CN209507870U - 浓缩工段 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种浓缩工段，属于化工设备技术领域，包括蒸发装置和与蒸发装置连接的冷冻装置；蒸发装置包括蒸发反应器和用于对蒸发反应器进行加热的加热器；冷冻装置包括冷冻室和用于为冷冻室制冷的制冷机；加热器和制冷机的散热端连接。本实用新型通过设置互相连接蒸发装置和冷冻装置，使得蒸发后的浓缩液在冷冻装置中降温并进一步蒸发后进入下一工段，而冷冻装置制冷产生的余热又能进入蒸发装置被再利用，有利于节约能源，降低生产成本。

Description

浓缩工段

技术领域

本实用新型属于化工设备技术领域，更具体地说，是涉及一种浓缩工段。

背景技术

在生产甘氨酸的过程中，不可避免会产生含有大量氯化铵的废液，目前处理这种废液的方法主要为多效蒸发结晶法和烟气蒸发法。多效蒸发结晶法是多次重复利用蒸发出的水蒸气作为热能，在135℃下蒸发掉母液中的大部分水分，得到浓缩母液，再利用搪瓷反应釜搅拌给浓缩母液降温，使氯化铵结晶，最后利用离心机分离出氯化铵固体；烟气蒸发法是利用高温烟气提供热能，在干燥塔中蒸发掉母液中的水分，通过干燥塔下部的出料器得到大部分氯化铵固体，通过气固分离器从干燥塔上方的水蒸气中分离出部分氯化铵固体。这两种方法在实际生产中都比较耗费能源，不利于节约生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种浓缩工段，以解决现有技术中存在的现有的蒸发浓缩工段耗费能源的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种浓缩工段，包括蒸发装置和与蒸发装置连接的冷冻装置；蒸发装置包括蒸发反应器和用于对蒸发反应器进行加热的加热器；冷冻装置包括冷冻室和用于为冷冻室制冷的制冷机；加热器和制冷机的散热端连接。

进一步地，前述的浓缩工段中，还包括闪蒸装置，闪蒸装置分别与蒸发装置和冷冻装置连接。

进一步地，前述的浓缩工段中，闪蒸装置包括闪蒸反应器和用于为闪蒸反应器内部降压的真空泵，真空泵的散热端与加热器连接。

进一步地，前述的浓缩工段中，还包括固液分离装置，固液分离装置分别与蒸发装置、闪蒸装置和冷冻装置连接。

进一步地，前述的浓缩工段中，固液分离装置包括第一固液分离器和第二固液分离器，第一固液分离器的进液端与蒸发反应器连接，第一固液分离器的排液端与闪蒸反应器连接，第二固液分离器的进液端与闪蒸反应器连接，第二固液分离器的排液端与冷冻室连接。

进一步地，前述的浓缩工段中，固液分离装置包括进液端和排液端，进液端通过第一管路与蒸发反应器连接，进液端通过第二管路与闪蒸反应器连接，进液端通过第三管路与冷冻室连接；排液端通过第四管路与闪蒸反应器连接，排液端通过第五管路与冷冻室连接。

进一步地，前述的浓缩工段中，第一管路上设有第一控制阀，第二管路上设有第二控制阀，第三管路上设有第三控制阀，第四管路上设有第四控制阀，第五管路上设有第五控制阀。

进一步地，前述的浓缩工段中，还包括冷凝器，冷凝器分别与蒸发反应器、闪蒸反应器和冷冻室连接。

进一步地，前述的浓缩工段中，还包括凝液罐，凝液罐与冷凝器连接。

进一步地，前述的浓缩工段中，加热器和制冷机的散热端通过换热器连接。

本实用新型提供的浓缩工段的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过设置互相连接蒸发装置和冷冻装置，使得蒸发后的浓缩液在冷冻装置中降温并进一步蒸发后进入下一工段，而冷冻装置制冷产生的余热又能进入蒸发装置被再利用，有利于节约能源，降低生产成本。

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为本实用新型实施例提供的废液处理生产线的结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例提供的浓缩工段的结构示意图；

