CN208599191U - 一种半连续自动化料液蒸发装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半连续自动化料液蒸发装置，包括原料罐、分离室、蒸汽加热室、冷凝器和冷凝液回收罐；将所述下循环管的最低端与所述分离室的最顶端相连通的引压管上设有分离室液位传感器，所述蒸汽加热室的蒸汽入口上设有蒸汽调节阀，所述分离室液位传感器与PLC通讯连接，所述PLC用于控制所述的蒸汽调节阀的开度；所述分离室顶端的二次蒸汽出口通过蒸汽管道与所述冷凝器的顶端相连通，所述冷凝器的冷凝液出口通过设置有冷凝液进阀并通过管道与冷凝液回收罐相连通，所述冷凝液回收罐的冷凝液排放口上设有冷凝液排放阀。本实用新型可实现连续进料间歇出料，全自动化运行，具备远程操作功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及料液浓缩回收技术领域，特别是涉及一种应用于含硝酸盐、硝酸料液的半连续自动化外下循环管式蒸发装置。
背景技术
蒸发使料液中易挥发组分移出，提高不挥发组分的浓度，实现物料回收，废物减容排放等，在化工、制药、食品、环保等工业中蒸发器已广泛应用。
在硝酸盐的回收中，蒸发装置是用于加热硝酸盐溶液使之蒸发、浓缩，最后回收硝酸盐的装置。目前，常用的外下循环管式蒸发器采用连续操作方式，原料液从蒸汽加热室底部进入，完成液从下循环管上部溢流排出，蒸汽加热室不需要排空，工艺确定后，浓缩倍数很难有较大调整。该方式适合用于连续操作，料液不需要排空，处理周期长，浓缩倍数不大的场所，不适用于单次处理量较少，浓缩倍数大，料液批次转换频繁，浓缩倍数不恒定，批次间物料不能互混的情况。在处理含硝酸、硝酸盐等腐蚀性料液时，常压蒸发由于溶液沸点较高，物料对装置腐蚀严重，会影响装置的使用寿命。由于上述问题，常规的外下循环管式蒸发器很难在特定生产中有效应用。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种半连续自动化料液蒸发装置,便于调节浓缩倍数，且具有自清洗功能，无滞留。
为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：
一种半连续自动化料液蒸发装置，包括原料罐、分离室、蒸汽加热室、冷凝器和冷凝液回收罐；
所述分离室最底端与蒸汽加热室最底端通过下循环管相连通，所述分离室的中下部通过上循环管与蒸汽加热室的上部相连通，所述下循环管的最低端的完成液排放口上设有完成液排放阀，将所述下循环管的最低端与所述分离室的最顶端相连通的引压管上设有分离室液位传感器，所述蒸汽加热室的蒸汽入口上设有蒸汽调节阀，所述分离室液位传感器与PLC通讯连接，所述PLC用于控制所述的蒸汽调节阀的开度；
所述原料罐底端的原料出口通过进料管道与下循环管相连通，所述进料管道上设有进料泵和进料阀；
所述冷凝器的冷凝水入口上设有冷却水阀，所述分离室顶端的二次蒸汽出口通过蒸汽管道与所述冷凝器的顶端相连通，所述冷凝器的冷凝液出口设置有冷凝液进阀并通过管道与冷凝液回收罐相连通，所述冷凝液回收罐的冷凝液排放口上设有冷凝液排放阀。
在上述技术方案中，所述半连续自动化料液蒸发装置还包括气体管道，所述气体管道的始端通过三通阀分别连接真空泵、压缩空气泵和排气管，所述气体管道的末端通过第一支管与所述的冷凝器相连通，所述气体管道的末端通过第二支管与所述的冷凝液回收罐相连通，所述第一支管上设有真空调节阀，所述第二支管上设有充压缩空气阀。
所述气体管道的始端分别连接真空泵、压缩空气泵和排气管用于提供真空、压缩空气和尾气排放。
在上述技术方案中，所述原料罐的顶端设有原料进口。
在上述技术方案中，所述冷凝水入口设置在所述冷凝器的外壁底端，所述冷凝器的外壁顶端设有冷凝水出口。
在上述技术方案中，所述冷凝液回收罐设置在所述冷凝器的正下方。
