CN204447377U - 工业级节能节水型mvr连续蒸发结晶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业级MVR连续蒸发结晶系统。该系统包括原料入口、补水入口、预热器、升膜蒸发器、气液分离器、一个压缩机、管道加热器和结晶分离器；气液分离器上设有入口、第一出口、第二出口以及第三出口；预热器通过管道连接升膜蒸发器，升膜蒸发器连接气液分离器的入口；压缩机通过蒸汽输送管道连接在气液分离器和升膜蒸发器之间；循环蒸发器通过管道连接在第二出口和入口之间，升膜蒸发器换热后的冷却水和循环蒸发器换热后的冷却水作为预热器的热源，将冷却水送入预热器，预热器的冷却水输出端和补水入口共同用于给系统补水；结晶分离器连接气液分离器上的第三出口。该系统，不仅成本低，节水、节能、节原料，且结晶效果好。

Description

工业级节能节水型MVR连续蒸发结晶系统

技术领域

本实用新型涉及一种兼具有节能和节水效果的工业级MVR连续蒸发结晶系统。

背景技术

机械蒸汽再压缩Mechanical Vapor Recompression技术是一种高效节能环保技术，简称MVR。现有技术中虽然公开了很多采用机械蒸汽再压缩技术的MVR连续蒸发结晶系统，但在工业级的应用中就不显得多了。

由于工艺设计的不合理，很多机械蒸汽再压缩连续蒸发结晶系统普遍只有单级蒸汽压缩机对蒸发器的供热，在结晶器部分，物料依然没有进行大量的热量供应，导致现有的机械蒸汽再压缩连续蒸发结晶系统的结晶效果不好，如出现结晶粒度细小等问题。当然，也有部分厂家会增加蒸汽管道以补充结晶部分供热，但是大大增加了MVR系统的复杂程度，并依赖蒸汽锅炉，使MVR系统没有了其原有的显著优势—摆脱对蒸汽锅炉的依赖。

针对这些问题，公开号为CN103203116A中国实用新型专利申请公开说明书中公开了一种解决上述问题的机械蒸汽再压缩连续蒸发结晶系统以及方法，该机械蒸汽再压缩连续蒸发结晶系统采用了两个机械蒸汽压缩机，并且两个压缩机分别对蒸发器和结晶器供热，也对冷却水显热进行了一级回收，用于预热，但该连续蒸发结晶系统采用了两个机械蒸汽压缩机，购买两个机械蒸汽压缩机的设备成本非常高，并且没有合理的结构预先对物料进行加热至泡点温度，因此开动两个压缩机的能耗也很高，结构繁杂，导致节能效果也并不理想。

此外，现有的MVR连续蒸发结晶系统除了节能之外，极少考虑水路的循环利用，致使现有的MVR连续蒸发结晶系统连续生产过程会排放不少冷却水，不仅没有合理再利用冷却水的热能，制止冷却水的污染，而且新需要大量新的蒸汽补入，浪费水资源。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于提供一种工艺合理，成本低，原料无浪费，连续性好，并且兼具有更好节能和节水效果的工业级MVR连续蒸发结晶系统。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用了以下技术方案：

