专利名称：溶液蒸发浓缩方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种溶液蒸发浓縮方法及装置，尤其是对多效蒸发中最终 浓縮效浓縮方法及装置的改进。
背景技术：
溶液蒸发浓縮常采用降膜蒸发及强制循环蒸发，蒸发水分浓縮溶液。 降膜蒸发器具有效数多、循环量小、蒸汽消耗低、动力消耗少的特点，但 随着水分蒸发浓度提高，溶液流动性变差会出现粘壁、干化、最终导致蒸 发管堵塞，因此只适用于较低浓度和/或流动性好溶液蒸发浓縮；强制循环 蒸发，则弥补其不足，用于高浓度、高粘度时蒸发浓縮，但缺点是动力消 耗大，蒸发强度低。因此物料溶液多效蒸发浓縮，在低浓度时采用降膜蒸 发工艺，而随着水分蒸发浓度提高，物料流动性变差，根据物料性质不同， 一般浓度浓縮至20-40%以上时，则只能采用强制循环蒸发至最终浓度。然 而为实现多效蒸发中蒸汽合理匹配，在蒸发效数设计时，往往还未达到需 要采用强制循环蒸发溶液浓度时，也只能转为采用强制循环蒸发，这样使 得强制循环溶液量增加，从而导致蒸发动力消耗增加，蒸发成本大；此外， 过早采用强制循环，还会降低出液速度。这种按蒸汽匹配设计效数，提前 转入强制蒸发现象客观存在，长期均未能突破解决，成为行业惯例。例如 中国专利CN200410024000.1公开的碳分母液蒸发结晶析盐工艺，即采取两 段蒸发，首先将母液进行低浓度降膜蒸发，再进行高浓度强制循环蒸发。
发明内容
本发明的目的在于克服上述己有技术的不足，提供一种能有效降低蒸 发浓縮能源消耗，并且可提高出液速度的溶液蒸发浓縮方法。
本发明的另一目的在于提供一种用于上述溶液蒸发浓縮方法的装置。 本发明第一目的实现，主要改进是在溶液多效蒸发浓縮中，使最终浓 縮效由单一强制循环蒸发，改为部分采用降膜蒸发，部分采用强制循环蒸 发的组合蒸发工艺，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说， 本发明溶液蒸发浓縮方法，包括串联组合的降膜蒸发和强制循环蒸发，其
特征在于降膜蒸发至最终浓縮效时，采用物料串联组合的部分降膜蒸发， 部分强制循环蒸发。
本发明最终浓縮效中降膜与强制循环溶液浓度分割，根据蒸发物料不 同而不同， 一个遵循的原则是，尽可能使强制蒸发循环量最小化，即能用 降膜蒸发时，则用降膜蒸发，需要用强制循环才将其切出分割进入强制循 环蒸发。
工艺过程为前效蒸发出料溶液，首先进入组合工艺降膜蒸发循环浓 縮，降膜蒸发至需采用强制循环蒸发浓度时，转入强制循环蒸发，强制循 环蒸发至出料浓度时出料。降膜蒸发及强制循环蒸发出料，经各自分离装 置进行料液、汽体分离，蒸汽排出供下效加热或作其他用途，物料则分别 进入降膜循环蒸发，及强制循环蒸发。工艺管路中各段均设置有阀进行控
制和切换。
根据上述工艺，本发明第二目的溶液蒸发浓縮装置，其特征在于由降 膜蒸发装置与强制循环蒸发装置按物料串联组合，两蒸发装置出料分别与 各自分离装置循环连接。
为减小设备布置面积，和相应连接管道，降低设备等价，本发明溶液 蒸发浓縮装置， 一种较好是将降膜蒸发与强制循环蒸发各自的分离装置， 按内外套合组合成一个，外分离器采用旋风分离器，内分离器采用重力分 离器，外旋风分离器与降膜蒸发装置按物料循环连接，内重力分离器与强 制循环蒸发装置按物料循环连接。试验认为，组合分离器，外旋风分离器 直径，较好为内重力分离器直径的1.2 — 2.5倍；外旋风分离器高度，较好
为内重力分离器高度的1.0—2.5倍。