图3为本实用新型另一种实施例提供的浓缩工段的结构示意图；

图4为本实用新型一种实施例提供的精馏工段的结构示意图；

图5为本实用新型另一种实施例提供的精馏工段的结构示意图；

图6为本实用新型一种实施例提供的干燥工段的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

100-浓缩工段；

110-蒸发装置；111-蒸发反应器；112-加热器；

120-闪蒸装置；121-闪蒸反应器；122-真空泵；

130-冷冻装置；131-冷冻室；132-制冷机；

140-固液分离装置；141-第一固液分离器；142-第二固液分离器；

161-第一控制阀；162-第二控制阀；163-第三控制阀；

164-第四控制阀；165-第五控制阀；

170-冷凝器；180-凝液罐；190-换热器；

200-萃取工段；

300-精馏工段；

311-第一塔身；312-第一加热机构；313-第一底部进料口；

314-第一顶部采出口；315-第一中部采出口；

316-第一底部采出口；317-第一中部进料口；

321-第二塔身；322-第二加热机构；323-第二进料口；

324-第二顶部采出口；325-第二中部采出口；326-第二底部采出口；

331-第三塔身；332-第三加热机构；333-第三进料口；

334-第三顶部采出口；335-第三中部采出口；336-第三底部采出口。

400-干燥工段；

410-薄膜蒸发器；420-真空干燥机；430-第一冷凝器；440-第二冷凝器；

450-混合器；460-造粒机；470-真空泵。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，现对本实用新型提供的一种废液处理生产线进行说明。废液处理生产线，包括浓缩工段100、萃取工段200、精馏工段300和干燥工段400，浓缩工段包括依次连接的蒸发装置110、闪蒸装置120和冷冻装置130，萃取工段200包括与冷冻装置130连接的萃取混合装置，精馏工段300包括萃取混合装置与萃取混合装置连接的精馏塔，干燥工段400包括与精馏塔连接的薄膜蒸发器410和与薄膜蒸发器410连接的真空干燥机420。

采用上述废液处理生产线进行氯化铵提取的工艺，包括以下步骤：

A、蒸发，对含氯化铵的甘氨酸废液进行加热蒸发，采出氯化铵固体和一级浓缩液，蒸发采用常压，温度为95-120℃，优选为105℃，当废液中甘氨酸含量大于等于0.5％时，进入下一步骤；

B、闪蒸，对一级浓缩液进行闪蒸，采出氯化铵固体和二级浓缩液，优选地，闪蒸采用的压强为20kPa，温度为70℃，闪蒸除水速率为150kg/(t·h)；

C、冷冻，对二级浓缩液降温冷冻，采出氯化铵固体和三级浓缩液，冷冻至温度低于常温(25℃)，优选为20℃；

D、萃取，向冷冻后的三级浓缩液中加入萃取剂混合搅拌，形成萃取混合液；

E、精馏，对萃取混合液进行精馏，采出有机精馏液；

F、真空干燥，对精馏液进行真空干燥，获得固体氯化铵；

G、造粒，对固体氯化铵进行造粒，获得农业级氯化铵。

本实用新型提供的废液处理生产线，与现有技术相比，通过浓缩工段100、萃取工段200、精馏工段300和干燥工段400的结合，在原有的蒸发基础上对蒸发浓缩剩余的废液进行萃取分离和干燥，能够最大限度地提取废液中的氯化铵，提高其产率，而且通过蒸发装置110、闪蒸装置120、冷冻装置130、萃取混合装置、精馏塔、薄膜蒸发器410和真空干燥机420等设备的结合使得下一步骤尽量能够利用上一步骤的余热，在浓缩过程中蒸发加热使废液温度上升，并除去其中的大部分水分，而闪蒸利用降压的手段继续利用蒸发后的余热除水，接着在冷冻过程中既降低氯化铵的溶解度使之析出，还能够利用余热进一步去除其中的水分，而在萃取、精馏和干燥过程中，反应物温度逐步升高，能够避免中途冷却的能量损耗，因此有利于节约能源。

