CN204824500U - 一种超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统，属于石油化工行业含盐污水处理技术领域。该连续蒸发结晶系统包括：盐溶液输入管线(24)、首效蒸发器(1)、首效换热器(2)、首效结晶腿(3)、中间效蒸发器(5)、中间效换热器(6)、中间效结晶腿(7)、末效蒸发器(9)、末效换热器(10)，末效结晶腿(11)、以及热源蒸汽输入管线(22)；其中，同一效的蒸发器、换热器以及结晶腿沿竖直方向连接在一起，各效换热器的外壳上分别安装有超声波发射装置。该连续蒸发结晶系统占地面积小、能耗低，系统中的管道不易发生结垢以及堵塞。

Description

一种超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统

技术领域

本实用新型涉及石油化工行业含盐污水处理技术领域，特别涉及一种超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统。

背景技术

石油化工行业在生产过程中会产生含盐量较高的污水，对于这类含盐量较高的污水一般采用蒸发结晶的方法对其进行净化。一些化工物料也采用蒸发结晶的方法进行回收。

目前常用的蒸发结晶系统为连续蒸发结晶系统。连续蒸发结晶系统中，主要包括多效蒸发组以及循环泵等设备，每一效蒸发组中又包括蒸发器、换热器、结晶腿等设备。其中，蒸发器用于蒸发盐溶液的溶剂，来提高盐溶液的浓度；换热器用来对盐溶液进行加热；结晶腿用来收集析出的晶体。盐溶液依次经过各效蒸发组进行溶剂蒸发，污水的浓度不断提高，当达到过饱和之后，盐从溶液中结晶析出。特别是在最后一效蒸发组中，为了得到更多的晶体，通常需要将溶液的浓度提至很高，而高浓度溶液容易结晶而导致结垢堵塞系统中的管道。

在实现本实用新型的过程中，设计人发现现有技术至少存在以下问题：现有的连续蒸发结晶系统容易结垢而导致管道堵塞，而且占地面积大、能耗较高。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种不堵塞管道、安装空间小、能耗低的连续蒸发结晶系统。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统，所述连续蒸发结晶系统包括：

盐溶液输入管线，用于将初始盐溶液输送至所述连续蒸发结晶系统；

首效蒸发器，首效蒸发器物料入口与所述盐溶液输入管线连通；

首效换热器，所述首效换热器为管壳式换热器，首效换热器管程入口与所述首效蒸发器连通；

首效结晶腿，首效换热器管程出口与所述首效结晶腿连通；

中间效蒸发器，中间效蒸发器物料入口与首效结晶腿物料出口连通；中间效蒸发器蒸汽出口与首效换热器壳程入口连通；

中间效换热器，所述中间效换热器为管壳式换热器，中间效换热器管程入口与所述中间效蒸发器连通；

中间效结晶腿，中间效换热器管程出口与所述中间效结晶腿连通；

末效蒸发器，末效蒸发器物料入口与中间效结晶腿物料出口连通；末效蒸发器蒸汽出口与中间效换热器壳程入口连通；

末效换热器，所述末效换热器为管壳式换热器，末效换热器壳程入口与所述末效蒸发器连通；

末效结晶腿，所述末效换热器管程出口与所述末效结晶腿连通；

热源蒸汽输入管线，用于将热源蒸汽输送至所述连续蒸发结晶系统，所述热源蒸汽输入管线与末效换热器管程入口连通；

所述首效蒸发器、首效换热器以及首效结晶腿沿竖直方向连接在一起，所述中间效蒸发器、中间效换热器以及中间效结晶腿沿竖直方向连接在一起，所述末效蒸发器、末效换热器以及末效结晶腿沿竖直方向连接在一起；

所述首效换热器、中间效换热器以及末效换热器的外壳上分别安装有首效超声波发射装置、中间效超声波发射装置以及末效超声波发射装置。

优选地，所述首效超声波发射装置的数量为至少2个，所述中间效超声波发射装置的数量为至少2个，所述末效超声波发射装置的数量为至少2个。

优选地，所述中间效超声波发射装置的数量大于或者等于首效超声波发射装置的数量，所述末效超声波发射装置的数量大于或者等于中间效超声波发射装置的数量。

优选地，所述中间效蒸发器、中间效换热器以及中间效结晶腿的数量为1～4组。

进一步地，所述连续蒸发结晶系统还包括：过滤箱、盐水槽以及强制循环泵；所述过滤箱与末效结晶腿物料出口连通，用于过滤分离所述末效结晶腿中析出的晶体；过滤箱出水口与所述盐水槽连通；强制循环泵进水口与所述盐水槽连通，强制循环泵出水口与所述末效蒸发器物料入口连通。

