CN218011081U - 有机物蒸发浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及有机物蒸发浓缩系统，包括有机物回收液的储料罐、第一填料塔、蒸发器、第二填料塔、冷凝器组、及水处理装置；所述储料罐通过所述蒸发器与所述第一填料塔的下部入口相连；所述第一填料塔的顶部出口与所述第二填料塔的下部入口相连；所述第二填料塔的顶部出口与所述冷凝器组相连；所述冷凝器组由若干台冷凝器及集液腔交替叠加而成；第一台所述冷凝器的有机物通道与所述第二填料塔的顶部出口相连。本实用新型通过填料塔对有机物回收液进行循环蒸发浓缩，得到有机物浓缩液进行循环再利用；而填料塔排出的含残余有机物的蒸汽，则通过冷凝器组，进行处理；最后通过水处理装置处理含有机物的溶液，实现再浓缩循环处理。

Description

有机物蒸发浓缩系统

技术领域

本实用新型涉及一种对有机物进行蒸发浓缩，回收再利用，并减少废弃物排放量的系统。

背景技术

DMF，N,N-二甲基甲酰胺，是一种有机化合物，化学式为C3H7NO，为无色透明液体。既是一种用途极广的化工原料，也是一种用途很广的优良的溶剂。

当其作为溶剂使用时，属于中间物，会随着生产过程不断被稀释，最终利用DMF与水的溶解性，将DMF洗出；洗出后的DMF回收液，浓度一般在20％左右，浓度过低，无法再继续作为溶剂进行使用了。

DMF回收液，目前常规的处置手段为，使用专门的精馏塔，将其分离处理；而精馏塔属于专业的化工设施设备，需要取得专门的生产许可证，才能安装使用；同时，精馏塔想要达到有机物蒸出，需要高温、高压，精馏塔也需要设置的足够高；一般使用DMF溶剂的厂家并不具备DMF回收液的处理能力，故DMF回收液只能作为有机污水，集中收集后，交由专业的处理厂家，支付污水处理费，进行处理；然后还需要重新购买新的DMF溶剂，重新作为新的原料进行使用。

DMF回收液，等单一物质的有机物回收液，主要成分就是有机溶剂和水，如果能够通过物理手段，将回收液进行浓缩处理，既能减少污水处理成本，同时重复利用有机物，又能节约新的原料采购成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种有机物蒸发浓缩系统，将有机物回收液，进行蒸发、浓缩，提升回收液的浓度，使之能够被重复利用；同时对最终的有机物蒸汽，进行多级冷凝，最后的低浓度有机物溶液，则由专门的水处理设备，过滤出纯水，进一步减小最终废弃物的量，从而减小最终的废弃物处置成本。

