一种溶剂蒸发降损耗处理设备及工艺的制作方法

本发明涉及溶剂蒸发与浓缩技术领域，具体涉及一种溶剂蒸发降损耗处理设备及工艺。

背景技术：

蒸发器和浓缩器被广泛应用于化工、制药、食品等技术领域，蒸发器通常包括几组加热器和蒸发室、冷凝器、真空泵及排水装置，蒸发器或浓缩器通常在真空状态下工作。中国专利文献cn101972553公开了一种真空状态下的冷凝液排出装置，包括受液罐，其上部连通真空状态的冷凝进液装置，底部连通自吸式排液泵，受液罐内设有液位传感器，检测受液罐内的液体到位情况，并通过控制系统控制自吸式排液泵的开关。上述专利文献中由于在冷凝器的上方设置了真空装置，在进行真空蒸发溶剂时，真空装置一直在持续工作，产生的二次蒸汽会一有部分被真空装置抽走，由于溶剂具有很好的挥发性，因此在蒸发时的损耗在5％-8％之间。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，减少真空装置抽真空时所造成的溶剂损耗，同时保持溶剂正常蒸发时所具有的真空度，为此，本发明提供了一种溶剂蒸发降损耗处理设备及工艺。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种溶剂蒸发降损耗处理设备，其与浓缩设备相连接，所述处理设备包括冷凝器、冷却器、受液罐、排液装置及抽真空装置，所述冷凝器的冷凝液输出管与所述冷却器的冷却液输入管连接，所述受液罐通过管路接收所述冷却器中排出的冷凝液体，所述冷凝器上设有与所述浓缩设备上部的蒸汽出口相连通的蒸汽输入管，所述蒸汽输入管与所述冷却液输入管之间还设有汽液分离器，所述汽液分离器的汽体输出端通过管路与所述蒸汽输入管连通，所述汽液分离器的液体输出端与所述冷却液输入管连通，所述汽液分离器的汽液输入口与所述浓缩设备的冷凝液出口通过冷凝排出管连接；

所述抽真空装置包括真空泵和真空缓冲罐，所述真空缓冲罐分别通过对应的抽真空管路与所述冷却器内腔及所述真空泵连通；

所述排液装置与所述受液罐的内腔连通，用于连续抽出所述受液罐中的冷凝液体。

所述汽液分离器的汽体输出端与所述蒸汽输入管之间的连接管路上还设有真空调节阀。

进一步地，所述汽液分离器的液体输出端与所述冷却液输入管之间的管路上还设有冷凝液缓冲罐。

所述排液装置包括排液泵、液位传感器和控制器，所述控制器分别与所述的排液泵和液位传感器电性连接；所述排液泵的输入管道与所述受液罐下端的出液口连通，所述排液泵的出液管道上分别连通一输出管道和回流管道，所述回流管道与所述受液罐的内部相连通，所述回流管道上设有回流阀，所述输出管道在液体排出方向上依次设有出液阀和单向阀，所述控制器分别与所述的回流阀和出液阀电性连接。

所述排液泵的输出管道上还设有快装阀门，用于控制所述输出管道的排液扬程。

所述液位传感器包括：

上液位传感器，设置于所述受液罐的上部，检测到所述受液罐内的液体到位时，通过所述控制器控制所述排液泵的开启动作；

下液位传感器，设置于所述受液罐的下部，检测不到所述受液罐内的液体时，通过所述控制器控制所述排液泵的关闭动作；

所述回流管道与所述受液罐的连通位置设置于所述上液位传感器和下液位传感器之间。

进一步优选地，所述浓缩设备为双效浓缩器，其包括一效浓缩器和二效浓缩器；

所述一效浓缩器包括一效加热器和一效蒸发室，所述一效加热器的蒸汽出口与所述一效蒸发室的内腔连通，

所述二效浓缩器包括二效加热器和二效蒸发室，所述二效加热器的蒸汽出口与所述二效蒸发室的内腔上部连通，所述一效蒸发室的蒸汽出口与所述二效加热器的内腔连通，所述二效加热器的冷凝液出口与所述汽液分离器的汽液输入口连通，所述二效蒸发室中的被蒸发后的汽液混合体由其上部的蒸汽出口与所述冷凝器的蒸汽输入管相连通；

