一種蒸發(fā)系統(tǒng)及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種蒸發(fā)系統(tǒng)，包括至少一個降膜蒸發(fā)器和一個多相流蒸發(fā)裝置、至少一個沉降筒。本發(fā)明提供的包括降膜蒸發(fā)器、多相流蒸發(fā)裝置等的高效蒸發(fā)系統(tǒng)及其操作方法，將換熱效率很高的降膜蒸發(fā)器與具有自除垢功能的多相流蒸發(fā)裝置有機(jī)結(jié)合起來，適合石油化工、煤化工、水處理、等領(lǐng)域大量物料的蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶操作，尤其適合各種廢水的蒸發(fā)濃縮或脫鹽，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。該蒸發(fā)系統(tǒng)具有熱效率高、且具有防垢、防掛壁現(xiàn)象的功能，不僅提高了裝置的換熱效率，還大大延長了裝置的洗效周期，提高了生產(chǎn)效率。
【專利說明】一種蒸發(fā)系統(tǒng)及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于熱交換領(lǐng)域，具體為一種應(yīng)用蒸汽的熱交換系統(tǒng)及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶操作是廣泛應(yīng)用的化工單元操作，廣泛應(yīng)用于石油化工、煤化工、水處理、海水淡化、食品醫(yī)藥行業(yè)、化工原料等行業(yè)，在蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶操作過程中，普遍存在能耗高、結(jié)垢、掛壁等問題，針對以上問題，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，有通過采用降膜蒸發(fā)器或板式蒸發(fā)器達(dá)到提高換熱效率降低能耗的目的，也有通過采用多相流或三相流蒸發(fā)器解決結(jié)垢及掛壁的問題，但降膜蒸發(fā)器或板式蒸發(fā)器因結(jié)構(gòu)原因不能解決結(jié)垢或掛壁問題，工程應(yīng)用中遇到有結(jié)垢或掛壁傾向的物料不能適用；多相流或三相流蒸發(fā)器也因結(jié)構(gòu)特點(diǎn)存在換熱效果不理想的問題。
[0003]自降膜蒸發(fā)器和多相流蒸發(fā)裝置有各自的優(yōu)勢和缺點(diǎn)，如何結(jié)合二者的優(yōu)勢、避開各自的缺點(diǎn)，達(dá)到更好的蒸發(fā)效果、延長設(shè)備壽命，是擺在該領(lǐng)域技術(shù)人員面前的一大課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提出多相流蒸發(fā)裝置和降膜蒸發(fā)器有機(jī)結(jié)合的高效蒸發(fā)系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的另一目的是提出一種應(yīng)用所述蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)物料的方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)上述目的的具體技術(shù)方案為:
[0007]—種蒸發(fā)系統(tǒng)，其包括至少一個降膜蒸發(fā)器、一個多相流蒸發(fā)裝置和至少一個沉降筒；
[0008]所述降膜蒸發(fā)器設(shè)置有蒸汽入口和蒸汽出口、物料入口和物料出口 ；所述沉降筒設(shè)置有被濃縮物料入口、濃縮物出口和上清液出口 ；
[0009]所述多相流蒸發(fā)裝置的物料入口和降膜蒸發(fā)器的物料出口連接，多相流蒸發(fā)裝置物料出口和沉降筒的被濃縮物料入口連接，沉降筒的上清液出口與多相流蒸發(fā)裝置的物料入口連接。
[0010]其中，所述蒸發(fā)系統(tǒng)還包括表面冷凝器和真空泵，降膜蒸發(fā)器的蒸汽出口與表面冷凝器連接，表面冷凝器與真空泵連接。
[0011]其中，所述降膜蒸發(fā)器的數(shù)量N為1-5，降膜蒸發(fā)器互相串聯(lián)連接，第N個降膜蒸發(fā)器的蒸汽出口與表面冷凝器連接。N的數(shù)目根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計，但一般不超過5個，超過此數(shù)目，則達(dá)不到蒸發(fā)分離的目的，降膜蒸發(fā)器多了要增加設(shè)備投資，還會影響經(jīng)濟(jì)效益。