为达到上述实用新型目的，本实用新型提供了有机物蒸发浓缩系统，包括有机物回收液的储料罐、第一填料塔、蒸发器、第二填料塔、冷凝器组、及水处理装置；

所述储料罐通过所述蒸发器与所述第一填料塔的下部出口相连；

所述第一填料塔的底部出口设有可控调节阀，一个输出通道连接回收再利用装置，另一个输出通道通过所述蒸发器与所述第一填料塔的下部出口相连；

所述第一填料塔的顶部出口与所述第二填料塔的下部入口相连；

所述第二填料塔的底部出口与所述第一填料塔的顶部入口相连；

所述第二填料塔的顶部出口与所述冷凝器组相连；

所述冷凝器组由若干台冷凝器及集液腔交替叠加而成；

所述冷凝器内设有有机物通道，及冷却水通道；所述冷凝器的有机物通道与所述集液腔相连；第一台所述冷凝器的有机物通道与所述第二填料塔的顶部出口相连；

所述集液腔的底部设有出液口；前道若干台所述集液腔的底部出液口与所述第二填料塔的顶部入口相连；后道若干台所述集液腔的底部出液口与水处理装置相连。

作为本实用新型的进一步改进，所述蒸发器为热交换装置；所述蒸发器内设有有机物通道，及热源通道；所述热源通道内通入蒸汽；

蒸汽对所述蒸发器的有机物通道内的有机物溶液进行加热；

蒸汽释放热量后冷凝成的冷凝水，流入到冷凝水罐内进行暂存。

进一步的，冷凝水罐内的水，作为冷却水，注入到所述冷凝器的冷却水通道内；

冷却水对所述冷凝器的有机物通道内的有机物蒸汽进行降温；

冷却水吸收热量后输出温水。

再进一步的，所述冷凝器的冷却水输出通道与闪蒸罐相连；

冷却水吸收热量后输出的温水注入到所述闪蒸罐内形成低温蒸汽；

低温蒸汽经蒸汽压缩机处理，形成高温蒸汽，通入到所述蒸发器的热源通道内。

作为本实用新型的进一步改进，后道所述集液腔的底部出液口的出液通道上设有水质监测传感器；

所述水质监测传感器的下方，设有可控调节阀；

一个输出通道连接到所述第二填料塔的上部入口；

另一个输出通道连接到所述水处理装置。

作为本实用新型的进一步改进，在所述冷凝器组的末端设有真空泵；

所述真空泵与最后1个所述集液腔的腔室相连；

所述真空泵在所述冷凝器组的冷凝器的有机物通道内、及集液腔内产生负压。

进一步的，所述真空泵在所述第一填料塔、所述第二填料塔内产生负压。

作为本实用新型的进一步改进，在所述冷凝器的冷却水通道的入口及出口均设有温度传感器。

作为本实用新型的进一步改进，所述水处理装置为RO膜处理装置。

进一步的，所述水处理装置的废液排放口，连接到前面的所述蒸发器入口，或所述第一填料塔的上部入口，或所述第二填料塔的中部入口。

本实用新型的有机物蒸发浓缩系统：

1、通过填料塔(第一填料塔、第二填料塔)，将加热后的有机溶液蒸发为蒸汽，水分蒸发向后流转，而有机物则大部分以溶液的形式，或直接留在第一填料塔的底部(未蒸发)，或经喷淋液冲刷，从填料的表面冲刷形成溶液，流到填料塔的底部，进行循环；经多次循环，形成有机物浓缩液，当浓度满足再使用需求时，即可排出本实用新型的系统，进行收集、暂存、再利用；

2、通过冷凝器组，将已充分去除有机物，饱含水分的蒸汽，进行逐级降温、冷凝，有机物由于沸点高，经1-2次的冷凝器，即可冷凝为液体，再输回前道的填料塔，进行循环再利用；而经2-3次的冷凝器后，再冷凝为的液体，其主要成分已为水，有机物含量极低；最后的液体，作为含有机物的废液，输入到专门的水处理装置中，进行水处理净化；于有机物废液中，有机物的含量已极低，通过RO膜处理装置，即可将水中的有机物过滤掉，将过滤后的纯水排出，而水处理装置产出的含有机物的溶液则可重新再作为有机物溶液，输回前级装置中，比如加热后通入到第一填料塔的下部进料口，作为入料使用；或作为有机物循环液进行冲刷填料上的有机物使用，当然也可以利用活性炭等，吸附水处理装置中的有机物，实现充分净化，或将水处理装置产出的含有机物废水进行集中回收，作为有害废水交由专门的厂家处理，但即使如此，处理量也较有机物回收液低很多，可显著降低外排处置成本。

本实用新型的有机物蒸发浓缩系统，通过填料塔对有机物回收液进行循环蒸发浓缩，得到有机物浓缩液进行循环再利用，可显著降低新料的采购量，充分处理后甚至可实现内部再生再利用，基本免去再采购；而填料塔排出的含残余有机物的蒸汽，则通过冷凝器组，进行处理，再将含有机物量极低的水，通入水处理装置中，进行水净化处理；最后经水处理装置处理后的含DMF溶液，再次得到浓缩，可重新输回前道装置，进行循环处理，实现DMF的零外排。

本实用新型的有机物蒸发浓缩系统，由于采用蒸发浓缩方式，整个系统内的温度、压力都维持在较低，特别是但刚才有真空泵后，系统内处于负压状态，温度可以降到100℃以下，整个系统安全可靠，便于普通生产厂家进行选用，从而可极大的节省有机物回收液的处置成本，同时还能节约相应有机物溶液的采购成本。

附图说明

图1为本实用新型的有机物蒸发浓缩系统的整体结构示意图1；

图2为本实用新型的有机物蒸发浓缩系统的整体结构示意图2；

图3为本实用新型的有机物蒸发浓缩系统的整体运行原理图；

图4为本实用新型的第一填料塔的运行原理图；

图5为本实用新型的第一填料塔、第二填料塔的运行原理图；

图6为本实用新型的冷凝器组的运行原理图；

图7为本实用新型的冷凝器组的局部放大示意图；

图8为本实用新型的纯水循环系统的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1、图2所示，为本实用新型的有机物蒸发浓缩系统的整体结构示意图，包括有机物回收液的储料罐1、第一填料塔2、蒸发器3、第二填料塔4、冷凝器组5、闪蒸罐6、冷凝水罐7。进一步结合图3，对本实用新型的有机物蒸发浓缩系统的结构进行介绍。

进一步结合图4，所述储料罐1与前端生产系统相连，用于储纳有机物回收液(如DMF回收液)；根据需要，所述储料罐1内的有机物回收液泵出，经所述蒸发器3进行加热，进入所述第一填料塔2下部的入口，由于所述第一填料塔2内的空间较大，热的有机物溶液进入后，易进行蒸发，特别是合理控制温度、和压力，利用有机物的沸点高于水的沸点的特性，使热有机物溶液中的水分大量进行蒸发形成蒸汽，而溶液中的有机物大量以液体状态，流入到第一填料塔2的底部，进行排出；大量水分形成的蒸汽，和少量有机物形成的蒸汽，作为一次有机物蒸汽，向上升，经过填料，有机物经过填料表面时，会再凝结为液体；此时，向所述第一填料塔2的中部通入有机物循环液，形成喷淋液，喷淋液流经填料，将表面凝结的有机物溶液冲刷、溶解进来，重新形成有机物溶液，流到第一填料塔2的底部，与先期未蒸发的有机物溶液混合，从所述第一填料塔2的底部排出，排出液体中有机物的浓度高于有机物回收液中的浓度。所述第一填料塔2底部排出的有机物溶液，可以继续接入所述蒸发器3进行加热，再通入到所述第一填料塔2下部，供水分形成蒸汽，进行循环浓缩；多次浓缩过程，所述第一填料塔2底部排出的有机物溶液中有机物的浓度不断提高，当达到足够浓度时，形成有机物浓缩液，可重新作为有机溶剂，参与生产使用，即向外输出。

所述第一填料塔2的顶部，为含有机物的蒸汽出口，输向后续环节，进一步进行处理；所述第一填料塔2的中部，为后续步骤中产生的含有机物的循环液入口，重新输入所述第一填料塔2，进行循环处理。

所述第一填料塔2由于会不断的向外输出蒸汽，循环过程中会造成物质减少，故在过程中，可以通过所述储料罐1，持续向所述第一填料塔2内补充有机物回收液。

所述蒸发器3为热交换装置(如板式换热器，具有双物料通道，相互隔离)，通入热源，一般为高温蒸汽，将进入其中的有机物溶液进行加热。热源(高温蒸汽)，通过所述蒸发器3后，并未被有机物污染，直接冷凝成冷凝水，可流入到所述冷凝水罐7内，继续循环使用。

根据有机物的沸点，及与水的结合特性不同，一般经所述第一填料塔2处理过后，排出的有机物蒸汽，温度仍较高，且仍含有较高浓度的有机物的，需要继续进行蒸发浓缩，故继续通入所述第二填料塔4内，如图5所示，经所述第二填料塔4处理后，含有机物的蒸汽温度被再次降低，有机物被第二填料塔4内的填料所滞留，大部分冷凝成液体，再经第二填料塔4中部输入的喷淋水进行冲刷、溶解，形成溶液，从所述第二填料塔4的底部排出，作为有机物循环液，可重新泵入到所述第一填料塔2的中部，作为液体参与处理，进行浓缩；而少部分含有机物的蒸汽，则从所述第二填料塔4的顶部输向后续环节，进一步进行处理；后续环节中冷凝出的含有机物的溶液，则可作为所述第二填料塔4的有机物循环液，输入所述第二填料塔4的中部，参与处理，进行浓缩。

根据有机物的沸点，及与水的结合特性，所述第二填料塔4可根据实际需要，设置1个，或2个，或更多；过程中，输出的有机物蒸汽降温后，还可以通过加设中间蒸发器，对蒸汽进行升温，使其保持蒸汽状态。本实施例，仅在所述第一填料塔2的后部设有1个所述第二填料塔4。通过设置2个填料塔(第一填料塔2、第二填料塔4)，降低了填料塔的整体高度，可显著降低整个系统的高度，从而便于普通厂房进行安装、使用。