所述的一效加热器、一效蒸发室、二效加热器和二效蒸发室的下端分别与一料液管路相连通。

另一方面，本发明还提供了一种溶剂蒸发降损耗处理工艺，所述工艺包括如下步骤：

步骤1、打开浓缩设备的进料阀，向浓缩设备中输入料液，当料液达到液位上限时，关闭进料阀停止进料；

步骤2、开启真空泵对真空缓冲罐、冷却器、冷凝器及浓缩设备进行整体抽真空处理，当所有设备的真空度达到-0.09mpa以上时，依次关闭真空泵抽真空管路上的控制阀和真空泵，保持所有设备处于真空状态；

步骤3、向冷凝器、冷却器中输入冷却水进行制冷处理；

步骤4、打开浓缩设备的蒸汽阀，向浓缩设备中输入蒸汽，将浓缩设备中的输入料液进行加热后蒸发，蒸发后所形成的汽液混合体由浓缩设备的上部进入冷凝器；浓缩设备中所产生的冷凝水及未冷凝的蒸汽由其下部进入汽液分离器进行汽液分离，冷凝水直接进入冷却器中，未冷凝的蒸汽同浓缩设备上部的汽液混合体一同进入冷凝器中，依次经冷凝器、冷却器冷凝后形成冷凝液体进入受液罐；

步骤5、受液罐中冷凝液达到所设定液位时，打开并调节排液装置，使排液装置连续排出冷凝液体；

步骤6、当浓缩设备中的料液降至所设定的液位下限时，打开浓缩设备的进料阀，对浓缩设备进行补液至液位上限，关闭进料阀；

步骤7、当浓缩一定程度后，停止蒸汽加热，待料液不再沸腾后，关闭冷凝器和冷却器中的冷却水进水，破坏其内腔真空度直至0时，打开浓缩设备的出料阀，排出浓缩后的料液。

所述浓缩设备为串接的一效浓缩器和二效浓缩器，通过调节用于控制二效浓缩器中蒸发室的真空调节阀，使一效浓缩器中的一效蒸发室真空度为-0.04mpa，料液沸点为80-90℃；所述二效浓缩器中的二效蒸发室真空度为-0.08mpa以上，料液沸点为50-60℃。

当上液位传感器检测到受液罐的液位时，控制器控制回流阀开启、出液阀关闭，并使排液泵产生回流运转；排液泵回流运转所设定的时间后，关闭回流阀，并开启出液阀，输出管道将受液罐内的冷凝液体排出。

所述浓缩器为单效浓缩器、多效浓缩器、降膜蒸发器、酒精回收浓缩器、真空减压浓缩器和球形浓缩器中的一种，所述浓缩器上的蒸汽出口与冷凝器上的蒸汽输入管相连通。

本发明技术方案，具有如下优点：

a.本发明首先在浓缩器中输入料液，然后对各个设备进行抽真空处理，通过关闭真空缓冲罐上的控制阀实现各个设备中真空度的保持，最后通过输入冷却水和蒸汽等操作，实现在浓缩/蒸发时关闭真空泵，连续不间断排冷凝液，使真空度始终维持在-0.08～-0.09mpa不会下降，产生的二次蒸汽能够完全冷凝，不存在未冷凝的汽体经过真空泵排出设备外，因此，很大程度上减少了被真空泵抽走的损耗。本发明设备也适用于水溶液的浓缩和污水蒸发，减少了真空泵的用电损耗在85％以上。

b.本发明在排液泵的出液管道上分别连通有回流管道和输出管道，在排液初期可以通过控制回流阀打开，出液阀关闭，实现回流循环，将管道中的气体完全排出，避免了汽蚀现象；再通过切换线路，将回流管道关闭，实现冷凝液在输出管道中的高效排出，通过对快装阀门开关量的控制，达到对排出冷凝液扬程和流量的控制，自动工作，减轻操作强度。结构简单,且成本低，适用于各种浓缩/蒸发器，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式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发明的一些实施方式，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。

