专利名称：一种喷射式溶液蒸发浓缩装置的制作方法
技术领域：
本实用新型公开了一种溶液蒸发浓缩用的装置，属于溶液蒸发浓缩技术领域，具体地说，本实用新型涉及一种喷射式溶液蒸发浓缩装置。本实用新型的喷射式溶液蒸发浓缩装置适用于各种溶液蒸发浓缩，特别是适用于浓缩比大、物料特性随浓度变化大的物质的浓缩蒸发。
背景技术：
溶液蒸发浓缩常采用降膜或升膜蒸发，以及强制循环蒸发，蒸发水分，浓缩溶液。 降膜或升膜蒸发方法具有循环量小、蒸汽消耗低、动力消耗少的特点，但随着水分蒸发浓度提高，溶液流动性变差会出现粘壁、干化、最终导致蒸发管堵塞，因此只适用于较低浓度和/ 或流动性好的溶液蒸发浓缩；强制循环蒸发方法，则弥补了降膜或升膜蒸发方法的不足，可用于高浓度、高粘度时蒸发浓缩，但缺点是动力消耗大，蒸发强度低。因此，物料溶液浓缩常采用多效蒸发浓缩的方式，在低浓度时采用降膜或升膜蒸发工艺，而随着水分蒸发浓度提高，物料流动性变差，则采用强制循环工艺。根据物料性质不同，一般浓缩至质量分数为 20-40%以上时，只能采用强制循环蒸发至最终浓度。两类蒸发浓缩工艺的装置分开单独设置。然而，为实现多效蒸发中蒸汽合理匹配，在蒸发效数设计时，往往还未达到需要采用强制循环蒸发溶液浓度时，就转为采用强制循环蒸发，这样使得强制循环溶液量增加，蒸发动力消耗增加，增加了蒸发成本；此外，过早采用强制循环，还会降低出液速度。这种按蒸汽匹配设计效数，提前转入强制蒸发现象客观存在，长期均未能突破解决，成为行业惯例。例如碳分母液蒸发结晶析盐工艺，即采取两段蒸发，首先将母液进行低浓度降膜蒸发，再进行高浓度强制循环蒸发。此外由于降膜或升膜蒸发器以及强制循环蒸发器结构较复杂，材质要求高，因而制造费高，占地面积大，蒸发装置系统投资大。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种喷射式溶液蒸发浓缩装置。本实用新型提供的喷射式溶液蒸发装置采用新设计的结构简单的喷射式、喷雾状快速分散式闪蒸蒸发，简化了蒸发器设备结构，同时大大提高了设备的蒸发能力，降低能耗， 减少动力消耗，节省投资和运行费用。为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案一种喷射式溶液蒸发浓缩装置，包括进料泵、加热器、蒸发器、表面冷凝器、真空泵、成品贮槽；所述蒸发器为喷射式溶液浓缩蒸发器，所述喷射式溶液浓缩蒸发器包括下部的蒸发室和上部的二次蒸气室，蒸发室壳体上设置有喷射器安装口，通过喷射器安装口设置有溶液浓缩喷射器，所述溶液浓缩喷射器包括喷嘴分布器以及设置于喷嘴分布器上的喷嘴，所述喷射器安装口内套设有进料管口，所述喷嘴分布器的一端连接于蒸发室壳体内壁、 另一端与进料管口相连通，蒸发室壳体下端设置有出料管口 ；二次蒸气室的壳体上端设置有二次蒸汽排出口 ；进料泵、加热器与喷射式溶液浓缩蒸发器的进料管口依次通过管道连接，喷射式溶液浓缩蒸发器上部的二次蒸汽排出口、表面冷凝器及真空泵依次通过管道连接，喷射式溶液浓缩蒸发器下部的出料管口与成品贮槽通过管道连接。上述喷射式溶液蒸发浓缩装置中，所述喷射式溶液浓缩蒸发器内设置的溶液浓缩喷射器为的喷嘴为离心式喷嘴。上述喷射式溶液蒸发浓缩装置中，所述喷射式溶液蒸发器蒸发室壳体上还设置有人孔、温度计、压力计管口和液位计管口。上述喷射式溶液蒸发浓缩的装置中，喷射式溶液浓缩蒸发器下部的蒸发室与上部的二次蒸气室之间还设置有丝网液沫捕集器。上述喷射式溶液蒸发浓缩装置中，所述丝网液沫捕集器为不锈钢细丝网制成的絮状网，其厚度为250-350毫米，直径与二次蒸汽室直径相同，用于捕集二次蒸汽夹带的少量溶液。上述喷射式溶液蒸发浓缩装置中，所述丝网液沫捕集器和二次蒸气室的直径与蒸发室的直径比为0.65 1，丝网液沫捕集器与溶液喷射器间距离不低于0.5倍蒸发室直径， 溶液喷射器与浓缩溶液液面距离不低于2. 5倍蒸发室直径。