CN110180197A - 一种基于mvr的多效黑液浓缩*** - Google Patents

一种基于mvr的多效黑液浓缩*** Download PDF

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刘家荣
陈承家
周凌强
黄观友
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Abstract

本发明提供了一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：包括稀液罐、多效蒸发器、MVR蒸汽压缩机、浓液罐和外部蒸汽外部蒸汽输汽管道；所述多效蒸发器将所述稀液罐的稀液进行浓缩，所述MVR蒸汽压缩机将所述浓缩过程中产生低品位的蒸汽经机械做功提升为高品位的蒸汽热源为所述多效蒸发器提供部分热源；所述浓液罐用于存储浓缩后的黑液，所述多效蒸发器回调所述浓液罐中的黑液来调节自身器体内黑液的含固量；本发明耗能低，能够大大提高节能效果，提高木质素品质。

Description

一种基于MVR的多效黑液浓缩***
技术领域
本发明涉及木质素提取技术领域，特别是一种基于MVR的多效黑液浓缩***。
背景技术
木质素是一种广泛存在于植物体中的无定形的、分子结构中含有氧代苯丙醇或其衍生物结构单元的芳香性高聚物，可用于增强剂、矿粉粘结剂、用作混凝土减水剂、防垢剂和缓蚀剂、水煤浆分散剂等。
传统的浓缩工艺多采用多效蒸发浓缩；多效蒸发浓缩是通过多级蒸发罐对物料进行加热浓缩，传统的多级蒸发罐浓缩工艺中，当溢泡现象发生，泡沫携带物料循环到下一级罐体即可，该溢泡现象对多级蒸发不构成影响；但是传统的多级蒸发存在着以下问题：1、能量耗高，由于每级蒸发罐都需要蒸汽提供热源，因此需要的蒸汽量极大，造成浓缩产品成本大大提高；2、多级蒸发存在着凝垢问题，无论是管式蒸发还是板式蒸发，都会结垢，造成蒸发效率降低，原本只需要三效蒸发的，随着使用时间的增加，需要四效或者五效才能达到三效的效果；3、成本高，多效蒸发，每增加一个蒸发罐体，前期的罐体成本以及后续的维护费用都会成倍增加；4、浓缩过程中产生的尾气多，污染环境。因此，如何做到节能，节约成本，已经是本领域大家共同研究的课题， MVR是机械式蒸汽再压缩技术(mechanical vaporrecompression )的简称，是利用蒸发***自身产生的二次蒸汽及其能量，将低品位的蒸汽经压缩机的机械做功提升为高品位的蒸汽热源。如此循环向蒸发***提供热能，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。在MVR的压缩机在使用的过程中最怕蒸汽中含有杂质，特别是物料发泡，会损坏MVR设备；因此，现有的MVR蒸发工艺无法应用到黑液浓缩领域，如何将MVR应用到蒸发过程存在发泡现象的浓缩工艺中，是亟待解决的问题，特别是竹子蒸煮产生的黑液，在蒸发浓缩过程会产生大量泡沫，虽然可以采用抑泡剂，其不仅抑泡剂成本高，抑制效果差，无法达到MVR***要求，而且会造成后续提炼的木质素改性，降低木质素的品质。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于MVR的多效黑液浓缩***。
本发明采用了以下方法来实现：一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：包括稀液罐、多效蒸发器、MVR蒸汽压缩机、浓液罐和外部蒸汽外部蒸汽输汽管道；所述多效蒸发器将所述稀液罐的稀液进行浓缩，所述MVR蒸汽压缩机将所述浓缩过程中产生低品位的蒸汽经机械做功提升为高品位的蒸汽热源为所述多效蒸发器提供部分热源；所述浓液罐用于存储浓缩后的黑液，所述多效蒸发器回调所述浓液罐中的黑液来调节自身器体内黑液的含固量。
