CN205391766U - 一种纤维素溶剂nmmo水溶液的蒸发浓缩装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置,其工艺流程特征是“串联预热、一效进料、顺流蒸发、浓效联热”。包括一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器、四效蒸发器、五效蒸发器和只为一效蒸发器进料而串联预热的一级预热器、二级预热器、三级预热器、四级预热器、五级预热器。本实用新型可以得到浓度为65%的NMMO水溶液,汽水比为0.215,及浓度为85%的NMMO水溶液,汽水比为0.225,都领先于国际水平0.23。

Description

一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置
技术领域
[0001]本实用新型属于溶剂法化纤生产中的回收溶剂的蒸发工艺及装置领域,具体地说是一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置。
背景技术
[0002] 溶剂法生产化学纤维,是一种新纤维的生产工艺方法,所用溶剂是N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)的水溶液。此溶液在溶解分离纤维后的浓度为15〜20 %,经过浓缩后回用的浓度要求为85 %或65 %。匪皿)水溶液的特点是“沸点升”高,并在高温、高浓下,会发生分解,国内尚没有先进而适用的蒸发装置。有专利号为200610027723.6,名称为“ΝΜΜ0的蒸发方法”,提供的是2个单效真空蒸发器组合生产的方法,仍然是很落后的生产方法。国内某研究院提出过三效蒸发NMMO溶液的方法,但其能耗和先进性完全不能满足现代化工业生产的需要。据闻,国外有6效蒸发NMMO的装置,汽水比可以达到0.23,但其技术是绝密。因此,有必要发明一种节能、高效的能满足现代化工业生产需要的纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置。
实用新型内容
[0003]根据高浓度NMMO水溶液具有高沸点、易分解的特点,而提供一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置。通过实验得知了 NMMO在不同浓度和温度下的沸点升高规律:真空下浓度91 %时,沸点升高为54度,浓度82.73 %时,沸点升高为45度,浓度65.94 %之时,沸点升高为34度。浓度54.82%时,沸点升高为22度。常压下,浓度为25.27%时,沸点升高为5度,浓度为22.39 %时,沸点升高仅为3度;
[0004]本实用新型利用NMMO溶液在不同温度、不同浓度下的沸点升高规律,设计出“串联预热、一效进料、顺流蒸发、浓效联接”的工艺方法,使全部物料经过预热后都进入一效,依次进入二效直至η效蒸发,浓度逐渐升高,使料液在前三效蒸发中,都处于低沸点升的状态,把由于沸点升高,导致的传热温差损失降至最低。从而可以使NMMO水溶液的蒸发效数提高到四效、五效、六效。六效蒸发的第六效要用低温冷却水(低于20°C)冷凝二次蒸汽。对于更高浓度的NMMO水溶液,沸点升为48°C,设计在浓效进行蒸发,本实用新型的浓效,也并非使用锅炉蒸汽,而是从前面的η-2效(当η为三〜六)或η-3效(当η为四〜六)蒸发器引出一部分二次蒸汽作为热源。
[0005]本实用新型采用的技术手段如下:
[0006] —种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置,包括顺次连接的一效蒸发器、二效蒸发器直到η效蒸发器和只为一效蒸发器进料而串联预热的一级预热器、二级预热器直到η级预热器;还包括分别与一效蒸发器、二效蒸发器直到η效蒸发器连接的一效循环栗、二效循环栗直至Ijn效循环栗,其中,η为三、四、五、六中的一个,
[0007] 工作状态下,待处理的低温的NMMO水溶液,依次经过η级预热器、η-i级预热器直至一级预热器串联预热升温后,进入一效蒸发器蒸发,之后依次进入二效蒸发器直至η效蒸发器蒸发,从η效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液;上一效蒸发器产生的二次蒸汽进入下一效蒸发器的加热器,η效蒸发器产生的二次蒸汽进入冷凝装置;一效蒸发器的加热蒸汽冷凝水进入一级预热器,一级预热器排出的冷凝水连同二效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器,直至η-i级预热器排出的冷凝水连同η效蒸发器加热蒸汽的冷凝水进入η级预热器;η级预热器排出的低温冷凝水排出作他用。
[0008]所述一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置还包括与η效蒸发器连接的用于蒸发浓缩得到高浓度NMMO水溶液的浓效蒸发器,浓效蒸发器上设有浓效循环栗,
