[發(fā)明專利]進(jìn)儲(chǔ)罐的溶液自增濃與溶劑回收的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110030178.7
• 申請(qǐng)日: 2011-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102614673A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱德浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 朱德浩
• 主分類號(hào): B01D1/00
• 分類號(hào): B01D1/00;B01D3/06
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域??本發(fā)明涉及溶液蒸發(fā)濃縮與儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是余熱回收使進(jìn)儲(chǔ)罐的溶液自增濃同時(shí)回收溶劑的技術(shù)。

背景技術(shù)??工業(yè)上生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)或使用液體介質(zhì)(包括循環(huán)水)，往往要反復(fù)經(jīng)歷升溫、降溫過(guò)程。現(xiàn)有技術(shù)視80℃以下的降溫過(guò)程為廢熱排放，大量熱能耗散于環(huán)境。特別是經(jīng)過(guò)升溫濃縮的液體產(chǎn)品，在進(jìn)儲(chǔ)罐之前或在儲(chǔ)罐內(nèi)要冷卻降溫至常溫；若將冷卻過(guò)程與蒸發(fā)濃縮及溶劑回收過(guò)程相耦合，則可兼收余熱利用和強(qiáng)化過(guò)程效率之益。但現(xiàn)有蒸發(fā)濃縮技術(shù)和液體介質(zhì)儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)所述的過(guò)程耦合。

發(fā)明內(nèi)容??本發(fā)明公開(kāi)一種方法，使儲(chǔ)罐內(nèi)或進(jìn)儲(chǔ)罐前液體冷卻降溫過(guò)程與蒸發(fā)濃縮及溶劑回收過(guò)程相耦合，實(shí)現(xiàn)無(wú)外加熱源和動(dòng)力的溶液自增濃與溶劑回收，包括循環(huán)水冷卻與凈化。

本發(fā)明主要發(fā)明思想是：溶液降溫釋放熱量使溶劑汽化，產(chǎn)生的蒸汽既有加熱功能也有帶動(dòng)液體上升的功能，兩種功能協(xié)同作用形成儲(chǔ)罐內(nèi)液體自動(dòng)上升、下降的熱虹吸循環(huán)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流沸騰蒸發(fā)傳熱。以水溶液為例、降溫每10℃產(chǎn)生的蒸發(fā)量為溶液質(zhì)量的2％～3.4％。

本發(fā)明技術(shù)要點(diǎn)是：溫度為55℃～95℃的稀溶液在稀溶液閃蒸器(1)內(nèi)絕熱閃蒸、溫度降低10℃～55℃后進(jìn)入溶液儲(chǔ)罐(2)底部，產(chǎn)生的溶劑蒸汽從上部進(jìn)入直立的管殼式加熱器(3)的殼側(cè)、在傳熱管外壁面放熱冷凝相變后從下部送往溶劑回收單元，冷凝熱則通過(guò)管壁傳遞給管內(nèi)的溶液、使其在低于殼側(cè)蒸汽溫度5℃～15℃的溫度下受熱產(chǎn)生氣泡，氣泡沿管內(nèi)上升形成氣液兩相流并不斷被加熱、產(chǎn)生更多氣泡上升至氣液分離器(4)，氣液分離、蒸汽被引出到溶劑回收單元、溶液從氣液分離器(4)下部通過(guò)降液管(5)回到溶液儲(chǔ)罐(2)，儲(chǔ)罐內(nèi)溶液由浸沒(méi)于儲(chǔ)罐液面以下的管殼式加熱器(3)的溶液入口上升進(jìn)入傳熱管內(nèi)，由此構(gòu)成熱虹吸推動(dòng)的儲(chǔ)罐內(nèi)溶液自動(dòng)上升與下降的自增濃循環(huán)。

溶液儲(chǔ)罐(2)液面上方氣相壓力與環(huán)境大氣壓力相差(-50～+50)Pa。

稀溶液閃蒸器(1)的液面比溶液儲(chǔ)罐(2)的液面高5～10m。

溶液儲(chǔ)罐(2)的底面距管殼式加熱器(3)的溶液入口位置的距離L按L＝10800U_L計(jì)算確定，式中U_L是按溶液儲(chǔ)罐(2)的橫截面積計(jì)算的溶液上升平均流速。其目的是使稀溶液閃蒸器(1)來(lái)的溶液進(jìn)入管殼式加熱器(3)以前要在溶液儲(chǔ)罐(2)內(nèi)停留3小時(shí)以上。

管殼式加熱器(3)的傳熱管高度H按H＝P_s/(ρg)計(jì)算確定，式中P_s是與管殼式加熱器(3)殼側(cè)蒸汽最高溫度相對(duì)應(yīng)的溶液飽和蒸汽壓，ρ是該溫度下溶液的密度，g是重力加速度。其目的是使過(guò)程啟動(dòng)時(shí)在傳熱管最低位置處管內(nèi)溶液受熱能夠產(chǎn)生氣泡。當(dāng)按上式計(jì)算的H小于1m時(shí)，傳熱管高度取1m。

附圖說(shuō)明??附圖是本發(fā)明提供的儲(chǔ)罐內(nèi)溶液自增濃與溶劑回收的方法與工藝系統(tǒng)示意圖。圖中：1-稀溶液閃蒸器；2-溶液儲(chǔ)罐；3-管殼式加熱器；4-氣液分離器；5-降液管。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)附圖作進(jìn)一步闡述。

具體實(shí)施方式??以下結(jié)合實(shí)施例闡述本發(fā)明具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：80℃，P₂O₅質(zhì)量濃度45％的磷酸降溫40℃進(jìn)儲(chǔ)罐，增濃到P₂O₅質(zhì)量濃度50％。80℃，P₂O₅質(zhì)量濃度45％的磷酸水溶液在稀溶液閃蒸器(1)內(nèi)絕熱閃蒸、溫度降低到40℃進(jìn)入溶液儲(chǔ)罐(2)底部，產(chǎn)生的水蒸汽在直立的管殼式加熱器(3)的傳熱管外壁面冷凝放熱，熱量通過(guò)管壁傳遞給管內(nèi)的磷酸溶液、使其在25℃～40℃的溫度下受熱產(chǎn)生氣泡形成上升流動(dòng)的氣液兩相流，在氣液分離器(4)中兩相分離、水蒸汽被引出到工藝水回收單元、磷酸溶液通過(guò)降液管(5)回到溶液儲(chǔ)罐(2)。儲(chǔ)罐內(nèi)的溶液通過(guò)浸沒(méi)于液面以下的溶液入口上升進(jìn)入管殼式加熱器(3)的傳熱管內(nèi)，構(gòu)成熱虹吸推動(dòng)的自增濃循環(huán)。本實(shí)施例產(chǎn)生的蒸發(fā)量為進(jìn)入儲(chǔ)罐溶液質(zhì)量的10％。

溶液儲(chǔ)罐(2)液面上方氣相與大氣相通；稀溶液閃蒸器(1)的液面比溶液儲(chǔ)罐(2)的液面高7.5m；溶液儲(chǔ)罐(2)的底面至管殼式加熱器(3)的溶液入口位置距離4.5m，進(jìn)入儲(chǔ)罐底部的磷酸溶液向上流動(dòng)的平均流速按儲(chǔ)罐橫截面積計(jì)算不大于0.4mm/s；管殼式加熱器(3)的傳熱管高度1.6m。

實(shí)施例2：50℃，含固體微粒的氫氧化鋁洗液再生。