。

本发明的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。

附图说明

图1为本发明的溶液浓缩装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例

如图1所示，本发明的溶液浓缩装置，它包括原液蒸发器2、浓缩罐3、原液罐4、溶剂回收冷凝器5、气液分离器6和溶剂收集罐7；原液蒸发器2的输入端与原液罐4的输出端相连接，原液蒸发器2的输出端与浓缩罐3的输入端相连接，原液蒸发器2通过一压缩机1与溶剂回收冷凝器5相连接，浓缩罐3的输出端与溶剂回收冷凝器5相连接，溶剂回收冷凝器5的输出端与气液分离器6相连接，气液分离器6的输出端与溶剂收集罐7相连接，浓缩罐3的底部设置有出料泵11。

在本实施例中，原液蒸发器2的输出端连接有电子膨胀阀12，电子膨胀阀12的输出端与溶剂回收冷凝器5的输入端相连接。原液罐4通过一原液泵10连接到原液蒸发器2的物料侧输入端。气液分离器6的顶部连接有持续提供真空度的真空泵8。溶剂收集罐7的底部连接有回收泵9。

本发明的溶液浓缩装置，热循环由压缩机1连接原液蒸发器2并通过电子膨胀阀12连接到溶剂回收冷凝器5回到压缩机1;物料浓缩循环由原液罐4通过原液泵10连接到原液蒸发器2蒸发后进入浓缩罐3气液分离后，液体物料达标后通过出料泵11排出;气体物料进入溶剂回收冷凝器5相变放热后进入气液分离器6,分离出的溶剂由回收泵9持续抽入溶剂收集罐7,真空泵8持续提供浓缩系统所需的真空度。

真空泵8持续不断的为溶液浓缩溶剂蒸发提供低于常压的真空环境，同时由冷媒压缩机的电机热提供设备初始运行的热动力。系统启动后则由溶剂回收冷凝器5提供所需的热源，将溶剂回收冷凝器5吸收的溶剂热量通过压缩机1加压后排入原液蒸发器2中加热原液，氟利昂排热给原液，同时又从溶剂回收冷凝器5中吸热，使得溶剂原本通过冷却系统降温回收的方式发生了变化，同时又为原液加热提供了热源，对传统浓缩工艺的变革提出了具体的解决方案。

压缩机1和真空泵8通过冷热共用的方式连接，使得原来的工艺系统中需要分别提供热源和冷源的问题通过一套装置得以解决，避免了蒸汽系统可能产生的安全隐患，同时有效的降低了冷却系统的装机容量，使设备的初投资显著降低，同时由于冷热联供的方式，设备的运行效费比得到明显提升，综合能效比达到10。

为了本发明的溶液浓缩装置的稳定、持续运行，原液蒸发器2是主要性能能否达到的关键，原液蒸发器2遵循的虹吸式蒸发器的设计原则，原液蒸发器2的循环倍率选择直接决定了原液蒸发器2的规格和原液泵10的功率，为了在最大蒸发量和设备成本之间找到平衡，根据浓缩物料的不同，将原液蒸发器2的循环倍率定在3-5倍，粘度大的物料循环倍率大，粘度小的物料循环倍率小，平衡了原液蒸发器2的蒸发效率和原液泵10的流量需求，为了保证浓缩罐3稳定运行，原液蒸发器2蒸发的物料气化率必须小于浓缩罐3的分离率，确保整个系统工艺的稳定，不会出现吸气带液跑料情况的发生。因此，原液蒸发器2和原液泵10的合理匹配对溶液浓缩系统的浓缩效率有至关重要的影响。

浓缩罐3分离出的负压气态溶剂经过溶剂回收冷凝器5凝结回收，溶剂回收冷凝器5凝结后的气液混合物中不凝性气体通过气液分离器6经真空泵8排出，气液分离器6分离出的物料通过溶剂回收泵9抽至溶剂收集罐7并输送到下道处理工序。

真空泵8持续的提供溶剂蒸发所需要的真空环境，同时不断的抽取存在的不凝性气体，确保能够稳定有效运行。

在溶剂冷却的过程中，采用热能二次利用的方式，将溶剂回收冷凝器5的进、出口分别与浓缩罐3和气液分离器6连接，使得溶剂回收过程中，相变放热被热循环系统合理的收集，通过压缩机1加压加温后排入原液蒸发器2加热需要浓缩的物料