上述喷射式溶液蒸发浓缩装置中，所述加热器可以为螺旋加热器、板式定型换热器或列管加热器，优选结构紧凑、传热效率高的板式定型换热器。上述喷射式溶液蒸发浓缩装置中，所述真空泵可以为液环式真空泵或满足真空需求的其它型式真空泵。上述喷射式溶液蒸发浓缩装置中，所述进料泵与加热器之间还设置有预热器。上述喷射式溶液蒸发浓缩装置中，所述成品贮槽可连接成品输送泵，将成品输送进行成品罐装或直接输送至用户。本实用新型的蒸发浓缩装置，采用了喷射式溶液浓缩蒸发器，极大地增加了溶液蒸发面积，有利于汽液快速分离，因而明显提高了蒸发能力，从而迅速将溶液浓缩到所需浓度。在蒸发器外采用传热效能高的加热器，特别是结构紧凑的定型板式换热器加热浓缩溶液，充分发挥板式换热器传热效能高优点，能迅速将所需浓缩溶液加热到沸点温度以上。蒸发器内还设置有配套高效丝网捕沫器，确保二次蒸汽无溶液夹带。本实用新型的喷射式溶液蒸发浓缩装置适用于各种溶液蒸发浓缩，特别是适用于浓缩比大、物料特性随浓度变化大的物质的浓缩蒸发，例如烧碱等各种碱液的蒸发浓缩。利用本实用新型装置蒸发浓缩溶液的方法，包括被浓缩溶液(预热、)加热、喷射蒸发浓缩、二次蒸汽冷凝、不凝气排出、浓缩产品贮存等步骤。即需浓缩的低浓度溶液由进料泵送入预热器(由蒸汽冷凝水热介质预热)后进入加热器，经蒸汽间接加热至大于沸点以上温度，然后经进料管道送至负压下的喷射式溶液浓缩蒸发器，通过设置在喷射式溶液浓缩蒸发器内的喷射器，将在负压下达到沸点以上的溶液迅速喷射，被浓缩溶液沿重力方向成雾状分散，迅速沸腾闪蒸，达到设定浓度，采用重力汽液分离并经溶液丝网液沫捕集器分离。二次蒸汽由上部二次蒸汽排出口排出，进入二次蒸气列管表面冷凝器冷凝后冷凝水排出。，不凝气由真空泵排除。浓缩溶液由喷射式溶液浓缩蒸发器下部出料管口排出，进入成品贮槽后由成品输送泵进行成品罐装或直接输送至用户。与现有技术相比，本实用新型的有益效果本实用新型提供的喷射式溶液蒸发浓缩装置，由于采用蒸发器外加热方式，不仅充分发挥板式换热器传热效能高优点，同时达到使蒸发器设备结构简化，设备制造容易，且制造费用大大降低。蒸发器内仅设置安装维护方便的低压喷射器，和丝网捕沫器，具有结构简单，汽液分离效率高，单位蒸发能力大，能耗低，设备腐蚀性小，使用寿命长，安装及维护方便等优
点ο喷射式溶液浓缩蒸发器装置集降膜或升膜蒸发器以及强制循环蒸发器两者优点， 克服了其相应不足，具有显著高的传热效能和优越的抗积垢性能，蒸发浓缩动力消耗低，可以节约动力消耗50%以上，同等条件下显著提高了蒸发能力。因而喷射式溶液浓缩蒸发器装置具有设备及工艺流程简单，生产能力大，能耗低，运行平稳，自动化程度高，装置设备占地面积少、设备制造费相对明显减少，并能大大节省装置投资。降低工程造价等优点。
图1为本实用新型喷射式溶液蒸发浓缩装置示意图；图2为本实用新型喷式射溶液蒸发浓缩装置喷射式溶液浓缩蒸发器的结构示意图；图3为本实用新型喷式射溶液蒸发浓缩装置喷射式溶液浓缩蒸发器的俯视图。其中1-进料泵，2-预热器，3-加热器，4-喷射式溶液浓缩蒸发器，5-表面冷凝器，6_液环式真空泵，7-成品贮槽，8-成品输送泵；I-蒸发室，II-溶液浓缩喷射器，III-网液沫捕集器，IV- 二次蒸气室，V-喷嘴分布器，VI-喷嘴；a-进料管口，b_出料管口，C- 二次蒸汽排出口，dl-第一液位计管口，d2-第二液位计管口，e-压力计管口，f-喷射器安装口，m-人孔。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。本实用新型列举的喷射式溶液蒸发浓缩装置，包括进料泵1、加热器3、喷射式溶液浓缩蒸发器4、二次蒸气列管表面冷凝器5、真空泵6、成品贮槽7，所述加热器为板式定型换热器，所述真空泵为液环式真空泵。进料泵1与加热器3之间还设置有预热器2。所述喷射式溶液浓缩蒸发器4包括下部的蒸发室I和上部的二次蒸气室IV ；蒸发室I的壳体上设置有喷射器安装口 f、人孔m、压力计管口 e和液位计管口 dl、d2。