进一步地，请一并参阅图1，作为本实用新型提供的废液处理生产线的一种具体实施方式，薄膜蒸发器410和真空干燥机420的蒸汽出口与萃取混合装置的进料口连接，以将产生的有机溶剂蒸汽返回至萃取混合装置中。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的废液处理生产线的一种具体实施方式，浓缩工段100还包括固液分离装置140，固液分离装置140分别与蒸发装置110的出料口、闪蒸装置120的出料口和冷冻装置130的出料口以及精馏塔的塔釜出料口连接；固液分离装置140的固相物出料口与真空干燥机 420连接。进一步地，干燥工段400还包括设置在薄膜蒸发器410和真空干燥机420之间的混合器450，混合器450的进料口与薄膜蒸发器410出料口连接，混合器450的出料口与真空干燥机420进料口连接，混合器450的进料口与固液分离装置140的固相物出料口连接。

请一并参阅图2及图3，现对本实用新型提供的一种浓缩工段进行说明。浓缩工段，包括蒸发装置110和与蒸发装置110连接的冷冻装置130；蒸发装置110包括蒸发反应器111和用于对蒸发反应器111进行加热的加热器112；冷冻装置130包括冷冻室131和用于为冷冻室131制冷的制冷机132；加热器 112和制冷机132的散热端连接。

本实用新型提供的浓缩工段，与现有技术相比，通过设置互相连接蒸发装置110和冷冻装置130，使得蒸发后的浓缩液在冷冻装置中降温并进一步蒸发后进入下一工段，而冷冻装置130制冷产生的余热又能进入蒸发装置110被再利用，有利于节约能源，降低生产成本。

进一步地，作为本实用新型提供的废液处理生产线的一种具体实施方式，精馏工段300还包括离心机，离心机与精馏塔的塔釜出料口连接。

进一步地，请一并参阅图2和图3，作为本实用新型提供的浓缩工段的一种具体实施方式，还包括闪蒸装置120，闪蒸装置120分别与蒸发装置110和冷冻装置130连接。具体地，闪蒸装置120包括闪蒸反应器121和用于为闪蒸反应器121内部降压的真空泵122，真空泵122的散热端与加热器112连接。闪蒸装置120通过降低压强来增加浓缩液的蒸发，可以对蒸发装置110排出的浓缩液进行进一步蒸发浓缩，而其真空泵122做功产生的热量也可以再次进入蒸发装置110被再利用，有利于进一步节约能源，降低生产成本。

进一步地，请一并参阅图2和图3，作为本实用新型提供的浓缩工段的一种具体实施方式，还包括固液分离装置140，固液分离装置140分别与蒸发装置110、闪蒸装置120和冷冻装置130连接。固液分离装置140用于对浓缩液进行固液分离，固液分离装置140可以为离心机。

进一步地，请参阅图2，作为本实用新型提供的浓缩工段的一种具体实施方式，固液分离装置140包括第一固液分离器141和第二固液分离器142，第一固液分离器141的进液端与蒸发反应器111连接，第一固液分离器141的排液端与闪蒸反应器121连接，第二固液分离器142的进液端与闪蒸反应器121 连接，第二固液分离器142的排液端与冷冻室131连接。

进一步地，请参阅图3，作为本实用新型提供的浓缩工段的一种具体实施方式，固液分离装置140包括进液端和排液端，进液端通过第一管路与蒸发反应器111连接，进液端通过第二管路与闪蒸反应器121连接，进液端通过第三管路与冷冻室131连接；排液端通过第四管路与闪蒸反应器121连接，排液端通过第五管路与冷冻室131连接。第一管路上设有第一控制阀161，第二管路上设有第二控制阀162，第三管路上设有第三控制阀163，第四管路上设有第四控制阀164，第五管路上设有第五控制阀165。使用时，可以通过对控制阀的控制控制管路的通断，进而控制浓缩液的流向，从而利用一套固液分离装置140 完成所有的固液分流工作。

进一步地，请一并参阅图2和图3，作为本实用新型提供的浓缩工段的一种具体实施方式，还包括冷凝器170，冷凝器170分别与蒸发反应器111、闪蒸反应器121和冷冻室131连接，以获取蒸发出来的溶剂。

