一种双效MVR强制逆流循环降膜蒸发结晶系统的制作方法

一种双效mvr强制逆流循环降膜蒸发结晶系统
技术领域
1.本发明涉及结晶设备技术领域，特别是涉及一种双效mvr强制逆流循环降膜蒸发结晶系统。


背景技术：

2.蒸发结晶技术的应用最早可以追溯到5000年前生产食盐领域。作为应用最广泛的结晶方法，蒸发结晶技术在实际生产过程中已经普遍应用于食品、医药及化工等诸多领域。在诸多蒸发结晶技术中，降膜式蒸发器因其对热敏性物料适用，且在真空低温条件下可连续操作，蒸发效率高、节能降耗、经济性好且可保证物料蒸发过程中保持不变性等特点，被广泛用于医药、食品、化工、轻工等行业的水或有机溶媒溶液的蒸发浓缩，也可广泛用于以上行业的废液处理。多效蒸发技术由于其成熟性和高效率成为目前最常用的蒸发结晶技术，与此同时，机械蒸汽再压缩技术(mvr)已经出现并作为替代技术并迅速发展，该技术最早可追溯到1917年，mvr蒸发结晶系统是为了减少浓缩过程中的冷凝水的巨大能耗和二次蒸汽的重复利用而发展起来的技术。
3.由于不同生产领域有待蒸发结晶处理的混合液特性不尽相同，所需的蒸发结晶系统架构及工作原理也各不相同。在食品、医药、化工、油田等各生产领域存在大量废液处理，且成分复杂、易结晶、含不不易溶性物质等特点，现有技术下还没有较好适用于此处的蒸发结晶结构及系统，且存在能量损失大、蒸发结晶率低、经济性差等诸多问题有待解决。公告号为cn104307195b的发明专利公开了一种双效降膜mvr蒸发系统，包括一效原料罐、一效物料预热器、一效蒸发器、一效分离器、一效冷凝水罐以及若干过程泵，还包括：二效原料罐、二效物料预热器、二效蒸发器、二效分离器、二效冷凝水罐、蒸汽压缩机以及若干过程泵，此发明的有益效果在于：有效为易燃易爆溶剂采用mvr蒸发浓缩提供了安全保证。
4.但在系统运行时其采用两种不同性质的溶液同时蒸发浓缩的方式，一侧为易燃易爆介质，另一侧为非易燃易爆介质，两侧溶液在蒸发浓缩过程中相互完全隔离，则需要布置两套相对独立的降膜蒸发结晶装置构建整套系统流程，且系统虽为双效布置，但对于单种浓缩介质而言，均为单效蒸发浓缩流程，需布置两个原液进口及浓缩液出口，冷凝水进出口亦然。系统复杂，对两侧浓缩介质的进液、蒸发、浓缩、出液控制配合要求较高，难以协调控制，而单介质单效蒸发浓缩效率较低，无法满足食品、医药、化工等行业溶液日益发展严格的提纯结晶指标。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种双效mvr强制逆流循环降膜蒸发结晶系统，以解决上述现有技术存在的问题，采用逆流双效布置，效率更高，能源损耗极少，化工溶液适用范围广，自动化蒸发结晶流程更加完善。
6.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
7.本发明提供一种双效mvr强制逆流循环降膜蒸发结晶系统，包括原液管路、冷凝水
管路、双效降膜蒸发结晶系统和mvr强制循环蒸发系统；所述双效降膜蒸发结晶系统包括通过原液管路依次连通的预热器、一效降膜蒸发结晶器、加热式分离器、二效降膜蒸发结晶器、气液分离器和育晶器；所述mvr强制循环蒸发系统包括连通的洗涤塔和蒸气压缩机，所述洗涤塔通过连接管路与所述气液分离器连通，所述蒸气压缩机通过蒸气管路与所述双效降膜蒸发结晶系统内部连通，并与原液管路内的原液换热后进入所述冷凝水管路；所述冷凝水管路上置有冷凝水罐，所述冷凝水罐出口侧管路穿过所述预热器后连接有冷凝水出口管路，所述冷凝水管路内的流体流动方向与所述原液管路内的流体流动方向相反。
