一种中低浓度乙二醇水溶液的回收装置的制作方法

1.本实用新型涉及冷却液回收技术领域，尤其涉及一种中低浓度乙二醇水溶液的回收装置。


背景技术：

2.近年来，防冻剂、冷冻液和除冰液是最常见运用在工业和航空业的乙二醇水溶液，随着工业和航空业的快速发展，乙二醇溶液的需求量也日益增大，防冻剂、冷冻液在长期循环过程中，由于温度较低，会吸收空气中部分水分导致浓度降低，同时作为除冰液的乙二醇溶液，也会因吸收融冰后的水分后导致浓度降低。
3.国内目前乙二醇来源主要依靠化工生产，合成工艺有包括煤制乙烯制乙二醇以及合成气制乙二醇在内的多种合成方法；
4.对于石油化工领域，普遍使用的乙烯制乙二醇工艺，乙烯通过氯气加成制二氯乙烷，随后二氯乙烷在碱性条件下水解生成乙二醇，在理想条件下，该工艺需要消耗相当的乙烯，为了提升乙烯加成的转化率，需要使用的另一原料——氯气大量输入；
5.合成过程不仅消耗水较多，还有过程中产生的副产物处理也是需要解决的难题之一，因此，本实用新型提供一种中低浓度乙二醇水溶液的回收装置，提供一种对中低浓度乙二醇水溶液回收的技术路线。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题在于如何提供一种中低浓度乙二醇水溶液的回收装置，以方便对中低浓度乙二醇水溶液进行回收。
7.为此，根据第一方面，本实用新型实施例公开了一种中低浓度乙二醇水溶液的回收装置，包括：管路连接的进料单元、预热单元、蒸发浓缩单元、蒸汽压缩单元、出料单元以及真空单元，所述预热单元用于对所述进料单元提供的乙二醇水溶液进行预热，所述蒸发浓缩单元用于对所述预热单元预热后的乙二醇水溶液进行蒸发浓缩，所述蒸汽压缩单元用于对所述蒸发浓缩单元内逸出的二次蒸汽进行压缩，所述出料单元用于排出回收后的乙二醇水溶液；其中，所述进料单元的进料为乙二醇浓度5％～40％的水溶液，所述出料单元的出料为乙二醇浓度大于60％的水溶液。
8.本实用新型进一步设置为，所述进料单元包括相互管路连接的原料罐以及原料泵，所述原料泵用于将所述原料罐内的乙二醇水溶液抽至所述预热单元。
9.本实用新型进一步设置为，所述原料泵为宽流量变频泵。
10.本实用新型进一步设置为，所述预热单元为浓缩料预热器、二次蒸汽冷凝水预热器和生蒸汽预热器中的任意一种或多种。
11.本实用新型进一步设置为，所述蒸发浓缩单元包括降膜蒸发器、填料分离塔、降膜循环泵、回流泵和凝液罐，所述降膜蒸发器的上端与所述降膜循环泵的出口管路连接，所述降膜蒸发器的下器体与所述填料分离塔管路连接，所述降膜蒸发器的下端和所述填料分离
塔的下端与所述降膜循环泵的入口管路连接，所述降膜蒸发器、所述凝液罐、所述回流泵和所述填料分离塔依次管路连接。
12.本实用新型进一步设置为，所述降膜蒸发器为立式降膜换热器或横管降膜换热器。
13.本实用新型进一步设置为，所述填料分离塔的填料层上方设有料液分布器，所述料液分布器的上方设有除沫器。
14.本实用新型进一步设置为，所述蒸汽压缩单元包括压缩机组和压缩机喷淋水泵，所述压缩机组与所述蒸发浓缩单元管路连接，所述压缩机喷淋水泵的出口与所述压缩机组的蜗壳管路连接，所述压缩机喷淋水泵的进口与外部去离子水或软水水源管路连接。
15.本实用新型进一步设置为，所述蒸汽压缩单元还包括压缩机积液罐与压缩机积液泵，所述压缩机组、所述压缩机积液罐以及所述压缩机积液泵依次管路连接。
16.本实用新型进一步设置为，所述出料单元包括蒸馏水泵和出料泵，所述蒸馏水泵和所述出料泵分别与所述蒸发浓缩单元管路连接。
17.本实用新型进一步设置为，所述出料单元还包括凝水冷却器和出料冷却器，所述凝水冷却器和所述出料冷却器分别与所述预热单元管路连接。
18.本实用新型进一步设置为，所述真空单元包括相互管路连接的不凝汽冷却器和真空泵，所述不凝汽冷却器与所述蒸发浓缩单元管路连接。