[0009]工作状态下,当η为四〜六时,从η效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液,引出一部分η-2效或η-3效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器,浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入η-i级预热器;当η为三时,从三效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液,引出一部分一效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器,浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器。
[0010]各效蒸发器和浓效蒸发器的蒸气室内设有用于阻挡高抛料液体的挡液板和用于对二次蒸汽中的雾沫进行高效分离的丝网;各效循环栗和浓效循环栗均为电磁驱动无密封循环栗或无泄漏循环栗,以最大限度减少NMMO水溶液的损失。
[0011]各效蒸发器和浓效蒸发器的结构设计为并流降膜蒸发器或逆流式降膜蒸发器,从而提高传热效率,降低蒸发器的持液量,缩短溶剂在蒸发器内的停留时间,减轻高温分解。
[0012]各级预热器均为全焊接式的板式换热器。
[0013]本实用新型的关键之点在于“串联预热”。串联预热是把所有各效冷凝水的余热全部用于一效进料的预热,使一效达到高温进料,实现把冷凝水的低温能转化为进一效料液的高温能。减少一效内的升温热,增加蒸发热,最大限度地提高一效二次蒸汽量,从而提高以后各效的蒸发量,节约生蒸汽的数量,降低汽水比。
[0014]串联预热的热源是各效的加热蒸汽冷凝水,必要时也可以伴随冷凝水,进入一些二次蒸汽,以进一步提高一效进料的温度。
[0015] —效蒸发器的加热蒸汽冷凝水进入一级预热器,一级预热器排出的冷凝水连同二效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器,直至η-i级预热器排出的冷凝水连同η效蒸发器加热蒸汽的冷凝水进入η级预热器;η级预热器排出的低温冷凝水排出作他用。
[0016]本实用新型的关键之点还在于是设计“顺流蒸发”。顺流是指物料的流向与二次蒸汽的流向一致:一效排料进二效蒸发,直至进入η效蒸发器排出料液。“串联预热”使一效获得最高温度的预热,“顺流蒸发”使从二效开始的每一效都是沸点进料,二效开始的每一效的升温热都是“零”,从前效输入的二次蒸汽的热量,全部用于蒸发水分。
[0017]本实用新型的关键之点在于是,避免物料在蒸发过程同时出现高温、高浓的情况。NMMO物料在高浓、高温下会发生分解。本实用新型的工艺流程,高温下是低浓度,低温下是高浓度,这就避免物料发生分解反应。
[0018]本实用新型的关键之点在于是,用并流式降膜蒸发器,或逆流式降膜蒸发器作为各效蒸发装置及浓效蒸发器的主体设备。因为并流降膜蒸发或逆流降膜蒸发,具有很高的传热系数,同时具有最低的持液量。最低持液可以缩小物料在蒸发器内的停留时间,减少化学分解,降低生产用流动资金,因为NMMO溶液的价格很高,蒸发器减少持液,就可以减少占用流动资金。
[0019]本实用新型关键之点在于是,增加浓效蒸发器,浓效蒸发为真空蒸发,必须保持在
0.0024〜0.006MPa绝压下进行蒸发。浓效蒸发器从前面的η-2效(当η为三〜六)或η-3效(当η为四〜六)蒸发器引出一部分二次蒸汽作为热源。可以蒸发浓缩排出高浓度的NMMO水溶液。
[0020]与现有技术相比,本实用新型可以得到浓度为6 5 %的丽MO水溶液,汽水比为
0.215,及浓度为85 %的NMMO水溶液,汽水比为0.225,都领先于国际水平0.23。
[0021]基于上述理由本实用新型可在溶剂法化纤生产中的回收溶剂的蒸发浓缩工艺及装置领域广泛推广。
附图说明
[0022]下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0023]图I是本实用新型的实施例I中一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置(“五效”蒸发、并流降膜装置)的结构示意图。
[0024]图2是本实用新型的实施例2中一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置(“五效联接浓效”蒸发、并流降膜装置)的结构示意图。
[0025]图3是本实用新型的实施例3中一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置(“五效”蒸发、逆流降膜装置)的结构示意图。
[0026] 其中,A为蒸汽,B为浓度为15 %的低温NMMO水溶液,C为冷凝水,D为浓度为65 %的NMMO水溶液,E为浓度为85 %的NMMO水溶液.
