三效蒸发装置及方法与流程

本发明涉及三效蒸发技术领域，特别涉及一种三效蒸发装置及方法。

背景技术：

三效蒸发装置是一种提取浓缩设备，采用列管式循环外加热工作原理，物理受热时间短、蒸发速度快、浓缩比重大，有效保持物料原效，节能效果显著，广泛适合于制药、化工、食品、轻工等的液体物料的蒸发浓缩工艺过程。

但现有的三效蒸发存在蒸汽消耗和凝液消耗量大，凝液的热量浪费，而导致的三效蒸发运行成本高的问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明实施例提供一种三效蒸发装置及方法，能够降低三效蒸发蒸汽消耗。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种三效蒸发装置，包括：

第一再沸器，其冷流体侧的入口连接物料管，所述第一再沸器的热流体侧的加热介质通过换热对冷流体侧的物料加热；

第一蒸发塔，其连接所述第一再沸器的冷流体侧的入口和出口，以将所述第一蒸发塔内的物料经所述第一再沸器循环加热；

第二再沸器，其热流体侧的入口与所述第一蒸发塔的顶部连接，所述第一蒸发塔的蒸汽作为所述第二再沸器的热源；

第二蒸发塔，其连接所述第二再沸器的冷流体侧的入口和出口，以将所述第二蒸发塔内的物料经所述第二再沸器循环加热，所述第一蒸发塔连接所述第二再沸器的冷流体侧的入口，以将所述第一蒸发塔内的物料输送至所述第二再沸器的冷流体侧进行换热；

第一冷凝液罐，其与所述第二再沸器的热流体侧的出口连接，所述第一冷凝液罐用于容纳所述第二再沸器热流体侧产生的凝液；

第三再沸器，其热流体侧的入口与所述第二蒸发塔的顶部连接，所述第二蒸发塔的蒸汽作为所述第三再沸器的热源，所述第二蒸发塔连接所述第三再沸器的冷流体侧的入口，以将所述第二蒸发塔内的物料输送至所述第三再沸器的冷流体侧进行换热；

第三蒸发塔，其连接所述第三再沸器的冷流体侧的入口和出口，以将所述第三蒸发塔内的物料经所述第三再沸器循环加热；

第二冷凝液罐，其与所述第三再沸器的热流体侧的出口连接，所述第二冷凝液罐用于容纳所述第三再沸器热流体侧产生的凝液；

换热器，其冷流体侧的入口与所述物料管连接，其冷流体侧的出口与所述第一再沸器的冷流体侧的入口连接，所述换热器的热流体侧的入口与所述第一再沸器的热流体侧的出口、所述第一冷凝液罐和所述第二冷凝液罐连接，以使所述第一再沸器、所述第一冷凝液罐和所述第二冷凝液罐能够单独或任意组合提供冷凝液作为所述换热器的热源对所述换热器冷流体侧的物料进行预热。

可选的，所述的三效蒸发装置还包括第一冷却器，所述第一冷却器与所述第三蒸发塔的顶部连接，以对所述第三蒸发塔的蒸汽冷却。

可选的，所述的三效蒸发装置还包括冷凝液槽，其与所述第一冷却器的冷凝液出口连接，用于容纳所述第三蒸发塔的蒸汽冷却形成的冷凝液。

可选的，所述冷凝液槽还与所述换热器的热流体侧出口连接，以使所述冷凝液槽能够接收经所述换热器换热后的冷凝液；

所述冷凝液槽还与所述第一再沸器的热流体侧出口连接，以使所述冷凝液槽能够接收所述第一再沸器的冷凝液；

所述冷凝液槽还与所述第一冷凝液罐连接，以使所述冷凝液槽能够接收所述第一冷凝液罐的冷凝液；

所述冷凝液槽还与所述第二冷凝液罐连接，以使所述冷凝液槽能够接收所述第二冷凝液罐的冷凝液。

可选的，所述的三效蒸发装置还包括第二冷凝液泵和第二冷却器，所述第二冷却器的热流体侧入口通过所述第二冷凝液泵与所述冷凝液槽连接，所述第二冷却器的热流体侧出口与所述第一蒸发塔、第二蒸发塔和第三蒸发塔连接，所述冷凝液槽的冷凝液经所述第二冷却器后能够回流至所述第一蒸发塔、第二蒸发塔和第三蒸发塔。

