一种负压式蒸馏系统及其蒸馏工艺的制作方法

本发明涉及蒸馏技术领域，特别地是一种负压式蒸馏系统及其蒸馏工艺。

背景技术：

热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。热泵是一种能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，提供可被人们所用的高品位热能的装置。目前，热泵技术主要用于工业和民用领域，热泵机组一般包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀和换向阀，热泵机组内具有在蒸发器与冷凝器之间循环的热泵工质。压缩机将低压热泵工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器，热泵工质被冷却成液体，该液体经膨胀阀节流降温后再次流入蒸发器，热泵工质吸收热能成为气体，如此反复循环工作，以实现热能的转换传递。

传统技术中，负压蒸馏设备工作时，加热系统通过蒸汽、电力或者燃气等化石能源进行加热，抽真空后水蒸气与多效蒸发器内液体逆向换热，换热效率低，热量大约有60-70％会被冷却水带走造成能源浪费，运行成本较高。最新技术mvr依赖蒸气压缩机回收热能，运行费用较低，但系统工艺复杂操作难度大，工程造价极高，不适用于中小型生产企业投产。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种循环利用蒸汽的热能、避免能源浪费，节能环保效果好，蒸馏效率较高的负压式蒸馏系统及其蒸馏工艺。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种负压式蒸馏系统，包括原料箱、负压蒸发浓缩室、热回收装置和凝水罐；所述原料箱通过给料泵和补液管与所述负压蒸发浓缩室连接；所述热回收装置通过加热循环泵和循环升温管与所述负压蒸发浓缩室构成循环加热回路；所述负压蒸发浓缩室通过蒸汽管与所述热回收装置连接；所述热回收装置通过后级板换和蒸汽管与所述凝水罐连接；所述负压蒸发浓缩室产生的蒸汽通过所述蒸汽管进入所述热回收装置中；蒸汽经过所述热回收装置吸收热能后通过后级板换和蒸汽管进入凝水罐；所述负压蒸发浓缩室通过出料水泵和结晶转移管与固液分离装置连接。

进一步地，所述负压蒸发浓缩室连接有真空泵；所述真空泵用于所述负压蒸发浓缩室温度达到90℃以上时，对所述负压蒸发浓缩室进行抽真空。

进一步地，所述热回收装置包括压缩机、蒸发器和抽风机；所述压缩机与所述蒸发器连接；所述抽风机设置于所述蒸发器的一侧。

进一步地，所述负压蒸发浓缩室与所述蒸汽管之间连接有气水分离装置。

进一步地，所述凝水罐的底部通过蒸馏液管连接有转移泵；所述转移泵回收凝结水循环利用或达标后排放。

进一步地，所述循环升温管与所述热回收装置连接的一端呈螺旋状。

进一步地，负压式蒸馏系统还包括有用于补充差额热量的自动电加热装置。

进一步地，一种基于负压式蒸馏系统的蒸馏工艺，包括以下步骤：

s1、将待浓缩的料液注入原料箱中，启动给料泵，按蒸馏器液位补充料液至负压蒸发浓缩室至限定液位；

s2、启动加热循环泵，将待蒸发料液经热回收装置升温，将料液从常温升温至90-98℃；

s3、当负压蒸发浓缩室温度达到90℃以上时，启动真空泵对负压蒸发浓缩室抽真空，负压蒸发浓缩室内的负压料液沸腾产生的蒸气通过热回收装置升温与空气换热冷凝成降温水，热空气经热回收装置吸热，蒸气的热能通过循环升温管和加热循环泵不断的循环利用，降温水的热量通过后级板换回收一部分；

s4、负压蒸发浓缩室内的料液不断蒸发水分浓缩，达到浓缩限值时，启动出料水泵进行内循环旋流，料液结晶重力分离，部分料液输送至固液分离装置常温分离结晶；

s5、蒸汽经过所述热回收装置吸收热能后通过后级板换和蒸汽管进入凝水罐，凝水灌收集凝结水后通过转移泵回收至工艺循环利用或达标排放。

进一步地，所述步骤s3中，热能回收过程中的差额热量通过吸收空气热能或由系统控制自动电加热装置补充。

进一步地，所述降温水的温度为50-70℃；所述降温水经过所述后级板换回收一部分热量后降温至30-40℃。

本发明的有益效果：

本发明通过设置热回收装置回收蒸汽中的热能，蒸气的热能通过循环升温管和加热循环泵不断的循环利用，热能回收过程中的差额热量通过吸收空气热能或由系统控制自动电加热装置补充；本发明充分回收利用了蒸汽的大部分能量，减少了能源浪费，节能环保效果好，且本发明的负压式蒸馏系统较现有的mvr装置的造价低很多,同时较传统的多效负压蒸馏装置的运行费用低很多，降低了生产型企业废水零排放环保投资或运行成本，同样能耗下利用热泵回收技术具有更高的蒸馏效率。