原液蒸发器2根据热虹吸原理设计，高温制冷剂蒸汽从容器顶部进入原液蒸发器2，为了使顶部气流沿筒体轴线方向均匀的沉降到换热管表面，避免高速气流造成的局部换热管过热，造成管内物料蒸发量增大，导致推动力不足，从而影响原液蒸发器2的正常运行，为了解决这个问题，特别在此处增加了一个均流装置，使得气体可以均匀的沿筒体轴线沉降。

溶剂回收冷凝器5蒸发出来的溶剂带有大量的热，为了使这部分热被有效的利用，溶剂回收冷凝器5，溶剂蒸汽在管外放热冷凝，氟利昂液体在管内吸热蒸发，为了使溶剂蒸汽能够均匀有效的在筒体内部与换热管接触，我们在容器底部增设了气体流动导流板，确保溶剂蒸汽可以均匀的、快速的、接触到换热管，从而可以提高换热面积的有效利用率，减少设备初投资。

本发明的溶液浓缩装置的实现方法，它包括如下步骤：

（1）高压过热的氟利昂气体由压缩机1的排气口进入原液蒸发器2，原液蒸发器2内原液吸热后致使氟利昂由气态变为液态，经过电子膨胀阀12节流降压后进入溶剂回收冷凝器5；液态氟利昂和气态物料换热后，氟利昂蒸发，气态物料冷凝，氟利昂低温低压过热气体被压缩机1吸入，完成热转移过程；

（2）物料由原液泵10从原液罐4中输送入原液蒸发器2，吸收气态氟利昂的热量后氟利昂冷凝，使得原液部分蒸发，经过浓缩罐3气液分离后，液体达标物料由出料泵11排出，气态物料进入溶剂回收冷凝器5，气态物料相变放热冷凝，气液混合物进入气液分离器6，液态物料由回收泵9抽至溶剂收集罐7中，气态不凝性物料经处理由真空泵8排出，即可实现物料浓缩热、冷循环利用。

本发明的溶液浓缩装置结构紧凑，体积小，能效比可达到11以上，传统单侧利用蒸发浓缩节能40%，二氧化碳排放量可降低60％左右。

本发明的溶液浓缩装置可用于化工、食品加工、药品生产等需要有机溶剂浸出工艺的生产过程，同时也可用于工业污水处理烘干工艺的生产过程，比传统的工艺，减少了冷却环节，减少了蒸汽加热环节，一套装置解决了原来生产过程中两套装置完成的工作，有效的降低了系统故障率，提高了生产效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种溶液浓缩装置，其特征在于，它包括原液蒸发器、浓缩罐、原液罐、溶剂回收冷凝器、气液分离器和溶剂收集罐；原液蒸发器的输入端与原液罐的输出端相连接，原液蒸发器的输出端与浓缩罐的输入端相连接，原液蒸发器通过一压缩机与溶剂回收冷凝器相连接，浓缩罐的输出端与溶剂回收冷凝器相连接，溶剂回收冷凝器的输出端与气液分离器相连接，气液分离器的输出端与溶剂收集罐相连接，浓缩罐的底部设置有出料泵。

2.如权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述原液蒸发器的输出端连接有电子膨胀阀，所述电子膨胀阀的输出端与所述溶剂回收冷凝器的输入端相连接。

3.如权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述原液罐通过一原液泵连接到所述原液蒸发器的物料侧输入端。

4.如权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述气液分离器的顶部连接有持续提供真空度的真空泵。

5.如权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于，所述溶剂收集罐的底部连接有回收泵。

6.一种溶液浓缩装置的实现方法，其特征在于，它包括如下步骤：

（1）高压过热的氟利昂气体由压缩机的排气口进入原液蒸发器，原液蒸发器内原液吸热后致使氟利昂由气态变为液态，经过电子膨胀阀节流降压后进入溶剂回收冷凝器；液态氟利昂和气态物料换热后，氟利昂蒸发，气态物料冷凝，氟利昂低温低压过热气体被压缩机吸入，完成热转移过程；

（2）物料由原液泵从原液罐中输送入原液蒸发器，吸收气态氟利昂的热量后氟利昂冷凝，使得原液部分蒸发，经过浓缩罐气液分离后，液体达标物料由出料泵排出，气态物料进入溶剂回收冷凝器，气态物料相变放热冷凝，气液混合物进入气液分离器，液态物料由回收泵抽至溶剂收集罐中，气态不凝性物料经处理由真空泵排出。