可选的，所述的三效蒸发装置还包括第一冷凝液泵，所述第一冷凝液罐和所述第二冷凝液罐分别与所述第一冷凝液泵的输入端连接，所述第一冷凝液泵的输出端连接所述换热器的热流体侧入口，所述第一冷凝液泵能够输送所述第一冷凝液罐和/或所述第二冷凝液罐的冷凝液作为所述换热器的热源对所述换热器冷流体侧的物料进行预热。

本发明实施例还提供了一种三效蒸发方法，包括：

第一再沸器将物料加热后输送至第一蒸发塔；

物料中的部分水分蒸发形成蒸汽，从第一蒸发塔顶部输出至第二再沸器，作为第二再沸器的热源；

所述第一蒸发塔内的物料输送至所述第二再沸器的冷流体侧进行换热；

所述第二再沸器对物料加热后输送至第二蒸发塔；

物料中水分部分蒸发形成蒸汽，从第二蒸发塔的顶部输出至第三再沸器，作为所述第三再沸器的热源；

第一冷凝液罐容纳所述第二再沸器热流体侧产生的凝液；

所述第二蒸发塔内的物料输送至所述第三再沸器的冷流体侧进行换热；

所述第三再沸器对物料加热后输送至第三蒸发塔；

物料中水分部分蒸发形成蒸汽，从第三蒸发塔的顶部输出；

第二冷凝液罐容纳所述第三再沸器热流体侧产生的凝液；

所述第一再沸器、所述第一冷凝液罐和所述第二冷凝液罐单独或任意组合提供冷凝液作为换热器的热源，所述换热器冷流体侧的物料经预热后，输送至所述第一再沸器的冷流体侧进行加热。

可选的，所述的三效蒸发方法还包括：

第一冷却器对所述第三蒸发塔的蒸汽冷却；

冷凝液槽容纳所述第三蒸发塔的蒸汽冷却形成的冷凝液；

所述第一冷凝液罐和/或所述第二冷凝液罐的冷凝液经第一冷凝液泵输送，作为所述换热器的热源对所述换热器冷流体侧的物料进行预热。

可选的，所述的三效蒸发方法还包括：

所述冷凝液槽能够接收经所述换热器换热后的冷凝液；

所述冷凝液槽能够接收所述第一再沸器的冷凝液；

所述冷凝液槽能够接收所述第一冷凝液罐的冷凝液；

所述冷凝液槽能够接收所述第二冷凝液罐的冷凝液。

可选的，所述的三效蒸发方法还包括：

所述冷凝液槽的冷凝液经第二冷却器后，部分冷凝液能够回流至所述第一蒸发塔、第二蒸发塔和第三蒸发塔。

本发明的有益效果在于：本发明实施例的三效蒸发装置及方法能够回收三效蒸发凝液的热量，对物料进行预热，提高三效进料温度，在大工业生产上，大大节约蒸汽消耗，同时降低整个系统冷却剂消耗，大大减低三效蒸发运行成本。

附图说明

图1为本发明的一实施例的三效蒸发装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明，下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明，但不作为对本发明的限定。

图1为本发明的一实施例的三效蒸发装置的结构示意图。如图1所示，本发明公开了一种三效蒸发装置，包括：

第一再沸器1，其冷流体侧的入口连接物料管，第一再沸器1的热流体侧的加热介质通过换热对冷流体侧的物料加热；

第一蒸发塔2，连接第一再沸器1的冷流体侧的入口和出口，以将第一蒸发塔2内的物料经第一再沸器1循环加热；

第二再沸器3，其热流体侧的入口与第一蒸发塔2的顶部连接，第一蒸发塔2的蒸汽作为第二再沸器3的热源；

第二蒸发塔5，连接第二再沸器3的冷流体侧的入口和出口，以将第二蒸发塔5内的物料经第二再沸器3循环加热，第一蒸发塔2连接第二再沸器3的冷流体侧的入口，以将第一蒸发塔2内的物料输送至第二再沸器3的冷流体侧进行换热；

