CN102179057B - 一种用于多效蒸发***的局部强制循环脱盐方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于多效蒸发***的局部强制循环脱盐工艺方法,属于化工分离工程领域。按照下述步骤进行:各效蒸发器在操作压力下,维持料液沸点温度持续蒸发,所溶解的盐类达到饱和状态并析出;在沉降作用和蒸发***自身换热器-气液分离的料液循环作用下,析出的盐类等固形物进入局部强制循环管路,在循环泵作用下,部分含盐料液被从局部强制循环管路抽出;在离心力作用下,密度不同的固、液两相在旋液分离器内分开,排入盐浆收集池;从旋液分离器出来的液相重新返回局部强制循环管路的入口,完成一次料液的局部外循环。本发明方法可将料液中析出的固体盐类及时从多效蒸发***中转移出来,可用于有固体析出的多效蒸发***的非均相物系分离过程。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于多效蒸发***的局部强制循环脱盐工艺方法,特别涉及一种包括使用循环泵、局部强制循环管路、旋液分离器的液固非均相分离工艺方法,属于化工分离工程领域。本发明工艺方法可用于多效蒸发***的非均相物系连续分离过程。
背景技术
蒸发是化工生产和环保处理中常用的单元过程,被用于料液浓缩和轻组分回收。在应用过程中,为充分利用热能,蒸发过程常被设计成多效蒸发形式。但是,由于具体应用物系中常含有盐类等组分,随着蒸发的进行,料液中会有固形物析出。这些固形物沉积在汽液分离罐和换热器底部,进入两者间的连通管路,影响液流循环。这使得换热器在持续蒸发同时却得不到充足的料液补充,换热器内料液会被持续浓缩,从而析出更多的固形物,而这将降低换热器的效率并进一步恶化循环管路堵塞的现象。因此,必须将蒸发过程中析出的固形物及时从***中移出,以保证多效蒸发***的正常稳定运行。
多效蒸发***具有明显的节能效果,上一效的蒸出蒸汽被用作下一效的加热蒸汽,以利用其中的汽化潜热。为实现这一目的,各效蒸发***间的料液需处于不同的压力状态,以维持在不同的沸点温度,其中最后1效或几效通常为负压。因此从多效蒸发***中移出析出的固形物,需要解决固形物转移的及时连续性问题,同时保证蒸发***内外的压差稳定不受破坏。
有文献(CN200780052770.9)报道采用纳滤等结垢组分去除设备来对料液进行前处理,以避免固形物在蒸发过程中析出,这增加了设备投资和处理环节,且无法实现从多效蒸发***中在线选择性脱盐。专利文献(CN200910068695.6)报道了一种从含氯化铵、氯化钠废水中回收氯化铵和氯化钠的工艺方法,专利文献(CN200710203227.6)报道了一种提高氧化铝生产蒸发工序排盐量的方法,这两个方法均介绍了将含盐浓水排出蒸发***后的固液分离方法(如采用离心机、稠化器或沉降槽等分离设备分离),通过对多效蒸发浓液的后处理来实现固形物的分离。在这些方法中,对如何从蒸发***中选择性连续移出固形物、保持蒸发器内料液较低的固盐含量、避免沉积物堵塞管路等问题没有涉及。
此外,在所报道的方法中,经多效蒸发后,达到一定浓度的含固盐料液整体被排放出***,经结晶析盐和固液分离等操作后,清液再与初始原料液一起返回多效蒸发***,这使得混合后的料液中盐浓度增高,进而使得料液相应沸点升高,从而降低了换热器的平均温差,影响了换热器的换热效率,并且也使得析盐时间提前。
构建一个能够从蒸发***中在线及时移出固形物的方法,不仅可以提高原有生产的效率,还能进一步拓展多效蒸发过程在化工、环保等领域的工业化应用范围,甚至解决有关的工业化瓶颈问题。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明提供了一种用于多效蒸发***的局部强制循环脱盐工艺方法。本发明工艺方法可用于浓缩结晶、浓缩脱盐等有固体析出的多效蒸发***的非均相物系分离过程。
本发明一种用于多效蒸发***的局部强制循环脱盐工艺方法,按照下述步骤进行:
1) 各效蒸发器在操作压力(0~0.6Mpa,绝压)下,维持料液沸点温度(0~160℃)持续蒸发,所溶解的盐类达到饱和状态并析出;
2) 在沉降作用和蒸发***自身换热器-气液分离的料液循环作用下,析出的盐类等固形物进入局部强制循环管路,并在该管路内被流速>0.5m/s的高速流动的料液夹带;
3) 在循环泵作用下,部分含盐料液被从局部强制循环管路抽出,提升压头(0.01~0.5Mpa,绝压)后被送入旋液分离器;