工业级节能节水型MVR连续蒸发结晶系统，所述系统包括原料入口、补水入口、预热器、升膜蒸发器、气液分离器、一个机械蒸汽再压缩机、强制循环蒸发器、管道加热器和结晶分离器；所述预热器、升膜蒸发器和强制循环蒸发器均是换热单元；其均包括相连通的物料输 入端、物料输出端以及相连通的热源输入端、冷却水输出端；所述气液分离器包括用于送入气液混合物料的入口、用于输出蒸汽的第一出口、用于料液强制循环的第二出口以及用于料液送出结晶的第三出口；所述原料入口通过管路连接预热器的物料输入端，预热器的物料输出端通过管道连接升膜蒸发器的物料输入端，升膜蒸发器的物料输出端连接气液分离器的入口；所述机械蒸汽再压缩机通过蒸汽输送管道连接在气液分离器的第一出口和升膜蒸发器的热源输入端之间，用以将所述气液分离器输出的蒸汽压缩成过热蒸汽并送入升膜蒸发器，以实现物料升膜加温；所述强制循环蒸发器的物料输入端连接气液分离器的第二出口，强制循环蒸发器的物料输出端连回气液分离器的入口；强制循环蒸发器的热源输入端直接连接机械蒸汽再压缩机压缩的过热蒸汽输出端；所述升膜蒸发器和强制循环蒸发器的冷却水输出端、均通过管道连接预热器的热源输入端，并将冷却水送入预热器，用以给流经预热器内的物料补充加热；所述预热器的冷却水输出端和补水入口通过管道加热器连入机械蒸汽再压缩机输出端之后的压缩蒸汽管道；所述结晶分离器连接所述气液分离器上的第三出口。

作为优选，所述结晶分离器包括连接所述气液分离器上的第三出口的入口、析出晶体输出口和料液输出口，所述料液输出口连入所述强制循环蒸发器的物料输入端。

作为优选，还包括缓冲罐和冷却水送水泵；缓冲罐和冷却水送水泵依次设在预热器的热源输入端之前的管道上；所述升膜蒸发器和强制循环蒸发器的冷却水输出端均依次通过缓冲罐和冷却水送水泵连接预热器。

作为优选，所述气液分离器的第二出口和强制循环蒸发器的物料输入端之间的管道上设有强制循环泵。进一步地，所述结晶分离器的料液输出口通过强制循环泵连入强制循环蒸发器的物料输入端。

采用了上述技术方案的MVR连续蒸发结晶系统，具有如下有益效果：

首先，该系统仅采用单个机械蒸汽压缩机，与现有的一些采用机械蒸汽再压缩技术的连续蒸发结晶装置相比，其缺省一个单价昂贵的机械蒸汽压缩机，成本低。

其次，该系统仅单个机械蒸汽压缩机组建的MVR连续蒸发结晶系统，也能实现了对二次蒸汽进行能量的多级回收，最终收回二次蒸汽的显热和潜热，而对物料进入气液分离器和结晶分离器又进行层级强制循环，强制循环中也充分利用了二次蒸汽的热量，非常节能，并且其利用强制循环给气液分离器甚至结晶分离器回输部分热量，从而提高了结晶效果。

此外，在本实用新型的系统中，最终在预热器中排出的冷却水又被用MVR连续蒸发结晶系统作为补水入口处的一个水资源补充，从而最大程度地回用热量和水。

综上所述，本实用新型提供的MVR连续蒸发结晶系统不仅工艺合理，而且搭建该VR连续蒸发结晶系统所采用的设备成本教低廉，实现水、物料以及热能无浪费，利于连续性生产， 保证连续结晶的基础上还达到了很好的节能、节水效果，甚至仅需补少量水，零污染物排放。

附图说明

图1：本实用新型实施例中MVR连续蒸发结晶系统的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

实施例1：

如图1所示的工业级节能节水型MVR连续蒸发结晶系统，该系统主要由原料入口1a、补水入口1b、预热器2、升膜蒸发器3、气液分离器4、一个机械蒸汽再压缩机5、强制循环蒸发器7、管道加热器12、结晶分离器6、缓冲罐13、强制循环泵10和冷却水送水泵组成。