第一冷凝液罐4，其与第二再沸器3的热流体侧的出口连接，第一冷凝液罐4用于容纳第二再沸器3热流体侧产生的凝液；

第三再沸器6，其热流体侧的入口与第二蒸发塔5的顶部连接，第二蒸发塔5的蒸汽作为第三再沸器6的热源，第二蒸发塔5连接第三再沸器6的冷流体侧的入口，以将第二蒸发塔5内的物料输送至第三再沸器6的冷流体侧进行换热；

第三蒸发塔8，连接第三再沸器6的冷流体侧的入口和出口，以将第三蒸发塔8内的物料经第三再沸器6循环加热；

第二冷凝液罐7，其与第三再沸器6的热流体侧的出口连接，第二冷凝液罐7用于容纳第三再沸器6热流体侧产生的凝液；

换热器15，其冷流体侧的入口与物料管连接，其冷流体侧的出口与第一再沸器1的冷流体侧的入口连接，换热器15的热流体侧的入口与第一再沸器1的热流体侧的出口、第一冷凝液罐4和第二冷凝液罐7连接，以使第一再沸器1、第一冷凝液罐4和第二冷凝液罐7能够单独或任意组合提供冷凝液作为换热器15的热源对换热器冷流体侧的物料进行预热。

本发明实施例的三效蒸发装置包括一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器。其中一效蒸发器包括第一再沸器1和第一蒸发塔2，二效蒸发器包括第二再沸器3和第二蒸发塔5，三效蒸发器包括第三再沸器6和第三蒸发塔8。第一冷凝液罐4用于容纳第一蒸发塔2的凝液(第二再沸器3换热后产生，简称三效一塔凝液)。第二冷凝液罐7用于容纳第二蒸发塔5的凝液(第三再沸器6换热后产生，简称三效二塔凝液)。本发明实施例中能够用第一再沸器1产生的凝液、三效一塔凝液和三效二塔凝液中的一种或任意组合作为热源对物料进行预热，预热后的物料再进入第一再沸器1进行加热。本发明实施例能够回收三效蒸发凝液的热量，对物料进行预热，提高三效进料温度，在大工业生产上，大大节约蒸汽消耗，同时降低整个系统冷却剂消耗，大大减低三效蒸发运行成本。

本发明实施例中，可以是第一再沸器1、第一冷凝液罐4和第二冷凝液罐7单独提供冷凝液作为换热器15的热源对换热器冷流体侧的物料进行预热。例如，三效一塔凝液作为三效进料的热源，提高三效一塔进料温度。或者三效二塔凝液作为三效进料的热源，提高三效一塔进料温度。或者第一再沸器1产生的凝液作为三效一塔进料的热源，提高三效一塔进料温度。

本发明实施例中，也可以是第一再沸器1、第一冷凝液罐4和第二冷凝液罐7任意组合提供冷凝液作为换热器15的热源对换热器冷流体侧的物料进行预热。例如，三效一塔凝液和二塔凝液共同作为三效进料的热源，提高三效一塔进料温度。

一些实施例中，三效蒸发装置还包括第一冷凝液泵12，第一冷凝液罐4和第二冷凝液罐7分别与第一冷凝液泵12的输入端连接，第一冷凝液泵12的输出端连接换热器15的热流体侧入口，第一冷凝液泵12能够输送第一冷凝液罐4和/或第二冷凝液罐7的冷凝液作为换热器15的热源对换热器15冷流体侧的物料进行预热。通过设置第一冷凝液泵12，保证了冷凝液作为热源对物料进行稳定的预热。