本发明溶液浓縮蒸发，由于在最终浓縮效，采用按物料串联组合部分 降膜蒸发，部分强制循环蒸发工艺，充分发挥了降膜蒸发效能高、电耗少 和强制循环抗堵塞、抗积垢优点，集两者优点，克服了其相应不足，得到 互补支持，较原最终浓縮效单一采用强制循环蒸发，具有显著高的传热效
能和优越的抗积垢性能，蒸发浓缩动力消耗低，可以节约动力消耗50-80%, 并且强制循环蒸发量大大减少，显著提高了出液速度，可以提高出液速度 3-10倍。两蒸发装置按物料串联组合，充分提高了能源的使用效能，尤其 是共用一个组合分离器，还可以减少设备占地面积、连接管道，及制造成本，降低工程造价。重力分离器与旋风分离器内外套合，在旋风分离器中 增加的内蒸发室，不仅有效消除了旋风分离中间低分离上升汽流的影响， 而且增大了汽体与器壁的接触面积，显著提高了分离能力，优于通常单一
旋风分离器；内蒸发室，又使垂直上升汽体在旋风分离汽体带动下呈旋转 气流，使单一低效的重力分离变为记效的离心分离，也提高了分离效果， 整个分离器综合效果显著。本发明工艺及装置，特别适用于浓縮比大、物 料特性随浓度变化大的物质的浓縮蒸发，例如含有蛋白、胶体一类物料及 粘度和积垢性随浓度升高物料的蒸发。
以下结合一个具体实施方式
，示例性说明本发明，以使对本发明有更 好的理解，但示例中具体细节，不应理解为对本发明的具体限定。
图1为本发明组合蒸发浓縮装置结构示意图。 图2为套合组合分离器结构示意图。
具体实施例方式
以50T/h酒精废液四效蒸发为例，进料浓度3.5%，进料量55.56T/h, 出料浓度35%，出料量5.56T/h,平均每效蒸发量12.5T/h，浓度超过25% 时须采用强制循环。
实施例参见附图，出料效采用降膜与强制循环组合蒸发工艺。
工艺过程先按设计采用降膜蒸发，当降膜蒸发至最终浓缩效，前出 料物料先进行降膜蒸发，由进料口ll，经循环管13进入降膜蒸发器1，加 热后蒸发出料经管3进入组合式分离器4，分离后汽体由蒸气排出口 14排 出供下效加热；分离后液体经引流管12，与降膜蒸发循环管合并，由泵2 再次循环蒸发。当降膜蒸发浓縮至强制循环浓度时，经过料管10、泵7、 强制循环管9，进入强制循环蒸发器5蒸发浓縮，强制循环出料经循环管8， 进入组合分离器4，分离汽体由排汽口 14排出供下效加热，分离后液体， 再次经循环管9、泵7进入强制循蒸发器5循环蒸发，至浓度达到出料要求 时，经出料口6出料排出。各管路上均有阀门控制物料流量。，
组合分离器分离过程，降膜蒸发出料，经管3切向进入组合分离器4， 沿外筒15螺旋上升，将液滴甩向器壁获得离心分离，分离后液体由底部出 料口12排出，进入降膜蒸发器循环管路；强制蒸发出料经管8，由内套的重力分离器汽化管16进入，在内夹套17中汽化分离，物料下落由内筒排 液口9，进入循环管，再次强制循环蒸发，汽体向上经锥帽帽18捕沫装置 撞击，分离物料后汽体则与外筒降膜旋转汽体混合，带动旋流作离心汽料 分离，部分窜流至中心的汽流，经排汽口下方捕沬装置例如锥帽19撞击， 再次分离其中物料，分离蒸汽则由蒸汽排出口 M排出，供下效加热或作其 他用途。
降膜蒸发出料效的进料量为总进料量减去前三效的蒸发量，55.56— 12.5X3 = 18.06 T/h，降膜蒸发器1进料浓度10.77%，进料量18.06 T/h， 在降膜蒸发器中循环蒸发至浓度25%时，蒸发器出料量7.78T/h，降膜蒸发 器蒸发量10.28T/ h。蒸发器运行浓度25%，所需传热面积650m2，所需循 环泵流量Q-300m，扬程H-20m ，功率P-30kw;
