CN216497520U - 用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置及浓缩方法，双效蒸发逆流装置包括第一闪蒸罐、硫铵溶液收集罐、第一换热器、第二闪蒸罐、第二换热器。本实用新型采用第一闪蒸罐、第一换热器、第二闪蒸罐、第二换热器对硫铵溶液进行二次浓缩，并且，采用新鲜中压蒸汽作为第二换热器的热源，采用第一闪蒸罐分离出的蒸汽作为第二换热器的热源，提高了能源利用率、降低了蒸汽消耗；同时，硫铵溶液自流至硫铵溶液收集罐，无需动力机构，不仅降低了成本，并且自流是从罐底及侧面同时流动，从而保证了聚合物的同时排出；硫铵溶液与蒸汽呈现逆流，逆流流程中硫铵溶液先是较在低温和较低压的环境下浓缩，产生的聚合物较少，降低了换热器堵塞的风险。

Description

用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置

技术领域

本实用新型涉及化工生产技术领域，具体指一种用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置。

背景技术

丙烯腈是用途十分广泛的有机化工原料，在国际化工原料市场中占有重要地位。目前大型丙烯腈装置均采用丙烯氨氧化法工艺生产丙烯腈。原料丙烯、氨分别汽化后进入反应器进行反应生成丙烯腈及其他副产物。反应产物从反应器顶部出来后进入急冷塔，用硫酸洗涤产物中未反应的氨生产浓度约为15～25％的硫铵溶液。硫铵浓缩单元是处理来自于丙烯腈流程的硫铵溶液，将硫铵废水浓缩至所需浓度(约38～42％)后送至其他单元。现有丙烯腈工艺中由于硫铵液含有大量聚合物，存在着易聚合、结晶的特点，因此现有传统的丙烯腈装置硫铵浓缩单元均采用简单的单效蒸发来进行硫铵浓缩，但这种工艺低效、耗能。

现有的硫铵浓缩蒸发工艺是将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热，因为蒸发操作是一个有相变的高能耗过程，丙烯腈工艺中硫铵溶液的浓度一般又较低，如达到所需的浓缩浓度，势必需要溶液中大量的水蒸发汽化，如不回收利用，不但造成这部分能量白白浪费，增加一次蒸汽消耗，还增加了后面冷凝器和蒸汽喷射泵的负荷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种能提高能量利用率、降低蒸汽消耗的用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，其特征在于包括：

第一闪蒸罐，用于对物料进行气液分离；所述第一闪蒸罐设置有浓硫铵溶液输出口；所述第一闪蒸罐的顶部设置有供气相输出的第一气相输出口、底部设置有供液相输出的第一液相输出口；

硫铵溶液收集罐，设于所述第一闪蒸罐的下方，设置有与所述第一闪蒸罐的浓硫铵溶液输出口相连接且供第一闪蒸罐中的浓硫铵溶液自流穿过的溶液收集口；

第一换热器，底部设置有与第一液相输出口相连接的第一输入端，顶部与所述第一闪蒸罐的侧部相连接；

第二闪蒸罐，用于对物料进行气液分离；所述第二闪蒸罐设置有稀硫铵溶液输入口，所述第二闪蒸罐的顶部设置有供气相输出的第二气相输出口、底部设置有供液相输出的第二液相输出口、第三液相输出口，所述第二液相输出口与第一换热器的第一输入端相连接；

第二换热器，底部设置有与第三液相输出口相连接的第一液相输入口，顶部与所述第二闪蒸罐的侧部相连接，所述第二换热器的上部还设置有与第一气相输出口相连接的气相输入口。

优选地，所述硫铵溶液收集罐的溶液收集口与第一闪蒸罐的侧部之间连接有第一自流管，该第一自流管与所述第一闪蒸罐的底部之间连接有第二自流管。硫铵溶液自流至硫铵溶液收集罐，无需动力机构，不仅降低了成本，并且自流是从罐底及侧面同时流动，从而保证了聚合物的同时排出。上述第一闪蒸罐设置有两个自流口、分别对应连接第一自流管及第二自流管，其中侧面的自流口起到保证液位在此高度的作用，并且能保证流走漂浮在表面的聚合物，底部的自流口设置为Π型，最高点与侧面的自流口一样高，同时保证罐底的聚合物能被带走。

