CN101306260A - 多功能多效自动连续蒸发结晶工艺及结晶设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蒸发结晶工艺，具体为一种多功能多效自动连续蒸发结晶工艺及结晶设备。该工艺将物料的不饱和水溶液或有机溶液进行预热后，通过多效蒸发器对料液进行连续蒸发，各效蒸发器的温度逐渐降低，真空度逐渐增加；在料液浓度达到饱和时进入结晶器进行闪蒸结晶，结晶后的产物在离心机中进行固液分离；离心后的不饱和溶液被送回设备进一步蒸发结晶，蒸发的水或有机溶剂经冷却后循环使用，实现连续生产。本发明大大降低了劳动力的使用，提高了生产力，给使用设备企业直接带来了经济效益，同时降低了国家能源消耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种蒸发结晶工艺，具体为一种多功能多效自动连续蒸发结晶工艺及结晶设备，可广泛应用于各种化工物料污水中废料的处理回收、化工物料的连续蒸发结晶、溶剂的回收、环境污水处理、工业废水处理、海水淡化处理等。
背景技术
在现有的蒸发结晶工艺中，蒸发器和结晶器在生产中是分开操作的，设备运行耗能大，对设备操作劳动力增加。大部份使用设备的厂家是用反应釜对物料进行浓缩，在物料达到所需浓度后进行加热或冷却，在物料相应附合结晶温度时结晶，结晶温度难以控制。而且，原有蒸发器没有利用生蒸汽对物料加热时产生的热源，导致能耗较高，增加了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有物料蒸发结晶工艺的缺陷，提供一种可减少劳动力的使用和生产成本，提高生产效率，节约能源的多功能多效自动连续蒸发结晶工艺及结晶设备。
本发明的技术方案如下：一种多效自动连续蒸发结晶工艺，该工艺将物料的不饱和水溶液或有机溶液进行预热后，通过多效蒸发器对料液进行连续蒸发，各效蒸发器的温度逐渐降低，真空度逐渐增加；在料液浓度达到饱和时进入结晶器进行闪蒸结晶，结晶后的产物在离心机中进行固液分离；离心后的不饱和溶液被送回设备进一步蒸发结晶，蒸发的水或有机溶剂经冷却后循环使用，实现连续生产。
如上所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其中，通过多效蒸发器对料液进行连续蒸发时可采用双效、三效、四效、五效连续蒸发。
如上所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其中，将一效蒸发器中生蒸汽与料液温差的作用下产生的热水作为料液预热的热源。
如上所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其中，在逆流工艺中料液经多效连续蒸发后，经送料泵将饱和料液送入一效蒸发器，并通过设在一效蒸发器与结晶器之间的强制循环泵进行强制循环，实现闪蒸结晶；此时，物料的不饱和水溶液或有机溶液直接进入二效蒸发器，从二效蒸发器开始进行多效连续蒸发；二效蒸发器利用结晶器产生的二次蒸汽作为热源。
如上所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其中，在错流工艺中料液经多效连续蒸发后，经送料泵将饱和料液送入一效蒸发器，利用二效蒸发器比一效蒸发器真空度高的特性，将饱和料液吸入二效蒸发器，并通过设在二效蒸发器与结晶器之间的强制循环泵进行强制循环，实现闪蒸结晶；此时，物料的不饱和水溶液或有机溶液直接进入三效蒸发器，从三效蒸发器开始进行多效连续蒸发。
如上所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其中，在顺流工艺中料液经多效连续蒸发后，直接进入与最后一效蒸发器连接的结晶器，通过设在该蒸发器与结晶器之间的强制循环泵进行强制循环，实现闪蒸结晶。
