CN1548205A - 全效蒸发浓缩工艺 - Google Patents
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Abstract
一种对溶液的全效蒸发、浓缩工艺，用于对溶液节能、高效的蒸发、浓缩。该工艺使用典型构造为由一个蒸发罐和三个换热器及多个调节阀门组成的全效蒸发浓缩装置，实行对余热和二次蒸汽充分利用，仅需要消耗少量的外部能量就能够对溶液连续、高效的蒸发、浓缩。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种对溶液节能高效蒸发浓缩的工艺。
背景技术
目前公知的对溶液蒸发或浓缩的工艺是采用蒸发反应罐，在夹层中通入蒸汽，进行加热蒸发、浓缩。为了提高热量的利用效率，将第一个蒸发罐中产生的二次蒸汽，引入第二个蒸发罐作为热源，依次类推，称为单效蒸发、双效蒸发、多效蒸发。这种蒸发浓缩工艺存在着占用工作场所面积大，设备复杂，加热蒸汽的余热不能充分利用，无论效数多少，总有一次蒸汽不能利用的问题。这里也存在一种技术偏见：对溶液蒸发、浓缩必须消耗热能，要提高热能利用效率，就必须增加蒸发的效数。
发明内容
为了克服现有蒸发、浓缩工艺的缺点，本发明提供一种蒸发、浓缩工艺，该工艺流程简单，消耗少量热能就能实现对溶液的蒸发、浓缩。
本发明解决其技术问题的技术方案是：使用全效蒸发浓缩装置，对以蒸汽为载热介质间接加热的蒸发、浓缩装置，由蒸发罐、三个换热器、一个或三个输液泵及多个调节阀门组成。蒸发罐是一个密闭的压力容器，顶部有二次蒸汽导出口，中上部有加热蒸汽余热出口，在加热蒸汽余热出口的上部有三个原料液入口，每个入口连接蒸发罐内的喷头，下部有蒸发完成液出口和加热蒸汽入口，蒸发罐内设有夹层或者盘管、列管加热装置；换热器是一个密闭的压力容器，内部设有夹层或者盘管、列管加热装置，顶部设有原料液出口，中上部设有载热介质入口，下部设有原料液入口和加热蒸汽冷凝液出口。三个换热器中第一个为余热换热器，用来吸收来自蒸发器加热器中加热蒸汽的余热，第二个换热器为二次蒸汽换热器，用来吸收来自蒸发罐二次蒸汽的热量，第三个换热器为蒸发完成液换热器，用来吸收来自蒸发罐蒸发完成液的热量。输液泵用来向三个换热器输送原料液，可以用一个泵通过三个调节阀门向三个换热器输送原料液，也可以用三个泵分别独立的向三个换热器输送原料液。蒸发罐的加热蒸汽入口通过调节阀门同加热蒸汽供给管道相连，加热蒸汽余热出口同第一个换热器加热器入口连接，蒸发罐的第一个喷头通过蒸发罐第一个原料液入口同第一个换热器原料液出口连接，蒸发罐的二次蒸汽导出口同第二个换热器加热器入口连接，蒸发罐的第二个喷头通过蒸发罐第二个原料液入口同第二个换热器原料液出口连接，蒸发罐的蒸发完成液出口与第三个换热器加热器入口连接，蒸发罐的第三个喷头通过蒸发罐第三个原料液入口同第三个换热器原料液出口连接。第一个换热器加热蒸汽冷凝液出口通过调节阀门同加热蒸汽冷凝液接收器连接，原料液入口通过调节阀门同输液泵连接，第二个换热器加热器出口通过阀门同二次蒸汽冷凝液接受器连接，原料液入口通过调节阀门同输液泵连接，第三个换热器加热器出口通过调节阀门同蒸发完成液接受器连接，原料液入口通过调节阀门同输液泵连接。
