专利名称：一种回热蒸发工艺及其工艺系统的制作方法
技术领域：
一种回热蒸发工艺及其工艺系统，属于二次蒸汽回热回收循环利用领域。具体涉 及一种在蒸发工艺中回收利用二次蒸汽的潜热，从而实现热能循环利用的工艺，可广泛应 用于环保、海水淡化、蒸馏水制取、化工生产中溶液浓缩及溶剂结晶等工业部门。
背景技术：
蒸发是通过加热使溶剂汽化，从而获得浓缩溶液或固体溶质的操作方法。蒸发可 以在常压、减压或加压下进行。目前工业上常用的蒸发类型有以下四种一、单效蒸发，是最基本的蒸发流程，原料液在蒸发器内被加热汽化，产生的二次 蒸汽不再利用。单效蒸发的能耗指标很高，但其设备及厂房投资成本却是最少的。二、多效蒸发，是将前效蒸发产生的二次蒸汽用作后效蒸发的加热蒸汽，使热量多 次利用，所以比单效蒸发的能耗指标低。但随效数的增加，能耗指标下降的趋势逐渐变缓， 而投资成本却是直线上升。三、热泵蒸发，是指把产生的二次蒸汽，利用压缩机的绝热压缩或利用蒸汽喷射泵 压缩，提高压力后送回加热室，再次用作加热蒸汽，提供汽化所需的热量。理论上，热泵蒸发 的能耗指标很低，但由于驱动压缩机所需的功率很大，在蒸发量大时，要增加配电设施，所 以投资成本增加；对于蒸汽喷射泵由于其携带比(驱动蒸汽量与吸入二次蒸汽量的比值) 不高，所以总有部分剩余二次蒸汽，而且，如果采用的驱动蒸汽中含有液滴，容易使喷嘴磨 损，使效率更为下降。这种蒸发模式以MVR蒸发器为代表。四、减压闪蒸，是把热溶液送入低压空间，使其在绝热条件下急骤汽化。适宜于回 收热溶液的热量或处理容易在加热面结垢的物料。以上四种蒸发类型，各有利弊，但普遍存在适用范围不广或者实际能耗比较高，生 产成本高等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种将二次蒸汽回收循 环使用，且成本低的回热蒸发工艺及其工艺系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该一种回热蒸发工艺，其特征在于 回热蒸发工艺顺序为原料液在换热器内升温后进入蒸发器，在蒸发器内继续吸热沸腾汽 化产生二次蒸汽，二次蒸汽通过与新鲜蒸汽换热，升高温度，同时在风机作用下增大压力， 转化为加热蒸汽，加热蒸汽回输到蒸发器，在蒸发器内放热，加热原料液，使原料液沸腾汽 化产生二次蒸汽，加热蒸汽同时凝结为饱和溶剂，饱和溶剂从蒸发器内排出回输到换热器 内与原料液发生热交换，使原料液升温，饱和溶剂放热后形成冷却溶剂排出。在蒸发器中，加热蒸汽凝结为饱和溶剂和原料液沸腾汽化二者温度差为8-20K。优选的，二次蒸汽与新鲜蒸汽换热通过混合换热的方式进行。二次蒸汽与新鲜蒸汽换热还可通过在二次换热器内，新鲜蒸汽直接加热二次蒸汽输送管路的方式进行。所述饱和溶剂为饱和水。一种回热蒸发工艺的工艺系统，其特征在于包括蒸发器、换热器、风机和输送管 路，原料液通过输送管路与换热器料液入口相连，换热器料液出口通过输送管路与蒸发器 料液入口相连，蒸发器料液出口与新鲜蒸汽输送管路相连，新鲜蒸汽和二次蒸汽混合后通 过三通输送管路与蒸发器加热蒸汽入口相连，三通输送管路上设有风机，蒸发器饱和溶剂 出口通过输送管路与换热器饱和溶剂入口相连。另一种回热蒸发工艺的工艺系统，其特征在于包括蒸发器、换热器、风机、二次换 热器和输送管路，原料液通过输送管路与换热器料液入口相连，换热器料液出口通过输送 管路与蒸发器料液入口相连，蒸发器料液出口与二次换热器入口相连，二次换热器加热蒸 汽入口与新鲜蒸汽输送管路相连，二次蒸汽在二次换热器内加热后通过输送管路与蒸发器 加热蒸汽入口相连，三通输送管路上设有风机，蒸发器饱和溶剂出口通过输送管路与换热 器饱和溶剂入口相连。本发明的回热蒸发工艺的运行包括三个换热过程1、液体间的换热过程原料液a初始状态和饱和水间的换热，在换热器2内进行，可采用逆流、顺流或混 流的换热方式。