在上述技术方案中，所述蒸汽入口设置在所述蒸汽加热室的顶端，所述蒸汽加热室的底端设有蒸汽排口。
在上述技术方案中，所述冷凝液排放口设置在所述冷凝液回收罐的最低端。
在上述技术方案中，所述第二支管的末端与所述冷凝液回收罐的中上部相连通，所述冷凝液排放口与所述冷凝液回收罐的底部相连通。
在上述技术方案中，所述进料管道的进料口与下循环管竖直段的中部相连通。
在上述技术方案中，所述进料管道通过冲洗管道与分离室的中下部相连通，所述冲洗管道上设置冲洗阀。
在上述技术方案中，所述冲洗管道的清洗入口连接在所述进料管道的进料泵的出口端。
在上述技术方案中，所述分离室的顶端设有分离室压力传感器，所述分离室压力传感器与PLC通讯连接，所述PLC用于控制所述真空调节阀。
本实用新型的另一方面，还包括半连续自动化料液蒸发装置的料液蒸发回收方法，包括以下步骤：
加热蒸发分离步骤：进料泵从原料罐中抽取料液，待分离室中液位传感器达到设定值后，蒸汽调节阀打开，加热蒸发过程中，通过分离室液位传感器输出的液位值，PLC调节蒸汽调节阀的开度，液位过高时，PLC增大蒸汽调节阀开度，液位过低时，PLC关小蒸汽调节阀开度；
清洗步骤：打开冲洗阀，冲洗加热室及下循环管，打开完成液排放阀，冲洗液排出，将滞留物料清洗完全；
排料步骤：料液达到预定浓缩倍数后，关闭进料泵、进料阀、蒸汽调节阀、真空调节阀，打开压缩空气阀、完成液排放阀，实现浓缩液排出；
冷凝液罐液位达到设定值后，关闭冷凝液进阀，打开压缩空气阀、冷凝液排放阀，在不影响蒸发的情况下，实现冷凝液的排出。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型半连续自动化料液蒸发装置可实现连续进料间歇出料，全自动化运行，具备远程操作功能。料液的浓缩倍数和蒸发速度可调，二次蒸汽冷凝回收，尾气排放量极小。
2、料液可完全排空，具有自清洗功能，无滞留。
3、进料平稳，分离室液位、压力稳定，具备自调节功能；浓缩倍数、蒸发速度可设，完成液自动排出，冷凝液排出时不影响蒸发系统运行。
4、料液排出采用压缩空气为动力源，减少了输送泵组件，实现了料液管道的低滞留。
附图说明
图1所示为本实用新型的半连续自动化料液蒸发装置的结构示意图。
图中：1-原料进口，2-原料罐，3-进料泵，4-清洗阀，5-进料阀，6-下循环管，7-蒸汽加热室，8-蒸汽调节阀，9-分离室，10-分离室液位传感器，11-分离室压力传感器，12-真空调节阀，13-冷凝器，14-冷凝液进阀，15-冷凝液回收罐，16-充压缩空气阀，17-气体管道，18-完成液排放阀，19-冷凝液排放阀，20-冷却水阀，21-进料管道，23-上循环管，24-引压管，25-蒸汽管道。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
本实施例的一种半连续自动化料液蒸发装置，包括原料罐2、分离室9、蒸汽加热室7、冷凝器13和冷凝液回收罐15；
所述分离室9最底端与蒸汽加热室7最底端通过下循环管6相连通，所述分离室9的中下部通过上循环管23与蒸汽加热室7的上部相连通，所述下循环管6的最低端设有完成液排放阀18，将所述下循环管6的最低端与所述分离室9的最顶端相连通的引压管24上设有分离室液位传感器10，所述蒸汽加热室7的顶端蒸汽入口上设有蒸汽调节阀8，所述分离室液位传感器10通过PLC与所述的蒸汽调节阀8通讯连接；
所述原料罐2的顶端设有原料进口1，所述原料罐2底端的原料出口通过进料管道21与下循环管6相连通，所述进料管道21上设有进料泵3和进料阀5；
所述冷凝器13的外壁底端冷凝水入口上设有冷却水阀20，所述冷凝器13的外壁顶端设有冷凝水出口，所述分离室9顶端的二次蒸汽出口通过蒸汽管道25与所述冷凝器13的顶端相连通，所述冷凝器13的最底端冷凝液出口设置有冷凝液进阀14并通过管道与冷凝液回收罐15相连通，所述冷凝液回收罐15的最低端设有冷凝液排放阀19。
