[发明专利]凝汽源热泵驱动多效蒸馏工艺

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种海水淡化、食品加工、饮料生产、污水处理、净水处理、中水处理、化工行业、家用水净化、商用水净化、家用电器所使用的凝汽源热泵驱动多效蒸馏工艺。

(二)背景技术

压汽蒸馏装置：海水在蒸发冷凝器的蒸发侧受热而蒸馏出二次蒸汽，被水蒸汽压缩机压缩以提高压力和温度后，重新输入蒸发冷凝器的冷凝侧，作为加热蒸汽而在凝结成为淡水的同时回收其凝结潜热，以为其蒸发侧提供海水蒸馏潜热，使得装置的驱动能耗降至最低；此外，补充海水回收取用淡水和排放盐水中的显热，以使装置的热功效率进一步提高。

该装置的优点如下：(1)回收二次蒸汽凝结潜热以及取用淡水和排放盐水的显热，以实现独立的蒸馏操作，其中水蒸汽压缩机的输入轴功恰好补偿装置热损；(2)装置驱动电耗为11-120kW*h/t；(3)产品水质可达饮用标准。

但是压汽蒸馏装置的缺点也制约其进一步发展：(1)水蒸汽压缩机的价格极其昂贵，无油技术较为复杂，从而导致产品可靠性降低、维修困难；(2)装置属于大型化工设备，因此难以实现小型化、家电化；(3)既无法避免二次蒸汽对水蒸汽压缩机的腐蚀，也无法避免水蒸汽压缩机对二次蒸汽的腐蚀，无法处理腐蚀性溶液和热敏性物料，无法制取高标准注射液；(4)由于水的化学活跃度拐点为60℃，因此针对腐蚀性溶液或热敏性物料，必须采用70℃以下的低温蒸馏工艺，而在真空时由于水蒸汽的密度过低，导致水蒸汽压缩机的吸气排量和造价成百倍地高于热泵压缩机，使其经济性极差、交货期慢长、维修成本高昂；(5)无法实现全温度范围、全容量范围的蒸馏工艺。

(三)发明内容

本发明目的是：系统集成凝汽源热泵、多效蒸馏工艺，是热泵行业、蒸馏行业的跨界产品；通过凝汽源热泵直接回收末效二次蒸汽凝结潜热，实现冷凝器独立提供首效蒸馏所需热源，并逐效利用二次蒸汽凝结潜热；实现冷凝器、多效蒸馏器、蒸发器的系统化设计；实现凝汽源热泵驱动多效蒸馏工艺。

按照附图1所示的凝汽源热泵驱动多效蒸馏工艺，其由1-蒸发器；2-淡水槽；3-淡水管；4-膨胀阀；4-1-干燥过滤器；5-压缩机；5-1-驱动设备；5-2-缸套回热器；5-3-过冷回热器；5-4-油分离器；5-5-油过滤器；5-6-流量开关；5-7-电磁阀；5-8-油冷却器；5-9-手动阀；6-多效蒸馏器；6-1-料液进口管；6-2-蒸馏器；6-2-I-首效冷凝蒸馏器；6-2-II-中效凝结蒸馏器；6-2-III-末效凝结蒸馏器；6-3-分配器；6-4-气态热泵工质进口；6-5-液态热泵工质出口；6-6-浓缩液出口管；6-7-不凝气排出管；6-8-汽液分离器；6-9-预热器；7-热泵工质；8-料液；9-料液流量调节阀；10-淡水；11-浓缩液；12-压力开关；13-温度开关；14-真空泵；15-淡水回热器；16-淡水泵；17-浓缩液回热器；18-浓缩液循环泵；19-料液泵；20-排气阀；21-固液分离机；22-结晶物组成，其特征在于：

蒸发器1顶部气态热泵工质出口通过管道连接压缩机5、油分离器5-4、气态热泵工质进口6-4、首效冷凝蒸馏器6-2-I的工质侧、液态热泵工质出口6-5、过冷回热器5-3、干燥过滤器4-1、膨胀阀4、蒸发器1底部液态热泵工质进口，组成热泵循环回路；

油分离器5-4底部出油口通过管道连接手动阀5-9、油冷却器5-8润滑油侧、油过滤器5-5、流量开关5-6、电磁阀5-7、手动阀5-9、压缩机5回油口，组成油冷放热回路；

多效蒸馏器6中的首效冷凝蒸馏器6-2-I的吸热蒸馏表面与中效凝结蒸馏器6-2-II的放热凝结表面，组成首效热管式蒸馏室I；

中效凝结蒸馏器6-2-II的吸热蒸馏表面与末效凝结蒸馏器6-2-III的放热凝结表面，组成中效热管式蒸馏室II；

末效凝结蒸馏器6-2-III的吸热蒸馏表面与蒸发器1的放热凝结表面，组成末效热管式蒸馏室III；

各效蒸馏室的凝结水出口和淡水槽2的底部，通过淡水管3相互连接，组成淡水收集回路；

蒸发器1的底部液态热泵工质进口、换热管工质侧、顶部气态热泵工质出口，组成热泵工质的管外取热满液式蒸发回路；

蒸发器1顶部气态热泵工质出口管外表面设置的感温包闭环控制膨胀阀4的开度，而膨胀阀4的出口通过管道连接蒸发器1的底部液态热泵工质进口，组成热泵工质膨胀控制回路；

首效冷凝蒸馏器6-2-I的气态热泵工质进口6-4、换热面工质冷凝侧、液态热泵工质出口6-5，组成热泵工质的冷凝放热回路；