进一步的，该***包括了输液循环、增固循环和补气循环；所述多效蒸发器包括M1蒸发单元、M2蒸发单元和M3蒸发单元，所述输液循环包括：所述稀液罐的出液口经管道与第一泵体的进液口连接，第一泵体的出液口经管道与所述M2蒸发单元的进液口连接；所述第一泵体的出液口经管道与水泵的出水口连接，所述水泵的进水口经管道与外部水源连接；所述M2蒸发单元的出液口经管道与第二泵体的进口相连接，所述第二泵体的出口经管道与所述M1蒸发单元的进液口连接，以利于将M2蒸发单元中处理过后黑液输送至M1蒸发单元；所述M1蒸发单元的出液口经管道与第三泵体的进口相连接，所述第三泵体的出口经管道与所述M3蒸发单元的进液口连接，以利于将M1蒸发单元中处理过后黑液输送至M3蒸发单元；所述M3蒸发单元的出液口经管道与第四泵体的进口连接，所述第四泵体的出口经管道与第五泵体的进口连接，所述第五泵体的出口经管道与浓液罐的进液口连接，以利于将含固量浓度高的黑液输出至盛装黑液的浓液罐中；
所述增固循环包括：回补泵，所述回补泵的进口经管道与所述浓液罐出液口连接，所述回补泵的出口经管道与所述M2蒸发单元的进口连接，所述回补泵的出口经管道与所述第三泵体的进口连接，所述回补泵出口经管道与所述第二泵体的进口连接，以利于将浓液罐中高含固量的黑液回补至多效蒸发室中来增加多效蒸发单元的黑液含固量；
所述补气循环包括：所述外部蒸汽输汽管道上设置有输汽泵，所述输汽泵的进汽口经外部蒸汽输汽管道与外部蒸汽源连接，所述输汽泵的出汽口经外部蒸汽输汽管道与所述MVR蒸汽压缩机的补汽口连接；所述MVR蒸汽压缩机的出口将压缩过后高品位蒸汽经管道与M1蒸发单元的进汽口连接，所述MVR蒸汽压缩机的出口将压缩过后高品位蒸汽经管道与M3蒸汽单元的进汽口连接；所述M1蒸发单元的出汽口经管道与所述M2蒸发单元的进汽口连接，所述M2蒸发单元的出汽口与所述M3蒸发单元的出汽口均经管道与所述MVR蒸汽压缩机的进汽口连接，以利于M1蒸发单元、M2蒸发单元和M3蒸发单元将蒸发过后的低品位蒸汽回收至所述MVR蒸汽压缩机内转化为高品位蒸汽，使得通过完成蒸汽的补充和回收循环来增加所述M1蒸汽室、M2蒸汽室和M3蒸汽室的黑液含固量。
进一步的，所述M1蒸发单元包括M1蒸发室和M1循环泵，所述M1蒸发室的出液口经管道与所述M1循环泵的进口连接，所述M1循环泵的出口经管道与所述M1蒸发室的进液口连接，以利于M1蒸发室将黑液处理过后进行重复处理增加黑液含固量；所述M2蒸发单元包括M2蒸发室和M2循环泵，所述M2蒸发室的出液口经管道与所述M2循环泵的进口连接，所述M2循环泵的出口经管道与所述M2蒸发室的进液口连接，以利于M2蒸发室将黑液处理过后进行重复处理增加黑液含固量；所述M3蒸发单元包括M3加热器和M3蒸发室，所述M3蒸发室的出液口经管道与M3加热器的进液口连接，所述M3加热器的出液口经管道与第四泵体的进口连接。
进一步的，还包括冷凝过程，所述冷凝过程包括第一冷凝水罐和第二冷凝水罐，所述M1蒸发室排水口、M2蒸发室排水口和M3加热器排水口将蒸发过后的冷凝水经管道与所述第一冷凝水罐的进水口连接，所述第一冷凝水罐的出水口经管道与第六泵体的进口连接，所述第六泵体的出口经管道与所述第二冷凝水罐的进口连接，以利于将冷凝水排出至所述第二冷凝水罐内储存。