2、凝结-蒸发换热过程在蒸发器1中，加热蒸汽凝结，料液沸腾汽化。3、蒸汽间的换热过程新鲜蒸汽与二次蒸汽间的热传递过程，目的是实现加热蒸汽的工艺(温度、压力) 要求。本发明的回热蒸发工艺是利用热交换的方式提高二次蒸汽的温度，同时在加热和 风机共同作用下增大压力，使二次蒸汽转化为加热蒸汽，提供汽化所需的热量。在工程热力 学上，这种利用工质排出的一部分热量来加热工质的方法叫做回热。所以本发明提供的蒸 发的方法称之为回热蒸发。回热蒸发与机械压缩式热泵蒸发的相同点一、都将二次蒸汽转化为加热蒸汽；二、二者都无剩余二次蒸汽；三、启动时都需辅助加热。回热蒸发与机械压缩式热泵蒸发的不同点一、在工程热力学上，回热属于多变过程，与外界有热量交换；热泵属于绝热过程， 与外界无热量交换。二、二次蒸汽升温过程回热蒸发是通过热传递来实现的，过程中不出现能量形态 的转化；热泵蒸发是通过绝热压缩来实现的，过程中出现能量形态的转化，即电能一机械能 —热能。三、回热蒸发以消耗高温蒸汽为主；热泵蒸发以消耗电能为主。四、回热蒸发用风机，压力小，功率低；热泵蒸发用压缩机，压力高功率大。本发明的思路是将蒸发工艺产生的二次蒸汽通过加热升温，全部转化为可利用的加热蒸汽。具体为首先将原料液升温到沸点，进入蒸发器内，继续吸热汽化，产生二次 蒸汽。在新鲜蒸汽和风机的共同作用下，二次蒸汽的温度和压力共同升高，可以用作加热蒸 汽，从而满足加热要求。加热蒸汽在蒸发器内放热，凝结为饱和水。最后，从蒸发器排出的 饱和水与原料液再次发生热交换。由于过热蒸汽的传热系数一般都比较小，所以，若无特殊要求，本发明优选采用新 鲜蒸汽与二次蒸汽直接混合的方式换热。加热蒸汽应以饱和状态进入蒸发器中。由于溶质浓度增加会导致溶液沸点升高， 所以，蒸发得到的二次蒸汽往往是过热蒸汽；引入的新鲜蒸汽，由于压力减小，也变为过热 蒸汽。二者混合且经风机加压后，若加热蒸汽的过热度仍很高，过热蒸汽的传热系数一般都 比较小，可采用将蒸发器中凝结的饱和水喷入的方法，消除过热度，使加热蒸汽处于饱和状 态。若经过换热器放热后的冷却溶剂要求水分含量不可过高或不可含有水分时，则不 可采用二次蒸汽与新鲜蒸汽混合的方式进行热传递，可采用在换热器内，通过新鲜蒸汽对 二次蒸汽加热的方式提高二次蒸汽温度。与现有技术相比，本发明的回热蒸发工艺及其工艺系统所具有的有益效果是1、节能，适用面广，具有较低的汽水比。2、投资成本低，经济效益好，新鲜蒸汽可直接利用工厂生产过程中产生的蒸汽，不 必单独生产，能源循环利用。3、蒸发设备通用，原蒸发设备技术改造方便。
图1是本发明的工艺系统流程实施例1示意图。图2是本发明的工艺系统流程实施例2示意图。其中1、蒸发器2、换热器3、风机4、二次换热器a、原料液b、新鲜蒸汽C、冷却 溶剂。下面结合附图1 2对发明做进一步说明
具体实施例方式实施例1图1本发明的最佳实施例，参照附图1 工艺系统由蒸发器1、换热器2、风机3、原 料液a、新鲜蒸汽b和冷却溶剂c 其中，原料液a通过输送管路与换热器2料液入口相连， 换热器2料液出口通过输送管路与蒸发器1料液入口相连，新鲜蒸汽b和蒸发器1中输出 的二次蒸汽混合后通过输送管路、风机3与蒸发器1加热蒸汽入口相连，蒸发器1饱和溶剂 出口通过输送管路与换热器2饱和溶剂入口相连。系统正常运行后，原料液a在换热器2内升温后进入蒸发器1内，其在蒸发器1内 继续吸热沸腾汽化，产生的二次蒸汽与新鲜蒸汽b混合进行热传递，二次蒸汽温度升高，在 加热和风机3共同作用压力增大后，二次蒸汽转化为加热蒸汽。将所得的加热蒸汽回输到 蒸发器1，在蒸发器内1放热，加热料液，凝结为饱和溶剂。从蒸发器1排出的饱和溶剂回输 到换热器2内与原料液a发生热交换，用以加热原料液a，饱和溶剂放热后形成冷却溶剂c，从而实现热量的循环利用。经检测，在蒸发器1中，加热蒸汽凝结为饱和溶剂和原料液沸腾汽化二者温度差 为 8-20K。