半连续自动化料液蒸发收集方法：
原料从原料进口1加入到原料罐2中，打开冷却水阀20，真空调节阀12。
进料泵3从原料罐2中抽取料液，从进料阀5进入下循环管6中，待分离室9中液位传感器10达到设定值后，蒸汽调节阀8打开，加热蒸汽进入加热室，开始加热，二次蒸汽通过冷凝器13冷凝，在冷凝液罐15中回收。进料泵3连续加料，达到一定浓缩倍数后，打开排料口18，完成液从排放口18排出。冷凝液罐15液位达到设定值后，从排放口19排出。
蒸汽调节阀8与分离室液位传感器10联锁，根据分离室液位值PID调节蒸汽调节阀8开度，保持液位恒定。通过分离室液位传感器10输出的液位值，调节蒸汽调节阀8的开度，液位过高时，增大蒸汽调节阀8开度，液位过低时，关小蒸汽调节阀8开度，采用PID调节模式将蒸发器液位值控制在合理区间。
作为优选方式，气体管道17分别通过支管与所述的原料罐2、分离室9、冷凝器13和冷凝液回收罐15相连通，所述气体管道17通过第一支管22与所述的冷凝器13相连通，所述气体管道17通过第二支管26与所述的冷凝液回收罐15相连通，所述第一支管22上设有真空调节阀12，所述第二支管26上设有充压缩空气阀16。
气体管道17为装置提供压缩空气、真空、尾气排放。为实现料液排空，将完成液排放口设置在下循环管最低处，进料口设置在下循环管高度1/2处。进料泵3连续加料，待料液浓缩到一定倍数后，打开完成液排放阀18，完成液从完成液排放阀18排出。
作为优选方式，所述第二支管26的末端与所述冷凝液回收罐15的中上部相连通，所述冷凝液排放口与所述冷凝液回收罐15的底部相连通。
料液排放采用压缩空气为动力源，通过向分离室9充入压缩空气实现浓缩液的排出，可减少料液管道滞留，向冷凝液回收罐15充入压缩空气实现冷凝液的排出。
控制系统设置计数器，根据进料泵3运行时间，计算累计进料体积，加热室体积固定，累计进料体积除以加热室体积得到浓缩倍数，待浓缩倍数达到设定值后，关闭进料泵3、进料阀5、蒸汽调节阀8、真空调节阀12，打开压缩空气阀16、完成液排放阀18，实现浓缩液排出。
蒸发过程，当冷凝液罐15液位达到设定值后，关闭冷凝液进阀14，打开压缩空气阀16、冷凝液排放阀19，在不影响蒸发的情况下，实现冷凝液的排出。
作为优选方式，所述进料管道21与下循环管6竖直段的中部相连通。以实现料液排空。
作为优选方式，所述进料管道21通过冲洗管道26与分离室9的中下部相连通，所述冲洗管道26上设置冲洗阀4。所述冲洗管道26的清洗入口所述进料泵的出口端。
蒸发结束后，打开冲洗阀4，用溶剂冲洗加热室7及下循环管6，打开完成液排放阀18，冲洗液排出，将滞留物料清洗完全。
作为优选方式，所述分离室9的顶端设有分离室压力传感器11，所述分离室压力传感器11通过PLC与所述的真空调节阀12通讯连接。真空调节阀12与分离室压力传感器11联锁， PID调节真空调节阀12开度，维持分离室压力小范围波动，控制分离室9压力，使蒸发装置维持一定负压，降低料液沸点。
实施例2
将体积80L硝酸镁溶液加入到原料罐中，设置分离室压力-80kPa，分离室液位780mm，进料速度8L/h，浓缩倍数16，冷凝液排放液位680mm，压缩空气0.3MPa，加热蒸汽压力0.2MPa。打开冷却水、蒸汽发生器，运行蒸发装置。计量泵连续将硝酸镁溶液加入加热室中，待分离室液位达到780mm，蒸发自动开始，连续蒸发9.4h，进料完成后，完成液自动排出到回收容器中，清洗口进水清洗加热室、下循环管1次，分别测量完成液、冷凝液、装置滞留硝酸镁量，计算回收率为99.3％。
实施例3
