[發(fā)明專利]單程多效立管內(nèi)降膜蒸發(fā)流程與設備布置方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410463071.5
• 申請日: 2014-09-12
• 公開（公告）號: CN104248859A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發(fā)明（設計）人: 朱家驊;夏素蘭;夏小全;潘彥霖;馬力;陳德權;李季;王征
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01D1/26
• 分類號: B01D1/26;B01D1/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及溶液余熱余壓能量循環(huán)利用技術領域，特別是利用溶液余熱余壓使其自動通過單程多效降膜蒸發(fā)進行溶液濃縮與溶劑分離的流程及設備布置方法。

背景技術

工業(yè)上常用的立管內(nèi)降膜蒸發(fā)器，溶液通過上管口的布膜器進入管內(nèi)形成自上而下流動的液膜，管外蒸汽冷凝放熱通過管壁傳給液膜，液膜受熱汽化，汽液兩相混合物從下管口流出，通過汽液分離得到產(chǎn)出的蒸汽，未汽化的溶液大部分通過循環(huán)泵送回上管口布膜器形成循環(huán)的降膜蒸發(fā)、小部分溶液作為濃縮液排出。以產(chǎn)出的蒸汽作為溫度更低的降膜蒸發(fā)器的熱源，則構成二效降膜蒸發(fā)；依此類推，可以構成三效、四效、五效甚至更多效的降膜蒸發(fā)，其特點是利用相鄰兩效之間（簡稱效間）的溫差為傳熱推動力。與效間溫差同步產(chǎn)生的汽液平衡壓差（簡稱壓差）是一種機械能，可以利用其在效間輸送液體。但現(xiàn)有技術未見此種利用方式，在采用六效立管降膜蒸發(fā)已很普遍的氧化鋁行業(yè)，效間輸送仍然用泵（李正東．管式降膜蒸發(fā)技術在氧化鋁生產(chǎn)中的應用．中南大學碩士學位論文，2005）。若能以連續(xù)、穩(wěn)定方式利用效間壓差代替泵在效間輸送液體，則不僅減少設備、節(jié)約能源，且能通過壓差實現(xiàn)液位自動恒定。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開一種溶液濃縮和溶劑分離方法，利用溶液自身具有的溫度和壓力并借助重力作用，構造單程多效立管內(nèi)降膜蒸發(fā)流程，利用效間溶液溫差所致的壓差輸送溶液，并根據(jù)效間壓差進行設備高差布置和管道連接、使每一效汽液分離器液位在操作條件下自動恒定。如此構成的單程多效降膜蒸發(fā)流程具有自適應和自穩(wěn)定性質(zhì)，特別適合于效數(shù)很多的系統(tǒng)。

本發(fā)明主要發(fā)明思想是：如附圖所示，利用溶液具有一定溫度和壓力的初始條件，逐級閃蒸降溫降壓，自動形成溫度由高到低的單程多效立管內(nèi)降膜蒸發(fā)流程，從進液罐0開始，根據(jù)設定的各效蒸發(fā)溫度T_i（i代表效的序號，從0,1,2…直到n））及與之相鄰的高溫效間的溫差△T_i=（T_i-1-T_i）＞0，通過汽液平衡關系可確定相應效間壓差△P_i=（P_i-1-?P_i）＞0，該壓差可以使相應的效間溶液輸送抬升高度h_i≤△P_i/(gρ_l)，（ρ_l是溶液密度，g是重力加速度）。結合附圖以第一效（i=1）和第二效（i=2）之間的溶液輸送為例進行說明，利用壓差推動力△P₂=（P₁-?P₂），把前效即第一效汽液分離罐1收集的溶液連續(xù)穩(wěn)定輸送到后效即第二效降膜蒸發(fā)器5上部的閃蒸盤10之內(nèi)，相應的抬升高度h₂=（△P₂/(gρ_l)-?h_f2），（h_f2是溶液從汽液分離罐1輸送到閃蒸盤10必須克服的全部管路阻力損失水頭，包括流經(jīng)S型管下降段7、S型管上升段8和阻力調(diào)節(jié)閥9）。阻力調(diào)節(jié)閥9的作用，是改變管路阻力損失水頭h_f2來協(xié)調(diào)效間溫差、壓差和溶液流量在操作過程中的變化，使溶液抬升高度h₂保持為定值。以汽液分離罐1內(nèi)設定的液面高度位置為界，將效間輸送溶液的S型管分為下降段7和上升段8。上升段8的計算高度h₂等于汽液分離罐1的液面與閃蒸盤10的液面之間的高差。下降段7具有U型管形狀，垂直高度L₂，其一端與上升段8連接，另一端是開口端、插入汽液分離罐1內(nèi)設定的液面高度位置，高于該液位的溶液即進入管口被輸送，從而保持液位恒定；垂直下降高度L₂必須保證（L₂+?h₂）＞△P₂/(gρ_l)，由此可保證S型管上升段始終被液體封住從而防止效間串汽（即防止相鄰兩效的蒸汽相串通）。依此類推，從第1效到第n效的原理、方法均相同，例如（L_i+?h_i）＞△P_i/(gρ_l)的具體參數(shù)依據(jù)各效降膜蒸發(fā)溫度及其相鄰效間溫差，通過汽液平衡關系和流體力學計算確定。所述單程多效降膜蒸發(fā)流程及設備布置與管道連接方法，適用于汽液平衡壓力0.02~1.0MPa的溶液濃縮和溶劑分離，效間溫差在4~15℃范圍，效數(shù)在2~18范圍。加熱各效降膜蒸發(fā)器的蒸汽冷凝后，冷凝水均通入密閉的冷凝水回收槽。若無特別說明，所述壓力值均為絕對壓力，所述設備均是密閉的。在各效的蒸汽出口管上布置了真空抽氣閥11，其作用是排出不凝氣或短時間調(diào)節(jié)效間壓差。