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30年行业老工程师为您介绍 MVR蒸发工艺及在蒸发结晶中的应用

作者: 2017年11月02日 来源:全球化工发觉网 浏览量:
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今天从降膜蒸发工艺、典范的蒸发结晶分离工艺、MVR技术及应用范畴三个方面,精巧带您参加蒸发结晶的天地,不众说,上干货。
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降膜蒸发工艺简介


蒸发(或蒸馏法)虽然是一种古老的步调,但因为技术陆续地厘革与展开,该法至今仍是浓缩或制淡水的主要步调。


蒸馏进程的实质就是水蒸气的变成进程,其原理如同海水受热蒸发变成云,云在一定前提下遇冷变成雨,而雨是不带咸味的。


根据所用能源、发觉、流程各异主要可分众效蒸发、众级闪急蒸发、蒸汽压缩蒸发(MVR)等。


1.众效蒸发技术


(1)原理:


众效蒸发是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸发器产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽,并在下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水,云云依次进行。


原料水参加系统要领:有逆流、平流(分别参加各效)、并流(从第1效参加)和逆流预热并流进料等。


(2)便宜(众级闪蒸比较)


  • 众效蒸发的换热进程是沸腾和冷凝传热,是相变传热,因此传热系数是很高。总的来说众效蒸发所用的传热面积比众级闪蒸少。


  • 众效蒸发时时是一次通过式的蒸发,不像众级闪蒸那样大量的液体在发觉内循环,因此动力破钞较少;


  • 众效蒸发的浓缩比高;


  • 众效蒸发的弹性大。


(3)众效蒸发的工艺流程分类


众效蒸发的工艺流程主要有三种,顺流、逆流安定流。


a.顺流:


是指料液和加热蒸汽都是按第一效到第二效的秩序前进。


特征:



  • 众效的真空度依次增大,即绝对压力依次众数;


  • 故料液在各效之间的输送不必用泵,而是靠压差自然措施到后面各效;


  • 温度也是依次众数,故料液从前一效通往后一效时就有过热事态,也就是发生闪蒸,产生一些蒸汽,即淡水;


  • 对浓度大,黏度也大的物料而言,后几效的传热系数就比较低;而且因为浓度大,沸点就高,各效不容易拥护较大的温度差,不利于传热。


b.平流


平流是指各效都单独平行加料,不过加热蒸汽除第一效外,其余各效皆用的是二次蒸汽。



适用于:容易结晶的物料,如制盐,一经加热蒸发,很速达到过饱和状况,结晶析出。


在水统治进程中主若是要获取淡水,不需用逆流安定流,而且逆流安定流没有顺流的热功效高。


c.逆流:


逆流是指进料措施的路线和加热蒸汽的流向相反。原料从真空度最高的末一效参加系统,逐渐向前面各效措施,浓度越来越高,所以料液往前面一效送入时,不仅没有闪蒸,而且要经过一段预热进程,手艺达到沸腾。


可睹和顺流的优错误恰好相反。对于浓度高时黏度大的物料用逆流比较适应,因为最后的一次蒸发是在温度最高的第一效。所以虽然浓度大,黏度照旧可以众数一些,可以拥护比较高的传热系数。这在化工生产上采用较众。


2.众效蒸发工艺及发觉简介


根据单效蒸发器的明晰,蒸发量 D/加热蒸汽量D0=0.91,或者D0/D=1.1,即1kg蒸汽可以蒸出0.91kg的淡水。


假如将蒸出的二次蒸汽通往第二个蒸发器的加热室去作为加热用,那么同样1kg的二次蒸汽又可以蒸出0.91kg的淡水。


以此类推,效数越众,哄骗1kg加热蒸汽可以蒸发出的淡水也越众,这从热量的哄骗上来讲是有利的。实习上,因为溶液有沸点升高事态,管线有措施阻力损失,使温差有损失,再加上效数众了,倘若保温很好,散热面积大了,热损失也增众,所以当效数增众时,热量哄骗的功效也随之有所众数。


商榷到效数引申则发觉的投资增大,故实习采用效数应该有一最佳点。


3. 3种主要组成众效蒸发系统的蒸发器


(1)浸没管式(ST)


该种蒸发器是加热管被料液浸没的一大类蒸发发觉。广义的浸没管蒸发器又有众种样式,有直管、蛇管、U形管以及竖管、横管等机关。


料液在蒸发器中的措施要领有:自然对流循环和强制循环两类。这种蒸发器涌现较早、操作方便,但结垢风险、盐水静液柱高、温差损失大,故效数不宜太众,一般在6效以下。


(2)竖管蒸发(VTE)这里是指管内降膜式蒸发器。


两个基本便宜,一是因管内为膜状汽化,传热壁两侧都有相变,故传热系数高。且消弭了料液的静液柱所造成的温差损失。系统的浓缩率比较高,低浓度溶液如海水淡化,目前一般安插的效数为11~13效,造水比可达9~10。