[0012]其中，所述多相流蒸發(fā)裝置包括多相流蒸發(fā)器和蒸發(fā)分離室，多相流蒸發(fā)器與降膜蒸發(fā)器連接，所述多相流蒸發(fā)器設(shè)置有加熱裝置。
[0013]其中，所述串聯(lián)是以連接多相流蒸發(fā)裝置的降膜蒸發(fā)器起計數(shù)，前一個降膜蒸發(fā)器的蒸汽出口與后一個降膜蒸發(fā)器的蒸汽入口連接，前一個降膜蒸發(fā)器的物料入口與后一個降膜蒸發(fā)器的物料出口連接。
[0014]其中，所述沉降筒的數(shù)目為1-10個。
[0015]一種使用本發(fā)明提出的蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)物料的方法，包括步驟:待蒸發(fā)的物料原液進(jìn)入降膜蒸發(fā)器，然后進(jìn)入多相流蒸發(fā)裝置，在多相流蒸發(fā)裝置內(nèi)被加熱并分離為蒸汽和被濃縮物料，被濃縮物料進(jìn)入沉降筒分離并排出濃縮物，沉降筒分離出的上清液重新進(jìn)入多相流蒸發(fā)裝置，進(jìn)行再次蒸發(fā)。上清液蒸發(fā)最后得到的蒸汽可以排放或者冷凝回收。
[0016]待蒸發(fā)物料依次進(jìn)入降膜蒸發(fā)器和多相流蒸發(fā)裝置，不僅換熱充分，而且多相流蒸發(fā)裝置還具有自除垢的功能，因此，尤其適于廢水的處理。
[0017]其中，用于加熱的一次蒸汽首先進(jìn)入多相流蒸發(fā)裝置進(jìn)行換熱；多相流蒸發(fā)裝置內(nèi)分離出的二次蒸汽進(jìn)入降膜蒸發(fā)器，換熱后產(chǎn)生第2個二次蒸汽，經(jīng)過N個降膜蒸發(fā)器中的換熱，最后從降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入表面冷凝器。降膜蒸發(fā)器適于粘度大的物料的處理。蒸汽多級換熱，可以使蒸汽的熱能充分被利用。一次蒸汽溫度為90-300°C，根據(jù)待蒸發(fā)物料的不同，可選擇溫度不同的一次蒸汽。
[0018]其中，最后從降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入表面冷凝器，通過真空泵排出。
[0019]其中，所述待蒸發(fā)的物料原液最先進(jìn)入最后一個降膜蒸發(fā)器，物料和蒸汽采用逆流的方式換熱。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:
[0021]本發(fā)明特別設(shè)計的包括自降膜蒸發(fā)器、多相流蒸發(fā)裝置的高效蒸發(fā)系統(tǒng)及其操作方法，將換熱效率很高的自降膜蒸發(fā)器與具有自除垢功能的多相流蒸發(fā)裝置有機(jī)結(jié)合起來，適合石油化工、煤化工、水處理、海水淡化、食品醫(yī)藥行業(yè)、化工原料生產(chǎn)等領(lǐng)域大量物料的蒸發(fā)濃縮及結(jié)晶操作，尤其適合各種廢水的蒸發(fā)濃縮或脫鹽，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。該蒸發(fā)系統(tǒng)具有換熱效率高、且具有防垢、防掛壁現(xiàn)象的功能，不僅大大提高了裝置的換熱效率，還大大延長了裝置的洗效周期，提高了生產(chǎn)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的蒸發(fā)系統(tǒng)。
[0023]圖1中，I為多相流蒸發(fā)器，2為I效降膜蒸發(fā)器，3為II效降膜蒸發(fā)器，4為III效降膜蒸發(fā)器，5為IV效降膜蒸發(fā)器，6為V效降膜蒸發(fā)器，7為表面冷凝器，13為真空泵，
9、10、11為沉降筒，12為多相流蒸發(fā)分離室，4、8、15、16、17、18為循環(huán)泵。
【具體實(shí)施方式】
[0024]現(xiàn)以以下最佳實(shí)施例來說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0025]實(shí)施例中，除非特殊說明，所使用的設(shè)備和方法均為本領(lǐng)域常規(guī)的設(shè)備和方法。
[0026]實(shí)施例1:一種高效蒸發(fā)系統(tǒng)
[0027]參見圖1。
[0028]本實(shí)施例的蒸發(fā)系統(tǒng)包括5個降膜蒸發(fā)器2、3、4、5、6和一個多相流蒸發(fā)裝置，以及表面冷凝器7，真空泵13，6個循環(huán)泵8、14、15、16、17、18，3個沉降筒9、10、11，蒸汽管線和物料管線，圖1中虛線為蒸汽管線，實(shí)線為物料管線。