进一步地，请一并参阅图2和图3，作为本实用新型提供的浓缩工段的一种具体实施方式，还包括凝液罐180，凝液罐180与冷凝器170连接，以收集冷凝后的溶剂。

进一步地，请一并参阅图2和图3，作为本实用新型提供的浓缩工段的一种具体实施方式，加热器112和制冷机132的散热端通过换热器190连接。

请一并参阅图4及图5，现对本实用新型提供的一种精馏工段进行说明。精馏工段，包括第一精馏塔和第二精馏塔；第一精馏塔包括第一塔身311、设在第一塔身311的塔釜的第一加热机构312、设在第一塔身311上的第一进料口、设在第一塔身311顶部的第一顶部采出口314、设在第一塔身311中部的第一中部采出口315和设在第一塔身311塔釜的第一底部采出口316；第二精馏塔包括第二塔身321、设在第二塔身321的塔釜的第二加热机构322、设在第二塔身321上的第二进料口323、设在第二塔身321顶部的第二顶部采出口324 和设在第二塔身321中部的第二中部采出口325；第一中部采出口315与第二进料口323连接，第二顶部采出口324与第一进料口连接。

进行精馏时，原料液从第一进料口注入第一精馏塔，经加热后轻组分(较为纯净)向上运动，由第一顶部采出口314采出，固相物沉淀后由塔釜的第一底部采出口316采出，而中部的次轻组分(混杂一部分轻组分)由第一中部采出口315采出后由第二进料口323注入第二精馏塔，在第二精馏塔中，较为纯净的次轻组分(主要是有机溶剂)由第二中部采出口325采出，而轻组分(混杂一部分次轻组分)由第二顶部采出口324采出并重新通过第一进料口注入第一精馏塔，如此循环即可得到比较纯净的各种组分。

本实用新型提供的精馏工段，与现有技术相比，通过第一精馏塔和第二精馏塔的循环设置将其中较为纯净的组分采出，而将仍有混杂的组分不断循环，从而不断采出较为纯净的组分，能够获取纯度较高的溶剂。

进一步地，请一并参阅图4和图5，作为本实用新型提供的精馏工段的一种具体实施方式，第一进料口包括设在第一塔身311底部的第一底部进料口313 和设在第一塔身311中部的第一中部进料口317，第二顶部采出口324与第一中部进料口317连接。第一中部进料口317的高度高于第一中部采出口315。第二精馏塔还包括设在第二塔身321塔釜的第二底部采出口326，以便于采出固相沉淀物或密度较大的组分。

进一步地，请参阅图1和图5，作为本实用新型提供的精馏工段的一种具体实施方式，还包括第三精馏塔，第三精馏塔包括第三塔身331、设在第三塔身331的塔釜的第三加热机构332、设在第三塔身331上的第三进料口333、设在第三塔身331顶部的第三顶部采出口334和设在第三塔身331塔釜的第三底部采出口336；第三进料口333与第二中部采出口325连接。第三精馏塔还包括设在第三塔身331中部的第三中部采出口335。第三顶部采出口334与第二进料口323连接。第二进料口323设置在第二塔身321中部，第三进料口333 设置在第三塔身331中部。设置第三精馏塔有利于进一步提高各组分的纯度，并且能够进行多种不同分馏液的精馏。

请参阅图6，现对本实用新型提供的一种干燥工段进行说明。干燥工段，包括薄膜蒸发器410、真空干燥机420、第一冷凝器430和第二冷凝器440，薄膜蒸发器410出料口与真空干燥机420进料口连接，第一冷凝器430与薄膜蒸发器410的蒸汽出口连接，第二冷凝器440与真空干燥机420的蒸汽出口连接。

本实用新型提供的干燥工段，与现有技术相比，通过选用效率较高的薄膜蒸发器410现对低沸点溶剂进行蒸发，使得溶解有溶质的大部分高沸点溶剂仍然呈液态，再将这些液态高沸点溶剂通过真空干燥机420进行蒸发干燥，获得比较干燥的固态溶质，而低沸点溶剂和高沸点溶剂分别被第一冷凝器430和第二冷凝器440收集起来，避免二次分馏，有利于提高生产效率。

