[實用新型]一種熱泵型低溫蒸發裝置

有效

• 申請號: 201220324350.X
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN202620748U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 馬學虎;張卓敏;蘭忠;白濤;林載祁
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B01D1/24
• 分類號: B01D1/24;B01D1/30
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本實用新型屬于化工分離和節能減排技術領域，涉及一種熱泵型低溫蒸發器裝置。

背景技術

在蒸發濃縮操作中，熱敏性物料遇高溫時其有效成分會發生變性或在蒸發壁面結疤影響蒸發效率和產品質量，因此蒸發溫度的影響是非常重要的調控條件。例如在生物醫藥食品工業中，其部分產品不耐高溫，即熱敏性物料需在低溫工況下蒸發。在低溫蒸發中，機械蒸汽壓縮（MVR）方法有其弱點，直接壓縮的二次蒸汽比容很大，壓縮后的蒸汽要在較高溫度范圍下操作才有較好的效率。而降低蒸汽溫度就會增加比容積，導致設備費用及操作費用的增加。另外，比容積的增加必將引起蒸汽流速的增大，在蒸發腐蝕性的物料（如維生素C、果酸等）過程中，產生的二次蒸汽更容易引起物料夾帶，直接壓縮會使含有腐蝕性物料的二次蒸汽接觸并腐蝕壓縮機，嚴重影響壓縮機的壽命。

熱泵型蒸發器與多效蒸發器同為節能型蒸發器。熱泵型蒸發器操作溫度低，更適合于熱敏性物料的蒸發和低沸點溶劑的回收。與水作為提取劑相比有機溶劑提取效果優于的效果，近年來提取過程中有機溶劑的使用不斷增加，但有機溶劑有沸點低、易燃易爆、有毒、污染環境等特點。利用冷劑蒸發溫度低的特點，從料液蒸汽冷凝器中帶走熱量，降低冷凝器的尾氣溫度，即把尾氣中有機蒸汽含量降至環境容許范圍后排放。熱媒蒸汽壓縮的排氣量遠小于直接壓縮水蒸汽的排氣量，工作溫度區間低，故特別適用于低溫蒸發。因此在熱敏性物料的低溫蒸發和低沸點溶劑回收中，為了節能并減小壓縮機的體積、延長壓縮機的壽命、減小投資和提高經濟效益，熱泵型低溫蒸發系統應運而生。

實用新型內容

本發明提供了一種載熱媒介輔助的熱泵型低溫蒸發裝置，能夠有效利用熱能，使熱敏性物料在較低溫度蒸發濃縮并維持其有效成分，高效回收有機溶劑，減少了有害氣體排放。

本實用新型的技術方案如下：

一種熱泵型低溫蒸發裝置，是制熱循環輔助的熱泵型低溫蒸發裝置，該熱泵型低溫蒸發裝置包括料液蒸發器、氣液分離器、視窗、凝液罐、二次蒸汽冷凝器、熱媒蒸汽壓縮機、熱力膨脹閥、熱媒儲罐、過濾器、料液泵、噴射器、循環水槽、循環水泵；其中，料液蒸發器下部由法蘭連接到氣液分離器的頂部入口，氣液分離器的頂部出口連接到二次蒸汽冷凝器的上入口；二次蒸汽冷凝器的底部與凝液罐直接焊接；凝液罐上部與噴射器連接，循環水槽通過循環水泵與噴射器上部入口連接；料液蒸發器的下出口連接到熱媒儲罐，通過熱媒儲罐、過濾器和熱力膨脹閥連接到二次蒸汽冷凝器的下入口；熱媒蒸汽壓縮機將二次蒸汽冷凝器頂部出來的熱媒蒸氣送到料液蒸發器；料液泵將氣液分離器底部出口的料液通過視窗送回料液蒸發器。

所述的料液蒸發器采用單效降膜蒸發器。

所述的二次蒸汽冷凝器采用盤管式冷凝器。

上述裝置是在載熱媒介的壓縮、冷凝、膨脹、再蒸發的循環過程中，料液中的溶劑被蒸發、冷凝，實現低溫條件下料液濃縮和溶劑回收的目的；步驟如下：

a）載熱媒介蒸汽在料液蒸發器冷凝放熱加熱蒸發被蒸發濃縮的物料，后流入熱媒儲罐，由過濾器過濾，經熱力膨脹閥節流后進入二次蒸氣冷凝器蒸發，蒸汽進入熱媒蒸汽壓縮機，升溫升壓后的熱媒蒸汽再進入料液蒸發器組成一個回路；

b）料液經過料液泵、料液蒸發器、氣液分離器組成另一個回路；料液由料液蒸發器進入系統，經過循環后蒸出溶劑，如此反復循環，直至溶液濃度達到設定值；

c）蒸發器蒸發的溶劑蒸汽經氣液分離器進入二次蒸氣冷凝器，放熱冷凝后進凝液儲罐，后經凝液泵排出，釋放的冷凝潛熱加熱載熱媒介使其蒸發汽化。

工作時，通過調節噴射真空泵流經的循環水流量來控制系統真空度，從而控制料液蒸發溫度，范圍在25-45℃間；通過變頻調節壓縮機輸入功率來控制系統制熱量和蒸發量之間的匹配。但應注意，壓縮機排氣壓力不應超過其機械承受壓力，通常為2.5MPa以下。隨著料液濃度的增大，有效溫差越來越小，可維持系統壓力不變，提高壓縮機頻率及壓縮機輸入功率維持所需蒸發速率。

系統所需能量輸入僅由熱媒蒸汽壓縮機的動力提供，冷凝器中熱媒蒸發需要的熱量由蒸發器流出的蒸汽冷凝時釋放的熱量供給。