如图1所示，上述带预热器2、升膜蒸发器3和强制循环蒸发器7主要通过换热方式给流进其内的物料加热，因此，其结构是换热单元，其均具有供物料流入的物料输入端，流经其内流出完成加热或蒸发的物料输出端；还具有流入热源的热源输入端以及冷却水输出端，共四个端口。如图1中，附图标记具体如下：预热器的物料输入端20、预热器的物料输出端21、预热器的热源输入端22和预热器的冷却水输出端23；升膜蒸发器的物料输入端30、升膜蒸发器的物料输出端31、升膜蒸发器的热源输入端32和升膜蒸发器的冷却水输出端33；强制循环蒸发器的物料输入端70、强制循环蒸发器的物料输出端71、强制循环蒸发器热源输入端72和强制循环蒸发器的冷却水输出端73。而上述气液分离器4的上部设有用于送入气液混合物的入口40和用于输出蒸汽的第一出口41，气液分离器4的下部设有用于料液强制循环的第二出口42以及用于料液送出结晶的第三出口43，在气液分离器4的入口40之上和第一出口41之下位置的气液分离器4上设有气滤式过滤网44，气滤式过滤网44是一网层高在80-150mm之间，目数在300-500目之间的丝网，且气滤式过滤网44外边缘与气液分离器4内壁密封连接，将气液分离器4内隔成上下两个腔室。

如图1所示，上述原料入口1a通过管路连接预热器2的物料输入端20，预热器2的物料输出端21管道连接升膜蒸发器3的物料输入端30，物料流进升膜蒸发器3升膜蒸发再从其物料输出端31喷出，升膜蒸发器3连接上述气液分离器4上的入口40。气液分离器4的送出料液用于结晶的第三出口43通过管道连接结晶分离器6入口60，结晶分离器6上设有析出晶体输出口61和料液输出口62，结晶分离器6的析出晶体输出口61连接其下方的存储槽8。

如图1所示，上述气液分离器4的用于输出蒸汽的第一出口41通过蒸汽输送管道连接机械蒸汽压缩机5的输入端。机械蒸汽压缩机5的输出端通过蒸汽输送管道连入升膜蒸发器3的热源输入端32，用以将所述气液分离器的第一出口41输出的蒸汽压缩成的过热蒸汽并送入升膜蒸 发器3，以实现物料在升膜蒸发器3里升膜加温。上述强制循环蒸发器7通过管道连接在气液分离器4的第二出口42和气液分离器的入口40之间，具体是强制循环蒸发器7的物料输入端70与气液分离器4的第二出口42相连，强制循环蒸发器7的物料输出端71通过管道连回液分离器的入口40。上述强制循环泵10设在气液分离器的第二出口42和强制循环蒸发器7的物料输入端70之间的管道上，结晶分离器6的料液输出口62通过强制循环泵10连入强制循环蒸发器7的物料输入端70。而强制循环蒸发器7的热源输入端72直接连接机械蒸汽再压缩机5压缩的过热蒸汽输出端。

如图1所示，上述升膜蒸发器冷却水输出端33和强制循环蒸发器的冷却水输出端73均通过管道连接预热器2的热源输入端22，并将冷却水送入预热器2，用以给流经预热器2内的物料补充加热。具体地，上述缓冲罐13和冷却水送水泵依次设在预热器2的热源输入端22之前的管道上；升膜蒸发器的冷却水输出端33和强制循环蒸发器的冷却水输出端73均依次通过缓冲罐13和冷却水送水泵连接预热器2。

最后，上述预热器2的冷却水输出端23和补水入口1b通过管道加热器12连入机械蒸汽再压缩机5输出端之后的压缩蒸汽管道。

上述升膜蒸发器3换热后的冷却水和强制循环蒸发器7换热后的冷却水是具有一定温度的热水，还作为预热器2的热源，从而进一步节能。因此，升膜蒸发器3冷却水输出端33和强制循环蒸发器7的冷却水输出端73均通过管道连接预热器2的热源输入端22，目的是将冷却水送入预热器2用以给流经预热器内的物料预热。实际上，每台机械蒸汽压缩机5使用的功耗比较大，若没有将物料在预热器2中加热到泡点温度，最终会影响后续升膜加温以及压缩机对蒸汽的再压缩过程的总功耗，会增大整个连续结晶装置的总能耗，但为了保证良好的工艺节能效果，单靠冷却水作为热源的预热器2有时候预热升温不足，因此本实用新型采用了带电加热的预热器2以保证将流出预热器2的物料加热到泡点温度。

