CN205252562U - 真空推挽醇浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种真空推挽醇浓缩系统，所述真空推挽醇浓缩系统包括制冷压缩机、双管板加热器、浓缩蒸发罐、板框冷凝器、大水环真空泵、余热预热器和小水环真空泵，所述制冷压缩机连通所述双管板加热器；所述双管板加热器连通所述浓缩蒸发罐；所述浓缩蒸发罐分出两条支路分别连通板框冷凝器和大水环真空泵；所述板框冷凝器连通所述余热预热器；所述余热预热器连通所述小水环真空泵。本实用新型使用制冷压缩机热端经换热器对待浓缩液进行加热，使用冷端对二次蒸汽冷凝来达到浓缩的一种新型真空推挽式浓缩设备。本实用新型对乙醇溶液的浓缩具有安全性，又对无法使用燃气锅炉的企业是一种较好的选择。在节能方面略比MVR逊色，与普通双效浓缩费用相当。

Description

真空推挽醇浓缩系统

技术领域

本发明涉及醇浓缩领域，特别是指一种真空推挽醇浓缩系统。

背景技术

液体浓缩工艺繁多发展日新月异，有单效、双效、热泵双效、MVR等等。

其中目前最节能是使用MVR技术，是利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽经压缩机压缩做功，提升二次蒸汽的热焓，循环向蒸发系统供热的一项节能技术。

通常MVR方式有使用离心风机、离心压缩机和罗茨压缩机。无论哪一种方式都是采用机械方式对二次蒸汽进行压缩来提高蒸汽的温度。这个过程难免发生机械的摩擦、碰撞等情况，这对于乙醇溶液的浓缩带来一定的安全隐患。因此，MVR技术不太适合乙醇浓缩工艺。

另一种乙醇浓缩工艺是采用锅炉蒸汽加热的方法。目前国内常用的是单效浓缩，虽然双效比单效节约50％的蒸汽，但由于双效乙醇浓缩的乙醇收率较低，故此国内目前很少使用乙醇双效浓缩设备。国内最新推出的发明叫“一种闭路双效醇浓缩机组”是一种采用双效结合“喷雾传质式冷冻冷凝器”的浓缩方法。它的优点是安全、高效，整个机组几乎无排放，因此乙醇回收率非常高，但此工艺也是采用锅炉蒸汽的浓缩方法。对于无锅炉或由于环保因素关停燃煤锅炉，必须选择使用燃气锅炉的企业来说是难以接受的，因为要大大加大成本，燃煤的蒸汽成本不到200元/吨，而燃气要400元左右。从环保大局来看逐步取消燃煤锅炉是一个趋势。

发明内容

本发明提出一种真空推挽醇浓缩系统，解决了现有技术中的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种真空推挽醇浓缩系统，所述真空推挽醇浓缩系统包括制冷压缩机、双管板加热器、浓缩蒸发罐、板框冷凝器、大水环真空泵、余热预热器和小水环真空泵，所述制冷压缩机连通所述双管板加热器；所述双管板加热器连通所述浓缩蒸发罐；所述浓缩蒸发罐分出两条支路分别连通板框冷凝器和大水环真空泵；所述板框冷凝器连通所述余热预热器；所述余热预热器连通所述小水环真空泵。

本发明是热泵技术的一种应用。利用压缩机对冷媒压缩产生的热量经换热器加热待浓缩液，浓缩液在蒸发罐内蒸发，产生的二次蒸汽经以压缩机冷端为冷源的冷凝器，来降温冷却排出冷凝水达到浓缩目的。

这是一种利用制冷压缩机热、冷端推挽作用下的浓缩设备，它适用于无锅炉企业的乙醇浓缩工艺。

制冷机工作原理：压缩机将冷媒压缩产生的高温通过冷凝器(散热器)散热降温，降温后的冷媒经膨胀阀泄放进一步降温降压，至蒸发器内吸热，获得冷端热能后循环至压缩机压缩获得更高热能。

本发明的热平衡原理与通用制冷系统一样，只是针对对象不同称呼不同。它的加热器对通用制冷系统来说称为冷凝器，它的冷凝器对通用制冷系统来说称为蒸发器。制冷系统通常来说是单一使用制冷端或制热端，而本发明是制冷端和制热端同时使用。采用热端加热溶液，冷端冷凝蒸汽，在推、挽作用下进行浓缩。

作为本发明的优选方案，所述板框冷凝器包括四个端口，分别为第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述余热预热器包括第一端、第二端、第三端和第四端；所述浓缩蒸发罐与所述板框冷凝器的第二端口相连通；所述双管板加热器的另一端与所述板框冷凝器的第一端口相连通。