一些实施例中，三效蒸发装置还包括第一冷却器9，第一冷却器9与第三蒸发塔8的顶部连接，以对第三蒸发塔8的蒸汽冷却。不凝气可以进入真空系统抽真空操作。

一些实施例中，三效蒸发装置还包括冷凝液槽11，冷凝液槽11与第一冷却器9的冷凝液出口连接，用于容纳第三蒸发塔8的蒸汽冷却形成的冷凝液。

一些实施例中，冷凝液槽11还与换热器15的热流体侧出口连接，以使冷凝液槽11能够接收经换热器15换热后的冷凝液。当第一再沸器1产生的凝液、三效一塔凝液或三效二塔凝液作为热源进入换热器15对物料进行预热后，进入冷凝液槽11。

一些实施例中，冷凝液槽11还与第一再沸器1的热流体侧出口连接，以使冷凝液槽11能够接收第一再沸器的冷凝液。当第一再沸器1产生的凝液不作为热源进入换热器15对物料进行预热时，可以直接进入冷凝液槽11，也可以去下游或其他工序。

一些实施例中，冷凝液槽11还与第一冷凝液罐4连接，以使冷凝液槽11能够接收第一冷凝液罐4的冷凝液。当三效一塔凝液不作为热源进入换热器15对物料进行预热时，可以直接进入冷凝液槽11。

一些实施例中，冷凝液槽11还与第二冷凝液罐7连接，以使冷凝液槽11能够接收第二冷凝液罐7的冷凝液。当三效二塔凝液不作为热源进入换热器15对物料进行预热时，可以直接进入冷凝液槽11。

一些实施例中，三效蒸发装置还包括第二冷凝液泵13和第二冷却器14，第二冷却器14的热流体侧入口通过第二冷凝液泵13与冷凝液槽11连接，第二冷却器14的热流体侧出口与第一蒸发塔2、第二蒸发塔3和第三蒸发塔8连接，冷凝液槽11的冷凝液经第二冷却器14后能够回流至第第一蒸发塔2、第二蒸发塔3和第三蒸发塔8。冷凝液槽11的冷凝液经第二冷却器14后，一部分可以作为三效回流，一部分送往后序。

本发明实施例中，第三蒸发塔8塔底高纯度溶质经输送泵10送往后续。

本发明实施例还提供了一种三效蒸发方法，该方法可通过上述任一实施例的三效蒸发装置实现。上述装置的实施例可用于理解下述方法的内容。下述方法的内容也可用于理解上述装置的工作原理。参见图1，该三效蒸发方法包括：

第一再沸器1将物料加热后输送至第一蒸发塔2；

物料中的部分水分蒸发形成蒸汽，从第一蒸发塔2顶部输出至第二再沸器3，作为第二再沸器3的热源；

第一蒸发塔2内的物料输送至第二再沸器3的冷流体侧进行换热；

第二再沸器3对物料加热后输送至第二蒸发塔5；

物料中水分部分蒸发形成蒸汽，从第二蒸发塔5的顶部输出至第三再沸器6，作为第三再沸器6的热源；

第一冷凝液罐4容纳第二再沸器3热流体侧产生的凝液；

第二蒸发塔5内的物料输送至第三再沸器6的冷流体侧进行换热；

第三再沸器6对物料加热后输送至第三蒸发塔8；

物料中水分部分蒸发形成蒸汽，从第三蒸发塔8的顶部输出；

第二冷凝液罐7容纳第三再沸器8热流体侧产生的凝液；

第一再沸器2、第一冷凝液罐4和第二冷凝液罐7单独或任意组合提供冷凝液作为换热器15的热源，换热器15冷流体侧的物料经预热后，输送至第一再沸器1的冷流体侧进行加热。

本发明实施例中能够用第一再沸器1产生的凝液、三效一塔凝液和三效二塔凝液中的一种或任意组合作为热源对物料进行预热，预热后的物料再进入第一再沸器1进行加热。本发明实施例能够回收三效蒸发凝液的热量，对物料进行预热，提高三效进料温度，在大工业生产上，大大节约蒸汽消耗，同时降低整个系统冷却剂消耗，大大减低三效蒸发运行成本。