结垢题目,特为是当液体分配不均或者水量不足时,在管的内壁可能变成干区,结垢的摧残性增大。因此在防垢和清垢方面有较高的请求。


一般说来,在这类蒸发系统中晶种法不宜采用,主要靠化学法防垢加上温度、浓度的合理安插。


(3)横管薄膜式(HTE)


该种蒸发器是循环料液通过喷淋装置在横收拾的管外变成液膜,加热蒸汽(或前效二次蒸汽)在管内凝固。


它具有与竖管降膜式相同的优错误,但发觉高度远比竖管降膜式为小,装置紧凑,总共各效的收拾、喷淋管和汽水分离器都装在一个筒体中,因而热损失小,能耗低。


因为温度低,结垢和腐化都大大减轻,包管了较高的传热系数;此外汽相阻力小,又消弭了静液头损失,传热温差可以很小,尤其适于使用低位热能。


MVR技术在蒸发结晶中的应用


1.典范的蒸发浓缩(结晶)工艺



(1)单效蒸发(1kgH2O为例)



崭新蒸汽大量热量→二次蒸汽→冷却水→大气,,冷却塔破钞大量循环水以及电能(泵)运转,造成三重浪费。


(2)能耗与效数联系(蒸发量为1 t H2O为例)



2.MVR的职分原理


(1)MVR的感化


MVR—机械蒸汽再压缩,是指将蒸发(蒸馏等)进程的二次蒸汽(温度低、压力低而无法哄骗)用压缩机进行压缩,提高其温度、压力,重新作为热源加热需求被蒸发的物料,从而达到循环哄骗蒸汽的目标,使蒸发进程不需求外加蒸汽;即用少量的电能获得较众的热能,从而削弱系统对外界能源的需求的一项高效节能技术。


(2)MVR 热泵特征与明晰


MVR 热泵流程图


根据 MVR 热泵系统的职分原理可知, 其功效取决于接纳哄骗的潜热值与输入的机械功之间的比较。


下表以常压下基本循环的状况厘革为例, 通过模拟教唆评释其在能源哄骗功效方面的优势。


MVR 热泵教唆明晰


从上表看出,系统破钞 90. 5 kJ/kg 的压缩功,就可以接纳哄骗2257.6 kJ/kg的潜热,热功比达到了24.9。工质的热焓仅引申0.8%,但其温度提高了 13%, 相配于输入少量的高品位机械能, 却把大量的低品位热能打算成为可资哄骗的高品位热能,从而提高了能源哄骗功效。


(3)MVR系统流程工艺希望


MVR单效蒸发系统


MVR 热泵装置勾串各异的统治工艺进程, 需求提供恰当的传热温差。蒸发进程中传热温差和压差大小一般与统治料液的热敏性有关, 高热敏性料液恰当于小温差前提下众梯度分阶段进行。


MVR 热泵系统的工艺流程也安插成单效蒸发和众效蒸发。单效蒸发系统的流程简单, 操作较方便, 适应于水分蒸发量大,热敏物性较弱,允诺大温差传热,只需蒸发一次就可达到浓缩请求的溶液。


(4)MVR 热泵的众效蒸发工艺



MVR 系统众效蒸发要领适应于统治热敏较敏锐, 不宜进行大温差传热的溶液蒸发,同时其也可用于蒸发量较大的工艺排场。 


3.MVR系统


(1)中心流程及组成



蒸发器:主体发觉,包含加热器、分离器、循环泵。压缩机系统:中心发觉,压缩二次蒸汽提供蒸发热源,提高二次蒸汽的热焓。


预热器:余热哄骗及提高进料温度


真空系统:拥护全模样统的真空度,从装置中抽出局部不凝气体以及溶液带入的气体,以达到系统平定的蒸发状况。


掌握系统:PLC或DCS系统。压缩机转速、阀门、流量计、温度、压力的掌握调理,以达到自动蒸发、清洗、停机等操作。自动报警,系统自动偏护,以保持系统动态平衡。


(2)MVR的优势



(3)降膜蒸发器注意事项


  • 降膜蒸发器换热管内的成膜平均程度和成膜厚度是降膜蒸发器寂静高效职分的主要包管;


