[发明专利]一种L-苯丙氨酸盐溶液蒸发节能工艺与设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种L-苯丙氨酸盐溶液蒸发节能工艺与设备，属于高效节能技术领域，也属于环保技术领域。

背景技术

蒸发、浓缩是工业中非常典型的化工单元操作，广泛使用在石油、化工、食品、干燥等行业。蒸发浓缩操作的热源主要是采用饱和蒸汽加热，对于浓度低处理量大的物料，蒸汽耗费的能源是相当大的，对于需要外购蒸汽的企业，随着市场蒸汽价格的上涨，企业蒸汽运行成本越来越高，如何减少装置的运行成本，节约能源，是广大科技工作人员非常关注的。目前国内企业的L-苯丙氨酸盐溶液的蒸发浓缩主要是采用多效蒸发技术，利用前效蒸发产生的二次蒸汽，作为后效蒸发器的热源，但是一般做到三效，四效后蒸发效果就不理想了。如图2所示，是一个传统的三效蒸发流程工艺，在这种工艺中，生蒸汽进入第一效蒸发器加热原料液，蒸发产生的二次蒸汽作为热源进入二效蒸发器加热原料液，二效蒸发器蒸发产生的二次蒸汽作为热源再进入三效蒸发器加热原料液，三效蒸发器蒸发产生的二次蒸汽进入冷凝器与工业用水之间换热冷凝成冷凝水排出。从上述多效蒸发流程工艺可看出，这种方式需要不断提供大量的生蒸汽，系统操作成本高；同时，这种方式最后一效的二次蒸汽需要冷凝器冷却，需要消耗大量的工业用冷却水，浪费水资源；还有，多效蒸发工艺完成液要达到规定的浓度所需蒸发器效数多，投资大，设备庞大，操作复杂。例如，对于一个四效的传统蒸发工艺，蒸发1吨水大约需要消耗0.3吨的蒸汽，而燃煤锅炉燃烧1吨标煤约产生5吨蒸汽，蒸发1吨水折算耗煤量约为0.06吨。假设装置的蒸发量为30t/h，目前蒸汽的市面价是190元/吨，则一年按300个工作日7200小时计算，蒸汽的运行费用约1231万，很不经济；同时，耗煤约12960吨，燃烧1吨煤按照化学反应式C+O₂＝CO₂计算(C的分子量是12，CO₂的分子量是44)，1吨C燃烧产生3.67吨CO₂，节约1吨标煤可以少排放3.67吨温室效应元凶气体CO₂，少烧12960吨煤，可以少产生47563吨CO₂，对环保非常有利。

蒸发浓缩过程是一个蒸汽由高品位向低品位转化的非常耗热的过程，因此，低品位二次蒸汽的利用在很大程度上决定了蒸发操作的经济性，如果能减少蒸汽的消耗量或者不用生蒸汽，那节约的能源是相当可观，经济效益非常显著。本发明涉及的一种L-苯丙氨酸盐溶液蒸发节能工艺与设备可以大大降低蒸发过程中蒸汽的消耗量，显著提高经济效益。查新结果显示目前没有与本发明相关的专利和文献报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种蒸汽用量少、运行成本低、高效节能、操作方便的L-苯丙氨酸盐溶液蒸发节能工艺与设备。

一种L-苯丙氨酸盐溶液蒸发节能工艺，其特征在于包括以下步骤：

①、原料液预热：低浓度的原料液从原料罐(1)经原料泵(2)送入预热器(4)的管程与壳程的蒸汽冷凝水进行热交换，原料液预热到50-60℃；

②、蒸发：预热后的原料液进入降膜蒸发器(7)和升膜蒸发器(8)的换热室管内与管外的78-80℃蒸汽之间进行换热，吸热后温度升至饱和温度70℃，以降膜和升膜相结合的方式进行蒸发，产生二次蒸汽和浓缩液；

③、汽液分离：二次蒸汽和浓缩液进入分离器(9)，在分离器中进行汽液分离；

④、二次蒸汽再压缩：从分离器出来的二次蒸汽，进入离心压缩机(10)，二次蒸汽经压缩后热焓增加，温度升至78-80℃；

⑤、循环蒸发：压缩升温后的78-80℃二次蒸汽再送入降膜蒸发器(7)和升膜蒸发器(8)的壳程作为热源加热原料液，在加热物料的过程中，这部分蒸汽冷凝成水流至冷凝水罐(6)，再由冷凝水泵(5)送入预热器(4)，对原料液进行预热，预热后的原料液依次进入降膜蒸发器(7)和升膜蒸发器(8)的管程与壳程来自离心压缩机(10)压缩升温的78-80℃二次蒸汽进行换热，原料液不断被加热蒸发浓缩，产生二次蒸汽，二次蒸汽不断被压缩升温作为蒸发器的热源，周而复始，原料液不断被蒸发浓缩，整个系统的热量自行维持平衡，不需要另外补充生蒸汽；

⑥、出料：从分离器(9)排出的浓缩完成液，经检测浓度为3％合格后出料，如果完成液浓度未达到3％，则返回升膜蒸发器(8)的管程，继续蒸发浓缩。

步骤①中所述的L-苯丙氨酸盐溶液原料液浓度可为1％。

步骤①中原料液先经过原料罐的缓冲再经过预热器预热，原料液预热后的温度控制在50-60℃，便于系统的自行热平衡，使系统热量得到充分利用，节约能源。