8.可选的，所述预热器一侧设有与所述原液管路连通的原液进口管路，所述冷凝水出口管路与所述原液进口管路位于预热器同一侧，所述原液进口管路与所述预热器的原液进口连通，所述预热器原液出口通过原液管路连接于一效降膜蒸发结晶器，预热器冷凝水进口连接于冷凝水罐出口，所述冷凝水罐出口侧管路置有第一强制循环泵。
9.可选的，所述一效降膜蒸发结晶器底部正中处第一原液出口通过原液管路与加热式分离器原液进口相连，所述加热式分离器底部一侧开有第二原液出口，所述第二原液出口通过置有第二强制循环泵的管路与一效降膜蒸发结晶器上部第二原液进口相连；所述一效降膜蒸发结晶器第一原液出口管路上设置有第三强制循环泵；一效降膜蒸发结晶器冷凝水出口连接至冷凝水罐。
10.可选的，所述加热式分离器上部蒸汽出口与一效降膜蒸发结晶器的蒸汽入口通过蒸气管路相连；所述加热式分离器内部置有螺旋式换热管路，螺旋式换热管路入口连接于二效蒸发结晶器冷凝水出口，螺旋式换热管路出口连接至冷凝水罐；所述加热式分离器下部原液出口通过设置有第四强制循环泵的管路连接至二效降膜蒸发结晶器第一原液入口。
11.可选的，所述二效降膜蒸发结晶器设置有第二原液入口，第二原液入口通过设置有第五强制循环泵的管路与母液罐相连，所述二效降膜蒸发结晶器下部原液出口通过设置有第六强制循环泵的管路与气液分离器的原液入口相连。
12.可选的，所述气液分离器上部蒸汽出口与洗涤塔蒸汽入口相连，所述气液分离器下部原液出口与育晶器原液晶浆入口相连。
13.可选的，所述育晶器下部设置有晶体出口，所述育晶器侧部设置有通过管路与母液罐原液入口相连的原液出口。
14.可选的，所述蒸气压缩机的蒸汽入口通过管路与洗涤塔蒸汽出口相连，所述蒸气压缩机蒸汽出口通过管路与二效降膜蒸发结晶器的蒸汽入口相连。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.本发明提供了一种双效mvr强制逆流循环降膜蒸发结晶系统，通过结合降膜蒸发系统与mvr强制循环系统完成蒸发浓缩、蒸发结晶工艺强化其换热效率，确保化工原液的高浓缩结晶效率，以实现蒸发结晶化工的高经济性及高效性。与现有技术相比，本发明具有如下优点：
17.本发明中所述蒸发结晶系统将mvr强制循环系统与降膜蒸发系统合理结合于一体系，mvr强制循环系统利用降膜蒸发结晶器后分离器中产生的二次蒸汽，通过蒸汽压缩机的压缩，提高了蒸汽的温度、压力及热焓，为降膜蒸发系统持续提供加热蒸汽，保证料液维持沸腾状态。mvr强制循环系统与降膜蒸发系统合理结合运用，使得本将被废弃的蒸汽得到充分利用，回收了潜热并大幅提高了蒸发结晶系统的热效率。
18.本发明中所述蒸发结晶系统中蒸汽-冷凝水工艺流程与原液浓缩工艺流程采用逆流循环布置，原液初步由预热器加热后进入一效降膜蒸发结晶器，经加热式分离器后进入二效降膜蒸发结晶器，再而经分离器进入育晶器完成结晶工艺流程；由分离器产生的二次蒸汽经蒸汽压缩机压缩后进入二效降膜蒸发结晶器的壳程，加热式分离器中产生的蒸汽进入一效降膜蒸发结晶器的壳程，完成换热的冷凝水最终收集于冷凝水罐，并由强制循环泵与原液始端进入预热器预热。随着溶液的浓度逐效提高，溶液的温度也在不断的提高，因此各效的粘度比较接近，各效的传热系数也大致相同。由于原液与蒸汽为逆流流向，这样可以使低粘度的原液在低温下沸腾，高浓度、高粘度的原液在高温下沸腾。从而提高了传热系数，减少了设备的加热面积，提高了设备经济性。
19.本发明中所述加热式分离器布置有五个进出口，经一效降膜蒸发结晶器换热的原液，通过强制循环泵由一侧进入加热式分离器，二效降膜蒸发结晶器冷凝水出口通过管路连接于加热式分离器一侧的管程入口，加热式分离器内部管程呈蛇形盘布，与壳程进行换热后于加热式分离器冷凝水出口流出，加热式分离器上部置有蒸汽出口，下部置有原液出口。