具体实施方式
[0027] —种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置,包括顺次连接的一效蒸发器、二效蒸发器直到η效蒸发器和只为一效蒸发器进料而串联预热的一级预热器、二级预热器直到η级预热器;还包括分别与一效蒸发器、二效蒸发器直到η效蒸发器连接的一效循环栗、二效循环栗直至Ijn效循环栗,其中,η为三、四、五、六中的一个,
[0028] 工作状态下,待处理的低温的NMMO水溶液,依次经过η级预热器、η-i级预热器直至一级预热器串联预热升温后,进入一效蒸发器蒸发,之后依次进入二效蒸发器直至η效蒸发器蒸发,从η效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液;上一效蒸发器产生的二次蒸汽进入下一效蒸发器的加热器,η效蒸发器产生的二次蒸汽进入冷凝装置;一效蒸发器的加热蒸汽冷凝水进入一级预热器,一级预热器排出的冷凝水连同二效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器,直至η-i级预热器排出的冷凝水连同η效蒸发器加热蒸汽的冷凝水进入η级预热器;η级预热器排出的低温冷凝水排出作他用。
[0029]所述一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置还包括与η效蒸发器连接的用于蒸发浓缩得到高浓度NMMO水溶液的浓效蒸发器,浓效蒸发器上设有浓效循环栗,
[0030]工作状态下,当η为四〜六时,从η效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液,引出一部分η-2效或η-3效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器,浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入η-i级预热器;当η为三时,从三效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液,引出一部分一效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器,浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器。
[0031]各效蒸发器和浓效蒸发器的蒸气室内设有用于阻挡高抛料液体的挡液板和用于对二次蒸汽中的雾沫进行高效分离的丝网;各效循环栗和浓效循环栗均为电磁驱动无密封循环栗或无泄漏循环栗。
[0032]各效蒸发器和浓效蒸发器的结构设计为并流降膜蒸发器或逆流式降膜蒸发器。
[0033]各级预热器均为全焊接式的板式换热器。
[0034] 实施例I
[0035]如图I所示,“五效”蒸发、并流降膜装置包括一效蒸发器1、二效蒸发器2、三效蒸发器3、四效蒸发器4、五效蒸发器5、和只为一效蒸发器I进料而串联预热的一级预热器6、二级预热器7、三级预热器8、四级预热器9、五级预热器10;还包括与一效蒸发器1、二效蒸发器2、三效蒸发器3、四效蒸发器4、五效蒸发器5连接的一效循环栗11、二效循环栗12、三效循环栗13、四效循环栗14、五效循环栗15,
[0036] 工作状态下,待处理的浓度为15%的低温NMMO水溶液,依次经过五级预热器10、四级预热器9、三级预热器8、二级预热器7和一级预热器6串联预热升温后,进入一效蒸发器I蒸发,之后依次进入二效蒸发器2、三效蒸发器3、四效蒸发器4、五效蒸发器5蒸发,从五效蒸发器5排出浓缩液的浓度为65%的NMMO水溶液;一效蒸发器I产生的二次蒸汽进入二效蒸发器2的加热器,二效蒸发器2产生的二次蒸汽进入三效蒸发器3的加热器,三效蒸发器3产生的二次蒸汽进入四效蒸发器4的加热器,四效蒸发器4产生的二次蒸汽进入五效蒸发器5的加热器;一效蒸发器I的加热蒸汽冷凝水进入一级预热器6,一级预热器6排出的冷凝水连同二效蒸发器2加热蒸汽冷凝水进入二级预热器7; 二级预热器7排出的冷凝水连同三效蒸发器3加热蒸汽冷凝水进入三级预热器8;三级预热器8排出的冷凝水连同四效蒸发器4加热蒸汽冷凝水进入四级预热器9;四级预热器9排出的冷凝水连同五效蒸发器5加热蒸汽的冷凝水进入五级预热器10;五级预热器10排出的低温冷凝水排出作他用。
[0037] 一效蒸发器I、二效蒸发器2、三效蒸发器3、四效蒸发器4、五效蒸发器5的蒸气室内设有用于阻挡高抛料液体的挡液板和用于对二次蒸汽中的雾沫进行高效分离的丝网;一效循环栗11、二效循环栗12、三效循环栗13、四效循环栗14、五效循环栗15均为无泄漏循环栗。
[0038] 一效蒸发器I、二效蒸发器2、三效蒸发器3、四效蒸发器4、五效蒸发器5的结构设计为并流降膜蒸发器。
[0039] 一级预热器6、二级预热器7、三级预热器8、四级预热器9、五级预热器10均为全焊接式的板式换热器。