4) 在离心力作用下,密度不同的固、液两相(密度差>10g/L)在旋液分离器内分开,含湿组分的固相经旋液分离器的重相排盐管路被移出蒸发***,排入盐浆收集池;
5) 在工艺管路***和控制仪表阀门作用下,从旋液分离器出来的液相重新返回局部强制循环管路的入口,完成一次料液的局部外循环。
其中所述的含盐料液为固-液两相流、气-液-固多相流、或包含有部分不互溶液体的液-液-固的多相流。在多效蒸发***中,视多效蒸发***中各效料液情况,对其中有固形物析出的一效或多效进行局部强制循环脱盐。
需注意的是,在泵、泵出口管路***和控制仪表阀门作用下,被循环泵增压后的料液,经旋液分离器分离后,其重相压头高于盐浆收集池的压力。从旋液分离器出来的液相,可部分排向下一效蒸发***,或作为浓液外排。
本发明的有益效果是:1)通过局部强制外循环,可以将蒸发***内的固形物选择性连续移出,而不影响蒸发***内料液的循环平衡;2)共用的局部强制循环管路处于蒸发换热器和汽液分离器之间,更有利于料液中固盐的沉降收集;3)在循环泵的作用下,共用局部强制循环管路中的料液具有更高的流速,进而提高了料液对固盐的夹带能力,防止了管路堵塞;4)通过循环泵、旋液分离器出口管路和阀门,可以有效调控旋液分离器两个出口的压头,使之高于流体流入空间的压力,从而保证流体输送的实现;5)通过选择不同的循环泵、旋液分离器和管路***,可以方便地针对不同固含量体系进行选择性连续脱盐处理。。
附图说明
图1是局部强制外循环脱盐流程与蒸发***内循环流程结合方式的流程框图,图中01为蒸发料液入口管路,02为汽液分离器蒸汽出口管路,03为汽液分离器液相出口管路,04为浓液出口管路,05为旋液分离器液相出口管路,06为旋液分离器重相出口管路,07为旋液分离器入口管路,08为循环泵入口管路,09为强制循环管路,10为蒸发换热器入口管路,11为蒸发换热器加热蒸汽入口管路,12为蒸发换热器凝液出口管路,13为蒸发换热器被加热物料出口管路;1-1为蒸发换热器,1-2为汽液分离器,1-3为旋液分离器,1-4为循环泵。
图2是具有局部强制循环脱盐功能顺流多效(三效)蒸发***的流程框图,图中虚线框1内为不具有局部强制循环脱盐功能的第一效蒸发***,虚线框2内为具有局部强制循环脱盐功能的第二效蒸发***,虚线框3内为具有局部强制循环脱盐功能的第三效蒸发***。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
结合图例说明局部强制循环脱盐方法在蒸发***中的实施方式,其中图1给出了局部强制外循环脱盐流程与蒸发***内循环流程的结合方式,图2给出了一个具有局部强制循环脱盐功能多效蒸发***的流程框图。
在图例1中,蒸发料液从管路01进入汽液分离器1-2,在蒸发***浓缩后从04管路流出。在汽液分离器1-2中,挥发出的蒸汽从02管路排出,含固盐料液从下端03管路排出,并进入局部强制循环管路09,经管路10进入蒸发换热器1-1换热,部分汽化后的汽液混合物经管路13返回汽液分离器1-2,从而完成蒸发换热器-汽液分离器所构成的单效蒸发***的料液内循环。加热流体从11管路进入蒸发换热器1-1,换热后从管路12流出。蒸发***内析出的固盐在沉降和液流内循环作用下到达管路09,并被吸入管路08,在循环泵1-4作用下,料液被加压后经管路07送入旋液分离器1-3并被分离为液相和重相(含湿份固盐),液相经管路05返回强制循环管路09,重相经管路06排至盐浆收集池。
在具体应用中,蒸发***浓液出口管路04可以位于汽液分离器液相出口管路03或旋液分离器液相出口管路05上。管路05、06可附加控制阀门以控制旋液分离器出口压力,管路04可附加控制阀门以控制流量。
图例2是一个具有局部强制循环脱盐功能的顺流多效(三效)蒸发***的流程框图。在多效蒸发***中,根据料液中固含量的情况,固含量较少或不含固形物的部分效蒸发***无局部强制循环脱盐功能(如1,不具有局部强制循环脱盐功能的第一效蒸发***),而固含量较高的部分效蒸发***则具有局部强制循环脱盐功能(如2,具有局部强制循环脱盐功能的第二效蒸发***;3,具有局部强制循环脱盐功能的第三效蒸发***)。此外,蒸汽和料液的顺流/逆流等流程、各效间连接方式等多效蒸发通用技术内容可参考相关文献。
与蒸发***自身换热器-气液分离的料液内循环工艺相对应,本发明的用于多效蒸发***的局部强制循环脱盐工艺,包括由工艺设备循环泵、旋液分离器、局部强制循环管路和工艺管路***所构成的局部外循环***。两个循环***共用一段工艺管路,即局部强制循环管路。