20.本发明中所述降膜蒸发系统为双效布置，结合mvr强制逆流蒸发循环系统合理布置，可对二效的低品位余热进行回收，并可充分利用mvr强制循环过程中产生的蒸汽的全部潜热。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明的系统布置示意图；
23.图中：1、预热器，2、一效降膜蒸发结晶器，3、加热式分离器，4、二效降膜蒸发结晶器，5、气液分离器，6、洗涤塔，7、蒸汽压缩机，8、第一强制循环泵，9、冷凝水罐，10、第二强制循环泵，11、第三强制循环泵，12、第四强制循环泵，13、第五强制循环泵，14、第六强制循环泵，15、母液罐，16、育晶器。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.本发明的目的是提供一种双效mvr强制逆流循环降膜蒸发结晶系统，以解决上述现有技术存在的问题，采用逆流双效布置，效率更高，能源损耗极少，化工溶液适用范围广，自动化蒸发结晶流程更加完善。
26.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
27.如图1所示，本实施例提供一种双效mvr强制逆流循环降膜蒸发结晶系统，包括原液管路、冷凝水管路、双效降膜蒸发结晶系统和mvr强制循环蒸发系统；双效降膜蒸发结晶系统包括通过原液管路依次连通的预热器1、一效降膜蒸发结晶器2、加热式分离器3、二效降膜蒸发结晶器4、气液分离器5和育晶器16；mvr强制循环蒸发系统包括连通的洗涤塔6和蒸气压缩机7，洗涤塔6通过连接管路与气液分离器5连通，蒸气压缩机7通过蒸气管路与双效降膜蒸发结晶系统内部连通，并与原液管路内的原液换热后进入冷凝水管路；冷凝水管路上置有冷凝水罐9，冷凝水罐9出口侧管路穿过预热器1后连接有冷凝水出口管路，冷凝水管路内的流体流动方向与原液管路内的流体流动方向相反。本发明中双效降膜蒸发结晶系统为双效布置，结合mvr强制逆流蒸发循环系统合理布置，可对二效的低品位余热进行回收，并充分利用mvr强制循环过程中产生的蒸汽的全部潜热。
28.本发明中加热式分离器3布置有五个进出口，经一效降膜蒸发结晶器2换热的原液，通过第一强制循环泵1由一侧进入加热式分离器原液进口3a，二效降膜蒸发结晶器冷凝水出口4e通过管路连接于加热式分离器一侧的加热式分离器管程入口3b，加热式分离器3内部管程呈蛇形盘布，与壳程进行换热后于加热式分离器冷凝水出口3e流出，加热式分离器3上部置有加热式分离器蒸汽出口3c，下部置有加热式分离器原液出口3d。此加热式分离器3结构形式合理且较好贴合mvr强制逆流循环蒸发结晶系统流程需求，可充分利用二效降膜蒸发结晶器4中高温冷凝水低品位的余热，提高了气液分离效率，为一效降膜蒸发结晶器2提供足够的蒸汽热源。
29.如图1所示，本实施例中预热器原液进口管路1a与外界原液连通，预热器冷凝水出口管路1c向外界输送冷凝水，二者均设置于预热器1一侧，预热器原液出口1d通过管道连接于一效降膜蒸发结晶器第一原液进口2a，预热器冷凝水进口1b连接于冷凝水罐出口9c，冷凝水罐出口9c侧管路置有第一强制循环泵18。
30.本实施例中一效降膜蒸发结晶器2底部正中处一效降膜蒸发结晶器第一原液出口2d通过管路与加热式分离器原液进口3a相连，一效降膜蒸发结晶器2底部一侧开有一效降膜蒸发结晶器第二原液出口2e，通过置有第二强制循环泵10的管路与一效降膜蒸发结晶器2上部一效降膜蒸发结晶器第二原液进口2b相连；