[0029]該多相流蒸發(fā)裝置包括圓柱形多相流蒸發(fā)器I和多相流蒸發(fā)分離室12，多相流蒸發(fā)分離室12的體積為10m3。多相蒸發(fā)器I設(shè)置有中部的蒸汽入口和上部的蒸汽出口、底部的物料入口和頂部的物料出口 ；3個沉降筒9、10、11為圓柱形，分別包括其頂部的被濃縮液入口、底部的濃縮物出口和上部的上清液出口。
[0030]多相流蒸發(fā)器I的物料入口通過循環(huán)泵14、物料管線和I效降膜蒸發(fā)器2的物料出口連接。多相流蒸發(fā)器I的物料出口通過物料管線和蒸發(fā)分離室12的物料入口連接，多相流蒸發(fā)分離室12的被濃縮液出口和沉降筒9、10、11的被濃縮液入口通過物料管線連接，沉降筒9、10、11的泥水出口通過循環(huán)泵8和物料管線與多相流蒸發(fā)器I的物料入口連接。5個降膜蒸發(fā)器體積均為10m3。降膜蒸發(fā)器串聯(lián)連接，V效降膜蒸發(fā)器6的蒸汽出口和表面冷凝器7通過蒸汽管線連接，表面冷凝器7連接有真空泵13。
[0031]實(shí)施例2:使用實(shí)施例1的蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)物料
[0032]需濃縮物料為5wt%含鹽廢水，多相流蒸發(fā)裝置內(nèi)的固體顆粒為惰性的剛玉(直徑3-5mm)顆粒。含鹽廢水的進(jìn)料速度為5000Kg/h。
[0033]含鹽廢水首先進(jìn)入V效降膜蒸發(fā)器6，通過循環(huán)泵18，依次進(jìn)入IV效降膜蒸發(fā)器5、循環(huán)泵17、III效降膜蒸發(fā)器4、循環(huán)泵16、II效降膜蒸發(fā)器3、循環(huán)泵15、I效降膜蒸發(fā)器2、循環(huán)泵14、多相流蒸發(fā)器1、多相流蒸發(fā)分離室12、沉降筒9、10、11。通過沉降將濃縮得到的鹽泥(濃縮物)排出沉降筒9、10、11，同時處于沉降筒上部的廢水(上清液)通過循環(huán)泵8重新打入多相流蒸發(fā)器1，進(jìn)行再次蒸發(fā)最終形成濃縮鹽泥從沉降筒9、10、11排出。
[0034]蒸汽流程為:一次蒸汽首先進(jìn)入多相流蒸發(fā)器1，同時從多相流蒸發(fā)分離室12產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入I效降膜蒸發(fā)器2，I效降膜蒸發(fā)器2產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入II效降膜蒸發(fā)器3，II效降膜蒸發(fā)器3產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入III效降膜蒸發(fā)器4，III效降膜蒸發(fā)器4產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入IV效降膜蒸發(fā)器5，IV效降膜蒸發(fā)器5產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入V效降膜蒸發(fā)器6，V效降膜蒸發(fā)器6產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入表面冷凝器7，通過真空泵13排出。蒸汽從I效降膜蒸發(fā)器2至V效降膜蒸發(fā)器6溫度依次降低，初始溫度200°C，最后為105°C。蒸汽耗量2000kg/h。
[0035]真空泵排出的蒸汽雜質(zhì)含量符合排放標(biāo)準(zhǔn)，其液體電導(dǎo)率在I μ s.cnT1以下。
[0036]對于生產(chǎn)過程中蒸發(fā)器換熱管內(nèi)表面的垢層，可由具有自除垢功能的多相流蒸發(fā)裝置的固體顆粒自行清除，所以有效預(yù)防了塊狀垢層對蒸發(fā)器的堵塞。
[0037]實(shí)施例3:用于粘度大的物料的蒸發(fā)系統(tǒng)及蒸發(fā)過程
[0038]本實(shí)施例的蒸發(fā)系統(tǒng)包括多相流蒸發(fā)器、多相流蒸發(fā)分離室。多相流蒸發(fā)分離室的體積為5m3。2個降膜蒸發(fā)器，表面冷凝器，真空泵，3個循環(huán)泵，3個沉降筒，蒸汽管線和物料管線。其連接方式和相對位置與實(shí)施例1相同。降膜蒸發(fā)器體積均為5m3。
[0039]需濃縮物料為12wt%玉米淀粉漿料，粘度2.4厘泊。多相流蒸發(fā)裝置內(nèi)的固體顆粒為惰性的剛玉(直徑3-5mm)顆粒。