优选地，所述第一闪蒸罐与第一换热器的连接处附近设置有第一限流孔板，所述第二闪蒸罐与第二换热器的连接处附近设置有第二限流孔板。硫铵溶液压力越高，饱和温度越高，相对于换热器来说，提高压力，就能提高饱和温度和降低气化率，提高换热效率，经过换热器出口限流孔板降压后，就能释放更多的蒸汽，以保证硫铵溶液能最大化得到蒸发。

优选地，所述第一闪蒸罐的第一液相输出口与第一换热器的第一输入端之间通过第一循环管道连接，该第一循环管道上设置有用于为流体流动提供动力的第一循环泵。所述第二闪蒸罐的第二液相输出口与第一循环管道之间连接有进料管道，该进料管道上设置有用于为流体流动提供动力的进料泵。所述第二闪蒸罐的第三液相输出口与第二换热器的第一液相输入口之间通过第三循环管道连接，该第三循环管道上设置有用于为流体流动提供动力的第三循环泵。

优选地，所述第二闪蒸罐的第二气相输出口连接有气体输送管道，该气体输送管道上连接有依次布置的第一冷凝器、第二冷凝器，所述气体输送管道的下游连接有硫铵凝液收集罐，所述第二换热器的侧部连接有能将其中的硫铵凝液输往硫铵凝液收集罐的回收管道。第二冷凝器的进料端设置有真空喷射器，第二冷凝器与第二闪蒸罐之间连接有真空喷射器和压力控制回路，从而实现第二闪蒸罐的负压操作，并保证压力稳定。

优选地，所述第二冷凝器的下游设置有能对第二冷凝器产生的不凝器进行处理的尾气洗涤器，该尾气洗涤器的顶部设置有脱盐水喷洒装置及不凝器排放口、底部与所述硫铵凝液收集罐相连接。尾气洗涤器用于冷却未及时冷却下来的蒸汽，尽可能多的回收蒸汽凝液。

一种应用有上述用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置的浓缩方法，包括以下步骤：

来自丙烯腈装置的浓度为15％的稀硫铵溶液进入第二闪蒸罐，经第一次浓缩后进入第一闪蒸罐进行第二次浓缩，浓缩至40％浓度后溢流至硫铵溶液收集罐中；

其中，新鲜中压蒸汽作为第一换热器的热源，第一闪蒸罐分离出的蒸汽作为第二换热器的热源；

第一闪蒸罐的操作压力为微正压，第二闪蒸罐的操作压力为负压，第二闪蒸罐分离出的蒸汽经第一冷凝器冷凝，未冷凝气体经真空喷射泵进入第二冷凝器，第二冷凝器与第二闪蒸罐之间连接有压力控制回路，从而实现第二闪蒸罐的负压操作。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型采用第一闪蒸罐、第一换热器、第二闪蒸罐、第二换热器对硫铵溶液进行二次浓缩，并且，采用新鲜中压蒸汽作为第二换热器的热源，采用第一闪蒸罐分离出的蒸汽作为第二换热器的热源，提高了能源利用率、降低了蒸汽消耗；同时，硫铵溶液与蒸汽呈现逆流，逆流流程中硫铵溶液先是较在低温和较低压的环境下浓缩，产生的聚合物较少，降低了换热器堵塞的风险；浓硫铵溶液在较高温度下流出，溶解度高，降低了管道堵塞风险。

附图说明

图1为本实用新型实施例的流程图；

图2为本实用新型实施例中硫铵浓度与饱和温度的关系图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，本实施例用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，包括：

第一闪蒸罐1，用于对物料进行气液分离；第一闪蒸罐1设置有浓硫铵溶液输出口；第一闪蒸罐1的顶部设置有供气相输出的第一气相输出口12、底部设置有供液相输出的第一液相输出口13；

硫铵溶液收集罐3，设于第一闪蒸罐1的下方，设置有与第一闪蒸罐1的浓硫铵溶液输出口相连接且供第一闪蒸罐1中的浓硫铵溶液自流穿过的溶液收集口；

第一换热器10，底部设置有与第一液相输出口13相连接的第一输入端101，顶部与第一闪蒸罐1的侧部相连接；

第二闪蒸罐2，用于对物料进行气液分离；第二闪蒸罐2设置有稀硫铵溶液输入口21，第二闪蒸罐2的顶部设置有供气相输出的第二气相输出口22、底部设置有供液相输出的第二液相输出口23、第三液相输出口24，第二液相输出口23与第一换热器10的第一输入端101相连接；

第二换热器20，底部设置有与第三液相输出口24相连接的第一液相输入口201，顶部与第二闪蒸罐2的侧部相连接，第二换热器20的上部还设置有与第一气相输出口12相连接的气相输入口202。