[0040]五效蒸发器5的二次蒸汽进入冷凝器16冷却,冷凝器16上设有冷却水进口 17和蒸汽喷射器18,蒸汽喷射器18的另一端与副冷凝器19连通,副冷凝器19上设有水喷射器20,水喷射器20的一端通过水喷射器工作栗21与喷射器水箱22连通,水喷射器20的的另一端直接与喷射器水箱22连通,冷凝器16和副冷凝器19均与水封槽23连通。
[0041 ] 实施例2
[0042]如图2所示,“五效联接浓效”蒸发、并流降膜装置,与实施例I中“五效”蒸发、并流降膜装置的不同之处在于,还包括浓效蒸发器24浓效蒸发器24上设有浓效循环栗25,
[0043]浓效蒸发器24的结构设计为并流降膜蒸发器,
[0044] 工作状态下,浓度为65 %的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到浓度为85 %的NMMO水溶液,浓效蒸发器24从前面的三效蒸发器3引出一部分二次蒸汽作为热源,实现与前五效联合供热,,浓效蒸发器24加热蒸汽冷凝水进入四级预热器9。
[0045]浓效蒸发器24的蒸气室内设有用于阻挡高抛料液体的挡液板和用于对二次蒸汽中的雾沫进行分离的丝网,浓效循环栗24为无泄漏循环栗。
[0046]浓效蒸发器24的二次蒸汽进入冷凝器16冷凝。
[0047] 实施例3
[0048]如图3所示,“五效”蒸发、逆流降膜装置,与实施例I中“五效”蒸发、并流降膜装置的不同之处在于,一效蒸发器I '、二效蒸发器2'、三效蒸发器3'、四效蒸发器4'、五效蒸发器5'的结构设计为逆流式降膜蒸发器。
[0049]以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置,其特征在于:包括顺次连接的一效蒸发器、二效蒸发器直到η效蒸发器和只为一效蒸发器进料而串联预热的一级预热器、二级预热器直到η级预热器;还包括分别与一效蒸发器、二效蒸发器直到η效蒸发器连接的一效循环栗、二效循环栗直到η效循环栗,其中,η为三、四、五、六中的一个, 工作状态下,待处理的低温的NMMO水溶液,依次经过η级预热器、η-i级预热器直至一级预热器串联预热升温后,进入一效蒸发器蒸发,之后依次进入二效蒸发器直至η效蒸发器蒸发,从η效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液;上一效蒸发器产生的二次蒸汽进入下一效蒸发器的加热器,η效蒸发器产生的二次蒸汽进入冷凝装置;一效蒸发器的加热蒸汽冷凝水进入一级预热器,一级预热器排出的冷凝水连同二效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器,直至η-i级预热器排出的冷凝水连同η效蒸发器加热蒸汽的冷凝水进入η级预热器;η级预热器排出的低温冷凝水排出作他用。
2.根据权利要求I所述的一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置,其特征在于:所述一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置还包括与η效蒸发器连接的用于蒸发浓缩得到高浓度NMMO水溶液的浓效蒸发器,浓效蒸发器上设有浓效循环栗, 工作状态下,当η为四〜六时,从η效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液,引出一部分η-2效或η-3效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器,浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入η-i级预热器;当η为三时,从三效蒸发器排出浓缩后的NMMO水溶液经过浓效蒸发器得到高浓度NMMO水溶液,引出一部分一效蒸发器的二次蒸汽进入浓效蒸发器,浓效蒸发器加热蒸汽冷凝水进入二级预热器。
3.根据权利要求2所述的一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置,其特征在于:各效蒸发器和浓效蒸发器的蒸气室内设有用于阻挡高抛料液体的挡液板和用于对二次蒸汽中的雾沫进行高效分离的丝网;各效循环栗和浓效循环栗均为电磁驱动无密封循环栗或无泄漏循环栗。
4.根据权利要求2所述的一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置,其特征在于:各效蒸发器和浓效蒸发器的结构设计为并流降膜蒸发器或逆流式降膜蒸发器。
5.根据权利要求I或2所述的一种纤维素溶剂NMMO水溶液的蒸发浓缩装置,其特征在于:各级预热器均为全焊接式的板式换热器。
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