CN205340173U - 一种机械蒸汽再压缩系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械蒸汽再压缩系统。该系统包括：蒸发冷凝器、换热器、压缩机以及蒸汽发生器；蒸发冷凝器与换热器连接，压缩机分别与蒸发冷凝器和换热器连接，蒸汽发生器设置在换热器与压缩机之间；蒸发冷凝器包括：第一出气口、第一进气口以及第一出水口；所述换热器包括：第二出气口、第二进气口以及第二进水口；第一出气口与第二进气口连接，第一出水口与第二进水口连接，第二出气口与第一进气口连接。本实用新型通过换热器将物料蒸汽中的热量传递给冷凝水，以生成水蒸气，并将水蒸气经过压缩后作为热源，以加热物料溶液蒸发，实现二次蒸汽废热的利用，具有适应性强、能量利用率高以及安全性高的优点。

Description

一种机械蒸汽再压缩系统

技术领域

本实用新型涉及蒸发浓缩精馏领域，具体涉及一种机械蒸汽再压缩系统。

背景技术

在很多行业中，蒸发工艺是一道不可或缺的重要工序，关系着整个生产过程的质量和效率。现有技术中的机械蒸汽再压缩(英文名称：MechanicalVaporRecompression，英文缩写：MVR)，其热泵技术立足蒸发过程中热回收利用的机理，将传统工艺最后排放的废热蒸汽重新收集，经压缩后使其恢复到具有蒸发加热的能力。由于充分回收利用了二次蒸汽的潜热，因此能大大降低了能耗。同时，该技术具有巨大的环保潜力，用于废水废液处理时可减少污染物的排放。综上而言，其节能和环保效益均非常可观。由于水蒸汽潜热大、无毒、对环境没有破坏性，对于水溶液的蒸发，可以直接利用溶液蒸发产生的蒸汽，经水蒸汽压缩机提高品位后继续作为热源加热溶液。

但对于一些有机溶液的分离，由于其产生的是有机物蒸汽，若对其直接压缩作为热源加热溶液，一方面，有机物蒸汽的潜热较小，导致能耗较高；另一方面，直接压缩有机物蒸汽的话，需要设计专用压缩机，导致难以推广；而且大多数有机物存在易燃易爆、有毒的特性，一旦泄露，会造成极大的损害。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供了一种机械蒸汽再压缩系统，具有适应性强、安全性高的优点。

本实用新型提出了一种机械蒸汽再压缩系统，包括：蒸发冷凝器、换热器、压缩机以及蒸汽发生器；

所述蒸发冷凝器与所述换热器连接，所述压缩机分别与所述蒸发冷凝器和所述换热器连接，所述蒸汽发生器设置在所述换热器与所述压缩机之间；

所述蒸发冷凝器包括：第一出气口、第一进气口以及第一出水口；

所述换热器包括：第二出气口、第二进气口以及第二进水口；

所述第一出气口与所述第二进气口连接，所述第一出水口与所述第二进水口连接，所述第二出气口通过所述压缩机与所述第一进气口连接。

可选的，还包括：洗气装置，

所述洗气装置分别与所述第一出气口和所述第二进气口连接。

可选的，还包括：分离器，

所述分离器的第三进气口与所述第二出气口连接，第三出气口通过所述压缩机与所述第一进气口连接；

所述分离器的第三进水口与所述第一出水口连接，所述分离器的第三出水口与所述第二进水口连接；

所述分离器与所述蒸汽发生器连接。

可选的，还包括：预热器和物料冷凝箱；

所述预热器与所述蒸发冷凝器的第一进料口连接；

所述物料冷凝箱分别与所述第二出料口和所述预热器连接。

可选的，还包括：进料泵、冷凝水泵、循环泵、预热泵以及排料泵；

所述进料泵与所述预热器连接；

所述冷凝水泵分别与所述第一出水口和所述第三进水口连接；

所述循环泵分别与所述第三出水口和所述第二进水口连接；

所述预热泵分别与所述物料冷凝箱和所述预热器链接；

所述排料泵与所述蒸发冷凝器连接。

可选的，所述换热器为间壁式换热器。

由上述技术方案可知，本实用新型提出的机械蒸汽再压缩系统通过换热器将低沸点物料蒸汽中的热量传递给冷凝水，以生成水蒸气，并将水蒸气经过压缩后作为热源，以加热物料溶液蒸发，实现二次蒸汽废热的利用，与现有技术相比，具有适应性强、能量利用率高以及安全性高的优点。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1示出了本实用新型一实施例提供的机械蒸汽再压缩系统的结构示意图。