一种用于上述工艺的结晶设备(适用于逆流工艺)，包括依次连接的多效蒸发器，物料的进口与预热器连接，预热器分别连接一效蒸发器和二效蒸发器，最后一效蒸发器连接汽水分离器，汽水分离器与冷却器连接，冷却器连接排水泵和真空泵；最后一效蒸发器与一效蒸发器之间通过送料泵连接，一效蒸发器通过强制循环泵与结晶器连接，结晶器与离心机连接。
另一种用于上述工艺的结晶设备(适用于错流工艺)，包括依次连接的多效蒸发器，物料的进口与预热器连接，预热器分别连接一效蒸发器和三效蒸发器，最后一效蒸发器连接汽水分离器，汽水分离器与冷却器连接，冷却器连接排水泵和真空泵；最后一效蒸发器与一效蒸发器之间通过送料泵连接，二效蒸发器通过强制循环泵与结晶器连接，结晶器与离心机连接。
第三种用于上述工艺的结晶设备(适用于顺流工艺)，包括依次连接的多效蒸发器，物料的进口与预热器连接，预热器连接一效蒸发器，最后一效蒸发器连接汽水分离器，汽水分离器与冷却器连接，冷却器连接排水泵和真空泵；最后一效蒸发器通过强制循环泵与结晶器连接，结晶器与离心机连接。
本发明所提供的设备能满足连续进料、连续排料的工艺要求，蒸发器的强制循环形成了最佳的配合，其内部结构使得晶体和清液得到有效的快速分离，物料由泵送至离心机进行分离，母液送回设备再进行蒸发结晶。本发明采用多效的蒸发工艺，降低了设备运行的蒸汽耗能，大大降低了企业的生产成本，给企业带来直接的经济效益；工业污水经过处理回收再利用，减少了工业污水的排放，在保护环境的同时也节省了国家的水资源；加之该设备可采用数字化自动运行方式，大大降低企业劳动力的付出。
附图说明
图1为本发明中用于逆流工艺的设备结构示意图。
图2为本发明中用于错流工艺的设备结构示意图。
图3为本发明中用于顺流工艺的设备结构示意图。
图中，1.一效蒸发器 2.二效蒸发器 3.三效蒸发器 4.四效蒸发器 5.五效蒸发器 6.结晶器 7.汽水分离器 8.冷却器 9.预热器10.强制循环泵 11.出料泵 12.送料泵 13.排水泵 14.真空泵 15.电控柜 16.加热器
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明的总工艺如下：不饱和水溶液或有机溶液(浓度为5-20％)在真空泵作用下进入预热器经过预热后，进入一效蒸发器达到一定浓度后进入二效蒸发器，在二效蒸发器内经过不断的蒸发达到一定浓度后进入三效蒸发器，然后依次进入四效、五效蒸发器，各效蒸发器的温度逐渐降低，真空度逐渐增加；在物料浓度达到饱和时进入结晶器进行闪蒸结晶，结晶后由浓浆泵送到离心机进行固液分离，蒸发的水或有机溶剂在冷却器的作用下回收由泵送回循环使用，分离后的不饱和溶液重新回到设备内进行蒸发结晶，实现连续蒸发结晶的生产工艺。根据不同物料的溶解度、结晶温度、物料的饱和浓度来具体设计蒸发结晶工艺，可包括如下三个工艺流程：逆流、错流、顺流。
●逆流连续蒸发结晶工艺
该工艺是在多效蒸发中的一个结晶温度相对最高的工艺，结晶器所在的位置是多效蒸发器的第一效，结晶温度在90-135度，对于温度的控制是结晶器在真空和压力下来调节结晶温度结晶，如物料需结晶温度90-95度时，这时结晶器内的压力是真空度在-0.03-0.04MPa，如物料需结晶温度在105-135度时，这时结晶器内的压力是0.05-0.2MPa，并关闭一效的真空阀同时打开利用一效二次蒸汽加热的二效蒸发器上一效真空阀前方的蒸汽冷凝水的排水阀，以达到逆流蒸发结晶的工艺。物料从预热器物料进口进料，利用生蒸汽对一效蒸发器加热产生的热源(在生蒸汽与物料温差的作用下产生的热水)作为预热器加热的热源，降低生蒸汽的能耗，物料进入一效蒸发器后在生蒸汽对物料加热达到蒸发温度时，物料进入二效蒸发器，二效蒸发器利用一效结晶器产生的二次蒸汽作为热源，二效蒸发器内物料达到蒸发温度时，物料进入三效蒸发器，三效蒸发器内物料达到蒸发温度时进入四效、五效蒸发器。逆流蒸发结晶器在物料没有达到饱和浓度前物料在真空下蒸发，蒸发效益高，达到物料饱和浓度结晶时，关闭自然循环阀门打开强制循环泵和搅拌装置进行闪蒸，使结晶后的物料不断的饱和结晶，结晶器内的晶体自然沉降到结晶器下方的料槽，由浓浆泵送入离心机进行固液分离完成蒸发结晶生产工艺。在物料进行结晶时，物料由预热器直接进入二效蒸发器，由二效到三效、四效、五效，按设备使用厂家设计多效，再利用送料泵从设备的最后一效把物料送入结晶器结晶。
