专利名称：无蒸汽产物的蒸发浓缩方法
技术领域：
本发明涉及一种蒸发浓缩方法。
化工、医药、造纸、食品、环保等众多行业都要涉及蒸发浓缩。目前蒸发浓缩方法主要有四种，即喷雾(淋)式、潜没式、散热式及真空蒸发浓缩，前两种为直接热交换，后二种为间接热交换。喷雾(淋)式、潜没式、散热式蒸发浓缩，由于蒸发产出的蒸汽带走大量热量难以利用，能耗很高，高馏出物作为产品时，其回收十分困难。当浓缩物作为产品，且质量要求较高时，喷雾(淋)式、潜没式的加热气体必须经特殊净化方能满足要求，设备复杂，造价昂贵。现有真空蒸发浓缩方法可分为单效和多效两种，它们都能提高蒸发速率。单效真空蒸发浓缩，其产出的蒸汽所带走的热量未得到利用，能耗也很高。多效真空蒸发虽然后一效能利用前一效产出的蒸汽进行蒸发，但随着效数增加，其产出的蒸汽温度越来越低，为了维持蒸发过程能继续下去，就必须降低料液的沸点，增大真空度，从而造成设备复杂、要求高、造价昂贵，同时电能消耗也大幅度增高。即使是多效蒸发，最后一效产出的蒸汽尽管温度较低，但其所含相变热仍很大，无法利用而被浪费掉，故能耗仍然较高。
针对当前国内外蒸发浓缩方法存在的问题，本发明的目的是寻求一种无蒸汽产出的无相变热(蒸发浓缩过程中能耗的大部分用于提供蒸汽产物从液态变为气态)消耗的低能耗蒸发浓缩方法。
本发明的方法如
图1所示。
本发明的具体内容是将待蒸发浓缩的料液经预热器(1)间接热交换预热后加入蒸发器(2)，从蒸发器(2)蒸发出的蒸汽经抽真空设备(3)送到加热器(4)加热，并加入由高位槽(5)进入加热器(4)的蒸汽冷凝液(或软水)，经该加热器加热蒸发的蒸汽一并进入蒸发器(2)中的热交换器(6)进行间接热交换，经此热交换，蒸汽被冷凝成液体，并经疏液器(7)进入预热器(1)间接热交换后流出，流出的部分液体经泵(8)送至高位槽(5)。
一、用本发明的方法进行蒸发浓缩，要求
蒸发器(2)内的压力小于0.1MPa，具体压力根据料液的性质，浓缩物的最终要求浓度、料液的浓度与真空度的沸点关系、热交换器(6)的传热能力、要求的蒸发速度、抽真空设备(3)的造价和电能消耗等因素综合优化确定；二、抽真空设备(3)的出口压力大于0.1MPa，具体压力根据疏液器(7)控制的压力加上蒸汽在输送过程中的压力损失确定；三、蒸汽在加热器(4)加热后的温度高于料液在蒸发器控制真空度下的沸点；四、高位槽(5)补充的蒸汽冷凝液(或软水)重量流量小于蒸发器(2)蒸发出蒸汽重量流量的25％，具体温度和流量根据经预热器(1)流出的蒸汽冷凝液和蒸发器(2)放出的浓缩液所带走的热量以及各设备的热损失的总需热量、热交换器(6)传热所需温度差确定；热交换器(6)的传热方式可采用板式或管式等方式，其内蒸汽压力控制在0.1MPa以上，低于抽真空设备(3)出口的蒸汽压力；由于蒸发过程主要利用蒸汽的相变热，热交换主要集中在热交换器(6)内蒸汽冷凝的相变点附近，因此该蒸汽的具体压力根据其与传热需温度差相应的沸点确定。随着热交换器(6)内控制蒸汽压力增高，其相应点的温度也提高，传热温度差增大，一方面可缩小该热交换器的传热面积，降低蒸发器的造价和提高其产能，但另一方面，热交换器(6)和加热器(4)及高位槽(5)的耐压要求也提高，造价提高，同时，抽真空设备(3)和泵(8)的负荷增大，造价和电耗均增大，因此应综合考虑，选择一经济合适的匹配。
加热器(4)可用煤、油、天然气(或煤气)、电等加热，换热可采用板式或管式等方式进行；相对于现有蒸发浓缩方法，本发明的突出优点是蒸发浓缩过程蒸出物最终以液态形式流出，省去了蒸发物以蒸汽形态放出的相变热(相变热占现有蒸发浓缩方法能耗的绝大部分)，节能30～85％；由于热能消耗低，因而使热源设备小型化、简单化，造价低；蒸发浓缩在一效内完成，比多效蒸发浓缩简单得多，可节省投资；能耗低，可节约能源，减轻能源使用过程产生的污染物对环境的污染。
图1为工艺流程图实施例1用天然气作能源，以阳离子交换水为原料，生产蒸馏水，规模1t/h，热交换器和加热器均采用盘管结构，蒸发器内压力0.07MPa，抽真空设备出口压力0.2MPa，加热器管内蒸汽温度130℃，疏液器控制压力0.18MPa，高位槽补充蒸馏水量为产出蒸馏水量的5％，蒸馏水流出温度55℃，能耗(以天然气燃烧热值计)每公斤蒸馏水480kJ。
实施例2用煤作燃料，浓缩亚铵法造纸黑液，处理规模10t/h，蒸发量8t/h，热交换器采用盘管结构，加热器采用直管结构，蒸发器内压力0.06MPa，抽真空设备出口压力0.4MPa，加热器管内蒸汽温度143℃，疏液器控制压力0.37MPa，高位槽补充冷凝水量为其产出量的10％，冷凝水流出温度60℃，能耗(以煤燃烧热值计)每公斤蒸发产物(冷凝水)520kJ。
权利要求
1.一种无蒸汽产物的蒸发浓缩方法，其特征在于将待蒸发浓缩的料液经预热器(1)间接热交换预热后加入蒸发器(2)，从蒸发器(2)蒸发出的蒸汽经抽真空设备(3)送到加热器(4)加热，并将高位槽(5)中的蒸汽冷凝液(或软水)注入加热器(4)，该加热器加热蒸发的蒸汽一并进入蒸发器(2)中的热交换器(6)进行间接热交换，经此热交换，蒸汽被冷凝成液体，并经疏液器(7)和预热器(1)间接热交换后流出，流出的液体部分经泵(8)送至高位槽(5)，要求蒸发器内的压力小于0.1MPa，抽真空设备的出口蒸汽压力大于0.1MPa，蒸汽经加热器加热后的温度高于料液在蒸发器控制真空度下的沸点，高位槽进入加热器的蒸汽冷凝物(或软水)重量流量低于蒸发器蒸发出蒸汽重量流量的25％，热交换器内的蒸汽压力大于0.1MPa，小于抽真空设备出口的蒸汽压力，温度高于液体沸点。
全文摘要
本发明介绍的无蒸汽产物的蒸发浓缩方法是将料液在蒸发器中蒸发出的蒸汽经抽真空设备送至加热器,补充适量由该蒸汽冷凝物或软水,经该加热器蒸发产生的蒸汽加热后返回蒸发器中的热交换器,在提供蒸发器所需热能的同时,蒸汽自身被冷凝成液体,从而省去了相变热消耗。
文档编号B01D1/02GK1188020SQ9710778
公开日1998年7月22日 申请日期1997年11月21日 优先权日1997年11月21日
发明者龙炳清, 江伟铿, 李兰 申请人:四川省环境保护科学研究院, 龙炳清