图1为本发明所提供的溶剂蒸发降损耗设备示意图；

图2为本发明在双效浓缩器上使用的整体结构示意图；

图中标识如下：

1-浓缩设备

11-一效浓缩器

111-一效加热器，112-一效蒸发室

12-二效浓缩器

121-二效加热器，122-二效蒸发室

2-冷凝器

21-冷凝液输出管，22-蒸汽输入管

23-冷凝器冷却水出口,24-冷凝器冷却水进口

3-冷却器

31-冷却液输入管，32-冷却器冷却水出口

33-冷却器冷却水进口

4-受液罐

5-排液装置；

51-排液泵

52-液位传感器

521-上液位传感器，522-下液位传感器，

6-抽真空装置

61-真空泵，62-真空缓冲罐

7-汽液分离器；8-冷凝排出管；9-真空调节阀；10-冷凝液缓冲罐；20-输入管道；30-出液管道；40-输出管道；50-回流管道；60-出液阀；70-单向阀；80-快装阀门；90-料液管路；100-回流阀；101-排液管路；102-排液总管。

a-进料阀；b-控制阀；c-蒸汽进口；d-一效出料阀；e-出料总阀

f-二效出料阀，g-一效真空表，h-二效真空表。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。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。

在本发明的描述中，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，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明提供了一种溶剂蒸发降损耗处理设备，其与浓缩设备1连接，处理设备包括冷凝器2、冷却器3、受液罐4、排液装置5及抽真空装置6，冷凝器2的冷凝液输出管21与冷却器3的冷却液输入管31连接，受液罐4通过管路接收冷却器3中的冷凝液体，冷凝器2上设有蒸汽输入管22，蒸汽输入管22与冷却液输入管31之间还设有汽液分离器7，汽液分离器7的汽体输出端通过管路与蒸汽输入管22连通，汽液分离器7的液体输出端与冷却液输入管31连通，汽液分离器7的汽液输入口与浓缩设备1的冷凝液出口通过冷凝排出管8连接；其中的抽真空装置6包括真空泵61和真空缓冲罐62，真空缓冲罐62分别通过对应的抽真空管路与冷却器3内腔及真空泵61连通；排液装置5与受液罐4的内腔连通，用于连续抽出受液罐4中的冷凝液体。

汽液分离器7的汽体输出端与蒸汽输入管22之间的连接管路上还设有真空调节阀9。

优选地，在汽液分离器7的液体输出端与冷却液输入管31之间的管路上还设有冷凝液缓冲罐10。经汽液分离器7分出的液体依靠冷却器与浓缩器的压力差直接进入冷凝液缓冲罐10内，然后再进入冷却器中。

这里的排液装置5包括排液泵51、液位传感器52和控制器，控制器分别与排液泵51和液位传感器52电性连接；排液泵51的输入管道20与受液罐4下端的出液口连通，排液泵51的出液管道30上分别连通一输出管道40和回流管道50，回流管道50与受液罐4的内部相连通，回流管道50上设有回流阀100，输出管道40在液体排出方向上依次设有出液阀60和单向阀70，控制器分别与回流阀100和出液阀60电性连接。在排液初期，只需要开启回流阀，将排液泵泵出的液体经回流管道再进入受液罐4中，这样运行的时间大概在几秒钟，目的是消除管路中的气体，避免排液泵51产生汽蚀问题；然后将出液阀60开启，关闭回流阀，排液泵将受液罐中的冷凝液体直接排出。

为了方便对排液泵51的输出性能进行控制，本发明还在输出管道40上还设有快装阀门80，用于控制输出管道40的排液扬程，通过旋转快装阀门，调小流量会使扬程增大，反之，则会减低排液泵排液扬程。

本发明中所采用的液位传感器52包括：上液位传感器521和下液位传感器522。

其中的上液位传感器521设置于受液罐4的上部，检测到受液罐4内的液体到位时，通过控制器控制排液泵51的开启动作；而下液位传感器522设置于受液罐4的下部，检测不到受液罐4内的液体时，通过控制器控制排液泵51的关闭动作；而回流管道50与受液罐4的连通位置设置于上液位传感器521和下液位传感器522之间。

本发明所采用的浓缩设备1可以选用单效浓缩器，也可以采用双效浓缩器，本发明优选采用双效浓缩器，其中的双效浓缩器包括一效浓缩器11和二效浓缩器12；其中的一效浓缩器11包括一效加热器111和一效蒸发室112，一效加热器111的蒸汽出口与一效蒸发室112的内腔连通；