将体积150L硝酸铜溶液加入到原料罐中，设置分离室压力-80kPa，分离室液位780mm，进料速度5L/h，浓缩倍数30，冷凝液排放液位680mm，压缩空气0.3MPa，加热蒸汽压力0.2MPa。打开冷却水、蒸汽发生器，运行蒸发装置。计量泵连续将硝酸铜溶液加入加热室中，待分离室液位达到780mm，蒸发自动开始，连续蒸发29h，进料完成后，完成液自动排出到回收容器中，清洗口进水清洗加热室、下循环管1次，分别测量完成液、冷凝液、装置滞留硝酸铜量，计算回收率为99.5％。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，包括原料罐、分离室、蒸汽加热室、冷凝器和冷凝液回收罐；
所述分离室最底端与蒸汽加热室最底端通过下循环管相连通，所述分离室的中下部通过上循环管与蒸汽加热室的上部相连通，所述下循环管的最低端的完成液排放口上设有完成液排放阀，将所述下循环管的最低端与所述分离室的最顶端相连通的引压管上设有分离室液位传感器，所述蒸汽加热室的蒸汽入口上设有蒸汽调节阀，所述分离室液位传感器与PLC通讯连接，所述PLC用于控制所述的蒸汽调节阀的开度；
所述原料罐底端的原料出口通过进料管道与下循环管相连通，所述进料管道上设有进料泵和进料阀；
所述冷凝器的冷凝水入口上设有冷却水阀，所述分离室顶端的二次蒸汽出口通过蒸汽管道与所述冷凝器的顶端相连通，所述冷凝器的冷凝液出口设置有冷凝液进阀并通过管道与冷凝液回收罐相连通，所述冷凝液回收罐的冷凝液排放口上设有冷凝液排放阀。
2.如权利要求1所述的一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，所述半连续自动化料液蒸发装置还包括气体管道，所述气体管道的始端通过三通阀分别连接真空泵、压缩空气泵和排气管，所述气体管道的末端通过第一支管与所述的冷凝器相连通，所述气体管道的末端通过第二支管与所述的冷凝液回收罐相连通，所述第一支管上设有真空调节阀，所述第二支管上设有充压缩空气阀。
3.如权利要求1所述的一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，所述冷凝水入口设置在所述冷凝器的外壁底端，所述冷凝器的外壁顶端设有冷凝水出口。
4.如权利要求1所述的一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，所述蒸汽入口设置在所述蒸汽加热室的顶端，所述蒸汽加热室的底端设有蒸汽排口。
5.如权利要求2所述的一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，所述第二支管的末端与所述冷凝液回收罐的中上部相连通，所述冷凝液排放口与所述冷凝液回收罐的底部相连通。
6.如权利要求1所述的一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，所述冷凝液回收罐设置在所述冷凝器的正下方。
7.如权利要求1所述的一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，所述进料管道的出口与所述下循环管竖直段的中部相连通。
8.如权利要求1所述的一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，所述进料管道通过冲洗管道与分离室的中下部相连通，所述冲洗管道上设置冲洗阀。
9.如权利要求8所述的一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，所述冲洗管道的清洗入口连接在所述进料管道的进料泵的出口端。
10.如权利要求2所述的一种半连续自动化料液蒸发装置，其特征在于，所述分离室的顶端设有分离室压力传感器，所述分离室压力传感器与PLC通讯连接，所述PLC用于控制所述真空调节阀。
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