通过蒸发器喷射器安装口 f设置有溶液浓缩喷射器II，所述溶液浓缩喷射器由喷嘴分布器以及设置于喷嘴分布器上的喷嘴组成，所述喷射器安装口内套设有进料管口，所述喷嘴分布器的一端连接于蒸发室壳体内壁、另一端与进料管口相连通，蒸发室壳体下端设置有出料管口 ；蒸发室I壳体下端设置有出料管口 b，蒸发室I与二次蒸气室IV之间还设置有丝网液沫捕集器III ；二次蒸气室IV的壳体上端设置有二次蒸汽排出口 C。进料泵1、预热器2、加热器3与喷射式溶液浓缩喷射器的进料管口 a依次通过管道连接，喷射式溶液浓缩蒸发器的出料管口 b与成品贮槽7通过管道连接；喷射式溶液浓缩蒸发器的二次蒸汽排出口 c与二次蒸气列管表面冷凝器5及真空泵6依次通过管道连接。上述装置的喷射式溶液浓缩蒸发器内设置的溶液浓缩喷射器为低压式(压力小于IOMPaG)溶液浓缩喷射器，喷射器的喷嘴为低压离心式喷嘴。所述丝网液沫捕集器用于捕集二次蒸汽夹带的少量溶液，为不锈钢细丝网制成的絮状网，其厚度为300毫米，其直径与二次蒸汽室直径相同，与蒸发室的直径比为0.65 1，丝网液沫捕集器与溶液浓缩喷射器间距离为800mm，溶液喷射器与浓缩溶液液面距离大于3500mm。其中进料泵1为IEJ50-32-160型溶液输送泵，W = 5. 5KW ；预热器为BRW40预热器， 加热器为BRW80板式定型换热器；喷射式溶液浓缩蒸发器的规格为f 1600/ f 1000X8500 ； 表面冷凝器的规格为# 1000X6400，F = 180M2 ；真空泵为SKJ2. 0型液环式真空泵，成品贮槽的规格为Φ 6000X6500，V= 180Μ3 ；成品输送泵为IEJ50-32-160A型输送泵，W = 4. OKff0利用本实用新型列举的喷射式溶液蒸发浓缩装置，对年产30kt/a质量分数30% 氢氧化钾溶液浓缩至48%，蒸发浓缩过程如下a) 30%氢氧化钾溶液溶液预热温度为20-40°C的30%氢氧化钾溶液，以12. 5T/h的进料量由溶液进料泵 1 (IEJ50-32-160)压力0. 35MPa(表压)送入预热器2 (BRW40)由加热蒸汽冷凝水预热至 70-90 0C ；b) 30 %氢氧化钾溶液加热压力0. 35MPa (表压)30%氢氧化钾溶液(12. 5T/h)预热至70_90°C后进入板式加热器3(BRW80)经蒸汽加热120-130°C ；C) 30%氢氧化钾喷射蒸发浓缩30%氢氧化钾(12. 5T/h)经加热至沸点以上温度(120-130°C )后进入喷射式溶液浓缩蒸发器4( φ 1600/ φ 1000X8500)内，通过喷射器II进行喷雾状分散式闪蒸快速蒸发，达到48%浓度氢氧化钾(7.81T/h，70°C-9(TC)，溶液闪蒸浓缩产生的二次蒸汽(4. 69T/ H, 650C -80°C，0. OlMPa)与48%浓度氢氧化钾浓缩溶液(7. 81T/h)，温度70°C _90°C，同时经重力汽液分离和丝网捕沫器III液沫捕集分离。二次蒸汽由上部二次蒸汽室IV排出口 c排出；d) 二次蒸汽冷凝二次蒸汽(4. 69T/H, 65 V -80 V 0. 014-0. 017MPa)由喷射式溶液浓缩蒸发器4上部二次蒸汽室IV排出口 c排出，进入二次蒸汽列管式表面冷凝器5(列管卧式 Φ 1000X6400F= 180Μ2) 二次蒸汽被冷却水冷凝为冷凝水经冷凝水排出管口排出(4. 69Τ/ H, 30 0C -40 0C )。e)不凝气排出系统少量空气不凝气由表面冷凝器5不凝气排出口排出经液环式真空泵 6 (SKJ2. 0)排出。f) 48%氢氧化钾浓缩产品贮存喷射式溶液浓缩蒸发器4内48%氢氧化钾(7.81T/h)浓缩溶液由下部出料口排出，进入成品贮槽7( φ 6000X6500)贮存；g) 48%浓度氢氧化钾浓缩产品输送包装48%浓度氢氧化钾浓缩溶液，由贮槽7经成品输送泵8 (IEJ50-32-160A)进行成品罐装或直接输送至用户。 30%氢氧化钾溶液进料量12. 5T/h采用流量控制阀控制，48%氢氧化钾浓缩溶液出料量7. 81T/h由液位控制阀控制，加热蒸汽量控制阀由进喷射式溶液浓缩蒸发器30%氢氧化钾溶液温度控制。48%氢氧化钾单效喷式射溶液蒸发浓缩装置及生产全部采用DCS自动控制。由上述工艺参数可知，利用本实用新型的装置可节约动力消耗50%以上，同等条件下显著提高了蒸发能力。