二效浓缩器12包括二效加热器121和二效蒸发室122，二效加热器121的蒸汽出口与二效蒸发室122的内腔上部连通，一效蒸发室112的蒸汽出口与二效加热器121的内腔连通，二效加热器121的冷凝液出口与汽液分离器7的汽液输入口连通；一效加热器111、一效蒸发室112、二效加热器121和二效蒸发室122的下端分别与一料液管路90相连通。这里的一效加热器和二效加热器内腔中分别设有竖直的用于盛放料液的管路，管路的上下两端都开口，且在靠近管路上下两端的开口位置分别设置有隔板，隔板的边缘与加热器的内侧面密封固定连接，管路都贯穿上下两隔板，两隔板分别与管路间形成密封连接。

一效加热器111的蒸汽进口与蒸汽源连接，同时还连接一蒸汽控制阀。打开蒸汽控制阀，蒸汽被输入至两隔板间的壳程内，而料液进入一效加热器和二效加热器的各管路中，蒸汽直接进入各个管路之间，在壳程中的蒸汽作用下使料液得到加热得到蒸发。由于管路中的料液是在真空下进行蒸发，其沸点降低，料液在管路中沸腾所产生的汽液混合体进入一效蒸汽室，在一效蒸汽室内，其中液体落下，其余汽液混合体升起后进入二效加热器的壳程中，进一步对二效加热器管路中的料液进行加热，而一效加热器的壳程中所产生的冷凝水由其壳程底部排出。由于二效加热器内的真空度更低，料液的沸点相比一效加热器中的沸点更低，二效加热器中的料液加热后蒸发进入二效蒸发室中，液体落入二效蒸发室，其余汽液混合体直接进入冷凝器中冷凝。

一效加热器和二效加热器在结构方面相同，一效加热器的底端与一效蒸发室的底端通过排液管路101连通，二效加热器的底端和二效蒸发室的底端通过排液管路连通，用于将两浓缩器中浓缩后的料液排放出来，两排液管路通过另一排液总管102实现连通，同时在排液总管102上分别设置了一效出料阀d、二效出料阀f和出料总阀e。

如图2所示，本发明以双效浓缩器为例，溶剂蒸发降损耗处理工艺过程如下步骤：

步骤1、依次开启一效浓缩器11和二效浓缩器12下方的料液管路90上的进料阀a，向浓缩设备1中输入料液，当料液达到液位上限时，关闭进料阀a停止进料；

步骤2、开启真空泵61和控制阀b对真空缓冲罐62、冷却器3、冷凝器2及浓缩设备1进行整体抽真空处理，当所有设备的真空度达到-0.09mpa以上时，依次关闭抽真空管路上的控制阀b和真空泵61，保持所有设备处于真空状态；

步骤3、向冷凝器2的冷凝器冷却水进口24及冷却器3的冷却器冷却水进口33中输入冷却水进行制冷处理；这里在冷凝器2和冷却器3中均设置了冷凝列管，用于对未冷凝的蒸汽进行制冷冷凝处理；

步骤4、打开蒸汽阀，使蒸汽进入一效加热器111的壳程中，将一效加热器中的输入料液进行加热后蒸发，料液在沸点蒸发后产生二次蒸汽，通过调节真空调节阀9的开度，观察一效真空表g，一效蒸发室112内的真空度调整到-0.04mpa左右，二效真空表h的真空度不需要调节，真空度越大越好，不低于-0.08mpa为宜。由于真空度不同，因此，一效蒸发室内的料液沸点为80-90℃，二效蒸发室内的料液沸点为50-60℃；一效蒸发室所产生的二次蒸汽经过二效加热器壳程，对二效加热器内的料液进行加热，并在二效加热器的壳程中形成一部份冷凝的汽液混合体，这部分经与二效加热器壳程相连通的冷凝排出管8进入汽液分离器7中，未冷凝的汽体经过真空调节阀9后进入冷凝器2，液体经过汽液分离器7的连接管道进入冷凝液缓冲罐10,后进入冷却器3，这里需要说明的是：由于汽液分离器7的真空度为-004mpa,而冷却器3的真空度为-0.08mpa,因此液体可以由汽液分离器7自动吸入冷却器3中。