作为本发明的优选方案，连通所述双管板加热器与所述浓缩蒸发罐的管件，一端从双管板加热器出发，另一端插入所述浓缩蒸发罐的内部，所述管件另一端的端部设有喷液口。

作为本发明的优选方案，所述浓缩蒸发罐与所述大水环真空泵中间设有一第一单向阀。

作为本发明的优选方案，所述双管板加热器侧面设有一支路连接一膨胀阀，所述膨胀阀的另一端与所述板框冷凝器的第三端口相连。

作为本发明的优选方案，所述双管板加热器连通一出液泵，此外，所述出液泵与一密度计相连接，所述密度计的另一端连接于所述浓缩蒸发罐的下端；同时，所述出液泵连接一第二单向阀，所述第二单向阀的另一端连接一浓缩液储罐。

作为本发明的优选方案，所述余热预热器第一端连通所述板框冷凝器的第四端口；所述余热预热器的第二端连通一气动阀；所述余热预热器第三端连通一稀液储罐；所述余热预热器第四端连通一气液分离器。

作为本发明的优选方案，所述气动阀的另一端连通一进液降温喷头，所述进液降温喷头设于所述浓缩蒸发罐内部。

作为本发明的优选方案，所述气液分离器与一冷凝水储罐相连接，同时，所述气液分离器与一小水环真空泵连接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明整体系统结构示意图。

图中，制冷压缩机1，双管板加热器2，浓缩蒸发罐3，板框冷凝器4，大水环真空泵5，余热预热器6，小水环真空泵7，膨胀阀21，喷液口31，压力变送器32，气动阀33，进液降温喷头34，密度计35，出液泵36，第二单向阀37，浓缩液储罐38，第一单向阀39，第一端口41，第二端口42，第三端口43，第四端口44，稀液储罐61，气液分离器62，冷凝水储罐63，第一端64，第二端65，第三端66，第四端67。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种真空推挽醇浓缩系统，包括制冷压缩机1、双管板加热器2、浓缩蒸发罐3、板框冷凝器4、大水环真空泵5、余热预热器6和小水环真空泵7，制冷压缩机1连通双管板加热器2；双管板加热器2连通浓缩蒸发罐3；浓缩蒸发罐3分出两条支路分别连通板框冷凝器4和大水环真空泵5；板框冷凝器4连通余热预热器6；余热预热器6连通小水环真空泵7。

板框冷凝器4包括四个端口，分别为第一端口41、第二端口42、第三端口43和第四端口44；余热预热器6包括第一端64、第二端65、第三端66和第四端67；浓缩蒸发罐3与板框冷凝器4的第二端口42相连通；双管板加热器2的另一端与板框冷凝器4的第一端口41相连通。

连通双管板加热器2与浓缩蒸发罐3的管件，一端从双管板加热器出发，另一端插入所述浓缩蒸发罐3的内部，管件另一端的端部设有喷液口。

浓缩蒸发罐3与所述大水环真空泵中间设有一第一单向阀39。双管板加热器2侧面设有一支路连接一膨胀阀21，膨胀阀的另一端与板框冷凝器4的第三端口43相连。

双管板加热器2连通一出液泵36，此外，出液泵36与一密度计35相连接，密度计35的另一端连接于浓缩蒸发罐3的下端；同时，出液泵36连接一第二单向阀37，第二单向阀的另一端连接一浓缩液储罐38。余热预热器6第一端连通板框冷凝器4的第四端口44；余热预热器6的第二端65连通一气动阀33；余热预热器第三端66连通一稀液储罐61；余热预热器6第四端67连通一气液分离器62。气动阀33的另一端连通一进液降温喷头34，进液降温喷头34设于浓缩蒸发罐3内部。气液分离器62与一冷凝水储罐63相连接，同时，气液分离器与一小水环真空泵7连接。

本发明工作原理如下：

(一)加热

冷媒在中温低压冷媒入口进入压缩机1，被压缩后其温度升高，经高温高压冷媒入口进入双管板加热器2。低温溶液在低温溶液入口进入双管板加热器2中，被高温高压冷媒加热后从溶液出口出来，经喷液口喷入真空的蒸发浓缩罐3中。冷媒经热交换降温后从中温高压冷媒出口排出到达膨胀阀21。

(二)蒸发

高温的溶液从喷液口31喷入高真空的浓缩蒸发罐3内立即爆沸蒸发，二次蒸汽从蒸汽出口排出，未蒸发的溶液落入蒸发罐底经浓缩罐循环管流回双管板加热器2中，经低温溶液入口被循环加热。浓缩罐3的液位在压力变送器32的信号作用下控制进液口气动阀33的开启，当低液位时气动阀33打开补液。

(三)冷凝

高温高压的冷媒进入双管板加热器2后加热了溶液冷却了自身，变成中温高压的冷媒，由中温高压冷媒出口流经膨胀阀21，迅速膨胀降温降压，膨胀后的冷媒经低温低压冷媒入口进入板框冷凝器4内，换热后冷媒升温从中温低压冷媒出口循环流入压缩机。浓缩蒸发罐3的二次蒸汽在小水环真空泵7的抽力作用下经蒸汽入口进入板框冷凝器4内，二次蒸汽受冷凝结成冷凝水从冷凝水出口排出，高温的冷凝水被送进余热预热器6中加热新药液。

