[发明专利]进储罐的溶液自增浓与溶剂回收的方法

说明书

技术领域  本发明涉及溶液蒸发浓缩与储运技术领域，特别是余热回收使进储罐的溶液自增浓同时回收溶剂的技术。

背景技术  工业上生产、储运或使用液体介质(包括循环水)，往往要反复经历升温、降温过程。现有技术视80℃以下的降温过程为废热排放，大量热能耗散于环境。特别是经过升温浓缩的液体产品，在进储罐之前或在储罐内要冷却降温至常温；若将冷却过程与蒸发浓缩及溶剂回收过程相耦合，则可兼收余热利用和强化过程效率之益。但现有蒸发浓缩技术和液体介质储运技术无法实现所述的过程耦合。

发明内容  本发明公开一种方法，使储罐内或进储罐前液体冷却降温过程与蒸发浓缩及溶剂回收过程相耦合，实现无外加热源和动力的溶液自增浓与溶剂回收，包括循环水冷却与净化。

本发明主要发明思想是：溶液降温释放热量使溶剂汽化，产生的蒸汽既有加热功能也有带动液体上升的功能，两种功能协同作用形成储罐内液体自动上升、下降的热虹吸循环流动，实现对流沸腾蒸发传热。以水溶液为例、降温每10℃产生的蒸发量为溶液质量的2％～3.4％。

本发明技术要点是：温度为55℃～95℃的稀溶液在稀溶液闪蒸器(1)内绝热闪蒸、温度降低10℃～55℃后进入溶液储罐(2)底部，产生的溶剂蒸汽从上部进入直立的管壳式加热器(3)的壳侧、在传热管外壁面放热冷凝相变后从下部送往溶剂回收单元，冷凝热则通过管壁传递给管内的溶液、使其在低于壳侧蒸汽温度5℃～15℃的温度下受热产生气泡，气泡沿管内上升形成气液两相流并不断被加热、产生更多气泡上升至气液分离器(4)，气液分离、蒸汽被引出到溶剂回收单元、溶液从气液分离器(4)下部通过降液管(5)回到溶液储罐(2)，储罐内溶液由浸没于储罐液面以下的管壳式加热器(3)的溶液入口上升进入传热管内，由此构成热虹吸推动的储罐内溶液自动上升与下降的自增浓循环。

溶液储罐(2)液面上方气相压力与环境大气压力相差(-50～+50)Pa。

稀溶液闪蒸器(1)的液面比溶液储罐(2)的液面高5～10m。

溶液储罐(2)的底面距管壳式加热器(3)的溶液入口位置的距离L按L＝10800U_L计算确定，式中U_L是按溶液储罐(2)的横截面积计算的溶液上升平均流速。其目的是使稀溶液闪蒸器(1)来的溶液进入管壳式加热器(3)以前要在溶液储罐(2)内停留3小时以上。

管壳式加热器(3)的传热管高度H按H＝P_s/(ρg)计算确定，式中P_s是与管壳式加热器(3)壳侧蒸汽最高温度相对应的溶液饱和蒸汽压，ρ是该温度下溶液的密度，g是重力加速度。其目的是使过程启动时在传热管最低位置处管内溶液受热能够产生气泡。当按上式计算的H小于1m时，传热管高度取1m。

附图说明  附图是本发明提供的储罐内溶液自增浓与溶剂回收的方法与工艺系统示意图。图中：1-稀溶液闪蒸器；2-溶液储罐；3-管壳式加热器；4-气液分离器；5-降液管。以下结合实施例对附图作进一步阐述。

具体实施方式  以下结合实施例阐述本发明具体实施方式

实施例1：80℃，P₂O₅质量浓度45％的磷酸降温40℃进储罐，增浓到P₂O₅质量浓度50％。80℃，P₂O₅质量浓度45％的磷酸水溶液在稀溶液闪蒸器(1)内绝热闪蒸、温度降低到40℃进入溶液储罐(2)底部，产生的水蒸汽在直立的管壳式加热器(3)的传热管外壁面冷凝放热，热量通过管壁传递给管内的磷酸溶液、使其在25℃～40℃的温度下受热产生气泡形成上升流动的气液两相流，在气液分离器(4)中两相分离、水蒸汽被引出到工艺水回收单元、磷酸溶液通过降液管(5)回到溶液储罐(2)。储罐内的溶液通过浸没于液面以下的溶液入口上升进入管壳式加热器(3)的传热管内，构成热虹吸推动的自增浓循环。本实施例产生的蒸发量为进入储罐溶液质量的10％。

溶液储罐(2)液面上方气相与大气相通；稀溶液闪蒸器(1)的液面比溶液储罐(2)的液面高7.5m；溶液储罐(2)的底面至管壳式加热器(3)的溶液入口位置距离4.5m，进入储罐底部的磷酸溶液向上流动的平均流速按储罐横截面积计算不大于0.4mm/s；管壳式加热器(3)的传热管高度1.6m。

实施例2：50℃，含固体微粒的氢氧化铝洗液再生。