实施例2参照附图2 当饱和溶剂放热后对形成的冷却溶剂c要求水分含量不可过高或不 可含有水分时，可在二次蒸汽升温过程中，采用通过新鲜蒸汽b在换热器内，对二次蒸汽加 热的方式提高二次蒸汽温度。工艺系统流程原料液a通过输送管路与换热器2料液入口 相连，换热器2料液出口通过输送管路与蒸发器1料液入口相连，蒸发器1料液出口与二次 换热器4入口相连，新鲜蒸汽b通过输送管路通入二次换热器4，加热二次蒸汽，二次蒸汽通 过风机3加压后，经输送管路通入蒸发器1加热蒸汽入口内，蒸发器1饱和溶剂出口通过输 送管路与换热器2饱和溶剂入口相连。其他工艺步骤与实施例1相同。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任 何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等 效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
一种回热蒸发工艺，其特征在于回热蒸发工艺顺序为原料液在换热器内升温后进入蒸发器，在蒸发器内继续吸热沸腾汽化产生二次蒸汽，二次蒸汽通过与新鲜蒸汽换热，升高温度，同时在风机作用下增大压力，转化为加热蒸汽，加热蒸汽回输到蒸发器，在蒸发器内放热，加热原料液，使原料液沸腾汽化产生二次蒸汽，加热蒸汽同时凝结为饱和溶剂，饱和溶剂从蒸发器内排出回输到换热器内与原料液发生热交换，使原料液升温，饱和溶剂放热后形成冷却溶剂排出。
2.根据权利要求1所述的一种回热蒸发工艺，其特征在于在蒸发器中，加热蒸汽凝结 为饱和溶剂和原料液沸腾汽化二者温度差为8-20K。
3.根据权利要求1所述的一种回热蒸发工艺，其特征在于二次蒸汽与新鲜蒸汽换热 通过混合换热的方式进行。
4.根据权利要求1所述的一种回热蒸发工艺，其特征在于二次蒸汽与新鲜蒸汽换热 通过在二次换热器内，新鲜蒸汽直接加热二次蒸汽输送管路的方式进行。
5.根据权利要求1所述的一种回热蒸发工艺，其特征在于所述饱和溶剂为饱和水。
6.根据权利要求1所述的一种回热蒸发工艺的工艺系统，其特征在于包括蒸发器、 换热器、风机和输送管路，原料液通过输送管路与换热器料液入口相连，换热器料液出口通 过输送管路与蒸发器料液入口相连，蒸发器料液出口与新鲜蒸汽输送管路相连，新鲜蒸汽 和二次蒸汽混合后通过三通输送管路与蒸发器加热蒸汽入口相连，三通输送管路上设有风 机，蒸发器饱和溶剂出口通过输送管路与换热器饱和溶剂入口相连。
7.根据权利要求1所述的一种回热蒸发工艺的工艺系统，其特征在于包括蒸发器、换 热器、风机、二次换热器和输送管路，原料液通过输送管路与换热器料液入口相连，换热器 料液出口通过输送管路与蒸发器料液入口相连，蒸发器料液出口与二次换热器入口相连， 二次换热器加热蒸汽入口与新鲜蒸汽输送管路相连，二次蒸汽经二次换热器加热后通过输 送管路与蒸发器加热蒸汽入口相连，三通输送管路上设有风机，蒸发器饱和溶剂出口通过 输送管路与换热器饱和溶剂入口相连。
全文摘要
一种回热蒸发工艺及其工艺系统，属于二次蒸汽回热回收循环利用领域。可广泛应用于环保、海水淡化、蒸馏水制取、化工生产中溶液浓缩及溶剂结晶等工业部门。回热蒸发工艺顺序为原料液在换热器内升温后进入蒸发器，在蒸发器内继续吸热沸腾汽化产生二次蒸汽，二次蒸汽通过与新鲜蒸汽换热，升高温度，同时在风机作用下增大压力，转化为加热蒸汽，加热蒸汽回输到蒸发器，在蒸发器内放热，加热原料液，使原料液沸腾汽化产生二次蒸汽，加热蒸汽同时凝结为饱和溶剂，饱和溶剂从蒸发器内排出回输到换热器内与原料液发生热交换，使原料液升温，饱和溶剂放热后形成冷却溶剂排出。具有适用面广、较低的汽水比，且节能、环保等优点。
文档编号B01D1/30GK101920122SQ201010261849
公开日2010年12月22日 申请日期2010年8月20日 优先权日2010年8月20日
发明者王德兴 申请人:王德兴