权利要求1.一种喷射式溶液蒸发浓缩装置，包括进料泵、加热器、蒸发器、表面冷凝器、真空泵、 成品贮槽，其特征在于所述蒸发器为喷射式溶液浓缩蒸发器，所述喷射式溶液浓缩蒸发器包括下部的蒸发室和上部的二次蒸气室，蒸发室壳体上设置有蒸发器喷射器安装口，通过蒸发器喷射器安装口设置有溶液浓缩喷射器，所述溶液浓缩喷射器包括喷嘴分布器和设置于喷嘴分布器上的喷嘴，所述喷射器安装口内套设有进料管口，所述喷嘴分布器的一端连接于蒸发室壳体内壁、另一端与进料管口相连通，蒸发室壳体下端设置有出料管口 ； 二次蒸气室的壳体上端设置有二次蒸汽排出口 ；进料泵、预热器、加热器与喷射式溶液浓缩蒸发器的进料管口依次通过管道连接，喷射式溶液浓缩蒸发器上部的二次蒸汽排出口、表面冷凝器及真空泵依次通过管道连接，喷射式溶液浓缩蒸发器下部的出料管口与成品贮槽通过管道连接。
2.根据权利要求1所述的喷射式溶液蒸发浓缩装置，其特征在于所述喷射式溶液蒸发器蒸发室壳体上还设置有人孔、压力计、温度计管口和液位计管口。
3.根据权利要求1所述的喷射式溶液蒸发浓缩装置，其特征在于喷射式溶液浓缩蒸发器下部的蒸发室与上部的二次蒸气室之间还设置有丝网液沫捕集器。
4.根据权利要求3所述的喷射式溶液蒸发浓缩装置，其特征在于所述丝网液沫捕集器为不锈钢细丝网制成的絮状网，其厚度为250-350毫米，直径与二次蒸汽室直径相同。
5.根据权利要求4所述的喷射式溶液蒸发浓缩装置，其特征在于所述丝网液沫捕集器与蒸发室的直径比为0. 65 1，丝网液沫捕集器与溶液喷射器间距离不低于0. 5倍蒸发室直径，溶液喷射器与浓缩溶液液面距离不低于2. 5倍蒸发室直径。
6.根据权利要求1所述的喷射式溶液蒸发浓缩装置，其特征在于所述加热器为螺旋加热器、板式定型换热器或列管加热器等加热器。
7.根据权利要求6所述的喷射式溶液蒸发浓缩装置，其特征在于所述加热器为板式定型换热器。
8.根据权利要求1所述的喷射式溶液蒸发浓缩装置，其特征在于所述真空泵可以为液环式真空泵。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的喷射式溶液蒸发浓缩装置，其特征在于所述进料泵与加热器之间还设置有预热器。
10.根据权利要求9所述的喷射式溶液蒸发浓缩装置，其特征在于所述喷射式溶液浓缩蒸发器内设置的喷射器的喷嘴为离心式喷嘴。
专利摘要本实用新型公开了一种喷射式溶液蒸发浓缩装置，其包括进料泵、预热器、加热器、蒸发器、表面冷凝器、真空泵、成品贮槽，所述蒸发器为喷射式溶液浓缩蒸发器，包括蒸发室和二次蒸气室，蒸发室上端设置有喷射器安装口，喷射器安装口内设有溶液浓缩喷射器，蒸发室壳体下端设置有出料管口；二次蒸气室壳体上端设置有二次蒸汽排出口；进料泵、预热器、加热器与蒸发器的溶液浓缩喷射器进料管口依次通过管道连接，蒸发器上部的二次蒸汽排出口、表面冷凝器及真空泵依次通过管道连接，蒸发器下部的出料管口与成品贮槽通过管道连接。本实用新型的喷射式溶液蒸发浓缩装置适用于各种溶液蒸发浓缩，特别是适用于浓缩比大、物料特性随浓度变化大的物质的浓缩蒸发，例如烧碱等各种碱液的蒸发浓缩。
文档编号B01D1/16GK202020929SQ20102066532
公开日2011年11月2日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者王光华 申请人:成都华融化工有限公司