进一步的，所述第一泵体和第六泵体之间有热交换机，以利于冷凝水储存过程为输液循环中的黑液提供能量，使得黑液能够进行预加热作用；所述M1蒸发室、M2蒸发室和M3加热器中的不凝性气体均通过出气管排出。
进一步的，所述第一泵体、第五泵体和第六泵体均在其旁路上设置有备用泵。
进一步的，所述增固过程中当M2蒸发室中黑液的含固量低时，开启回补泵和M2循环泵，将浓液罐中高含固量的黑液回补至M2蒸发室中增加M2蒸发室中黑液的含固量；当M1蒸发室中黑液的含固量低时，开启回补泵和第二泵体，将浓液罐中高含固量的黑液回补至M1蒸发室中增加M1蒸发室中黑液的含固量；当M3蒸发室中黑液的含固量低时，开启回补泵和第三泵体，将浓液罐中高含固量的黑液回补至M3蒸发室中增加M3蒸发室中黑液的含固量。
进一步的，所述稀液罐内的初始黑液含固量范围为13%-14%，经所述M2蒸发室蒸发处理后黑液含固量范围提升至24%-28%，所述M1蒸发室蒸发处理后黑液含固量范围提升至35%-38%，所述M3蒸发室蒸发处理后黑液含固量范围提升至43%-46%。
本发明的有益效果在于：耗能低，通过热交换机对需进行处理的黑液进行预加热，再通过MVR蒸汽压缩机将低品位蒸汽转换成高品位蒸汽，减少蒸汽量的同时，加快浓缩产品产生；将含固量不足的黑液进行循环蒸发，减少凝垢问题，大大增加蒸发的效率；成本低，排出尾气少，减少环境污染，增加节能效果，通过不断回补来增加黑液的含固量，大大的减少了蒸发过程中泡沫的产生，提高木质素的品质。
附图说明
图1为本发明的第一状态***流程图。
图2为防止黑液发泡的对应数据表。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
请参阅图1所示，本发明提供了一实施例：一种基于MVR的多效黑液浓缩***，包括稀液罐1、多效蒸发器、MVR蒸汽压缩机2、浓液罐3和外部蒸汽外部蒸汽输汽管道4；所述多效蒸发器将所述稀液罐1的稀液进行浓缩，所述MVR蒸汽压缩机2将所述浓缩过程中产生低品位的蒸汽经机械做功提升为高品位的蒸汽热源为所述多效蒸发器提供部分热源；所述浓液罐3用于存储浓缩后的黑液，所述多效蒸发器回调所述浓液罐3中的黑液来调节自身器体内黑液的含固量。
该***包括了输液循环、增固循环和补气循环；所述多效蒸发器包括M1蒸发单元5、M2蒸发单元6和M3蒸发单元7，所述输液循环包括：所述稀液罐1的出液口经管道与第一泵体8的进液口连接，第一泵体8的出液口经管道与所述M2蒸发单元6的进液口连接；所述第一泵体8的出液口经管道与水泵81的出水口连接，所述水泵81的进水口经管道与外部水源连接；所述M2蒸发单元6的出液口经管道与第二泵体82的进口相连接，所述第二泵体82的出口经管道与所述M1蒸发单元5的进液口连接，以利于将M2蒸发单元6中处理过后黑液输送至M1蒸发单元5；所述M1蒸发单元5的出液口经管道与第三泵体83的进口相连接，所述第三泵体83的出口经管道与所述M3蒸发单元7的进液口连接，以利于将M1蒸发单元5中处理过后黑液输送至M3蒸发单元7；所述M3蒸发单元7的出液口经管道与第四泵体84的进口连接，所述第四泵体84的出口经管道与第五泵体85的进口连接，所述第五泵体85的出口经管道与浓液罐3的进液口连接，以利于将含固量浓度高的黑液输出至盛装黑液的浓液罐3中；使得稀液罐1和外部水源经第一泵体8和水泵81将黑液和水输送至M2蒸发单元6内进行黑液浓缩加强含固量处理，M2蒸发单元6处理过后，再由M2蒸发单元6输送至M1蒸发单元5中处理，M1蒸发单元5处理过后输送至M3蒸发单元7进行处理，最后将浓缩后含固量高的黑液进行储存使用。其中M2蒸发单元6为一效蒸发器，M1蒸发单元5为二效蒸发器，M3蒸发单元7为半效蒸发器。