本发明的工艺过程是这样的：1、打开加热蒸汽阀门，对蒸发罐加热，加热温度至溶液沸腾温度或其他适当温度；2、开动输液泵，通过阀门向加热蒸汽余热换热器加原料液，并经过余热加热器原料液出口、蒸发罐原料液第一个入口进入蒸发罐中喷头，原料液迅速蒸发。3、蒸发罐中因为溶液的蒸发而形成一定的压力，迫使二次蒸汽从蒸发罐顶部二次蒸汽出口、第二个换热器的加热器入口进入第二个换热器的加热器，原料液在输液泵的推动下从第二个换热器的底部原料液入口进入第二个换热器，与蒸发罐来的二次蒸汽进行逆流热交换，二次蒸汽被冷凝，冷凝液通过第二个换热器加热器出口、调节阀门进入二次蒸汽冷凝液接受器，调节与二次蒸汽冷凝液接受器连接的阀门的开度，控制冷凝液的温度。4、热量被原料液吸收，调节输液泵与二次蒸汽换热器原料液入口之间调节阀门的开度，控制原料液输送的速度，使原料液被加热到与蒸发罐内的温度接近，在输液泵的推动下通过第二个换热器原料液出口、蒸发罐第二个原料液入口喷入蒸发罐，在蒸发罐内，由于原料液的温度已接近罐内温度，仅需要增加很少的热量，原料液中的水分就迅速蒸发成为蒸汽，保持罐内蒸汽压力，二次蒸汽继续进入第二个换热器的加热器，原料液得到浓缩。5、由于蒸发罐下部的溶液水分蒸发量高于上部，形成上稀下浓的浓度梯度。蒸发完成液经过蒸发罐底部的蒸发完成液出口进入第三个换热器加热器入口，将热量传递给输液泵由第三个换热器原料液入口输送进第三个换热器内的原料液后，经过调节阀门进入蒸发完成液接受装置，调整调节阀门的开度，控制蒸发完成液的浓度。6、调整加热蒸汽阀门，控制外部输入的蒸汽量，直至形成稳定的工作状态。蒸汽经过蒸发罐内加热器将部分热量传递给原料液，载有余热的蒸汽从蒸发罐加热蒸汽余热出口、第一个换热器加热器入口进入第一个换热器内加热器，将热量传递给输液泵由第一个换热器原料液入口输送进第一个换热器内的原料液后，经过第一个换热器加热器出口、调节阀门进入加热蒸汽冷凝液接收装置，调整第一个换热器与加热蒸汽冷凝液接收装置之间的调节阀门，可以控制加热蒸汽冷凝液的温度。7、进入第一个换热器内的原料液被加热至接近蒸发罐内的温度后，在输液泵的推动下，经过第一个换热器原料液出口、蒸发罐第一个原料液入口，进入蒸发罐第一个喷头，喷入蒸发罐内进行蒸发、浓缩，调整输液泵与第一个换热器之间的调节阀门，控制第一个换热器原料液出口温度。8、进入第三个换热器的原料液被加热至接近蒸发罐内的温度后，经过第三个换热器原料液出口、蒸发罐第三个原料液入口，进入蒸发罐第三个喷头喷入蒸发罐内进行蒸发、浓缩，调整输液泵与第三个换热器之间的调节阀门，控制第三个换热器原料液出口温度。如此通过调节各个调节阀门，控制流量，控制温度、压力，使蒸发、浓缩过程达到最佳状态，由此周而复始的运行，实现对原料液的连续蒸发、浓缩。
9、当蒸发完成液不需要冷却时，整个工艺过程中省去对第三个换热器控制、操作工艺过程。
10、当蒸发罐采用电或其他方法直接加热，且蒸发完成液不需要冷却时，由于没有载热介质，整个工艺过程中省去对第一、第三个换热器的控制、操作的工艺过程。
本发明的有益效果是，该蒸发、浓缩工艺，对热量进行了充分回收利用，仅需要外部补充较少热量，就可以实现对原料液的连续蒸发、浓缩，大量的节约了能源，降低了生产成本，同时由于蒸发、浓缩是连续的，较现有技术，减少了设备数量和体积，提高了生产效率。
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为以海水淡化为例说明的本发明典型的工艺流程框图。
图2为氯化钙溶液浓缩工艺流程框图。
图3为烧碱溶液蒸发、浓缩工艺流程框图。
具体实施方式
实施例1
图1为海水淡化的工艺流程图。图中V为蒸发罐，H1、H2、H3为换热器，P为输液泵，FM1至FM7为调节阀门，S为加热蒸汽，T为海水浓缩液，D1为加热蒸汽冷凝液，D2为淡化水，F为海水，L1为加热蒸汽冷凝液接收器，L2淡化水接收器，L3为海水浓缩液接收器。加热蒸汽S通过调节阀门FM1进入蒸发罐V的加热器，对蒸发罐进行加热，加热至温度105℃左右，开动输液泵P，海水F经过调节阀门FM2泵入换热器H1，被来自蒸发罐的加热蒸汽余热蒸汽1加热，通过管道输入蒸发器内进一步加热蒸发、浓缩，并形成二次蒸汽。