进一步地，作为本实用新型提供的干燥工段的一种具体实施方式，还包括设置在薄膜蒸发器410和真空干燥机420之间的混合器450，混合器450的进料口与薄膜蒸发器410出料口连接，混合器450的出料口与真空干燥机420进料口连接。混合器450用以将其他工段采出的固态溶质混入薄膜蒸发器410排出的液体内，进行干燥。

进一步地，前述的干燥工段中，还包括造粒机460，造粒机460与真空干燥机420的出料口连接。造粒机460用以将固态溶质制成颗粒产品，避免固态溶质运输困难或产生损耗。

进一步地，前述的干燥工段中，薄膜蒸发器410上设有第一加热器和第一温度传感器，以根据第一温度传感器的示数控制第一加热器，进而控制薄膜蒸发器410内的温度。

进一步地，前述的干燥工段中，薄膜蒸发器410上还设有第一控制器，第一控制器分别与第一加热器和第一温度传感器电连接，以便于实现第一控制器根据第一温度传感器的温度信号对第一加热器自动化控制。

进一步地，前述的干燥工段中，真空干燥机420上设有第二加热器和第二温度传感器，以根据第二温度传感器的示数控制第二加热器，进而控制真空干燥机420内的温度。

进一步地，前述的干燥工段中，真空干燥机420上还设有第二控制器，第二控制器分别与第二加热器和第二温度传感器电连接，以便于实现第二控制器根据第二温度传感器的温度信号对第二加热器自动化控制。

进一步地，前述的干燥工段中，还包括真空泵470，真空泵470分别与薄膜蒸发器410和真空干燥机420连接，用于为薄膜蒸发器410和真空干燥机420 提供负压。通过薄膜蒸发器410和真空干燥机420共用的真空泵470保持薄膜蒸发器410和真空干燥机420内的压强相同，以便于溶剂的沸点控制。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种浓缩工段，其特征在于：包括蒸发装置和与所述蒸发装置连接的冷冻装置；

所述蒸发装置包括蒸发反应器和用于对所述蒸发反应器进行加热的加热器；

所述冷冻装置包括冷冻室和用于为所述冷冻室制冷的制冷机；

所述加热器和所述制冷机的散热端连接。

2.如权利要求1所述的浓缩工段，其特征在于：还包括闪蒸装置，所述闪蒸装置分别与所述蒸发装置和所述冷冻装置连接。

3.如权利要求2所述的浓缩工段，其特征在于：所述闪蒸装置包括闪蒸反应器和用于为所述闪蒸反应器内部降压的真空泵，所述真空泵的散热端与所述加热器连接。

4.如权利要求3所述的浓缩工段，其特征在于：还包括固液分离装置，所述固液分离装置分别与所述蒸发装置、所述闪蒸装置和所述冷冻装置连接。

5.如权利要求4所述的浓缩工段，其特征在于：所述固液分离装置包括第一固液分离器和第二固液分离器，所述第一固液分离器的进液端与所述蒸发反应器连接，所述第一固液分离器的排液端与所述闪蒸反应器连接，所述第二固液分离器的进液端与所述闪蒸反应器连接，所述第二固液分离器的排液端与所述冷冻室连接。

6.如权利要求4所述的浓缩工段，其特征在于：所述固液分离装置包括进液端和排液端，所述进液端通过第一管路与所述蒸发反应器连接，所述进液端通过第二管路与所述闪蒸反应器连接，所述进液端通过第三管路与所述冷冻室连接；所述排液端通过第四管路与所述闪蒸反应器连接，所述排液端通过第五管路与所述冷冻室连接。

7.如权利要求6所述的浓缩工段，其特征在于：所述第一管路上设有第一控制阀，所述第二管路上设有第二控制阀，所述第三管路上设有第三控制阀，所述第四管路上设有第四控制阀，所述第五管路上设有第五控制阀。

8.如权利要求3所述的浓缩工段，其特征在于：还包括冷凝器，所述冷凝器分别与所述蒸发反应器、所述闪蒸反应器和所述冷冻室连接。

9.如权利要求8所述的浓缩工段，其特征在于：还包括凝液罐，所述凝液罐与所述冷凝器连接。

10.如权利要求1所述的浓缩工段，其特征在于：所述加热器和所述制冷机的散热端通过换热器连接。