本发明中稀液罐1可为多个，以利于可不断的进行黑液供给。
所述增固循环包括：回补泵9，所述回补泵9的进口经管道与所述浓液罐3出液口连接，所述回补泵9的出口经管道与所述M2蒸发单元6的进口连接，所述回补泵9的出口经管道与所述第三泵体83的进口连接，所述回补泵9出口经管道与所述第二泵体82的进口连接，以利于将浓液罐3中高含固量的黑液回补至多效蒸发室中来增加多效蒸发单元的黑液含固量；使得在M1蒸发单元5、M2蒸发单元6和M3蒸发单元7内的黑液浓度不足时，可进行将浓度高的黑液进行回补，进行增加含固量，使得在蒸发过程中减少发泡，循环操作来进行不断增加黑液含固量。
所述补气循环包括：所述外部蒸汽输汽管道4上设置有输汽泵41，所述输汽泵41的进汽口经外部蒸汽输汽管道4与外部蒸汽源连接，所述输汽泵41的出汽口经外部蒸汽输汽管道4与所述MVR蒸汽压缩机2的补汽口21连接；所述MVR蒸汽压缩机2的出口22将压缩过后高品位蒸汽经管道与M1蒸发单元5的进汽口连接，所述MVR蒸汽压缩机2的出口22将压缩过后高品位蒸汽经管道与M3蒸汽单元7的进汽口连接；所述M1蒸发单元5的出汽口经管道与所述M2蒸发单元6的进汽口连接，所述M2蒸发单元6的出汽口与所述M3蒸发单元7的出汽口均经管道与所述MVR蒸汽压缩机2的进汽口23连接，以利于M1蒸发单元5、M2蒸发单元6和M3蒸发单元7将蒸发过后的低品位蒸汽回收至所述MVR蒸汽压缩机2内转化为高品位蒸汽，使得通过完成蒸汽的补充和回收循环来增加所述M1蒸汽室5、M2蒸汽室6和M3蒸汽室7的黑液含固量。使得外部补充低品位蒸汽通过MVR蒸汽压缩机2转化为高品位蒸汽，加快黑液的浓缩，以此来加强黑液含固量。
所述M1蒸发单元5包括M1蒸发室51和M1循环泵52，所述M1蒸发室51的出液口53经管道与所述M1循环泵52的进口连接，所述M1循环泵52的出口经管道与所述M1蒸发室51的进液口54连接，以利于M1蒸发室51将黑液处理过后进行重复处理增加黑液含固量；所述M2蒸发单元6包括M2蒸发室61和M2循环泵62，所述M2蒸发室61的出液口63经管道与所述M2循环泵62的进口连接，所述M2循环泵62的出口经管道与所述M2蒸发室61的进液口64连接，以利于M2蒸发室61将黑液处理过后进行重复处理增加黑液含固量；所述M3蒸发单元7包括M3加热器71和M3蒸发室72，所述M3蒸发室72的出液口73经管道与M3加热器71的进液口74连接，所述M3加热器71的出液口75经管道与第四泵体84的进口连接。
本发明中蒸发器较佳的型号为HY-25，但不仅限于此。
还包括冷凝过程，所述冷凝过程包括第一冷凝水罐10和第二冷凝水罐11，所述M1蒸发室51排水口55、M2蒸发室61排水口65和M3加热器71排水口76将蒸发过后的冷凝水经管道与所述第一冷凝水罐10的进水口连接，所述第一冷凝水罐1的出水口经管道与第六泵体12的进口连接，所述第六泵体12的出口经管道与所述第二冷凝水罐11的进口连接，以利于将冷凝水排出至所述第二冷凝水罐11内储存。
所述第一泵体8和第六泵体12之间有热交换机13，以利于冷凝水储存过程为输液循环中的黑液提供能量，使得黑液能够进行预加热作用；所述M1蒸发室51、M2蒸发室61和M3加热器71中的不凝性气体均通过出气管14排出。使得在黑液进入M2蒸发室61之前，通过热交换机进行预加热，使得黑液进入多级蒸发室后能够更快的进行蒸发浓缩加固。
所述第一泵体8、第五泵体85和第六泵体12均在其旁路上设置有备用泵15。使得在第一泵体8、第五泵体85和第六泵体12损坏时，可使用备用泵15进行操作，继续完成循环工作。