如图1所示，本工艺所使用的设备包括依次连接的五个蒸发器1、2、3、4、5，物料的进口与预热器9连接，预热器9分别连接一效蒸发器1和二效蒸发器2，五效蒸发器5连接汽水分离器7，汽水分离器7与冷却器8连接，冷却器8连接排水泵13和真空泵14；五效蒸发器与一效蒸发器之间通过送料泵12连接，一效蒸发器1通过强制循环泵10与结晶器6连接，结晶器6与离心机连接。该设备在生产中出料、离心、排水均利用数字化定时控制达到连续蒸发结晶设备自动化运行，设备根据用户所生产的不同物料而选择不同材料生产。
●错流连续蒸发结晶工艺
该工艺是适合物料结晶温度在70-85度的情况，结晶器所在的位置是多效蒸发器的第二效，物料从预热器物料进口进料，利用生蒸汽对一效蒸发器加热产生的热源(在生蒸汽与物料温差的作用下产生的热水)作为预热器加热的热源，降低生蒸汽的能耗，物料进入一效蒸发器后在生蒸汽对物料加热达到蒸发温度时，物料进入二效蒸发器，二效蒸发器内物料达到蒸发温度时，物料进入三效蒸发器，三效蒸发器内物料达到蒸发温度时进入四效蒸发器等。蒸发结晶过程物料在真空下蒸发，蒸发效率高，达到物料饱和浓度结晶时，关闭自然循环阀门打开强制循环泵和搅拌装置进行闪蒸，使结晶后的物料不断的饱和结晶，结晶器内的晶体自然沉降到结晶器下方的料槽，由浓浆送入离心机进行固液分离完成蒸发结晶生产工艺。在物料进行结晶时，物料由预热器直接进入三效，由三效到四效，按设备使用厂家设计多效，再利用送料泵从设备的最后一效把物料送入一效蒸发器。物料利用二效蒸发器内真空度比一效蒸发器内真空度高自然吸入结晶器内进行闪蒸结晶。
如图2所示，本工艺所使用的设备包括依次连接的四个蒸发器1、2、3、4，物料的进口与预热器9连接，预热器9分别连接一效蒸发器1和三效蒸发器3，四效蒸发器连接汽水分离器7，汽水分离器7与冷却器8连接，冷却器8连接排水泵13和真空泵14；四效蒸发器4与一效蒸发器1之间通过送料泵12连接，二效蒸发器2通过强制循环泵10与结晶器6连接，结晶器6与离心机连接。该设备在生产中出料、离心、排水均利用数字化定时控制达到连续蒸发结晶设备自动化运行，设备根据用户所生产的不同物料而选择不同材料生产。
●顺流连续蒸发结晶工艺
该工艺适合物料结晶温度在40-65度的情况，结晶器所在位置是多效蒸发器的最后一效，物料从预热器物料进口进料，利用生蒸汽对一效蒸发器加热产生的热源(在生蒸汽与物料温差的作用下产生的热水)作为预热器加热的热源，降低生蒸汽的能耗，物料进入一效蒸发器后在生蒸汽对物料加热达到蒸发温度时，物料进入二效蒸发器，二效蒸发器内物料达到蒸发温度时，物料进入三效蒸发器，三效蒸发器内物料达到蒸发温度时进入四效、五效蒸发器。蒸发结晶过程物料在真空下蒸发，蒸发效率高，达到物料饱和浓度结晶时，关闭自然循环阀门打开强制循环泵和搅拌装置进行闪蒸，使结晶后的物料不断的饱和结晶，结晶器内的晶体自然沉降到结晶器下方的料槽，由浓浆送入离心机进行固液分离完成蒸发结晶生产工艺。在物料进行结晶时，物料由预热器直接进入一效蒸发器，由一效到二效、二效到三效……按设备使用厂家设计多效，最后一效可设计冷却结晶体。物料利用真空度从一效到最后一效的不同自然吸入结晶器内进行闪蒸结晶。真空度从一效到最后一效不断升高的操作规程。
如图3所示，本工艺所使用的设备包括依次连接的多个蒸发器1、2、3、4、5，物料的进口与预热器9连接，预热器9连接一效蒸发器1，五效蒸发器5连接汽水分离器7，汽水分离器7与冷却器8连接，冷却器8连接排水泵13和真空泵14；五效蒸发器5通过强制循环泵10与结晶器6连接，结晶器6与离心机连接。该设备在生产中出料、离心、排水均利用数字化定时控制达到连续蒸发结晶设备自动化运行，设备根据用户所生产的不同物料而选择不同材料生产。
本发明工艺的相关参数如下表所示：