19.本实用新型具有以下有益效果：通过预热单元对所述进料单元提供的乙二醇水溶液进行预热，蒸发浓缩单元对预热单元预热后的乙二醇水溶液进行蒸发浓缩，蒸汽压缩单元对蒸发浓缩单元内产生的二次蒸汽进行压缩，出料单元用于排出回收后的乙二醇水溶液，进而提供了一种中低浓度乙二醇水溶液的回收装置，方便对中低浓度乙二醇水溶液进行回收。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
21.图1是本实施例公开的一种中低浓度乙二醇水溶液的回收装置的结构示意图；
22.图2是本实施例公开的一种中低浓度乙二醇水溶液的回收方法的流程示意图。
23.附图标记：1、原料罐；2、原料泵；3、浓缩料预热器；4、二次蒸汽冷凝水预热器；5、生蒸汽预热器；6、降膜蒸发器；7、填料分离塔；8、降膜循环泵；9、回流泵；10、凝液罐；11、压缩机组；12、压缩机积液罐；13、压缩机积液泵；14、压缩机喷淋水泵；15、蒸馏水泵；16、出料泵；17、不凝汽冷却器；18、真空泵。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
28.本实施例公开的一种中低浓度乙二醇水溶液的回收装置，如图1所示，包括管路连接的进料单元、预热单元、蒸发浓缩单元、蒸汽压缩单元、出料单元和真空系统，另外还有负责检测和控制操作参数的自动控制系统；其中，进料单元包括依次连接的原料罐1和原料泵2；原料泵2的进口侧设置有原料罐1，原料泵2的出口侧与浓缩料预热器连接；
29.预热单元包括依次管路连接的浓缩料预热器3、二次蒸汽冷凝水预热器4和生蒸汽预热器5；
30.蒸发浓缩单元包括依次管路连接的降膜蒸发器6、填料分离塔7、降膜循环泵8、回流泵9和凝液罐10；
31.蒸汽压缩单元包括依次管路连接的压缩机组11、压缩机积液罐12、压缩机积液泵13和压缩机喷淋水泵14；
32.出料单元包括蒸馏水泵15和出料泵16；
33.真空系统包括依次连接的不凝汽冷却器17和真空泵18；真空泵18的入口与不凝汽冷却器17的热侧出口连接，不凝汽冷却器17的冷侧入口与降膜蒸发器6的热侧连接。
34.需要说明的是，通过预热单元对进料单元提供的乙二醇水溶液进行预热，蒸发浓缩单元对预热单元预热后的乙二醇水溶液进行蒸发浓缩，蒸汽压缩单元对蒸发浓缩单元内逸出的二次蒸汽进行压缩，出料单元用于排出回收后的乙二醇水溶液，进而提供了一种中低浓度乙二醇水溶液的回收装置，方便对中低浓度乙二醇水溶液进行回收。
35.如图1所示，二次蒸汽冷凝水预热器4的一侧设置有浓缩料预热器3，二次蒸汽冷凝水预热器4的另一侧设置有生蒸汽预热器5，二次蒸汽冷凝水预热器4、二次蒸汽冷凝水预热器4和生蒸汽预热器5彼此通过冷测进出口相连，浓缩料预热器3热侧进口与出料泵16出口相连，二次蒸汽冷凝水预热器4热侧进口与蒸馏水泵15出口相连，生蒸汽预热器5热侧进口与公用工程生蒸汽供管相连，生蒸汽预热器5热侧出口与凝液罐10相连。
36.如图1所示，降膜蒸发器6上端连接降膜循环泵8出口，降膜蒸发器6下器体有与填料分离塔7连接，填料分离塔7下端连接降膜循环泵8入口，形成回路，回路有连接生蒸汽预热器5冷侧出口，填料分离塔7设置在降膜蒸发器6后方，填料分离塔7上方连接压缩机组11的进口，填料分离塔7设置有液体分布器，液体分布器的进口与回流泵9的出口连接，回流泵9的进口与凝液罐10连接。
37.如图1所示，降膜蒸发器6为立式降膜换热器或横管降膜换热器；若降膜蒸发器6为立式降膜换热器，则换热器壳程为热侧，管程为冷测；若降膜蒸发器6为横管降膜换热器，则换热器壳程为冷测，管程为热侧。