31.一效降膜蒸发结晶器第一原液出口2d侧管路上置有第三强制循环泵11；一效降膜蒸发结晶器冷凝水出口2f连接至冷凝水罐冷凝水进口9a。
32.本实施例中加热式分离器3上部加热式分离器蒸汽出口3c与一效降膜蒸发结晶器2的一效降膜蒸发结晶器蒸汽入口2c通过管路相连；加热式分离器3内部置有螺旋式换热管路，加热式分离器换热管路入口3b连接于二效蒸发结晶器冷凝水出口4e，加热式分离器换热管路出口3e连接至冷凝水罐冷凝水进口2b；
33.加热式分离器3下部的加热式分离器原液出口3d通过置有第四强制循环泵12的管路连接至二效降膜蒸发结晶器4的二效降膜蒸发结晶器第一原液入口4a。
34.本实施例中二效降膜蒸发结晶器4置有二效降膜蒸发结晶器第二原液入口4b，二效降膜蒸发结晶器第二原液入口4b通过置有第五强制循环泵13的管路与母液罐15的母液罐出液口15b相连，二效降膜蒸发结晶器4下部的二效降膜蒸发结晶器原液出口4d通过置有第六强制循环泵14的管路与气液分离器5的气液分离器原液入口5a相连。
35.气液分离器5上部气液分离器蒸汽出口5b与洗涤塔6的洗涤塔蒸汽入口6a相连，下
部气液分离器原液出口5c与育晶器16的育晶器原液晶浆入口16a相连。
36.育晶器16下部置有育晶器高浓度晶浆/晶体出口16c，侧部置有育晶器原液出口16b通过管路与母液罐15的母液罐原液入口15a相连。
37.本实施例中蒸气压缩机7的蒸气压缩机蒸汽入口7a通过管路与洗涤塔6的洗涤塔蒸汽出口6b相连，蒸气压缩机蒸汽出口7b通过管路与二效降膜蒸发结晶器4的二效降膜蒸发结晶器蒸汽入口4c相连。
38.本发明中蒸发结晶系统中蒸汽-冷凝水工艺流程与原液浓缩工艺流程采用逆流循环布置，原液初步由预热器1加热后进入一效降膜蒸发结晶器2，经加热式分离器3后进入二效降膜蒸发结晶器4，再而经气液分离器5进入育晶器16完成结晶工艺流程；由气液分离器5产生的二次蒸汽经蒸汽压缩机7压缩后进入二效降膜蒸发结晶器4的壳程，加热式分离器3中产生的蒸汽进入一效降膜蒸发结晶器2的壳程，完成换热的冷凝水最终收集于冷凝水罐9，并由第一强制循环泵8与原液始端进入预热器1预热。随着溶液的浓度逐效提高，溶液的温度也在不断的提高，因此各效的粘度比较接近，各效的传热系数也大致相同。由于原液与蒸汽为逆流流向，这样可以使低粘度的原液在低温下沸腾，高浓度、高粘度的原液在高温下沸腾。从而提高了传热系数，减少了设备的加热面积，减少了投资。
39.本发明中蒸发结晶系统将mvr强制循环系统与降膜蒸发系统合理结合于一体系，mvr强制循环系统利用降膜蒸发结晶器后分离器中产生的二次蒸汽，通过蒸汽压缩机的压缩，提高了蒸汽的温度、压力及热焓，为降膜蒸发系统持续提供加热蒸汽，保证料液维持沸腾状态。mvr强制循环系统与降膜蒸发系统合理结合运用，使得本将被废弃的蒸汽得到充分利用，回收了潜热并大幅提高了蒸发结晶系统的热效率。
40.本发明的工作原理如下：
41.本实施例的双效mvr强制逆流循环降膜蒸发结晶系统在运行时，原液自原液罐(图中未示意)通过原液入口管路1a通入预热器1，并于其中与回路冷凝水进行初步换热，对冷凝水余热回收利用；而后通过管路连接于一效降膜蒸发结晶器2的一效降膜蒸发结晶器第一原液进口2a，在一效降膜蒸发结晶器中完成一效蒸发浓缩，初步浓缩的原液沉积于一效降膜蒸发结晶器2底部，蒸发器底部一侧的一效降膜蒸发结晶器第二原液出口2e通过置有第二强制循环泵10的管路连接于一效降膜蒸发结晶器第二原液入口2b，进行蒸发再循环浓缩，提高一效降膜蒸发结晶器2工作效率，蒸发器底部的一效降膜蒸发结晶器第一原液出口2d通过置有第三强制循环泵11的管路与加热式分离器原液入口3a相连。