所述增固过程中当M2蒸发室61中黑液的含固量低时，开启回补泵9和M2循环泵62，将浓液罐中高含固量的黑液回补至M2蒸发室61中增加M2蒸发室61中黑液的含固量；当M1蒸发室51中黑液的含固量低时，开启回补泵9和第二泵体82，将浓液罐3中高含固量的黑液回补至M1蒸发室51中增加M1蒸发室51中黑液的含固量；当M3蒸发室72中黑液的含固量低时，开启回补泵9和第三泵体83，将浓液罐3中高含固量的黑液回补至M3蒸发室72中增加M3蒸发室72中黑液的含固量。
请参阅图2所示，所述稀液罐1内的初始黑液含固量范围为13%-14%，经所述M2蒸发室61蒸发处理后黑液含固量范围提升至24%-28%，所述M1蒸发室51蒸发处理后黑液含固量范围提升至35%-38%，所述M3蒸发室72蒸发处理后黑液含固量范围提升至43%-46%。
本发明中当稀液罐1内的初始黑液含固量范围为15%-16%，经所述M2蒸发室61蒸发处理后黑液含固量范围提升至26%-30%，所述M1蒸发室51蒸发处理后黑液含固量范围提升至35%-39%，所述M3蒸发室72蒸发处理后黑液含固量范围提升至45%-48%。
本发明中各个管道上均设置有开关阀门20，以利于管道的连通与闭合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：包括稀液罐、多效蒸发器、MVR蒸汽压缩机、浓液罐和外部蒸汽外部蒸汽输汽管道；所述多效蒸发器将所述稀液罐的稀液进行浓缩，所述MVR蒸汽压缩机将所述浓缩过程中产生低品位的蒸汽经机械做功提升为高品位的蒸汽热源为所述多效蒸发器提供部分热源；所述浓液罐用于存储浓缩后的黑液，所述多效蒸发器回调所述浓液罐中的黑液来调节自身器体内黑液的含固量。
2.根据权利要求1所述的一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：该***包括了输液循环、增固循环和补气循环；所述多效蒸发器包括M1蒸发单元、M2蒸发单元和M3蒸发单元，所述输液循环包括：所述稀液罐的出液口经管道与第一泵体的进液口连接，第一泵体的出液口经管道与所述M2蒸发单元的进液口连接；所述第一泵体的出液口经管道与水泵的出水口连接，所述水泵的进水口经管道与外部水源连接；所述M2蒸发单元的出液口经管道与第二泵体的进口相连接，所述第二泵体的出口经管道与所述M1蒸发单元的进液口连接，以利于将M2蒸发单元中处理过后黑液输送至M1蒸发单元；所述M1蒸发单元的出液口经管道与第三泵体的进口相连接，所述第三泵体的出口经管道与所述M3蒸发单元的进液口连接，以利于将M1蒸发单元中处理过后黑液输送至M3蒸发单元；所述M3蒸发单元的出液口经管道与第四泵体的进口连接，所述第四泵体的出口经管道与第五泵体的进口连接，所述第五泵体的出口经管道与浓液罐的进液口连接，以利于将含固量浓度高的黑液输出至盛装黑液的浓液罐中；
所述增固循环包括：回补泵，所述回补泵的进口经管道与所述浓液罐出液口连接，所述回补泵的出口经管道与所述M2蒸发单元的进口连接，所述回补泵的出口经管道与所述第三泵体的进口连接，所述回补泵出口经管道与所述第二泵体的进口连接，以利于将浓液罐中高含固量的黑液回补至多效蒸发室中来增加多效蒸发单元的黑液含固量；