一些实施例中，该方法还包括：第一冷却器9对第三蒸发塔8的蒸汽冷却。不凝气可以进入真空系统抽真空操作。

一些实施例中，该方法还包括：冷凝液槽11容纳第三蒸发塔8的蒸汽冷却形成的冷凝液。

一些实施例中，该方法还包括：冷凝液槽11能够接收经换热器15换热后的冷凝液。当第一再沸器1产生的凝液、三效一塔凝液或三效二塔凝液作为热源进入换热器15对物料进行预热后，进入冷凝液槽11。

一些实施例中，该方法还包括：冷凝液槽11能够接收第一再沸器1的冷凝液。当第一再沸器1产生的凝液不作为热源进入换热器15对物料进行预热时，可以直接进入冷凝液槽11，也可以去下游或其他工序。

一些实施例中，该方法还包括：冷凝液槽11能够接收第一冷凝液罐4的冷凝液。当三效一塔凝液不作为热源进入换热器15对物料进行预热时，可以直接进入冷凝液槽11。

一些实施例中，该方法还包括：冷凝液槽11能够接收第二冷凝液罐7的冷凝液。当三效二塔凝液不作为热源进入换热器15对物料进行预热时，可以直接进入冷凝液槽11。

一些实施例中，该方法还包括：冷凝液槽11的冷凝液经第二冷却器14冷却后，部分冷凝液能够回流至第一蒸发塔2、第二蒸发塔5和第三蒸发塔8。冷凝液槽11的冷凝液冷却后，一部分可以作为三效回流，一部分送往后序。

一些实施例中，该方法还包括：第一冷凝液罐4和/或第二冷凝液罐7的冷凝液经第一冷凝液泵12输送，作为换热器15的热源对换热器15冷流体侧的物料进行预热。保证了冷凝液作为热源对物料进行稳定的预热。

下面以对己内酰胺水溶液浓缩为例，对本发明实施例的三效蒸发装置及方法进行说明。

同时参见如图1，从加氢系统来的浓度30％、温度90℃左右的己内酰胺水溶液送入第一蒸发塔2的第一再沸器1底部，在第一再沸器1的蒸汽作用下将部分水蒸发出来。蒸发出来的水蒸汽经第一蒸发塔2顶部进入第二蒸发塔5的第二再沸器3作热源，通过控制第一蒸发塔2釜液位利用压差将己内酰胺水溶液送到第二蒸发塔5的第二再沸器3底部。第一蒸发塔2塔顶压力为278kpa(绝压)，操作温度为釜温136℃，顶温132℃，塔底送出的己内酰胺水溶液浓度约为39％。

从第一蒸发塔2来的己内酰胺水溶液送入第二蒸发塔5的第二再沸器3底部将部分水蒸发出来。蒸发出来的水蒸汽经第二蒸发塔5顶部进入第三蒸发塔8的第三再沸器6作热源，通过控制第二蒸发塔5釜液位，利用压差将己内酰胺水溶液送到第三再沸器6底部。第二蒸发塔5的操作温度控制为釜温113℃，顶温107℃，塔顶压力约为132kpa(绝压)，塔釜出料浓度为54％，从第二发塔5底部出来的己水流入第三再沸器6底部，来自第二蒸发塔5顶部的水蒸汽作为第三再沸器6的热源。第三蒸发塔8的操作温度为釜温77℃，顶温56℃，顶部压力为16.5kpa(绝压)，塔顶真空度由真空系统所控制。第三蒸发塔8的釜液含己内酰胺约为90％，经输送泵10送往后续。第三再沸器6蒸发出来的水蒸汽经第三蒸发塔8顶部进入第一冷却器9冷凝，冷凝液进入冷凝液槽11，冷凝液槽11内的冷凝液经过第二冷却器14冷却后一部分作为三效回流，一部分送往后序。第一冷凝液罐4和第二冷凝液罐7内的高温冷凝液经过第一冷凝液泵12打到换热器15与低温需要浓缩的溶质水溶液(物料)在换热器15里进行换热，换热后的冷凝液后进入冷凝液槽11，换热后的溶质水溶液进入第一再沸器1，提高三效进料温度。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。