蒸发罐产生的二次蒸汽2通过管道进入换热器H2的加热器，被由输液泵P通过调节阀门FM3输入换热器H2的海水冷却，形成淡水D2，通过调节阀门FM4进入淡水接收器L2贮存。进入H2的海水吸收二次蒸汽的热量被加热到接近蒸发罐内的温度，通过管道进入蒸发罐内继续加热蒸发浓缩，形成的二次蒸汽2又输入换热器H2加热海水，自身冷凝成淡水，由此周而复始，是本工艺的主流程。加热蒸汽S的余热蒸汽在换热器H1中被冷凝成水D1，通过调节阀门FM5进入接收器L1，调整FM5的开度，控制冷凝水的温度。浓缩的海水T进入换热器H3的加热器，将热量传递给由输液泵P经过调节阀门FM6进入换热器H3的海水，经过调节阀门FM7进入浓缩海水接收器L3，调整FM7控制浓缩海水的温度。浓缩海水结晶出食盐，母液(卤水)继续仿照本工艺蒸发浓缩后生产钾盐及其他稀有元素。进入H3的海水被浓缩海水加热后，输入蒸发罐继续加热蒸发浓缩，产生浓缩海水和二次蒸汽。通过调整调节阀门FM1及其他调节阀门，形成稳定的下作状态。本工艺由于对热量进行了充分的利用，仅需补充很少的热量，就能使海水淡化，并生产出食盐、钾盐及其他有用的产品。
实施例2
图2为氯化钙溶液浓缩工艺流程框图。图中V为蒸发罐，H1、H2为换热器，P为输液泵，FM1至FM6为调节阀门，S为加热蒸汽，T`为氯化钙浓缩液，D1为加热蒸汽冷凝液，D`2为二次蒸汽冷凝液，F`为氯化钙稀溶液，L1为加热蒸汽冷凝液接收器，L`2二次蒸汽冷凝液接收器，L`3为氯化钙浓缩液接收器。加热蒸汽S通过调节阀门FM1进入蒸发罐V的加热器，对蒸发罐进行加热，加热温度至氯化钙溶液的沸点，开动输液泵P，浓度约为10％的氯化钙稀溶液F`经过调节阀门FM2泵入换热器H1，被来自蒸发罐的加热蒸汽余热蒸汽1通过H1的加热器加热，经过管道输入蒸发器内进一步加热蒸发、浓缩，并形成二次蒸汽。蒸发罐产生的二次蒸汽2通过管道进入换热器H2的加热器，被由输液泵P通过调节阀门FM3输入换热器H2的氯化钙稀溶液冷却，形成二次蒸汽冷凝液D`2，通过调节阀门FM4进入二次蒸汽冷凝液接收器L`2贮存。进入H2的氯化钙稀溶液吸收二次蒸汽的热量被加热到接近蒸发罐内的温度，通过管道进入蒸发罐内继续加热蒸发浓缩，形成的二次蒸汽2，又输入换热器H2，加热氯化钙稀溶液，自身冷凝成二次蒸汽冷凝液，由此周而复始，是本工艺的主流程。加热蒸汽S的余热蒸汽在换热器H1中被冷凝成水D1，通过调节阀门FM5进入接收器L1，调整FM5的开度，控制冷凝水的温度。浓缩的氯化钙溶液T`经过调节阀门FM6进入氯化钙浓缩液接收器L`3，调整FM6控制氯化钙浓缩液的浓度。氯化钙浓缩液下一步被输送到干燥塔，制作固体氯化钙。本工艺由于对热量进行了充分的利用，仅需补充很少的热量，就能使浓度为10％的氯化钙稀溶液浓缩成为浓度30％的氯化钙浓缩液，进一步制成固体氯化钙。
实施例3
图3为烧碱溶液浓缩工艺流程框图。图中V为蒸发罐，H为换热器，P为输液泵，FM1至FM3为调节阀门，C电流控制器，E为供电电源，T``为浓烧碱液，D为二次蒸汽冷凝液，F``为约12％的稀烧碱液，L1为二次蒸汽冷凝液接收器，L2为浓烧碱液接收器。电能E通过电流控制器进入蒸发罐V的加热器，对蒸发罐进行加热，加热温度至烧碱稀溶液的沸点，开动输液泵P，浓度约为12％的烧碱稀溶液F``经过调节阀门FM1泵入换热器H，通过管道输入蒸发器内加热蒸发、浓缩，并形成二次蒸汽1。蒸发罐产生的二次蒸汽1通过管道进入换热器H的加热器，被由输液泵P通过调节阀门FM1输入换热器的烧碱稀溶液冷却，形成二次蒸汽冷凝液D，通过调节阀门FM2进入二次蒸汽冷凝液接收器L1贮存。