图中：1、蒸发冷凝器；2、洗气装置；3、压缩机；4、蒸汽发生器；5、分离器；6、换热器；7、进料泵；8、预热器；9、预热泵；10、物料冷凝箱；11、循环泵；12、冷凝水泵；13、排料泵；14、冷凝水箱；15、补水泵。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型一实施例提供的机械蒸汽再压缩系统的结构示意图，参照图1，该机械蒸汽再压缩系统，包括：蒸发冷凝器1、换热器6、压缩机3以及蒸汽发生器4；

蒸发冷凝器1与换热器6连接，压缩机3分别与蒸发冷凝器1和换热器6连接，蒸汽发生器4与分离器5和补水泵15相连，在系统启动阶段，由补水泵15泵入的水被蒸汽发生器加热成为水蒸汽，在分离器5中除去夹杂的水分后，由水蒸汽压缩机压缩后提高其温度和压力，成为溶液蒸发的最初热源。若在系统运行中出现热量不够的情况，也可以通过该蒸汽发生器4补充热量。

蒸发冷凝器1包括：第一出气口、第一进气口以及第一出水口；

换热器6包括：第二出气口、第二进气口以及第二进水口；

第一出气口与第二进气口连接，第一出水口与第二进水口连接，第二出气口通过压缩机3与第一进气口连接；

蒸汽发生器4还连接有补水泵15，以向蒸汽发生器4中补充水。

需要说明的是，待处理物料溶液在蒸发冷凝器1中蒸发，低沸点的物料被蒸发出来，成为物料蒸汽，并由管道从第一出气口通入第二进气口中；高沸点的物料溶液留在蒸发冷凝器1中；另外，加热待处理物料溶液的水蒸汽冷凝形成冷凝水，并由管道从第一出水口流入第二进水口中；

在换热器6中，物料蒸汽将冷凝水加热蒸发，形成的水蒸气通过压缩机3的压缩后，通过第一进气口通入蒸发冷凝器中，以作为加热待处理物料溶液的热源；而加热冷凝水的物料蒸汽冷凝后形成物料冷凝液即为低沸点溶液，并通过换热器6的第二出料口排出；

可理解的是，随着物料溶液不断的加入到蒸发冷凝器1中，蒸发冷凝器1中的高沸点物料的浓度将不断提高，在高沸点物料浓度达到预定值后，将高沸点物料溶液通过蒸发冷凝器1的第一出料口排出蒸发冷凝器1。

根据上述技术方案可知，本实用新型通过换热器6将物料蒸汽中的热量传递给冷凝水，以生成水蒸气，并将水蒸气经过压缩后作为热源，以加热物料溶液蒸发，实现二次蒸汽废热的利用，与现有技术相比，具有适应性强、能量利用率高以及安全性高的优点。

为了去除物料蒸汽中的杂质，以获取干净的物料溶液，避免杂质可能带来的问题，本系统还包括：洗气装置2，

洗气装置2分别与第一出气口和第二进气口连接。

需要说明的是，第一出气口流出的物料蒸汽将通入到洗气装置2中，以由洗气装置2去除物料蒸汽中的杂质；其中，洗气装置2可以为洗气塔等具有洗气功能的装置。

为了提高系统的使用安全性，本系统还包括：分离器5，

分离器5的第三进气口与第二出气口连接，第三出气口通过压缩机3与第一进气口连接；

分离器5的第三进水口与第一出水口连接，分离器5的第三出水口与第二进水口连接；

分离器5与蒸汽发生器4连接，用于在系统启动时，通过蒸汽发生器4向系统内补充蒸汽。

需要说明的是，第二出气口流出的水蒸汽将首先通入分离器5中，由分离器5分离出水蒸汽中携带的水分，以防水蒸汽中携带的水滴损坏水蒸汽压缩机3，干净的水蒸汽经过压缩机3后，成为高温高压的水蒸汽，进入蒸发冷凝器1中作为热源加热溶液，形成新一轮的蒸发；该分离器5可以是旋风分离、丝网分离、重力分离等所有可以实现分离的方式或其组合方式；