上述结晶分离器的料液输出口62连入强制循环蒸发器7和气液分离器4的第二出口42之间连接的管道，再次参与强制循环蒸发，更好地保证连续结晶。

综上可见，本实用新型采用一个机械蒸汽压缩机5对升膜蒸发器3和强制循环蒸发器7一同蒸汽供热，比采用两个机械蒸汽压缩机5分别对升膜蒸发器3和强制循环蒸发器7分别供热的设备，至少节能20％以上。之所以采用一个机械蒸汽压缩机5就能实现上述供热，原因之一还在于结合了本实用新型采用了能将物料加热到泡点温度的预热器2，从而降低单个机械蒸汽压缩机5的工作压力。考虑到机械蒸汽压缩机5价格昂贵，在现有采用机械蒸汽再压缩技术的连续蒸发结晶设备中，机械蒸汽压缩机5的价格是占整套设备价格30-50％，因此从成本上考虑，本实用新型的连续蒸发结晶装置兼具成本低和能耗低的双重优点。

本实施例上述机械蒸汽压缩机5是罗茨式压缩机，上述升膜蒸发器3是管式换热器。

下列是本实用新型MVR连续蒸发结晶系统进行连续结晶的方法，包括如下步骤：

a.首先，将待结晶物料进料送入预热器2中，预热器中通过上述冷却水的显热作为热源，将物料加热至其泡点温度，但不产生蒸汽的热溶液；

b.将步骤a中的热溶液送入升膜蒸发器3中，升膜蒸发器3通过机械蒸汽压缩机5压缩后的过热蒸汽作为能用，对上述热溶液物料进行换热，实现升膜加热，并产生大量的二次蒸汽，二次蒸汽将溶液一起带入到气液分离器7。

此步骤中，采用升膜蒸发器3是管式换热器的优点如下：首先，管式换热器单位体积的费用是目前蒸发器中最低的，其次，与其他蒸发器相比，管式换热器结构更加简单，制造安装要求相对较低，最后，在管式换热器的传热管中二次蒸汽的流速相当快，通常20m/s—50m/s之间，料液停留时间短，但是总换热系还是比较大，一般可达到1200～6009w/m²·h·℃。

其中二次蒸汽将溶液一起带入到气液分离器4过程的二次蒸汽喷入速度在25～50m/s之间，为了防止二次蒸汽短路，工作时，上述气液分离器4中安装的气滤式过滤网形成一道捕沫屏障，将物料蒸发产生的二次蒸汽夹带的液沫挡回去，只有二次蒸汽通过。

考虑到二次蒸汽喷入速度在25～50m/s之间，速度非常快，因此我们采用了网层高在80-150mm之间，目数在300-500之间的丝网作为气滤式过滤网，丝网对粒径≥3～5um的雾沫，捕集效率达97％-98.9％，效果非常好。

c.经过气液分离器4分离，浓缩的溶液一部分通过气液分离器4第二出口42再次送入强制循环蒸发器7加热蒸发，产生的气液混合物送回至气液分离器4；另一部分从排出至结晶分离器结晶6；该步骤中，二次蒸汽送出气液分离器被机械蒸汽再压缩机压缩成过热蒸汽，再送入升膜蒸发器3和强制循环蒸发器7作为加热能源；升膜蒸发器3和强制循环蒸发器7的冷却水输出端将冷却水送入预热器2作为预加热器的部分加热能源。预热器的冷却水输出端排除的冷却水和补水入口1b共同汇集，并通过管道加热器12连入机械蒸汽再压缩机5输出端之后的压缩蒸汽管道。通过这种蒸汽和水的热能多级回收利用，采用上述系统的连续蒸发结晶方法，不仅连续生产效果好，无原料、水浪费，成本低，而且还非常节能。

d.分离器结晶6中析出晶体排出，剩余浓缩溶液也送至步骤c中的强制循环蒸发器7中加热蒸发。 

Claims (5)

