CN201701761U - 一种机械蒸汽压缩蒸发设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械蒸汽压缩蒸发设备，包括采用电极对待处理液加热蒸发的汽液分离室，对来自汽液分离室的蒸汽进行压缩的蒸汽压缩机，对补充待处理液、循环液与来自蒸汽压缩机的蒸汽进行热交换的热交换装置，为补充待处理液、循环液、汽液分离室经加热蒸发得到的浓缩液提供动力的动力装置，提供补充待处理液、收集浓缩液和蒸汽冷凝后的冷凝液的液体收集补充装置；其中，汽液分离室、蒸汽压缩机、热交换装置、动力装置和液体收集补充装置之间，通过管道相互连通。本实用新型具有无碳排放、低成本等特点，可广泛应用于含有高可溶性固形物或盐份等液体的浓缩领域。

Description

一种机械蒸汽压缩蒸发设备

技术领域

本实用新型涉及液体蒸馏技术，特别是涉及一种机械蒸汽压缩蒸发设备。

背景技术

在实际生产、应用中领域中，需要对液态物质进行提纯、萃取，其中，蒸馏浓缩设备是最重要、最关键的设备之一，设备的选型和运行工况直接关系到企业的生产成本，以及对环境的影响。

传统的蒸馏浓缩设备需要配置锅炉、锅炉加热室、长距离的蒸汽输送管道以及其它笨重的辅助装置。在实际运行过程中，蒸馏浓缩设备通过燃烧煤炭提供能量，待处理液受热蒸发，产生大量的蒸汽，蒸汽通过蒸汽输送管道输出。

由此可见，在现有技术中，蒸馏浓缩设备在正常运行中，由于煤炭燃烧会产生大量的一氧化碳、二氧化碳等含碳物质，所以其碳排放总量很高，导致了环境污染较大；另外，蒸馏浓缩设备输出的蒸汽带走了很多热量，造成了能源浪费，且增加了成本。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种保护环境、节约成本的机械蒸汽压缩蒸发设备。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：

一种机械蒸汽压缩蒸发设备，包括采用电极对待处理液加热蒸发的汽液分离室(1)，用于对来自汽液分离室(1)的蒸汽进行压缩的蒸汽压缩机(2)，用于对将进入汽液分离室(1)的补充待处理液、来自汽液分离室(1)的循环液与来自蒸汽压缩机(2)的蒸汽进行热交换的热交换装置(3)，用于为补充待处理液、循环液、汽液分离室(1)经加热蒸发得到的浓缩液提供动力的动力装置(4)，用于提供补充待处理液、收集浓缩液和蒸汽冷凝后的冷凝液的液体收集补充装置(5)；其中，

汽液分离室(1)上部蒸汽出口连通蒸汽压缩机入口，蒸汽压缩机出口连通热交换装置(3)的第一入口(301)，热交换装置(3)的第一出口(351)连通液体收集补充装置(5)的第一入口(501)；汽液分离室(1)底部出口通过管道分为两路，一路连通动力装置(4)的第一入口(401)，另一路连通动力装置(4)的第三入口(403)；动力装置(4)的第一出口(451)连通热交换装置(3)的第三入口(303)，动力装置(4)的第二出口(452)连通热交换装置(3)的第二入口(302)，动力装置(4)的第三出口(453)连通液体收集补充装置(5)的第二入口(502)；热交换装置(3)的第二出口(352)连通汽液分离室(1)中部的循环液入口，热交换装置(3)的第三出口(353)连通动力装置(4)的第一入口(401)；液体收集补充装置(5)的第一出口(551)连通动力装置(4)的第二入口(402)。

综上所述，本实用新型提出的一种机械蒸汽压缩蒸发设备，由于采用电极对待处理液进行加热，不会产生一氧化碳、二氧化碳等含碳物质，所以实现了无碳排放，保护了环境；另外，所述机械蒸汽压缩蒸发设备将蒸汽压缩机加压后的蒸汽作为再生热源，通过热循环方式，进行了两次充分换热，使得蒸汽所携带的热量被充分利用，进而节省了大量能源和运行费用，减少了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型所述机械蒸汽压缩蒸发设备的组成结构示意图。

图2为本实用新型所述热交换装置的组成结构示意图。

图3为本实用新型所述动力装置的组成结构示意图。

图4为本实用新型所述液体收集补充装置的组成结构示意图。

图5为本实用新型所述机械蒸汽压缩蒸发设备中汽液热循环原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。