而且，第一出水口流出的冷凝水也将先流入分离器5中，以与分离出的水分混合后通入换热器6中；

为了提高能量的利用率，本系统还包括：预热器8和物料冷凝箱10；

预热器8与蒸发冷凝器1的第一进料口连接；

物料冷凝箱分别与第二出料口和预热器8连接。

需要说明的是，物料蒸汽在换热器6中与冷凝水换热后，物料蒸汽被冷凝成为物料冷凝液，并通过第二出料口进入到物料冷凝箱中；可知的是，此时的物料冷凝液的温度比常温液体的温度高，还具有利用价值，因此，本系统将物料冷凝液注入到预热器8中，以对预热器8中的物料溶液预热，并通过预热器8将物料冷凝液排出，以完成低沸点物料的收集。

为了实现本系统中溶液的顺利流通，本系统还包括：进料泵7、冷凝水泵12、循环泵11、预热泵9以及排料泵13；

进料泵7与预热器8连接；

冷凝水泵12分别与第一出水口和第三进水口连接；

循环泵11分别与第三出水口和第二进水口连接；

预热泵分别与物料冷凝箱和预热器8链接；

排料泵与蒸发冷凝器1连接。

需要说明的是，进料泵7用于将待处理的物料溶液泵入到预热器8中，并由物料冷凝液对物料溶液进行预热；冷凝水泵12用于在蒸发冷凝器1中的冷凝水流入冷凝水箱14后，将冷凝水箱14中的冷凝水泵入到分离器5中，以与分离出的水一起流出；循环泵11用于将分离器5中的冷凝水泵入到换热器6中，以由物料蒸汽将冷凝水加热成水蒸气；预热泵9用于将第二出料口流入物料冷凝箱10的物料冷凝液泵入预热器8中，以对待处理物料溶液进行预热；排料泵13用于将蒸发冷凝器1中的高浓度的高沸点物料溶液排出。

为了提高低沸点物料蒸汽和水的换热，本系统中的换热器6优选为间壁式换热器6。

本实用新型主要针对有机物的蒸发分离、精馏等高能耗的工艺过程，目的在于取代现有的依靠蒸汽加热的方式，实现能量的高效利用和节能减排。

下面对物料在本系统中的分离过程进行详细的说明：

物料溶液经预热器8预热后，由进料泵7泵入蒸发冷凝器1；其中，预热器8是间壁式换热器，一侧流动的是待处理的物料溶液，另一侧流动的是溶液中经蒸发冷凝后的低沸点物料冷凝液；

蒸发冷凝器1是管壳式等间壁式蒸发冷凝器1，高温高压的水蒸汽在壳侧流动，作为热源加热在管侧流动的溶液，物料溶液受热后，低沸点的物质蒸发出来成为物料蒸汽；高沸点物料形成高浓度物料溶液；而水蒸汽则冷凝下来，成为冷凝水；

蒸发后的物料蒸汽经过洗气塔除去其中携带的杂质，进入换热器6，在换热器6中与来自分离器5的水换热，得到物料冷凝液和水蒸气；

蒸发产生的水蒸汽进入分离器5，在分离器5中经过旋风分离、丝网分离等方式，除去水蒸汽中携带的水分，以防水蒸汽中携带的水滴损坏水蒸汽压缩机3，该分离器5可以是旋风分离、丝网分离、重力分离等所有可以实现分离的方式或其组合方式；

干净的水蒸汽经过压缩机3后，成为高温高压的水蒸汽，进入蒸发冷凝器1中作为热源加热溶液，形成新一轮的蒸发；

蒸发冷凝器1中的高温水蒸汽在加热物料溶液后被冷凝，形成冷凝水，冷凝水流入冷凝水箱14，经冷凝水泵12泵入分离器5，在分离器5中与来自换热器6的水蒸汽中携带的水分混合后，由循环泵11泵入换热器6与物料蒸汽换热；