第一换热器10与第二换热器20均为设置有可拆卸封头的固定管板式换热器。

硫铵溶液收集罐3的溶液收集口与第一闪蒸罐1的侧部之间连接有第一自流管31，该第一自流管31与第一闪蒸罐1的底部之间连接有第二自流管32。硫铵溶液自流至硫铵溶液收集罐3，无需动力机构，不仅降低了成本，并且自流是从罐底及侧面同时流动，从而保证了聚合物的同时排出。上述第一闪蒸罐1设置有两个自流口、分别对应连接第一自流管31及第二自流管32，其中侧面的自流口起到保证液位在此高度的作用，并且能保证流走漂浮在表面的聚合物，底部的自流口设置为Π型，最高点与侧面的自流口一样高，同时保证罐底的聚合物能被带走。

第一闪蒸罐1与第一换热器10的连接处附近设置有第一限流孔板100，第二闪蒸罐2与第二换热器20的连接处附近设置有第二限流孔板200。硫铵溶液压力越高，饱和温度越高，相对于换热器来说，提高压力，就能提高饱和温度和降低气化率，提高换热效率，经过换热器出口限流孔板降压后，就能释放更多的蒸汽，以保证硫铵溶液能最大化得到蒸发。

第一闪蒸罐1的第一液相输出口13与第一换热器10的第一输入端101之间通过第一循环管道10a连接，该第一循环管道10a上设置有用于为流体流动提供动力的第一循环泵10b。第二闪蒸罐2的第二液相输出口23与第一循环管道10a之间连接有进料管道20a，该进料管道20a上设置有用于为流体流动提供动力的进料泵20b。第二闪蒸罐2的第三液相输出口24与第二换热器20的第一液相输入口201之间通过第三循环管道30a连接，该第三循环管道30a上设置有用于为流体流动提供动力的第三循环泵30b。

第二闪蒸罐2的第二气相输出口22连接有气体输送管道25，该气体输送管道25上连接有依次布置的第一冷凝器4、第二冷凝器5，气体输送管道25的下游连接有硫铵凝液收集罐6，第二换热器20的侧部连接有能将其中的硫铵凝液输往硫铵凝液收集罐6的回收管道203。第二冷凝器5的进料端设置有真空喷射器51，第二冷凝器5与第二闪蒸罐2之间连接有真空喷射器51和压力控制回路7，从而实现第二闪蒸罐2的负压操作，并保证压力稳定。

第二冷凝器5的下游设置有能对第二冷凝器5产生的不凝器进行处理的尾气洗涤器8，该尾气洗涤器8的顶部设置有脱盐水喷洒装置81及不凝器排放口82、底部与硫铵凝液收集罐6相连接。尾气洗涤器8用于冷却未及时冷却下来的蒸汽，尽可能多的回收蒸汽凝液。

本实施例中应用有上述用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置的浓缩方法，包括以下步骤：

来自丙烯腈装置的浓度为15％的稀硫铵溶液进入第二闪蒸罐2，经第一次浓缩后进入第一闪蒸罐1进行第二次浓缩，浓缩至40％浓度后溢流至硫铵溶液收集罐3中；

其中，新鲜中压蒸汽作为第一换热器10的热源，第一闪蒸罐1分离出的蒸汽作为第二换热器20的热源；

第一闪蒸罐1的操作压力为微正压，0.01～0.1Mpag，第二闪蒸罐2的操作压力为负压，-0.045～-0.075Mpag，第二闪蒸罐2分离出的蒸汽经第一冷凝器4冷凝，未冷凝气体经真空喷射泵进入第二冷凝器5，第二冷凝器5与第二闪蒸罐2之间连接有压力控制回路7，从而实现第二闪蒸罐2的负压操作。

本实施例采用第一闪蒸罐1、第一换热器10、第二闪蒸罐2、第二换热器20对硫铵溶液进行二次浓缩，并且，采用新鲜中压蒸汽作为第二换热器20的热源，采用第一闪蒸罐1分离出的蒸汽作为第二换热器20的热源，提高了能源利用率、降低了蒸汽消耗；同时，硫铵溶液与蒸汽呈现逆流，逆流流程中硫铵溶液先是较在低温和较低压的环境下浓缩，产生的聚合物较少，降低了换热器堵塞的风险。