进一步地，所述连续蒸发结晶系统还包括凝结水输出管线，所述凝结水输出管线与末效换热器壳程出口连通。

优选地，所述凝结水输出管线与所述盐溶液输入管线相交，在所述凝结水输出管线与盐溶液输入管线的相交处设置有预热器。

进一步地，所述连续蒸发结晶系统还包括：蒸汽冷凝器、气液分离器、真空泵以及水罐；蒸汽冷凝器入口与首效蒸发器蒸汽出口连通；蒸汽冷凝器出口与气液分离器入口连通；气液分离器气相出口与所述真空泵连通；所述气液分离器液相出口与所述水罐连通。

优选地，首效换热器壳程出口以及中间效换热器壳程出口与所述水罐连通。

进一步地，所述盐溶液输入管线上设置有进料泵。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是：

本实用新型实施例通过在各效换热器的外壳上安装超声波发射装置，利用超声波脉冲将各效换热器中管程的结垢分散到管程流体中，随管程流体流动，而不是附着在换热器的管道中以及连续蒸发结晶系统中的其他管道，防止由于管道结垢导致的堵塞。同时，本实用新型实施例中各效蒸发器、换热器以及结晶腿沿竖直方向连接在一起，有效减小了连续蒸发结晶系统的占地面积；而且将蒸发器、换热器以及结晶腿沿竖直方向安装，节省了物料在这三者之间流动所需的动力设备，降低了系统的能耗，节约能源。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统中首效蒸发器、首效换热器以及首效结晶腿的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统中中间效蒸发器、中间效换热器以及中间效结晶腿的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统中末效蒸发器、末效换热器以及末效结晶腿的结构示意图；

图5为本实用新型实施例的中间效蒸发器、中间效换热器以及中间效结晶腿的数量为多个时的连续蒸发结晶系统结构示意图。

图中的附图标记分别表示：

1、首效蒸发器，101、首效蒸发器物料入口，102、首效蒸发器蒸汽出口；

2、首效换热器，201、首效换热器壳程入口，202、首效换热器壳程出口；

3、首效结晶腿，301、首效结晶腿物料出口；

4、首效超声波发射装置；

5、中间效蒸发器，501、中间效蒸发器物料入口，502、中间效蒸发器蒸汽出口；

6、中间效换热器，601、中间效换热器壳程入口，602、中间效换热器壳程出口；

7、中间效结晶腿，701、中间效结晶腿物料出口；

8、中间效超声波发射装置；

9、末效蒸发器，901、末效蒸发器物料入口，902、末效蒸发器蒸汽出口；

10、末效换热器，1001、末效换热器壳程入口，1002、末效换热器壳程出口；

11、末效结晶腿，1101、末效结晶腿物料出口；

12、末效超声波发射装置；

13、过滤箱；14、强制循环泵；15、盐水槽；16、水罐；17、进料泵；

18、气液分离器，1801、气液分离器入口，1802、气液分离器气相出口，1803、气液分离器液相出口；

19、真空泵；20、蒸汽冷凝器；21、预热器；22、热源蒸汽输入管线；

23、凝结水输出管线；24、盐溶液输入管线。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供了一种超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统，参见图1，并结合图2、图3以及图4，该连续蒸发结晶系统包括：

