[发明专利]部分蒸汽再压缩蒸发浓缩系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种部分蒸汽再压缩蒸发浓缩系统及方法，属于节能及环保领域。

背景技术

传统的蒸发浓缩结晶设备多采用外加蒸汽作为热源，常用的是单效或多效蒸发技术，最终是将分离器产生的二次蒸汽直接排出或是经冷凝设备冷凝后排走。这样不仅浪费了二次蒸汽的潜热，浪费了能源，还得为冷凝二次蒸汽增加一套冷凝设备，既增加了投资又不环保和经济。

目前最先进的是蒸汽机械再压缩蒸发浓缩结晶系统，其原理是采用蒸汽压缩机将分离器产生的二次蒸汽进行压缩，提升品位，在加热器中利用其潜热对原料进行加热，在一些情况下，较单效和多效系统而言，具有节能的优势。但蒸汽压缩机的价格也是昂贵的，并且蒸汽压缩机的价格是随着结构尺寸的增加而呈指数增长，这也就意味着如果蒸汽压缩机的结构尺寸下降，其价格下降的幅度就比较大。

较前几年而言，目前人们越来越接受了蒸汽机械再压缩蒸发浓缩技术是比较节能的概念，认为只要采用蒸汽机械再压缩就能节约大量的能量。

但通过近年来我们的研究发现，常规的蒸汽机械再压缩蒸发浓缩技术，并不是对所有的物料蒸发浓缩都有明显的节能效果，如某些沸点升高较高、或要求传热温差较大的物料蒸发浓缩结晶的节能效果就不佳，甚至没有节能效果。

为此，如何设计一个比常规的蒸汽机械再压缩蒸发浓缩技术更加合理、更加节能、成本更低的蒸发浓缩结晶系统，成为一个新的研究方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够连续进料、出料和能够节约能源、成本更低，并且可以在不同温度范围下工作的结构紧凑的部分蒸汽再压缩蒸发浓缩系统和方法。

本发明由原料罐、第一级预热器、第二级预热器、物料循环泵、换热器、分离器、二次蒸汽稳压分配器、蒸汽压缩机、凝液罐、成品罐、出料泵、真空泵组成；

其中第一级预热器具有冷侧入口、冷侧出口、热侧入口、热侧出口；第二级预热器具有冷侧入口、冷侧出口、热侧入口、热侧出口；换热器具有冷侧入口、冷侧出口、热侧入口、热侧出口；分离器具有入口、蒸汽出口、浓缩液出口；

其中原料罐出口与第一级预热器冷侧入口相连，第一级预热器冷侧出口与第二级预热器冷侧入口相连，第二级预热器冷侧出口与混合管入口相连，混合管出口与换热器冷侧入口相连，换热器冷侧出口与分离器入口相连；分离器的蒸汽出口与二次蒸汽稳压分配器入口相连；分离器的浓缩液出口分为两路，一路依次与出料泵和成品罐相连，另一路依次与物料循环泵和混合管入口相连；

二次蒸汽稳压分配器包括两个出口，一个出口依次与蒸汽压缩机和换热器热侧入口相连；另一个出口与第一级预热器热侧入口相连；换热器热侧出口与第二级预热器热侧入口相连，第二级预热器热侧出口与凝液罐相连；第一级预热器热侧出口与凝液罐相连。

所述二次蒸汽稳压分配器置于分离器的外部或内部的顶部位置。

系统运行过程如下：

一、抽真空过程：

在系统启动前，打开真空泵对整个蒸发浓缩系统管路及设备抽真空，达到系统操作压力要求后关闭真空泵；

二、蒸发浓缩过程：

来自原料罐的物料首先进入第一级预热器冷侧吸收来自二次蒸汽稳压分配器出口的二次蒸汽冷凝潜热后温度升高，再进入第二级预热器冷侧吸收来自换热器热侧出口的高压高温冷凝水显热，其温度继续升高；从第二级预热器冷侧出来的物料与来自物料循环泵出口的高温浓缩液在混合管处混合后其温度接近蒸发温度，然后再进入换热器冷侧，吸收来自蒸汽压缩机出口二次蒸汽冷凝潜热后，进入分离器入口；物料在分离器内转变为二次蒸汽和浓缩液混合物，分离器蒸汽出口的二次蒸汽进入二次蒸汽稳压分配器经过稳压后分为两路，一路直接进入第一级预热器热侧对原料进行预热；另一路进入蒸汽压缩机增压后进入换热器热侧对第一级预热器出口的原料进行再热；

分离器浓缩液出口物料分为两路，一路通过出料泵送入成品罐；另一路经过物料循环泵进入混合管与原料混合后进入换热器冷侧吸收二次蒸汽冷凝潜热部分蒸发后再进入分离器开始下一轮循环。

本发明所提供的设备能够满足连续进料和排料的浓缩结晶生产要求，采用二次蒸汽稳压分配器收集二次蒸汽，并将二次蒸汽进行分配，部分蒸汽进入蒸汽压缩机进行压缩，进入加热器利用了二次蒸汽的潜热，另外一部分二次蒸汽直接进入第一级预热器用于加热原料，节约了能源，省去了冷凝设备，进一步减少了冷却水的用量，较大幅度降低了企业采购蒸汽压缩机的成本，增加了企业收益，采用真空泵来抽出不凝性气体和维持系统内的真空度，保证溶液在设定的温度下沸腾蒸发。