进入H的烧碱稀溶液吸收二次蒸汽的热量被加热到接近蒸发罐内的温度，通过管道进入蒸发罐内继续加热蒸发浓缩，形成的二次蒸汽1又输入换热器H，加热烧碱稀溶液，自身冷凝成二次蒸汽冷凝液，由此周而复始。浓缩的烧碱溶液T``经过调节阀门FM3进入浓烧碱液接收器L2，调整FM3控制浓烧碱液的浓度。在L2中分离出食盐或其他结晶物，浓烧碱液下一步被输送到造粒塔，制作固体颗粒烧碱。调整电流控制器C及其他调节阀门，形成稳定的工作状态。本工艺由于对热量进行了充分的利用，仅需补充很少的电能量，就能使浓度为约12％的烧碱稀溶液浓缩成为浓度30％的浓烧碱液，进一步制成固体颗粒烧碱。
Claims (2)
1、一种用于溶液蒸发、浓缩的全效蒸发、浓缩工艺，该工艺使用由一个蒸发罐、三个换热器及多个调节阀门、一个输液泵组成的全效蒸发浓缩装置，其特征在于采取如下步骤：1)打开加热蒸汽阀门，对蒸发罐加热，加热温度至溶液沸腾温度或其他适当温度；2)开动输液泵，通过调节阀门向加热蒸汽余热换热器加原料液，原料液经过余热换热器加热器原料液出口进入蒸发罐中；3)蒸发罐中因为溶液的蒸发而产生的二次蒸汽进入二次蒸汽换热器的加热器，加热在输液泵的推动下从第二个换热器的底部原料液入口进入二次蒸汽换热器的原料液，二次蒸汽被冷凝，冷凝液通过二次蒸汽换热器加热器出口、调节阀门进入二次蒸汽冷凝液接受器，调节与二次蒸汽冷凝液接受器连接的阀门的开度，控制冷凝液的温度；4、调节输液泵与二次蒸汽换热器原料液入口之间调节阀门的开度，控制原料液输送的速度，使原料液被加热到与蒸发罐内的温度接近，在输液泵的推动下进入蒸发罐蒸发浓缩，二次蒸汽继续进入第二个换热器的加热器，原料液得到浓缩，形成蒸发完成液；5、蒸发完成液经过蒸发罐底部的蒸发完成液出口进入蒸发完成液换热器加热器入口，加热由输液泵输送来的原料液并被冷却后，经过调节阀门进入蒸发完成液接受器，调整调节阀门的开度，控制蒸发完成液的浓度；6、加热蒸汽经过蒸发罐内加热器将部分热量传递给原料液，载有余热的蒸汽进入加热蒸汽余热换热器加热器，加热输液泵输送来的原料液并被冷凝后，经过调节阀门进入加热蒸汽冷凝液接收器，调整余热换热器与加热蒸汽冷凝液接收器之间的调节阀门，控制加热蒸汽冷凝液的温度；7、进入加热蒸汽余热换热器内的原料液被加热至接近蒸发罐内的温度后，在输液泵的推动下进入蒸发罐内进行蒸发、浓缩，调整输液泵与加热蒸汽余热换热器之间的调节阀门，控制加热蒸汽余热换热器出口原料液温度；8、进入蒸发完成液换热器的原料液被蒸发完成液加热至接近蒸发罐内的温度后，进入蒸发罐进行蒸发、浓缩，调整输液泵与蒸发完成液换热器之间的调节阀门，控制蒸发完成液换热器原料液出口温度；通过调节各个调节阀门，控制流量、温度、压力，使蒸发、浓缩过程达到最佳稳定工作状态。
2、如权利要求1所述的全效蒸发、浓缩工艺，工艺过程可以简化，其特征是：当蒸发完成液不需要冷却时，整个工艺过程中去掉对蒸发完成液换热器及其附属的调节阀门的工艺控制过程；当蒸发完成液不需要冷却，且蒸发罐采用电或其他方法直接加热时，整个工艺过程中去掉对加热蒸汽余热换热器、蒸发完成液换热器及其附属的调节阀门的工艺控制过程。
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| CN105627468A (zh) * | 2015-04-29 | 2016-06-01 | 于柏涛 | 一种节能蒸发制冷设备及方法 |
| CN114307208A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 无锡荣丰生物工程有限公司 | 液糖六效浓缩连消系统及利用该系统进行液糖浓缩连消的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |