[发明专利]一种喷射式溶液蒸发浓缩方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种溶液蒸发浓缩的方法，属于溶液蒸发浓缩技术领域，具体地说，本发明涉及一种喷射式溶液闪蒸蒸发浓缩方法。本发明的喷射式溶液蒸发浓缩方法适用于各种溶液蒸发浓缩，特别是适用于浓缩比大、物料特性随浓度变化大的物质的浓缩蒸发。

背景技术

溶液蒸发浓缩常采用降膜或升膜蒸发，以及强制循环蒸发，蒸发水分，浓缩溶液。降膜或升膜蒸发方法具有循环量小、蒸汽消耗低、动力消耗少的特点，但随着水分蒸发浓度提高，溶液流动性变差会出现粘壁、干化、最终导致蒸发管堵塞，因此只适用于较低浓度和/或流动性好的溶液蒸发浓缩；强制循环蒸发方法，则弥补了降膜或升膜蒸发方法的不足，可用于高浓度、高粘度时蒸发浓缩，但缺点是动力消耗大，蒸发强度低。因此，物料溶液浓缩常采用多效蒸发浓缩的方式，在低浓度时采用降膜或升膜蒸发工艺，而随着水分蒸发浓度提高，物料流动性变差，则采用强制循环工艺。根据物料性质不同，一般浓缩至质量分数为20-40％以上时，只能采用强制循环蒸发至最终浓度。两类蒸发浓缩工艺的装置分开单独设置。然而，为实现多效蒸发中蒸汽合理匹配，在蒸发效数设计时，往往还未达到需要采用强制循环蒸发溶液浓度时，就转为采用强制循环蒸发，这样使得强制循环溶液量增加，蒸发动力消耗增加，增加了蒸发成本；此外，过早采用强制循环，还会降低出液速度。这种按蒸汽匹配设计效数，提前转入强制蒸发现象客观存在，长期均未能突破解决，成为行业惯例。例如碳分母液蒸发结晶析盐工艺，即采取两段蒸发，首先将母液进行低浓度降膜蒸发，再进行高浓度强制循环蒸发。此外由于降膜或升膜蒸发器以及强制循环蒸发器结构较复杂，材质要求高，因而制造费高，占地面积大，蒸发装置系统投资大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，利用闪蒸原理提供一种喷射式溶液蒸发浓缩方法。本发明提供的喷射式溶液蒸发浓缩方法简化了蒸发浓缩工艺步骤，被浓缩溶液的加热与蒸发由通常的一体化改为分开设置，溶液的蒸发采用新设计的结构简单的喷射式、喷雾状快速分散式闪蒸蒸发，极大地简化了蒸发器设备结构，同时大大提高了设备的蒸发能力，降低能耗，减少动力消耗，节省投资和运行费用。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种喷射式溶液蒸发浓缩方法，包括以下步骤：

1)被浓缩溶液加热：

利用高温余热介质或蒸汽在加热器内将被浓缩溶液加热至大于被浓缩溶液沸点温度；

所述溶液沸点温度指常压下溶液沸点温度，大于被浓缩溶液沸点温度是指被浓缩溶液在输送到喷射式溶液浓缩蒸发器时在输送压力下的溶液沸点温度；

2)喷射蒸发浓缩：

将步骤1)中加热后的被浓缩溶液送入负压的喷射式溶液浓缩蒸发器，经蒸发器内设置的喷射器将被浓缩溶液喷射成雾状进行分散式负压下闪蒸，将被浓缩溶液蒸发至所需浓度；

3)二次蒸汽冷凝：

将喷射式溶液浓缩蒸发器内溶液浓缩所产生的二次蒸汽与浓缩溶液分离，并经溶液液沫捕集分离后，二次蒸汽由上部二次蒸汽室排出口排出，进入二次蒸气列管表面冷凝器被冷却水冷凝为冷凝水排出；

4)不凝气排出：

系统残留少量的空气等不凝气体由真空泵排除；

5)浓缩产品贮存：

浓缩产品溶液由喷射式溶液浓缩蒸发器下部出料口排出，进入成品贮槽贮存。

上述喷射式溶液蒸发浓缩方法中，步骤1)中所述加热器可以为螺旋加热器、板式定型换热器或列管加热器，优选结构紧凑、传热效率高的板式定型换热器。

上述喷射式溶液蒸发浓缩方法中，步骤1)中所述输送压力为0.25-0.4MPa。

上述喷射式溶液蒸发浓缩方法中，为了节约能源，步骤1)中所述被浓缩溶液在加热前可以先送至预热器中预热，所述预热器的热介质可以为步骤1)中加热器所产生的蒸汽冷凝过热水或其他热介质。

上述喷射式溶液蒸发浓缩方法中，步骤3)中所述二次蒸汽与浓缩溶液分离采用重力汽液分离。

上述喷射式溶液蒸发浓缩方法中，步骤1)被浓缩溶液加热和步骤2)喷射蒸发浓缩根据被浓缩溶液浓度和最终浓缩浓度等因素可单次或多次重复，即进行单效或多效蒸发，即需浓缩的低浓度溶液被加热器加热至大于沸点温度后送入负压的喷射式溶液浓缩蒸发器，经蒸发器内设置的喷射器将被浓缩溶液喷射成雾状进行分散式负压下闪蒸，将被浓缩溶液快速蒸发至设定浓度；该效浓缩溶液由喷射器溶液浓缩蒸发器下部出料口排出，送入下一效加热器加热至大于沸点温度，然后进入下一效负压的喷射式溶液浓缩蒸发器内进行喷雾状分散式闪蒸快速蒸发，达到最终浓缩所需浓度。