盐溶液输入管线24，用于将初始盐溶液输送至所述连续蒸发结晶系统；

首效蒸发器1，首效蒸发器物料入口101与所述盐溶液输入管线24连通；

首效换热器2，所述首效换热器2为管壳式换热器，首效换热器管程入口与所述首效蒸发器1连通；

首效结晶腿3，首效换热器管程出口与所述首效结晶腿3连通；

中间效蒸发器5，中间效蒸发器物料入口501与首效结晶腿物料出口301连通；中间效蒸发器蒸汽出口502与首效换热器壳程入口201连通；

中间效换热器6，所述中间效换热器6为管壳式换热器，中间效换热器管程入口与所述中间效蒸发器5连通；

中间效结晶腿7，中间效换热器管程出口与所述中间效结晶腿7连通；

末效蒸发器9，末效蒸发器物料入口901与中间效结晶腿物料出口701连通；末效蒸发器蒸汽出口902与中间效换热器壳程入口601连通；

末效换热器10，所述末效换热器10为管壳式换热器，末效换热器管程入口与所述末效蒸发器9连通；

末效结晶腿11，末效换热器管程出口与所述末效结晶腿11连通；

热源蒸汽输入管线22，用于将热源蒸汽输送至所述连续蒸发结晶系统，所述热源蒸汽输入管线22与末效换热器壳程入口1001连通；

所述首效蒸发器1、首效换热器2以及首效结晶腿3沿竖直方向连接在一起，所述中间效蒸发器5、中间效换热器6以及中间效结晶腿7沿竖直方向连接在一起，所述末效蒸发器9、末效换热器10以及末效结晶腿11沿竖直方向连接在一起；

所述首效换热器2、中间效换热器6以及末效换热器10的外壳上分别安装有首效超声波发射装置4、中间效超声波发射装置8以及末效超声波发射装置12。

该连续蒸发结晶系统采用逆流蒸发工艺对盐溶液进行蒸发结晶，即盐溶液的流动方向和蒸汽的流动方向相反。具体流程如下：初始盐溶液通过盐溶液输入管线24自首效蒸发器物料入口101进入首效蒸发器1，蒸发部分溶剂后剩余的盐溶液经过首效换热器2管程加热后进入首效结晶腿3，并由首效结晶腿物料出口301输出后由中间效蒸发器物料入口501进入中间效蒸发器5。在中间效蒸发器5中进一步进行溶剂蒸发。所得盐溶液经过中间效换热器6管程加热后进入中间效结晶腿7，并由中间效结晶腿物料出口701输出后由末效蒸发器物料入口901进入中间效蒸发器9。进一步蒸发溶剂后所得盐溶液由末效换热器10管程加热后进入末效结晶腿11。由于在末效结晶腿11中盐溶液达到过饱和，盐结晶析出。其中，来自热源蒸汽输入管线22的热源蒸汽由末效换热器壳程入口1001进入末效换热器10，对末效换热器10管程中的盐溶液进行加热；末效蒸发器9产生的二次蒸汽(即盐溶液蒸发产生的蒸汽，下同)由末效蒸发器蒸汽出口902输出，再由中间效换热器壳程入口601进入中间效换热器6，对中间效换热器6管程中的盐溶液进行加热；同样地，中间效蒸发器5产生的二次蒸汽由中间效蒸发器蒸汽出口502输出，再由首效换热器壳程入口201进入首效换热器2，对首效换热器2管程中的盐溶液进行加热。在系统运行过程中，安装在各效换热器外壳上的超声波发射装置(首效超声波发射装置4、中间效超声波发射装置8以及末效超声波发射装置12)发射超声波脉冲，各效换热器管程流体的结垢在超声波脉冲作用下分散到流体中，随流体一起流动，而不是附着在管道中。

因此，本实用新型实施例提供的连续蒸发结晶系统能够有效防止结垢，保证系统的稳定运行。而且，在上述连续蒸发结晶系统中，同一效中的蒸发器、换热器以及结晶腿沿竖直方向安装在一起，使得盐溶液在同一效的蒸发器、换热器以及结晶腿中流动时，不需要动力设备，节省了安装空间，并且降低了系统的运行能耗。

在上述的连续蒸发结晶系统中，将同一效中的蒸发器、换热器以及结晶腿沿竖直方向安装在一起的具体方法没有严格的限定，可以采用本领域常用的技术手段，只要能够使盐溶液自蒸发器物料入口进入蒸发器后，从换热器管程进入结晶腿即可。

在上述的连续蒸发结晶系统中，超声波发射装置的数量以及安装位置没有严格的限定，本领域技术人员可以根据实际的结垢情况进行调整。一种较为优选的安装方式为，参见图2、图3以及图4，在各效换热器外壳的上部和下部分别安装超声波发射装置。因此，各效超声波发射装置的数量优选2个以上。同时，由于盐溶液的浓度在首效换热器2、中间效换热器6以及末效换热器10中的浓度依次升高，因此，首效换热器2、中间效换热器6以及末效换热器10的结垢程度也依次升高，为了达到更好的除垢效果，各效超声波发射装置的数量优选：中间效超声波发射装置8的数量大于或者等于首效超声波发射装置4的数量，末效超声波发射装置12的数量大于或者等于中间效超声波发射装置8的数量。此外，各效超声波发射装置的具体类型也没有严格的限定，只要能够发射一定频率的超声波脉冲即可。