1.工业级节能节水型MVR连续蒸发结晶系统，其特征在于:

所述系统包括原料入口(1a)、补水入口(1b)、预热器(2)、升膜蒸发器(3)、气液分离器(4)、一个机械蒸汽再压缩机(5)、强制循环蒸发器(7)、管道加热器(12)和结晶分离器(6)；

所述预热器(2)、升膜蒸发器(3)和强制循环蒸发器(7)均是换热单元；其均包括相连通的物料输入端(20、30、70)、物料输出端(21、31、71)以及相连通的热源输入端(22、32、72)、冷却水输出端(23、33、73)；所述气液分离器(4)包括用于送入气液混合物料的入口(40)、用于输出蒸汽的第一出口(41)、用于料液强制循环的第二出口(42)以及用于料液送出结晶的第三出口(43)；

所述原料入口(1a)通过管路连接预热器(2)的物料输入端(20)，预热器(2)的物料输出端(21)通过管道连接升膜蒸发器(3)的物料输入端(30)，升膜蒸发器(3)的物料输出端(31)连接气液分离器的入口(40)；

所述机械蒸汽再压缩机(5)通过蒸汽输送管道连接在气液分离器(4)的第一出口(41)和升膜蒸发器的热源输入端(32)之间，用以将所述气液分离器输出的蒸汽压缩成过热蒸汽并送入升膜蒸发器(3)，以实现物料升膜加温；

所述强制循环蒸发器(7)的物料输入端(70)连接气液分离器的第二出口(42)，强制循环蒸发器(7)的物料输出端(71)连回气液分离器的入口(40)；强制循环蒸发器(7)的热源输入端(72)直接连接机械蒸汽再压缩机(5)压缩的过热蒸汽输出端；

所述升膜蒸发器(3)和强制循环蒸发器(7)的冷却水输出端(33、73)均通过管道连接预热器(2)的热源输入端(22)，并将冷却水送入预热器(2)，用以给流经预热器(2)内的物料补充加热；

所述预热器(2)的冷却水输出端(23)和补水入口(1b)通过管道加热器(12)连入机械蒸汽再压缩机(5)输出端之后的压缩蒸汽管道；

所述结晶分离器(6)连接所述气液分离器(4)上的第三出口(43)。

2.根据权利要求1所述的工业级节能节水型MVR连续蒸发结晶系统，其特征在于:

所述结晶分离器(6)包括连接所述气液分离器(4)上的第三出口(43)的入口(60)、析出晶体输出口(61)和料液输出口(62)，所述料液输出口(62)连入所述强制循环蒸发器(7)的物料输入端(70)。

3.根据权利要求1或2所述的一种工业级节能节水型MVR连续蒸发结晶系统，其特征在于:

还包括缓冲罐(13)和冷却水送水泵；缓冲罐(13)和冷却水送水泵依次设在预热器(2)的热源输入端(22)之前的管道上；所述升膜蒸发器(3)和强制循环蒸发器(7)的冷却水 输出端(33、73)均依次通过缓冲罐(13)和冷却水送水泵连接预热器(2)。

4.根据权利要求1所述的工业级节能节水型MVR连续蒸发结晶系统，其特征在于:

所述气液分离器的第二出口(42)和强制循环蒸发器(7)的物料输入端(70)之间的管道上设有强制循环泵(10)。

5.根据权利要求2所述的工业级节能节水型MVR连续蒸发结晶系统，其特征在于:

所述气液分离器的第二出口(42)和强制循环蒸发器(7)的物料输入端(70)之间的管道上设有强制循环泵(10)，所述结晶分离器(6)的料液输出口(62)通过强制循环泵(10)连入强制循环蒸发器(7)的物料输入端(70)。