所述补气循环包括：所述外部蒸汽输汽管道上设置有输汽泵，所述输汽泵的进汽口经外部蒸汽输汽管道与外部蒸汽源连接，所述输汽泵的出汽口经外部蒸汽输汽管道与所述MVR蒸汽压缩机的补汽口连接；所述MVR蒸汽压缩机的出口将压缩过后高品位蒸汽经管道与M1蒸发单元的进汽口连接，所述MVR蒸汽压缩机的出口将压缩过后高品位蒸汽经管道与M3蒸汽单元的进汽口连接；所述M1蒸发单元的出汽口经管道与所述M2蒸发单元的进汽口连接，所述M2蒸发单元的出汽口与所述M3蒸发单元的出汽口均经管道与所述MVR蒸汽压缩机的进汽口连接，以利于M1蒸发单元、M2蒸发单元和M3蒸发单元将蒸发过后的低品位蒸汽回收至所述MVR蒸汽压缩机内转化为高品位蒸汽，使得通过完成蒸汽的补充和回收循环来增加所述M1蒸汽室、M2蒸汽室和M3蒸汽室的黑液含固量。
3.根据权利要求2所述的一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：所述M1蒸发单元包括M1蒸发室和M1循环泵，所述M1蒸发室的出液口经管道与所述M1循环泵的进口连接，所述M1循环泵的出口经管道与所述M1蒸发室的进液口连接，以利于M1蒸发室将黑液处理过后进行重复处理增加黑液含固量；所述M2蒸发单元包括M2蒸发室和M2循环泵，所述M2蒸发室的出液口经管道与所述M2循环泵的进口连接，所述M2循环泵的出口经管道与所述M2蒸发室的进液口连接，以利于M2蒸发室将黑液处理过后进行重复处理增加黑液含固量；所述M3蒸发单元包括M3加热器和M3蒸发室，所述M3蒸发室的出液口经管道与M3加热器的进液口连接，所述M3加热器的出液口经管道与第四泵体的进口连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：还包括冷凝过程，所述冷凝过程包括第一冷凝水罐和第二冷凝水罐，所述M1蒸发室排水口、M2蒸发室排水口和M3加热器排水口将蒸发过后的冷凝水经管道与所述第一冷凝水罐的进水口连接，所述第一冷凝水罐的出水口经管道与第六泵体的进口连接，所述第六泵体的出口经管道与所述第二冷凝水罐的进口连接，以利于将冷凝水排出至所述第二冷凝水罐内储存。
5.根据权利要求4所述的一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：所述第一泵体和第六泵体之间有热交换机，以利于冷凝水储存过程为输液循环中的黑液提供能量，使得黑液能够进行预加热作用；所述M1蒸发室、M2蒸发室和M3加热器中的不凝性气体均通过出气管排出。
6.根据权利要求4所述的一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：所述第一泵体、第五泵体和第六泵体均在其旁路上设置有备用泵。
7.根据权利要求3所述的一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：所述增固过程中当M2蒸发室中黑液的含固量低时，开启回补泵和M2循环泵，将浓液罐中高含固量的黑液回补至M2蒸发室中增加M2蒸发室中黑液的含固量；当M1蒸发室中黑液的含固量低时，开启回补泵和第二泵体，将浓液罐中高含固量的黑液回补至M1蒸发室中增加M1蒸发室中黑液的含固量；当M3蒸发室中黑液的含固量低时，开启回补泵和第三泵体，将浓液罐中高含固量的黑液回补至M3蒸发室中增加M3蒸发室中黑液的含固量。
8.根据权利要求3所述的一种基于MVR的多效黑液浓缩***，其特征在于：所述稀液罐内的初始黑液含固量范围为13%-14%，经所述M2蒸发室蒸发处理后黑液含固量范围提升至24%-28%，所述M1蒸发室蒸发处理后黑液含固量范围提升至35%-38%，所述M3蒸发室蒸发处理后黑液含固量范围提升至43%-46%。
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