经填料塔处理过后的有机物蒸汽，输入到所述冷凝器组5内，进行降温、冷凝成液体，如图6、图7所示，所述冷凝器组5设有多组冷凝器51，每组冷凝器51边上设有集液腔52；冷凝器51优选为板片式冷凝器，设有2路独立的通道，1路通道为有机物蒸汽通道，另1路通道连接冷却水；冷却水接入所述冷凝器51，将有机物蒸汽的热量带走，使有机物蒸汽降温、冷凝，排出所述冷凝器51时主要以液体形态进入集液腔52；进入集液腔52内的有机物液体，大部分被排出，少部分未凝结成液体的蒸汽，或液体重新蒸发形成的蒸汽，再进入后道冷凝器51，继续进行处理。本实施例中，所述冷凝器组5包含3组冷凝器51，及3组集液腔52，使从填料塔处理过后的有机物蒸汽，进行逐段冷却降温，冷凝成液体；经第1组冷凝器51处理后的有机物蒸汽，冷凝成的有机物溶液中，有机物含量相对较高，可作为有机物循环液重新注入到填料塔的中部，作为喷淋液使用；而第2组冷凝器51、第3组冷凝器51处理后的有机物蒸汽，冷凝成的有机物溶液中，有机物含量也来越低。在第2组集液腔52的有机物溶液输出管上设置水质监测传感器56，根据水质监测传感器56的检测反馈，如机物含量仍较高，则重新作为有机物循环液使用，回到填料塔内，循环处理；如有机物含量已很低，则作为有机物废液排出，可输入到专门的水处理装置中，如RO膜处理装置中，进行深度水质净化，最终过滤后的水为纯水，而有机物质则被水处理装置中的活性炭吸收，或经浓缩后重新作为有机物循环液使用，或最终作为有机物废液交由专门的厂家进行处置。

所述冷凝器51，利用冷却水进行热交换介质，对有机物蒸汽进行降温，冷却水经升温后，排入水罐55，进行降温冷却循环使用。根据所述有机物蒸汽的实际温度，冷却水如温度较高时，排出的冷却水可以直接进入闪蒸罐6，形成纯水蒸汽，再经加热升温、升压，作为高温蒸汽(热源)使用，此时所述水罐55即可为闪蒸罐6；或如果排出的冷却水温度不高，需要降温的话，所述水罐55也可为冷凝水罐7，用作集中储水。

在所述冷凝器组5的末端，设有真空泵53，所述真空泵53与最后1个所述集液腔52的腔室相连；所述真空泵53使所述冷凝器组5的冷凝器51、及集液腔52内部处于负压状态，即方便有机蒸汽的流转，同时当部分有机物溶液进入到空间更大的集液腔52内时，也更易进行低温蒸发，继续形成蒸汽，向后流转。

同时，真空泵53如果功率足够大，还能使所述第一填料塔2、所述第二填料塔4内也产生负压；负压状态下，有机物的沸点、水的沸点都会降低；当负压度足够高(低于常压40KPa以上)，水的沸点将会低于90℃，从而使系统的运行温度低于90℃，可有效避免烫伤事故。且有机物通道内处于负压状态下，也能有效避免有机物外泄，避免有害气体外泄，可以显著提高系统的安全可靠性。

在所述真空泵53的管路上，设有温度传感器54，用于监测系统内的含有机物的蒸汽的最终温度，当温度过高，则后续环境有机物未充分凝结成液体，蒸汽中有机物含量过高，需要适当降低负压差值，使蒸汽流转变缓，同时减少溶液再蒸发为蒸汽；或提高所述冷却水的冷却速率。

在所述冷却水进出所述冷凝器51的管路上，也可以设置温度传感器54，用于监测冷却水的升温情况，同一所述冷凝器51的冷却水进出口温度差值大，则证明冷却水吸收的有机物蒸汽热量大，需要提高冷却水的流速，或降低冷却水的进入温度，以期对有机物蒸汽进行充分的降温，使其凝结为液体。

如图8所示，为节约纯水资源，本实用新型还设置了纯水循环系统，本实用新型中有2处用纯水环节，分别是所述蒸发器3中，需要通入纯水形成的高温蒸汽，对有机物回收液进行加热，以及所述冷凝器组5中，需要通入纯水，对有机物蒸汽进行降温。经所述蒸发器3后的纯水蒸汽，一般冷凝成冷凝水，可根据系统的实际情况，检测末端温度，然后相应的通入到所述闪蒸罐6形成纯水蒸汽，或通入到冷凝水罐7中进行暂存、降温。同理，经所述冷凝器组5后的温水，也可以通到所述闪蒸罐6、或所述冷凝水罐7中。所述闪蒸罐6内未蒸发形成蒸汽的水，再流入到所述冷凝水罐7中。所述闪蒸罐6内产生的蒸汽，输入到蒸汽压缩系统8中，其中包括一台蒸汽压缩机(型号可为M101型)，将纯水蒸汽通过压缩作用而提高蒸汽温度和压力，再输回至所述蒸发器3中。在所述冷凝水罐7的一侧还设有补水口，可向所述冷凝水罐7内补入合适温度的纯水，调节所述冷凝水罐7内的水温，以满足所述冷凝器组5的冷却水入水温度要求。