42.原液于加热式分离器3体侧上部的加热式分离器原液进口3a进入壳程，管程为由二效降膜蒸发结晶器4中完成换热的高温端冷凝水，原液于加热式分离器3中完成气液分离，管程的存在加速了这一物理现象，并回收了二效蒸发的高温端冷凝水，蒸汽于加热式分离器3上部通过加热式分离器蒸汽出口3c管路与一效降膜蒸发结晶器蒸汽入口2c相连，加热式分离器3下部完成蒸发浓缩的原液通过加热式分离器原液出口3d管路及第四强制循环泵12连接于二效降膜蒸发结晶器第一原液入口4a。
43.原液在二效降膜蒸发结晶器4中完成二效高温端蒸发浓缩换热，完成换热的原液于二效降膜蒸发结晶器原液出口4d排出，通过置有第六强制循环泵14的管路连接于气液分离器原液入口5a，并在其内完成气液分离，完成双效降膜蒸发的原液自气液分离器原液出口5c流至育晶器16内进一步完成浓缩结晶，育晶器16底部置有育晶器晶浆/晶体出口16c，
育晶器16侧面开有育晶器母液出口16b，并通过管路连接于母液罐15的母液罐进口15a，母液罐15储存由育晶器16中分离出的高浓度原液，底部置有母液罐原液再循环出口15b，通过置有第五强制循环泵13的管路连接于二效降膜蒸发结晶器第二原液入口4b，完成高浓度原液的高温换热浓缩再循环。
44.气液分离器5中分离的蒸汽通过气液分离器蒸汽出口5b及管道连接于洗涤塔入口6a，在洗涤塔6中完成洗涤净化，为蒸气压缩机7提供稳定工作条件，为mvr强制循环系统提供更为纯净的蒸汽来源；而后蒸汽经过蒸汽压缩机7的压缩，压力和温度得以升高，热焓增加的高温蒸汽被送入二效降膜蒸发结晶器蒸汽入口4c，并于其内完成降膜蒸发换热，完成换热的高温水汽通过二效降膜蒸发结晶器出口4e管路被送入加热式分离器管程入口3b，加热式分离器3内管程为盘管(蛇形)布置形式，高温水汽于其内完成余热再利用，对一效降膜蒸发后原液的气液分离过程进行加热催化，完成换热后由加热式分离器冷凝水出口3e连接至冷凝水罐冷凝水进口9b，同时一效降膜蒸发结晶器中完成低品位热量交换的冷凝水亦通过管路引至冷凝水罐冷凝水进口9a，冷凝水罐9中的冷凝水通过冷凝水罐冷凝水出口9c及置有第一强制循环泵8的管路被送入预热器1，完成对原液的初步预热，进一步提高系统的换热效率。
45.本发明中蒸发结晶系统中蒸汽-冷凝水工艺流程与原液浓缩工艺流程采用逆流循环布置，原液初步由预热器1加热后进入一效降膜蒸发结晶器2，经加热式分离器3后进入二效降膜蒸发结晶器4，再而经气液分离器5进入育晶器16完成结晶工艺流程；由气液分离器5产生的二次蒸汽经蒸汽压缩机7压缩后进入二效降膜蒸发结晶器4的壳程，加热式分离器3中产生的蒸汽进入一效降膜蒸发结晶器2的壳程，完成换热的冷凝水最终收集于冷凝水罐9，并由第一强制循环泵8与原液始端进入预热器1预热。随着溶液的浓度逐效提高，溶液的温度也在不断的提高，因此各效的粘度比较接近，各效的传热系数也大致相同。由于原液与蒸汽为逆流流向，这样可以使低粘度的原液在低温下沸腾，高浓度、高粘度的原液在高温下沸腾。从而提高了传热系数，减少了设备的加热面积，减少了投资。
46.本发明中蒸发结晶系统将mvr强制循环系统与降膜蒸发系统合理结合于一体系，mvr强制循环系统利用降膜蒸发结晶器后气液分离器5中产生的二次蒸汽，通过蒸汽压缩机7的压缩，提高了蒸汽的温度、压力及热焓，为降膜蒸发系统持续提供加热蒸汽，保证料液维持沸腾状态。mvr强制循环系统与降膜蒸发系统合理结合运用，使得本将被废弃的蒸汽得到充分利用，回收了潜热并大幅提高了蒸发结晶系统的热效率。
47.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。