本发明可用于氯化钠、氯化钾、硫酸钠、亚硫酸钠、硫酸铜、氯化镁、氯化铁、氯化铵、碘化钙、碘化铯、硫酸钴、氯化钡、氯化铜、硫酸锌、硝酸铅、甲酸锂、钼酸锂、七水合硫酸亚铁、氯化钙、六水七水合硫酸镍、溴化钠、氢氧化钠、水杨酸钾、氯化铝、氯酸银、硫酸铝钠、苯甲酸钠、***、碳酸钠、锗酸钠、硫化钠、钒酸钠、乙酸锶、钨酸钠、硫代锑酸钠、氢***、高氯酸铊、八水合硫酸铀、硫酸锌、乙酸锶、六羟合锡酸钠、硒酸镧、氯化氢、酒石酸锂、一水合丙酸钙、硒酸镉、硫酸镉、钼酸锂、硫酸锰、***钠、等无机或有机物料的蒸发结晶。
Claims (10)
1.一种多效自动连续蒸发结晶工艺，其特征在于：该工艺将物料的不饱和水溶液或有机溶液进行预热后，通过多效蒸发器对料液进行连续蒸发，各效蒸发器的温度逐渐降低，真空度逐渐增加；在料液浓度达到饱和时进入结晶器进行闪蒸结晶，结晶后的产物在离心机中进行固液分离；离心后的不饱和溶液被送回设备进一步蒸发结晶，蒸发的水或有机溶剂经冷却后循环使用，实现连续生产。
2.如权利要求1所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其特征在于：通过多效蒸发器对料液进行连续蒸发时可采用双效、三效、四效、五效连续蒸发。
3.如权利要求1或2所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其特征在于：将一效蒸发器中生蒸汽与料液温差的作用下产生的热水作为料液预热的热源。
4.如权利要求1所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其特征在于：料液经多效连续蒸发后，经送料泵将饱和料液送入一效蒸发器，并通过设在一效蒸发器与结晶器之间的强制循环泵进行强制循环，实现闪蒸结晶；此时，物料的不饱和水溶液或有机溶液直接进入二效蒸发器，从二效蒸发器开始进行多效连续蒸发。
5.如权利要求4所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其特征在于：二效蒸发器利用结晶器产生的二次蒸汽作为热源。
6.如权利要求1所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其特征在于：料液经多效连续蒸发后，经送料泵将饱和料液送入一效蒸发器，利用二效蒸发器比一效蒸发器真空度高的特性，将饱和料液吸入二效蒸发器，并通过设在二效蒸发器与结晶器之间的强制循环泵进行强制循环，实现闪蒸结晶；此时，物料的不饱和水溶液或有机溶液直接进入三效蒸发器，从三效蒸发器开始进行多效连续蒸发。
7.如权利要求1所述的多效自动连续蒸发结晶工艺，其特征在于：料液经多效连续蒸发后，直接进入与最后一效蒸发器连接的结晶器，通过设在该蒸发器与结晶器之间的强制循环泵进行强制循环，实现闪蒸结晶。
8.一种用于权利要求4所述工艺的结晶设备，其特征在于：包括依次连接的多效蒸发器，物料的进口与预热器连接，预热器分别连接一效蒸发器和二效蒸发器，最后一效蒸发器连接汽水分离器，汽水分离器与冷却器连接，冷却器连接排水泵和真空泵；最后一效蒸发器与一效蒸发器之间通过送料泵连接，一效蒸发器通过强制循环泵与结晶器连接，结晶器与离心机连接。
9.一种用于权利要求6所述工艺的结晶设备，其特征在于：包括依次连接的多效蒸发器，物料的进口与预热器连接，预热器分别连接一效蒸发器和三效蒸发器，最后一效蒸发器连接汽水分离器，汽水分离器与冷却器连接，冷却器连接排水泵和真空泵；最后一效蒸发器与一效蒸发器之间通过送料泵连接，二效蒸发器通过强制循环泵与结晶器连接，结晶器与离心机连接。
10.一种用于权利要求7所述工艺的结晶设备，其特征在于：包括依次连接的多效蒸发器，物料的进口与预热器连接，预热器连接一效蒸发器，最后一效蒸发器连接汽水分离器，汽水分离器与冷却器连接，冷却器连接排水泵和真空泵；最后一效蒸发器通过强制循环泵与结晶器连接，结晶器与离心机连接。
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