由二效蒸发室蒸发的汽液混合体由二效蒸发室122的上部通过蒸汽输入管22进入冷凝器2中，经过其内部进行冷凝后，冷凝液经冷凝液输出管21进入冷却液输入管31中，再经冷却器3降温冷凝后形成冷凝液体进入受液罐4。

步骤5、受液罐4中的冷凝液达到所设定液位时，打开排液泵51及回流阀100，关闭出液阀60，使排液泵51产生回流运转，从而消除管道中的气体，回流运转6-10秒后，再开启出液阀60、快装阀门80，关闭回流阀100，通过调节快装阀门80开度，达到冷凝液排放与冷凝速度的平衡，使排液装置连续排出冷凝液体。

由于溶剂不断蒸发形成冷凝液体流入受液槽，上液位传感器521检测到受液罐中的冷凝液体达到所设定的液位上限时，排液泵51自动开启，在不破坏真空的状态下将冷凝液排出，由于空间被进一步释放，真空度会稍有上升，当达到平衡后，保持受液罐内真空度不变。

步骤6、通过对一效蒸发室112和二效蒸发室122进行视窗观察，当一效蒸发室和二效蒸发室中的料液降至所设定的液位下限时，再次打开料液管路90上的进料阀a，对一效加热器、一效蒸发室、二效加热器和二效蒸发室进行补液至液位上限后，关闭进料阀a。

步骤7、当料液浓缩到一定程度后，再次对一效蒸发室和二效蒸发室进行视窗观察，当料液液位到达下限时，关闭蒸汽阀停止蒸汽加热，待料液不再沸腾后，关闭冷凝器2和冷却器3中的冷却水进水，破坏其内腔真空度直至0时，打开浓缩设备的出料阀a，排出浓缩后的料液。

其中的控制器可以采用单片机控制或plc程序控制，通过编写控制程序可以实现对各个控制阀门及排液泵的自动控制，按照本发明所提供的控制流程即可实现整个控制程序的编写，通过编程语言和控制元器件实现控制，这里不再赘述。

在未通蒸汽加热之前，先进料液再开启真空泵，把设备整体的真空度抽到-0.09mpa以上，关掉真空控制阀和真空泵，再进行蒸汽加热蒸发，在蒸发的初期，所产生的二次蒸汽会使真空度稍有下降，二次蒸汽经过冷凝后会使液体释放空间，真空度又会稍有上升，由于采用独立串接的冷凝器和冷却器，蒸汽能完全冷凝，且在排放冷凝液时没有破坏真空环境，因此，在浓缩时，真空度始终维持在-0.08mpa以上，真空泵在浓缩时一直呈关闭状态，因此未冷凝的汽体不会被真空泵抽走，大幅度降低了损耗。

本发明首先向浓缩器中输入料液，然后对各个设备进行抽真空处理，通过关闭真空缓冲罐上的控制阀实现各个设备中真空度的保持，最后通过输入冷却水和蒸汽等操作，实现在浓缩/蒸发时关闭真空泵，连续不间断排冷凝液，使真空度始终维持在-0.08～-0.09mpa不会下降，产生的二次蒸汽能够完全冷凝，不存在未冷凝的汽体经过真空泵排出设备外，因此，很大程度上减少了被真空泵抽走的损耗。本发明设备也适用于水溶液的浓缩和污水蒸发，减少了真空泵的用电损耗在85％以上，实现真空保持状态下的溶剂浓缩，大大降低了溶剂蒸发损耗。

另外，本发明中的浓缩器还可以采用单效浓缩器、多效浓缩器、降膜蒸发器、酒精回收浓缩器、真空减压浓缩器和球形浓缩器中的一种，浓缩器上的蒸汽出口与冷凝器上的蒸汽输入管相连通。

比如，采用单效浓缩器时，单效浓缩器中包含有加热器和蒸发室，蒸发室上的蒸汽出口直接与冷凝器的蒸汽输入管连接，依次经冷凝器和冷却器完全实现蒸汽冷凝，然后排入受液罐内，通过排液装置连续排出。

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发明的保护范围之中。