强制循环由前级降膜蒸发出料浓度25%物料，引入强制循环蒸发器5， 循环蒸发至浓度35%时出料，蒸发器进料量7.78T/h。蒸发器出料量5.56T/ h，蒸发器蒸发量2.22T/ h。蒸发器运行浓度35%，所需传热面积240m2， 所需循环泵流量Q=200m，扬程H-30m ，功率P=37kw。
组合汽液分离器为小2150X5200。
比较例采用通常蒸发方案出料效采用强制循环蒸发浓縮，进料量 为总进料量减去前三效的蒸发量，55.56—12.5X3 = 18.06T/h，此时出料效 的进料浓度为10.77%，出料效的出料浓度为35%。出料效运行浓度为35%， 所需强制循环蒸发传热面积1220m2，所需循环泵流量Q=1000m，扬程 H=30m ，功率P-160kw，所配汽液分离器为》2400X5500。
本发明组合工艺与单一采用强制循环蒸发浓縮比较
本发明工艺传热面积合计650m2+240m2 = 890m2，比单一强制循环蒸 发器的1220m2减少330m2，节省27%;
本发明工艺装机容量合计30kw+37kw =67 kw，比单一强制循环蒸 发器的160kw减少93 kw，节省58%;
汽液分离器耗材节省25%;
出液速度提高2.32倍(18.16/7.78)。
本发明组合工艺中，降膜蒸发器可以采用现有技术中多种降膜蒸发器， 无特别要求， 一种常用为管式蒸发器。捕沫装置还可以采用其他结构形式。
权利要求
1. 溶液蒸发浓缩方法，包括串联组合的降膜蒸发和强制循环蒸发，其特征在于降膜蒸发至最终浓缩效时，采用物料串联组合的部分降膜蒸发，部分强制循环蒸发。
2、 根据权利要求1所述溶液蒸发浓縮方法，其特征在于最终浓縮效中降 膜与强制循环溶液浓度分割，为使强制蒸发循环量最小化。
3、 根据上述任一权利要求所述溶液蒸发浓縮装置，其特征在于由降膜蒸 发装置与强制循环蒸发装置按物料串联组合，两蒸发装置出料分别与各自分 离装置循环连接。
4、 根据权利要求3所述溶液蒸发浓縮装置，其特征在于降膜蒸发与强制 循环蒸发共用一个组合分离器。
5、 根据权利要求4所述溶液蒸发浓縮装置，其特征在于组合分离器由外 旋风分离器内重力分离器套合组合。
6、 根据权利要求5所述溶液蒸发浓縮装置，其特征在于外旋风分离器直 径为内重力分离器直径1.2—2.5倍。
7、 根据权利要求5所述溶液蒸发浓縮装置，其特征在于外旋风分离器高 度为内重力分离器高度1.0—2.5倍。
8、 根据权利要求3、 4、 5、 6或7所述溶液蒸发浓縮装置，其特征在于 外旋风分离器内排汽口下方有捕沫装置。
9、 根据权利要求3、 4、 5、 6或7所述溶液蒸发浓縮装置，其特征在于 重力分离器上方有锥帽捕沫装置。
全文摘要
本发明是对溶液多效蒸发中最终浓缩效浓缩方法及装置的改进，其特征是多效蒸发浓缩降膜蒸发至最终浓缩效时，采用物料串联组合的部分降膜蒸发，部分强制循环蒸发，两蒸发装置按此工艺要求物料串联，并共用一个组合分离器。本发明充分发挥了降膜蒸发效能高、电耗少和强制循环抗堵塞、抗积垢优点，克服了其相应不足，使两工艺得到互补支持，较原最终浓缩效单一采用强制循环蒸发，可以节约动力消耗50-80％，提高出液速度3-10倍，并能节约设备投资。特别适用于浓缩比大、物料特性随浓度变化大的物质的浓缩蒸发，例如含有蛋白、胶体一类物料及粘度和积垢性随浓度升高物料的蒸发。
文档编号B01D1/00GK101204633SQ20071002532
公开日2008年6月25日 申请日期2007年7月17日 优先权日2007年7月17日
发明者王三君, 王小君 申请人:江苏纵横浓缩干燥设备有限公司