  • 溶液分布器的布液感化优劣, 换热管管壁涌现液膜不均时产生的后果不仅仅是蒸发功效大人人数, 同时可能造成换热管局部温度过高, 涌现“干烧” 事态, 恒久持续下去将明显削弱其使用寿命。


  • 管内液膜不均导致的蒸发不均题目还会在蒸发过度的管壁处析出局部溶质, 集聚其表面后变成结垢。


  • 此外, 高温下蒸发溶液内所含物质会真切较强的腐化特征, 在工艺安插进程中需求引起注意, 可通过采用使用防腐性换热器材料等次第来统治。


4.MVR在蒸发结晶中的应用


(1)海水淡化范畴


目前国内海水淡化技术主要有反浸透法和蒸馏法。其中蒸馏法主要搜集众级闪蒸、低温众效蒸馏和压气蒸馏技术(VC)。因为MVR技术节能最为显著,因此应用较广博。


基根源理:


海水蒸发进程所产生的二次蒸汽,经压缩机增压,蒸汽饱和温度反响提高,再输入到蒸发器收拾内,作为进料海水蒸发的热源,并自身冷凝为淡化水。


工艺流程:



进料海水用极少量阻垢剂预统治后,参加一个板式换热器,接纳自蒸发器排放出的浓盐水和淡化水热量。之后,与循环的浓盐水混合,参加到蒸发器中,喷淋到程度传热收拾的外表面上,喷淋量刚好在管子表面变成连续的液膜,与收拾内经压缩机增压的蒸汽热交换。管内蒸汽冷凝成淡水导出,管外一局部盐水产生蒸发,通过汽液分离器出去夹带的液滴之后,蒸汽进压缩机并导入传热收拾内,云云构成二次蒸汽陆续的循环和潜热交换。如上图2-3所示。


主要优错误:


压气蒸馏与众效蒸馏的技术十分类似,差别在于前者使用压缩机,后者使用蒸汽驱动。


适用规模:适用于仅有电能的地方,主要资助中小型装置。


(2)制盐范畴


MVR制盐工艺,可以很好地统治现有制盐生产因为能源涨价所造成的成本大幅度升高题目,是制盐企业削弱能源破钞,提高天天棋牌德料,众数生产成本,提高经济效用的最佳挑选.


职分原理:


早先采用生蒸汽加热卤水到沸点,来自蒸发器的低温低压二次蒸汽为压缩机所吸入,通过压缩机的绝热压缩感化,提高二次蒸汽的压力和饱和温度,然后送回原蒸发器的加热室,作为加热蒸汽使用。压缩机在此进程中破钞一定的有用能。加热蒸汽参加加热室后与卤水换热,蒸发出水份,即二次蒸汽。二次蒸汽为压缩机吸入,变成循环进程。


工艺流程:



工艺流程框图



MVR技术图


系统组成:


蒸发系统、二次蒸汽洗涤系统、蒸汽压缩系统、压缩蒸汽过热度消弭系统、进罐卤水预热系统、离心脱水干燥系统、冷凝水系统、生蒸汽系统、其它系统,根据物料各异,时时有卤水统治系统,石膏晶种法需求有石膏系统。含硝卤水需求有提硝系统等。


(3)废水统治范畴


许众生产范畴会产生含有大量的无机盐的废水,如氯化钠、硫酸钠、碳酸钠等,这些无机盐无间是废水统治中的难题之一,假如对废水中的无机盐加以接纳,这些无机盐既可以作为生产进程的原料、节省成本、避免资源的浪费,又可以避免境况污染,完成资源的循环使用。


蒸发原理:


蒸发原理如下图所示



工艺流程:


通过泵将预热器加热、浓缩统治的制药废水引入MVR蒸发器中,在热交换器中,哄骗蒸汽对制药工业废水进行循环加热、蒸发、浓缩等统治,得到的蒸馏水回流到预热器中,以用于预热原液;得到的浓缩液和蒸汽则参加液气分离器中,通过液气分离器,分离出的蒸汽参加压缩机内,而分离出的浓缩液则被直接回流至辘集罐内,对浓缩液进行统治可接纳其中的有用物质。



废水范畴主要有:石油废水、香料废水、原药废水、化工废水


(4)全卤制碱范畴


氯碱的生产具有能耗高、有污染的特征,因此,烧碱行业必须采用离子膜法制碱工艺,而要用此工艺完成全卤制碱,需统治淡盐水至迫近饱和。去掉水分的要领搜集膜过滤、众效蒸发、MVR 蒸发、淡盐水返井4 种。


MVR蒸发工艺流程:


流程示意图如图中所示:

(据化工707)

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标签:MVR蒸发工艺 蒸发结晶

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