所述的局部强制循环管路,除了包括流体输送所使用的管道、阀门,还可包括实际起到流体传输作用的其它设备空间。该工艺管路的料液入口端位于蒸发***的气液分离室侧,出口端位于蒸发换热器侧,蒸发***料液的自然循环流向与局部强制循环脱盐料液的流向相同。
物料工艺流程包括:在工艺设备循环泵、旋液分离器和工艺管路***作用下,脱盐料液在蒸发***的局部被强制循环,局部强制循环管路内料液流量为蒸发***料液流量与局部强制循环脱盐料液流量的和。由于流速的增大,经由沉降等途径进入局部强制循环管路的固盐能够被液流夹带,并进入外循环脱盐设备。其中循环泵提供料液循环的动力和旋液分离器料液排出的压头,工艺管路***中的管、阀实现对流体流量的控制。
所述的含盐料液为固-液两相流、气-液-固多相流、或包含有部分不互溶液体的液-液-固的多相流。在多效蒸发***中,视多效蒸发***中各效料液情况,对其中有固形物析出的一效或多效进行局部强制循环脱盐。
实施例1
某车间排出使用顺流三效蒸发***处理含15%wt氯化钠的废水,处理量为4200 kg/h,流程框图可参考图2。其中第二、三两效具有局部强制循环脱盐功能,相应外循环和内循环流程可参考图1。
多效蒸发***内操作温度、平均压强和析盐量如下表所示。
效别 | 温度/℃ | 平均压强/KPa | 析盐量 kg/h |
第一效 | 126.10 | 233.66 | 0 |
第二效 | 111.44 | 112.02 | 26.65 |
第三效 | 78.54 | 28.83 | 515.15 |
第二效选用扬程30m,流量2m3/h的离心泵和配套旋液分离器组成脱盐外循环流程;第三效选用扬程30m,流量15m3/h的离心泵和配套旋液分离器组成脱盐外循环流程。第三效循环泵出口流体压头为25m,在出口管路阀门控制下,经旋液分离器后重相能够顺利排入敞开的盐浆池中,同时保持***内压力稳定。
实施例2
某车间排出使用拟流二效蒸发***处理含25%wt氯化钠的废水,处理量为3000 kg/h,两效均具有局部强制循环脱盐功能,相应外循环和内循环流程可参考图1。
多效蒸发***内操作温度、平均压强和析盐量如下表所示。
效别 | 温度(℃) | 平均压强(Kpa) | 析盐量(kg/h) |
第一效 | 118.86 | 128.51 | 249.9178 |
第二效 | 78.60 | 28.90 | 249.0698 |
第二效选用扬程30m,流量2m3/h的离心泵和配套旋液分离器组成脱盐外循环流程;第三效选用扬程30m,流量2m3/h的离心泵和配套旋液分离器组成脱盐外循环流程。在出口管路阀门控制下,经旋液分离器后重相能够顺利排入敞开的盐浆池中,同时保持***内压力稳定。
Claims (1)
1.一种用于多效蒸发***的局部强制循环脱盐工艺方法,其特征在于,与蒸发***自身换热器-气液分离的料液内循环工艺相对应,用于多效蒸发***的局部强制循环脱盐工艺,包括由工艺设备循环泵、旋液分离器、局部强制循环管路和工艺管路***所构成的局部外循环***,两个循环***共用一段工艺管路,即局部强制循环管路;
所述的工艺方法按照下述步骤进行:
1) 各效蒸发器在绝压为大于0 Mpa并小于等于0.6Mpa的操作压力下,维持料液沸点温度0~160℃持续蒸发,所溶解的盐类达到饱和状态并析出;
2) 在沉降作用和蒸发***自身换热器-气液分离的料液循环作用下,析出的盐类固形物进入局部强制循环管路,并在该管路内被流速>0.5m/s的高速流动的料液夹带;
3) 在循环泵作用下,部分含盐料液被从局部强制循环管路抽出,提升绝压为0.01~0.5Mpa的压头,后被送入旋液分离器;
4) 在离心力作用下,密度不同的固、液两相在旋液分离器内分开,含湿组分的固相经旋液分离器的重相排盐管路被移出蒸发***,排入盐浆收集池,其中密度差>10g/L;
5) 在工艺管路***和控制仪表阀门作用下,从旋液分离器出来的液相重新返回局部强制循环管路的入口,完成一次料液的局部外循环;
其中所述的含盐料液为固-液两相流、气-液-固多相流、或包含有部分不互溶液体的液-液-固的多相流;在多效蒸发***中,视多效蒸发***中各效料液情况,对其中有固形物析出的一效或多效进行局部强制循环脱盐。
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