将本实施例的逆流装置与在先申请CN201320093493.9的顺流装置进行效果模拟，经ASPEN模拟，如图2所示，点线是由ASPEN模拟的硫铵饱和浓度关系图。下方斜线是起始于负压和低浓度下的硫铵溶液，终止于微正压和高浓度下的曲线，此曲线相当于逆流流程下硫铵溶液的温度压力曲线，对应的上方斜线是起始于微正压和相同低浓度下的硫铵溶液，终止于负压和相同高浓度下的曲线，此曲线相当于顺流程下硫铵溶液的温度压力曲线，对比两根斜线，逆流的温差明显大于顺流的温差，可以节省换热面积，将换热器做小，节约投资，上述曲线对比结果说明逆流一效蒸发的温度会高于顺流一效蒸发的温度，逆流二效蒸发所需的温度会低于逆流一效蒸发的温度，从而逆流二效蒸发过程中会蒸发出更多的蒸汽(比顺流二效蒸发多37％左右的量，所以逆流比顺流真空泵的负荷大)；

逆流流程中硫铵溶液先是在较低温和较低压的环境下浓缩，而顺流流程中硫铵溶液先是在较高温和较高压的环境下浓缩，因此逆流流程产生聚合物较少，从而逆流比顺流分离罐间进料泵(一效进料泵)的堵塞可能性少。

逆流需要用泵将硫铵溶液送至压力高的前一效，各效溶液的压力、浓度和温度对黏度的影响大致抵消，各效传热条件基本相同，有利于生产的连续。

Claims (8)

1.一种用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，其特征在于包括：

第一闪蒸罐，用于对物料进行气液分离；所述第一闪蒸罐设置有浓硫铵溶液输出口；所述第一闪蒸罐的顶部设置有供气相输出的第一气相输出口、底部设置有供液相输出的第一液相输出口；

硫铵溶液收集罐，设于所述第一闪蒸罐的下方，设置有与所述第一闪蒸罐的浓硫铵溶液输出口相连接且供第一闪蒸罐中的浓硫铵溶液自流穿过的溶液收集口；

第一换热器，底部设置有与第一液相输出口相连接的第一输入端，顶部与所述第一闪蒸罐的侧部相连接；

第二闪蒸罐，用于对物料进行气液分离；所述第二闪蒸罐设置有稀硫铵溶液输入口，所述第二闪蒸罐的顶部设置有供气相输出的第二气相输出口、底部设置有供液相输出的第二液相输出口、第三液相输出口，所述第二液相输出口与第一换热器的第一输入端相连接；

第二换热器，底部设置有与第三液相输出口相连接的第一液相输入口，顶部与所述第二闪蒸罐的侧部相连接，所述第二换热器的上部还设置有与第一气相输出口相连接的气相输入口。

2.根据权利要求1所述的用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，其特征在于：所述硫铵溶液收集罐的溶液收集口与第一闪蒸罐的侧部之间连接有第一自流管，该第一自流管与所述第一闪蒸罐的底部之间连接有第二自流管。

3.根据权利要求1所述的用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，其特征在于：所述第一闪蒸罐与第一换热器的连接处附近设置有第一限流孔板，所述第二闪蒸罐与第二换热器的连接处附近设置有第二限流孔板。

4.根据权利要求1所述的用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，其特征在于：所述第一闪蒸罐的第一液相输出口与第一换热器的第一输入端之间通过第一循环管道连接，该第一循环管道上设置有用于为流体流动提供动力的第一循环泵。

5.根据权利要求4所述的用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，其特征在于：所述第二闪蒸罐的第二液相输出口与第一循环管道之间连接有进料管道，该进料管道上设置有用于为流体流动提供动力的进料泵。

6.根据权利要求1所述的用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，其特征在于：所述第二闪蒸罐的第三液相输出口与第二换热器的第一液相输入口之间通过第三循环管道连接，该第三循环管道上设置有用于为流体流动提供动力的第三循环泵。

7.根据权利要求1～6中任一权利要求所述的用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，其特征在于：所述第二闪蒸罐的第二气相输出口连接有气体输送管道，该气体输送管道上连接有依次布置的第一冷凝器、第二冷凝器，所述气体输送管道的下游连接有硫铵凝液收集罐，所述第二换热器的侧部连接有能将其中的硫铵凝液输往硫铵凝液收集罐的回收管道。

8.根据权利要求7所述的用于硫铵浓缩的双效蒸发逆流装置，其特征在于：所述第二冷凝器的下游设置有能对第二冷凝器产生的不凝器进行处理的尾气洗涤器，该尾气洗涤器的顶部设置有脱盐水喷洒装置及不凝器排放口、底部与所述硫铵凝液收集罐相连接。

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