38.如图1所示，压缩机喷淋水泵14的出口连接压缩机组11的蜗壳，压缩机积液罐12位于压缩机组11下方，压缩机积液罐12一侧连接压缩机积液泵13，压缩机组11的进口与填料分离塔7连接，压缩机组11的出口与降膜蒸发器6热侧连接。
39.如图1所示，蒸馏水泵15进口与凝液罐10连接，蒸馏水泵15的出口与二次蒸汽冷凝水预热器4连接，出料泵16的进口与降膜蒸发器6下方连接，出料泵16的出口与浓缩料预热器3连接。
40.在具体实施过程中，自动控制系统为plc控制系统；进一步地，自动控制系统选择dcs集散控制系统。
41.在具体实施过程中，乙二醇溶液的处理装置适用于处理温度大于25℃，乙二醇质量分数为15～40％的水溶液，处理装置蒸发量为约2000kg/h，装置设计压力为0.6bar。蒸汽压缩单元的压缩机组11可将蒸汽温度提升≥15℃，能提供最高120％流量的操作弹性。
42.在具体实施过程中，回流泵9和蒸馏水泵15均为变频泵，其运行流量均可变频调节，实际流量之比为回流比，设计回流比为0.1，实际运行通过变频调节为回流比为0.08～0.2，回流比调节可改变二次蒸汽冷凝水乙二醇的含量，回流比之值可通过自动控制系统进行调节。
43.在具体实施过程中，填料分离塔7的填料层上方安装有料液分布器，料液分布器上方安装有除沫器，可防止气流夹带有液滴进入压缩机，保护压缩机叶轮。15、填料分离塔7的填料层理论板数大于3块，填料层高度高于0.6米。
44.在具体实施过程中，自动控制系统有配备阿贝折射仪，可以测量进料与降膜蒸发器6下器体料液的乙二醇浓度，进而对相关操作条件进行分析控制。
45.其中，如图1和图2所示，工作流程如下，原料罐1的原料通过原料泵2进入浓缩料预热器3、二次蒸汽冷凝水预热器4以及生蒸汽预热器5预热，预热原料温度达到操作压力下料液的泡点温度后进入降膜蒸发器6，通过降膜循环泵8的循环推动下使乙二醇水溶液在降膜蒸发器内循环并与热侧不断发生换热蒸发，降膜蒸发器6蒸发温度为96.5℃，压力58kpa，其产生的二次蒸汽经连接管道逸至填料分离塔7，随后进入压缩机组11，升温升压后的二次蒸汽温度约106℃，压力125kpa，重新回到降膜蒸发器6热侧作为加热热源，热利用后液化为二次蒸汽冷凝水，流入凝液罐10；在凝液罐内的二次蒸汽冷凝水会被回流泵抽出，打入填料分离塔7液体分布器进口，经液体分布器分散的料液与内部上升蒸汽气液接触，进行气液接触，气相中的乙二醇被料液吸收，达到精馏目的，降低二次蒸汽冷凝水出料的乙二醇浓度；
46.当降膜蒸发器6下器体料液乙二醇浓度达到60％以上时，出料泵16会将其抽出打至浓缩料预热器3与新进原料换热，完成热回收过程；
47.料液中或含有少量溶解空气，或装置有少量空气泄露，蒸发过程中会形成不凝汽，由调节系统真空度的真空泵18，经通有循环冷却水的不凝汽冷却器17初步冷却后，抽排出系统界区；
48.在具体实施过程中，当处理进料乙二醇浓度为5％的乙二醇溶液时，降膜蒸发器6热侧的二次蒸汽冷凝量约为2160kg/h，在回流比为0.08的情况下，约2000kg/h的二次蒸汽
冷凝水由蒸馏水泵15从凝液罐10抽出打入二次蒸汽冷凝水预热器4，与原料换热进行热回收后，排出系统界区，约160kg/h的二次蒸汽冷凝水由回流泵9打入填料分离塔7液体分布器进口；
49.在具体实施过程中，当处理进料乙二醇浓度为40％的乙二醇溶液时，降膜蒸发器6热侧的二次蒸汽冷凝量约为2300kg/h，在回流比为0.15的情况下，约2000kg/h的二次蒸汽冷凝水由蒸馏水泵15从凝液罐10抽出打入二次蒸汽冷凝水预热器4，与原料换热进行热回收后，排出系统界区，约300kg/h的二次蒸汽冷凝水由回流泵9打入填料分离塔7液体分布器进口；