在上述的连续蒸发结晶系统中，从蒸发结晶效果以及系统能耗方面综合考虑，所述中间效蒸发器5、中间效换热器6以及中间效结晶腿7的数量为1～4组。如图5所示，各中间效蒸发器5、中间效换热器6以及中间效结晶腿7之间的连接方式与上文所述一致，即同一效的蒸发器、换热器以及结晶腿沿竖直方向安装在一起，换热器管程两端分别与蒸发器和结晶腿连通，当前蒸发器蒸汽出口与和其相邻的上一效换热器壳程入口连通，当前结晶腿物料出口与和其相邻的下一效蒸发器物料入口连通。

为了得到更多的晶体，上述的连续蒸发结晶系统还包括：过滤箱13、盐水槽15以及强制循环泵14；其中，所述过滤箱13与末效结晶腿物料出口1101连通，过滤箱出水口(图中未示出)与所述盐水槽15连通；强制循环泵进水口(图中未示出)与所述盐水槽15连通，强制循环泵出水口(图中未示出)与所述末效蒸发器物料入口901连通。末效结晶腿11中未析出晶体的盐溶液由末效结晶腿物料出口1101输出后进入过滤箱，将随盐溶液一起从末效结晶腿物料出口1101输出的晶体过滤后，所得盐溶液进入盐水槽15，盐水槽15中的盐溶液由强制循环泵14输送至末效蒸发器9，由末效蒸发器物料入口901进入末效蒸发器9，与来自中间效结晶腿7的盐溶液一起进行蒸发结晶，从而得到更多的晶体。

上述连续蒸发结晶系统还包括凝结水输出管线23，所述凝结水输出管线23与末效换热器壳程出口1002连通，热源蒸汽输入管线22输入的热源蒸汽由末效换热器壳程入口1001进入末效换热器10后，与末效换热器10的管程中的盐溶液换热后，由末效换热器壳程出口1002输出至凝结水输出管线23。由于自末效换热器壳程出口1002输出的凝结水仍具有较高的温度，因此可以用其对初始盐溶液进行预热。因此，可以将凝结水输出管线23与盐溶液输入管线24相交，在凝结水输出管线23与盐溶液输入管线24的相交处设置预热器21。

为了对从首效蒸发器蒸汽出口102输出的二次蒸汽进行回收利用，上述连续蒸发结晶系统中还可以设置：蒸汽冷凝器20、气液分离器18、真空泵19以及水罐16；所述蒸汽冷凝器入口(图中未示出)与所述首效蒸发器蒸汽出口102连通；蒸汽冷凝器出口(图中未示出)与气液分离器入口1801连通；气液分离器气相出口1802与所述真空泵19连通；气液分离器液相出口1803与所述水罐16连通。由首效蒸发器蒸汽出口102输出的二次蒸汽首先经过蒸汽冷凝器20进行冷凝，冷凝得到的气液混合物由气液分离器入口1801进入气液分离器18，气液混合物中的液体由气液分离器液相出口1803输出后进入水罐16进行回收；气液混合物中的气体在真空泵19的作用下由气液分离器气相出口1802输出。

在上述的连续蒸发结晶系统中，还可以将首效换热器壳程出口202以及中间效换热器壳程出口602与水罐16连通，对首效换热器2和中间效换热器6得到的凝结水进行回收利用。

在上述的连续蒸发结晶系统中，可以在盐溶液输入管线24上设置进料泵17，以控制初始盐溶液进入首效蒸发器1的速度，使连续蒸发结晶系统能够平稳的运行。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声波防垢除垢连续蒸发结晶系统，其特征在于，所述连续蒸发结晶系统包括：