在换热器6中，冷凝水蒸发产生水蒸汽，物料蒸汽被冷凝后形成物料冷凝液，物料冷凝液随后进入物料冷凝箱10，该物料冷凝液由预热泵9泵入预热器8对加入的物料溶液进行预热，并在预热完成后，排出预热器8，以完成低沸点物料的收集；

物料溶液蒸发浓缩达到所需的浓度后，由通过与蒸发冷凝器1的第一排料口连接的排料泵13排出，以完成高沸点物料的收集。

经过上述的过程，溶液中的低沸点物质被蒸发冷凝，实现与溶液中其他物质的分离。

蒸发后的物料蒸汽经过洗气塔除去其中携带的杂质，进入换热器6，在换热器6与来自分离器5的水换热使其蒸发，蒸发产生的水蒸汽进入分离器5，在分离器5中经过旋风分离、丝网分离等方式，除去水蒸汽中携带的水分，以防水蒸汽中携带的水滴损坏水蒸汽压缩机3，干净的水蒸汽经过压缩机3后，成为高温高压的水蒸汽，进入蒸发冷凝器1中作为热源加热新的溶液，使其蒸发；蒸发冷凝器1中的高温水蒸汽加热溶液后被冷凝，进入冷凝水箱14，经冷凝水泵12泵入分离器5，在分离器5中与来自换热器6的水蒸汽中携带的水分混合后，由循环泵11泵入换热器6换热；在换热器6中，水蒸发产生水蒸汽，物料蒸汽被冷凝后进入物料冷凝箱10，该冷凝液由预热泵9泵入预热器8对进料进行预热；所述蒸汽发生器4与所述分离器5和补水泵15相连，在系统启动阶段，由补水泵15泵入的水被蒸汽发生器加热成为水蒸汽，在分离器5中除去夹杂的水分后，由水蒸汽压缩机压缩后提高其温度和压力，成为溶液蒸发的最初热源。若在系统运行中出现热量不够的情况，也可以通过该蒸汽发生器4补充热量。经过上述的过程，物料中的低沸点物质被蒸发冷凝，实现与溶液的分离。

本系统通过换热器6将物料蒸发产生废热传递给水蒸汽，并通过压缩机3提高水蒸汽的温度和压力，作为热源加热溶液，间接利用了二次蒸汽废热，提高了能量的利用率。尤其适合有机物的蒸发分离等工艺过程，避免了针对多种有机混合物设计特种压缩机，也避免了高温高压有机物可能带来的泄露、易燃易爆、毒性等问题。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (6)

1.一种机械蒸汽再压缩系统，其特征在于，包括：蒸发冷凝器、换热器、压缩机以及蒸汽发生器；

所述蒸发冷凝器与所述换热器连接，所述压缩机分别与所述蒸发冷凝器和所述换热器连接，所述蒸汽发生器设置在所述换热器与所述压缩机之间；

所述蒸发冷凝器包括：第一出气口、第一进气口以及第一出水口；

所述换热器包括：第二出气口、第二进气口以及第二进水口；

所述第一出气口与所述第二进气口连接，所述第一出水口与所述第二进水口连接，所述第二出气口通过所述压缩机与所述第一进气口连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：洗气装置，

所述洗气装置分别与所述第一出气口和所述第二进气口连接。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：分离器，

所述分离器的第三进气口与所述第二出气口连接，第三出气口通过所述压缩机与所述第一进气口连接；

所述分离器的第三进水口与所述第一出水口连接，所述分离器的第三出水口与所述第二进水口连接；

所述分离器与所述蒸汽发生器连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：预热器和物料冷凝箱；

所述预热器与所述蒸发冷凝器的第一进料口连接；

所述物料冷凝箱分别与所述第二出料口和所述预热器连接。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：进料泵、冷凝水泵、循环泵、预热泵以及排料泵；

所述进料泵与所述预热器连接；

所述冷凝水泵分别与所述第一出水口和所述第三进水口连接；

所述循环泵分别与所述第三出水口和所述第二进水口连接；

所述预热泵分别与所述物料冷凝箱和所述预热器链接；

所述排料泵与所述蒸发冷凝器连接。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换热器为间壁式换热器。