[0040]物料和蒸汽的流程與實(shí)施例2相同。需濃縮物料的進(jìn)料速度為600g/min，蒸汽耗量100kg/h。用真空泵控制降膜蒸發(fā)器的真空度，一次蒸汽的溫度為95°C，最后產(chǎn)生的二次蒸汽溫度為44°C。從沉降筒得到濃度為60wt%的濃縮漿料，粘度12厘泊。表面冷凝器產(chǎn)生的蒸汽通過真空泵排放。
[0041]以上的實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種蒸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個降膜蒸發(fā)器、多相流蒸發(fā)裝置和至少一個沉降筒； 所述降膜蒸發(fā)器設(shè)置有蒸汽入口和蒸汽出口、物料入口和物料出口 ；所述沉降筒設(shè)置有被濃縮物料入口、濃縮物出口和上清液出口 ； 所述多相流蒸發(fā)裝置的物料入口和降膜蒸發(fā)器的物料出口連接，多相流蒸發(fā)裝置物料出口和沉降筒的被濃縮物料入口連接，沉降筒的上清液出口與多相流蒸發(fā)裝置的物料入口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)系統(tǒng)還包括表面冷凝器和真空泵，降膜蒸發(fā)器的蒸汽出口與表面冷凝器連接，表面冷凝器與真空泵連接。
3.如權(quán)利要求1或2任一所述的蒸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述降膜蒸發(fā)器的數(shù)量N為1-5，降膜蒸發(fā)器互相串聯(lián)連接，最后一個降膜蒸發(fā)器的蒸汽出口與表面冷凝器連接。
4.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述多相流蒸發(fā)裝置包括多相流蒸發(fā)器和蒸發(fā)分離室，所述蒸發(fā)分離室與所述降膜蒸發(fā)器連接，所述多相流蒸發(fā)器設(shè)置有加熱裝直。
5.如權(quán)利要求3所述的蒸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述串聯(lián)是以連接多相流蒸發(fā)裝置的降膜蒸發(fā)器起計數(shù)，前一個降膜蒸發(fā)器的蒸汽出口與后一個降膜蒸發(fā)器的蒸汽入口連接，前一個降膜蒸發(fā)器的物料入口與后一個降膜蒸發(fā)器的物料出口連接。
6.如權(quán)利要求1所述的蒸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，所述沉降筒的數(shù)目為1-10個。
7.一種使用權(quán)利要求1~6任一所述的蒸發(fā)系統(tǒng)蒸發(fā)物料的方法，其特征在于，待蒸發(fā)的物料原液進(jìn)入降膜蒸發(fā)器，然后進(jìn)入多相流蒸發(fā)裝置，在多相流蒸發(fā)裝置內(nèi)被加熱并分離為蒸汽和被濃縮物料，被濃縮物料進(jìn)入沉降筒分離并排出濃縮物，沉降筒分離出的上清液重新進(jìn)入多相流蒸發(fā)裝置，進(jìn)行再次蒸發(fā)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，用于加熱的一次蒸汽進(jìn)入多相流蒸發(fā)裝置換熱；多相流蒸發(fā)裝置內(nèi)產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入降膜蒸發(fā)器，換熱后產(chǎn)生第2個二次蒸汽，經(jīng)過N個降膜蒸發(fā)器中的換熱，最后從降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入表面冷凝器。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，最后一個降膜蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入表面冷凝器，通過真空泵排出。
10.如權(quán)利要求6、任一所述的方法，其特征在于，所述待蒸發(fā)的物料原液先進(jìn)入最后一個降膜蒸發(fā)器。
【文檔編號】B01D1/26GK103537107SQ201210241380
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月11日
【發(fā)明者】司繼松, 王智博, 王榮春, 陳杰 申請人:藍(lán)星(北京)化工機(jī)械有限公司