综上所述，本实用新型的有机物蒸发浓缩系统：

1、通过填料塔(第一填料塔2、第二填料塔4)，将加热后的有机溶液进行蒸发，水分主要以蒸汽的形式向后转移，而有机物则主要以溶液的形式被留在填料塔内；经多次循环，形成有机物浓缩液，当浓度满足再使用需求时，即可排出本实用新型的系统，进行收集、暂存、再利用；

2、通过冷凝器组5，将已充分去除有机物，饱和水的蒸汽，进行逐级降温、冷凝，有机物由于沸点高，经1-2次的冷凝器51，即可冷凝为液体，再输回前道的填料塔，进行循环再利用；而经2-3次的冷凝器51后，再冷凝为的液体，其主要成分已为水，有机物含量极低。冷凝器组5最后排出的液体，作为含有机物的废液，输入到专门的水处理装置中，进行水处理净化；由于有机物废液中，有机物含量已极低，通过RO膜处理装置，滤出纯水，有机物溶液得到浓缩；经水处理装置浓缩后的有机物溶液，可重新输回到前面的装置内，进行循环处理，从而实现有机物的零排放；或彻底作为有机物废液，交由专门的厂家进行处置，但相应的排放量也较有机物回收液低很多，处置费用降低很多。

本实用新型的有机物蒸发浓缩系统，通过填料塔对有机物回收液进行循环蒸发浓缩，得到有机物浓缩液进行循环再利用，可显著降低新料的采购量。而填料塔排出的含残余有机物的蒸汽，则通过冷凝器组5，进行处理，最后将含有机物量极低的水，通入水处理装置中，进行水净化处理；经水处理装置处理后，浓缩的有机物溶液可重新再通回前道装置，实现零排放。

以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不仅限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，包括有机物回收液的储料罐、第一填料塔、蒸发器、第二填料塔、冷凝器组、及水处理装置；

所述储料罐通过所述蒸发器与所述第一填料塔的下部出口相连；

所述第一填料塔的顶部出口与所述第二填料塔的下部入口相连；

所述第二填料塔的底部出口与所述第一填料塔的中部入口相连；

所述第二填料塔的顶部出口与所述冷凝器组相连；

所述冷凝器组由若干台冷凝器及集液腔交替叠加而成；

所述冷凝器内设有有机物通道，及冷却水通道；所述冷凝器的有机物通道与所述集液腔相连；第一台所述冷凝器的蒸汽入口与所述第二填料塔的顶部出口相连；

所述集液腔的底部设有出液口；前道若干台所述集液腔的底部出液口与所述第二填料塔的顶部入口相连；后道若干台所述集液腔的底部出液口与水处理装置相连。

2.如权利要求1所述的有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，所述蒸发器为热交换装置；所述蒸发器内设有有机物通道，及热源通道；所述热源通道内通入蒸汽；

蒸汽对所述蒸发器的有机物通道内的有机物溶液进行加热；

蒸汽释放热量后冷凝成的冷凝水，流入到冷凝水罐内进行暂存。

3.如权利要求2所述的有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，冷凝水罐内的水，作为冷却水，注入到所述冷凝器的冷却水通道内；

冷却水对所述冷凝器的有机物通道内的有机物蒸汽进行冷凝；

冷却水吸收热量后输出温水。

4.如权利要求3所述的有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，所述冷凝器的冷却水输出通道与闪蒸罐相连；

冷却水吸收热量后输出的温水注入到所述闪蒸罐内在负压下形成低温蒸汽；

低温蒸汽经蒸汽压缩机处理，形成高温蒸汽，通入到所述蒸发器的热源通道内。

5.如权利要求1所述的有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，后道所述集液腔的底部出液口的出液通道上设有水质监测传感器；

所述水质监测传感器的下方，设有可控调节阀；

一个输出通道连接到所述第二填料塔的顶部入口；

另一个输出通道连接到所述水处理装置。

6.如权利要求1所述的有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，在所述冷凝器组的末端设有真空泵；

所述真空泵与最后1个所述集液腔的腔室相连；

所述真空泵在所述冷凝器组的冷凝器的有机物通道内、及集液腔内产生负压。

7.如权利要求6所述的有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，所述真空泵在所述第一填料塔、所述第二填料塔内产生负压。

8.如权利要求1所述的有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，在所述冷凝器的冷却水通道的入口及出口均设有温度传感器。

9.如权利要求1所述的有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，所述水处理装置为RO膜处理装置。

10.如权利要求9所述的有机物蒸发浓缩系统，其特征在于，所述水处理装置的废液排放口，连接到前面的所述蒸发器入口，或所述第一填料塔的顶部入口，或所述第二填料塔的顶部入口。

Images