50.在具体实施过程中，可通过真空泵、压力传感器、调节阀连锁不同系统压力分别控制系统真空至设定值实现操作压力自控，可通过降膜蒸发器6液位连锁原料泵2变频器实现进料自控；可通过在线监控降膜蒸发器6液相温度和填料分离塔7气相温度差实现转料自控；整套自动控制系统可实现自动化程度高；
51.自动控制系统有配备阿贝折射仪在线测定乙二醇-水体系的折射率，结合温度传感器，根据同一温度下乙二醇浓度不同引起的折射率，可推测出进料乙二醇浓度，自动调节回流量；
52.压缩机组11在工作过程中产生的凝液会流入压缩机积液罐12，压缩机积液罐12与压缩机积液泵13进口相连接，压缩机积液泵13抽出压缩机积液罐12中的积液打入凝液罐10中，参与系统循环；由于压缩机组11出口蒸汽为过热蒸汽，需要一定量软水中和过热度，压缩机喷淋水泵14出口与压缩机组11减温水接口相连接，压缩机喷淋水泵14进口与装置外软水供应相连接；
53.在本实施例中，可通过真空泵、压力传感器、调节阀连锁不同系统压力分别控制系统真空至设定值实现操作压力自控，可通过降膜换热器液位连锁进料调节阀实现进料自控；可通过在线监控温度、流量、液位和折射率等参数，通过调节阀实现系统进出料自控，整套系统可实现自动化程度高。
54.经本实施例公开的一种中低浓度乙二醇水溶液的回收方法及装置处理的乙二醇水溶液，乙二醇浓度可为5～40％，运行参数如表1所示。
55.表1运行参数
56.[0057][0058]
本实施例公开的一种中低浓度乙二醇水溶液的回收方法，如图1和图2所示，包括如下步骤：
[0059]
s1、原料预热，通过原料泵2将原料罐1的原液抽出，通入预热器中，分别流经浓缩料预热器3、二次蒸汽冷凝水预热器4和生蒸汽预热器5，分别与浓缩料、二次蒸汽冷凝水和生蒸汽进行换热预热，预热至操作压力下的泡点温度后，通入降膜蒸发器6；
[0060]
s2、蒸发浓缩，物料通入降膜蒸发器6冷侧后，与其热侧的蒸汽进行换热蒸发，部分物料气化，达到乙二醇溶液浓缩的目的，剩余未蒸发料液则留在降膜蒸发器6下器体中，由降膜循环泵8抽出，通入降膜蒸发器6顶部，与预热后的原料一齐参与降膜蒸发循环；降膜蒸发器6热侧的的压缩二次蒸汽与冷测的料液换热后会冷凝为二次蒸汽冷凝水，随后流入凝液罐10，回流泵9会抽出凝液罐10中的部分二次蒸汽冷凝水，通入填料分离塔7；
[0061]
s3、精馏吸收，位于降膜蒸发器6气化的物料蒸汽逸至填料分离塔7，与二次蒸汽冷凝水发生气液接触条件，上升的气化蒸汽与下降的二次蒸汽冷凝水在中间填料层中发生气液交换，料液蒸汽的乙二醇会被下降料液吸收，减低蒸汽乙二醇浓度；
[0062]
s4、蒸汽再压缩，填料分离塔7上方逸出的二次蒸汽通过工艺管道进入压缩机组11，经压缩后升温升压，这个过程中产生积液会因重力作用流入压缩机积液罐12内，同时在接有软水的压缩机喷淋水泵14协同作用下，输出所需条件的压缩二次蒸汽，输送至蒸发浓缩单元降膜蒸发器6热侧；
[0063]
s5、热量回收，蒸馏水泵15会将凝液罐10内部的二次蒸汽冷凝水抽出，通入预热单元的二次蒸汽冷凝水预热器4，与原料换热；出料泵16则抽出位于降膜蒸发器6下器体中的浓缩料液，通入预热单元的浓缩料预热器3，与原料换热。
[0064]
本实施例公开的一种中低浓度乙二醇水溶液的回收方法及装置，采用节能的机械蒸汽再压缩技术，相对于未采用机械蒸汽再压缩技术的传统精馏，本工艺热效率高，功耗低，蒸发每一吨的水可节省约1.5吨的蒸汽；能动态处理多个进料浓度的乙二醇溶液，适应性强；采用二次蒸汽压缩作为循环热源，可降低锅炉的依赖性，降低能耗，减少了污染物，减
小对环境污染，更加节能环保。该装置工艺流程简单，易于实现，自动化程度高，运行成本低，符合可持续发展要求，可广泛应用于实际工业生产过程中。
[0065]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。