(四)真空

本发明真空推挽浓缩机组整个系统在真空状态下运行，在启动时由较大功率的大水环真空泵5承担，经第一单向阀39直接接浓缩蒸发罐3，系统不凝气体由排气口排出。当系统达到设定真空时关闭大水环真空泵5，只需要小功率的小水环真空泵7继续维持运行，不凝气体经出口进入小水环泵排出。

当运行后浓缩蒸发罐3的二次蒸汽进入板框冷凝器4后乙醇气体遇冷变成冷凝液，体积发生了猛烈的收缩，3.0立方米的饱和乙醇蒸汽在-0.08Mpa的环境中变成0.0011立方米的乙醇液体，体积变化了近3000倍，因此在不断冷凝的情况下可维持着系统的高真空。此时的小水环真空泵7仅起着排不凝气体的作用，因为系统中如果存在着1％的不凝气体，系统的换热系数将降低60％。

(五)预热

二次蒸汽经板框冷凝器冷凝成液体后，冷凝液仍有较高温度，高温的冷凝液由板框冷凝器4的冷凝水出口进入余热余热器6中，稀液储罐61中的溶液在浓缩罐3高真空的吸力下经冷溶液入口进入余热预热器6中，被加热后由热溶液出口流往浓缩蒸发罐。冷凝水经气液分离器62分离后，在10米落差时直接流入冷凝水储罐63内，若不够10米落差需加泵排出。冷凝液通过预热器实现了余热利用，一方面提高了系统的能量利用率，另一方面使冷凝液过冷，减少乙醇的挥发。

(六)出液

在浓缩蒸发罐3的循环管上安装了密度计35，当达到设定浓度时密度计发出信号出液泵36启动，把浓缩液打进浓缩液储罐38内，当浓度低于设定值时自动关闭出液泵36，在系统负压作用下第二单向阀37自动闭锁。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种真空推挽醇浓缩系统，其特征在于，所述真空推挽醇浓缩系统包括制冷压缩机、双管板加热器、浓缩蒸发罐、板框冷凝器、大水环真空泵、余热预热器和小水环真空泵，所述制冷压缩机连通所述双管板加热器；所述双管板加热器连通所述浓缩蒸发罐；所述浓缩蒸发罐分出两条支路分别连通板框冷凝器和大水环真空泵；所述板框冷凝器连通所述余热预热器；所述余热预热器连通所述小水环真空泵。

2.根据权利要求1所述的一种真空推挽醇浓缩系统，其特征在于，所述板框冷凝器包括四个端口，分别为第一端口、第二端口、第三端口和第四端口；所述余热预热器包括第一端、第二端、第三端和第四端；所述浓缩蒸发罐与所述板框冷凝器的第二端口相连通；所述双管板加热器的另一端与所述板框冷凝器的第一端口相连通。

3.根据权利要求1所述的一种真空推挽醇浓缩系统，其特征在于，连通所述双管板加热器与所述浓缩蒸发罐的管件，一端从双管板加热器出发，另一端插入所述浓缩蒸发罐的内部，所述管件另一端的端部设有喷液口。

4.根据权利要求1所述的一种真空推挽醇浓缩系统，其特征在于，所述浓缩蒸发罐与所述大水环真空泵中间设有一第一单向阀。

5.根据权利要求2所述的一种真空推挽醇浓缩系统，其特征在于，所述双管板加热器侧面设有一支路连接一膨胀阀，所述膨胀阀的另一端与所述板框冷凝器的第三端口相连。

6.根据权利要求1所述的一种真空推挽醇浓缩系统，其特征在于，所述双管板加热器连通一出液泵，此外，所述出液泵与一密度计相连接，所述密度计的另一端连接于所述浓缩蒸发罐的下端；同时，所述出液泵连接一第二单向阀，所述第二单向阀的另一端连接一浓缩液储罐。

7.根据权利要求2所述的一种真空推挽醇浓缩系统，其特征在于，所述余热预热器第一端连通所述板框冷凝器的第四端口；所述余热预热器的第二端连通一气动阀；所述余热预热器第三端连通一稀液储罐；所述余热预热器第四端连通一气液分离器。

8.根据权利要求7所述的一种真空推挽醇浓缩系统，其特征在于，所述气动阀的另一端连通一进液降温喷头，所述进液降温喷头设于所述浓缩蒸发罐内部。

9.根据权利要求7所述的一种真空推挽醇浓缩系统，其特征在于，所述气液分离器与一冷凝水储罐相连接，同时，所述气液分离器与一小水环真空泵连接。