附图说明

图1为本发明实施例负压式蒸馏系统结构示意图。

附图中：1-原料箱；2-负压蒸发浓缩室；3-热回收装置；4-凝水罐；5-给料泵；6-补液管；7-加热循环泵；8-循环升温管；9-蒸汽管；10-后级板换；11-出料水泵；12-结晶转移管；13-真空泵；14-气水分离装置；15-蒸馏液管；16-转移泵；31-压缩机；32-蒸发器；33-抽风机。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1，一种负压式蒸馏系统，包括原料箱1、负压蒸发浓缩室2、热回收装置3和凝水罐4；所述原料箱1通过给料泵5和补液管6与所述负压蒸发浓缩室2连接；所述热回收装置3通过加热循环泵7和循环升温管8与所述负压蒸发浓缩室2构成循环加热回路；所述负压蒸发浓缩室2通过蒸汽管9与所述热回收装置3连接；所述热回收装置3通过后级板换10和蒸汽管9与所述凝水罐4连接；所述负压蒸发浓缩室2产生的蒸汽通过所述蒸汽管9进入所述热回收装置3中；蒸汽经过所述热回收装置3吸收热能后通过后级板换10和蒸汽管9进入凝水罐4；所述负压蒸发浓缩室2通过出料水泵11和结晶转移管12与固液分离装置连接。需要说明的是，本发明通过设置热回收装置3回收蒸汽中的热能，蒸气的热能通过循环升温管8和加热循环泵7不断的循环利用，热能回收过程中的差额热量通过吸收空气热能或由系统控制自动电加热装置补充；本发明充分回收利用了蒸汽的大部分能量，减少了能源浪费，节能环保效果好，且本发明的负压式蒸馏系统较现有的mvr装置的造价低很多,同时较传统的多效负压蒸馏装置的运行费用低很多，降低了生产型企业废水零排放环保投资或运行成本，同样能耗下利用热泵回收技术具有更高的蒸馏效率。

具体的，本实施例方案中，所述负压蒸发浓缩室2连接有真空泵13；所述真空泵13用于所述负压蒸发浓缩室2温度达到90℃以上时，对所述负压蒸发浓缩室2进行抽真空。

具体的，本实施例方案中，所述热回收装置3包括压缩机31、蒸发器32和抽风机33；所述压缩机31与所述蒸发器32连接；所述抽风机33设置于所述蒸发器32的一侧。

具体的，本实施例方案中，所述负压蒸发浓缩室2与所述蒸汽管9之间连接有气水分离装置14。需要说明的是，通过设置气水分离装置14有效分离负压蒸发浓缩室2内的蒸汽和水分；避免水分进入蒸汽管9；蒸汽可以顺利进入蒸汽管9中，进一步提高对蒸汽热量的回收效率。

具体的，本实施例方案中，所述凝水罐4的底部通过蒸馏液管15连接有转移泵16；所述转移泵16回收凝结水循环利用或达标后排放。

具体的，本实施例方案中，所述循环升温管8与所述热回收装置3连接的一端呈螺旋状。需要说明的是，将循环升温管8与热回收装置3进行热交换的一部分设置为螺旋状，有效提高了热交换效率，充分利用了蒸汽的大部分能量。

具体的，本实施例方案中，负压式蒸馏系统还包括有用于补充差额热量的自动电加热装置。需要说明的是，当系统的热量出现差额时，才启动自动电加热装置补充热量，不需要自动电加热装置持续工作补充热量，有效降低了功耗，减少了能源浪费，节能环保效果好。

具体的，本实施例方案中，一种基于负压式蒸馏系统的蒸馏工艺，包括以下步骤：

s1、将待浓缩的料液注入原料箱1中，启动给料泵5，按蒸馏器液位补充料液至负压蒸发浓缩室2至限定液位；

s2、启动加热循环泵7，将待蒸发料液经热回收装置3升温，将料液从常温升温至90-98℃；

s3、当负压蒸发浓缩室2温度达到90℃以上时，启动真空泵13对负压蒸发浓缩室2抽真空，负压蒸发浓缩室2内的负压料液沸腾产生的蒸气通过热回收装置3升温与空气换热冷凝成降温水，热空气经热回收装置3吸热，蒸气的热能通过循环升温管8和加热循环泵7不断的循环利用，降温水的热量通过后级板换10回收一部分；

s4、负压蒸发浓缩室2内的料液不断蒸发水分浓缩，达到浓缩限值时，启动出料水泵11进行内循环旋流，料液结晶重力分离，部分料液输送至固液分离装置常温分离结晶；

s5、蒸汽经过所述热回收装置3吸收热能后通过后级板换10和蒸汽管9进入凝水罐4，凝水灌收集凝结水后通过转移泵16回收至工艺循环利用或达标排放。

具体的，本实施例方案中，所述步骤s3中，热能回收过程中的差额热量通过吸收空气热能或由系统控制自动电加热装置补充。需要说明的是，空气热能包括常温空气和带余热空气，温度在15-60℃；本发明在减少功耗的前提下，充分回收利用了蒸汽的大部分能量，减少了能源浪费，节能环保效果好。

具体的，本实施例方案中，所述降温水的温度为50-70℃；所述降温水经过所述后级板换10回收一部分热量后降温至30-40℃。降温水通过蒸馏液管15收集于凝水罐4中；凝水罐4收集的水可以回收至工艺循环利用或达标排放。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。