盐溶液输入管线(24)，用于将初始盐溶液输送至所述连续蒸发结晶系统；

首效蒸发器(1)，首效蒸发器物料入口(101)与所述盐溶液输入管线(24)连通；

首效换热器(2)，所述首效换热器(2)为管壳式换热器，首效换热器管程入口与所述首效蒸发器(1)连通；

首效结晶腿(3)，首效换热器管程出口与所述首效结晶腿(3)连通；

中间效蒸发器(5)，中间效蒸发器物料入口(501)与首效结晶腿物料出口(301)连通；中间效蒸发器蒸汽出口(502)与首效换热器壳程入口(201)连通；

中间效换热器(6)，所述中间效换热器(6)为管壳式换热器，中间效换热器管程入口与所述中间效蒸发器(5)连通；

中间效结晶腿(7)，中间效换热器管程出口与所述中间效结晶腿(7)连通；

末效蒸发器(9)，末效蒸发器物料入口(901)与中间效结晶腿物料出口(701)连通；末效蒸发器蒸汽出口(902)与中间效换热器壳程入口(601)连通；

末效换热器(10)，所述末效换热器(10)为管壳式换热器，末效换热器管程入口与所述末效蒸发器(9)连通；

末效结晶腿(11)，末效换热器管程出口与所述末效结晶腿(11)连通；

热源蒸汽输入管线(22)，用于将热源蒸汽输送至所述连续蒸发结晶系统，所述热源蒸汽输入管线(22)与末效换热器壳程入口(1001)连通；

所述首效蒸发器(1)、首效换热器(2)以及首效结晶腿(3)沿竖直方向连接在一起，所述中间效蒸发器(5)、中间效换热器(6)以及中间效结晶腿(7)沿竖直方向连接在一起，所述末效蒸发器(9)、末效换热器(10)以及末效结晶腿(11)沿竖直方向连接在一起；

所述首效换热器(2)、中间效换热器(6)以及末效换热器(10)的外壳上分别安装有首效超声波发射装置(4)、中间效超声波发射装置(8)以及末效超声波发射装置(12)。

2.根据权利要求1所述的连续蒸发结晶系统，其特征在于，所述首效超声波发射装置(4)的数量为至少2个，所述中间效超声波发射装置(8)的数量为至少2个，所述末效超声波发射装置(12)的数量为至少2个。

3.根据权利要求2所述的连续蒸发结晶系统，其特征在于，所述中间效超声波发射装置(8)的数量大于或者等于首效超声波发射装置(4)的数量，所述末效超声波发射装置(12)的数量大于或者等于中间效超声波发射装置(8)的数量。

4.根据权利要求1所述的连续蒸发结晶系统，其特征在于，所述中间效蒸发器(5)、中间效换热器(6)以及中间效结晶腿(7)的数量为1～4组。

5.根据权利要求1所述的连续蒸发结晶系统，其特征在于，所述连续蒸发结晶系统还包括：过滤箱(13)、盐水槽(15)以及强制循环泵(14)；所述过滤箱(13)与末效结晶腿物料出口(1101)连通，用于过滤分离所述末效结晶腿(11)中析出的晶体；过滤箱出水口与所述盐水槽(15)连通；强制循环泵进水口与所述盐水槽(15)连通，强制循环泵出水口与所述末效蒸发器物料入口(901)连通。

6.根据权利要求1所述的连续蒸发结晶系统，其特征在于，所述连续蒸发结晶系统还包括凝结水输出管线(23)，所述凝结水输出管线(23)与末效换热器壳程出口(1002)连通。

7.根据权利要求6所述的连续蒸发结晶系统，其特征在于，所述凝结水输出管线(23)与所述盐溶液输入管线(24)相交，在所述凝结水输出管线(23)与盐溶液输入管线(24)的相交处设置有预热器(21)。

8.根据权利要求1所述的连续蒸发结晶系统，其特征在于，所述连续蒸发结晶系统还包括：蒸汽冷凝器(20)、气液分离器(18)、真空泵(19)以及水罐(16)；蒸汽冷凝器入口与首效蒸发器蒸汽出口(102)连通；蒸汽冷凝器出口与气液分离器入口(1801)连通；气液分离器气相出口(1802)与所述真空泵(19)连通；所述气液分离器液相出口(1803)与所述水罐(16)连通。

9.根据权利要求8所述的连续蒸发结晶系统，其特征在于，首效换热器壳程出口(202)以及中间效换热器壳程出口(602)与所述水罐(16)连通。

10.根据权利要求1所述的连续蒸发结晶系统，其特征在于，所述盐溶液输入管线(24)上设置有进料泵(17)。