图1为本实用新型所述机械蒸汽压缩蒸发设备的组成结构示意图。如图1所示，本实用新型所述机械机械蒸汽压缩(MVC，Mechanical Vapor Compression)蒸发设备包括采用电极对待处理液加热蒸发的汽液分离室1，用于对来自汽液分离室1的蒸汽进行压缩的蒸汽压缩机2，用于对将进入汽液分离室1的补充待处理液、来自汽液分离室1的循环液与来自蒸汽压缩机2的蒸汽进行热交换的热交换装置3，用于为补充待处理液、循环液、汽液分离室1经加热蒸发得到的浓缩液提供动力的动力装置4，用于提供补充待处理液、收集浓缩液和蒸汽冷凝后的冷凝液的液体收集补充装置5；其中，

汽液分离室1上部蒸汽出口连通蒸汽压缩机入口，蒸汽压缩机出口连通热交换装置3的第一入口301，热交换装置3的第一出口351连通液体收集补充装置5的第一入口501；汽液分离室1底部出口通过管道分为两路，一路连通动力装置4的第一入口401，另一路连通动力装置4的第三入口403；动力装置4的第一出口451连通热交换装置3的第三入口303，动力装置4的第二出口452连通热交换装置3的第二入口302，动力装置4的第三出口453连通液体收集补充装置5的第二入口502；热交换装置3的第二出口352连通汽液分离室1中部的循环液入口，热交换装置3的第三出口353连通动力装置4的第一入口401；液体收集补充装置5的第一出口551连通动力装置4的第二入口402。

本实用新型中，汽液分离室中的待处理液在电极加热的情况下，吸收热量由液态转化为汽态，生成蒸汽；蒸汽通过机械蒸汽压缩机压缩后，温度进一步提高；汽液分离室中的浓缩液达到预设浓度时从底部出口流出，流出的浓缩液经管道分流，分为两部分，一部分浓缩液作为循环液，与由液体收集补充装置提供的、经过热交换装置预热的补充待处理液一起，在动力装置提供的动力作用下，进入热交换装置；另一部分浓缩液作为主要产品被收集至液体收集补充装置；压缩后的蒸汽与循环液、补充待处理液在热交换装置中进行充分热交换，蒸汽冷凝后的冷凝液被液体收集补充装置收集，吸收热量的循环液和补充待处理液进入汽液分离室进行加热，重复上述过程。

本实用新型在实际运行过程中，当汽液分离室中的汽液状态达到稳定平衡状态时，液体补充收集装置不间断地提供补充待处理液，同时不间断地收集达到预设浓度的浓缩液。

实际应用中，可根据具体的应用情形，设置一个底座，底座1/4面积承托汽液分离室罐体，罐体下部布置一部分动力装置；底座另一1/4面积承托辅助换热器；底座1/2面积承托另一部分动力装置、主换热器、蒸汽压缩机等装置。这样，本实用新型所述机械蒸汽压缩蒸发设备实现了一体化、微型化和效能化设计，安装容易、移动方便，也无需建设长距离蒸汽输送管道。

实际应用中，浓缩液的浓度由电导率探针测得。

实际应用中，汽液分离室1还包括用于对汽液分离室1内生成的蒸汽进行过滤的薄雾过滤器，该薄雾过滤器位于汽液分离室1内部、蒸汽出口的下方。

实际应用中，汽液分离室1内部的气压范围为[0.04MPa，0.18MPa]。

本实用新型中，蒸汽压缩机2采用罗茨蒸汽压缩机。通常情况下，经过罗茨蒸汽压缩机压缩后，蒸汽温度可达104℃以上。

本实用新型中，蒸汽压缩机2入口端的蒸汽温度为≥55℃≤104℃，所述蒸汽压缩机2出口端的蒸汽温度为≥104℃≤118℃。

图2为本实用新型所述热交换装置的组成结构示意图。如图2所示，热交换装置3包括用于对经过主换热器31换热处理后由蒸汽冷凝得到的冷凝液与补充待处理液进行热交换的辅助换热器32，用于对来自蒸汽压缩机2的蒸汽与循环液、经过辅助换热器32预热的补充待处理液进行进一步热交换的主换热器31；其中，

主换热器31的蒸汽侧入口通过热交换装置3的第一入口301连通蒸汽压缩机出口，主换热器31的蒸汽侧出口连通辅助换热器32冷凝液侧入口，主换热器31的循环液侧入口通过热交换装置(3)的第三入口303连通动力装置4的第一出口451，主换热器31的循环液侧出口通过热交换装置3的第二出口352连通所述循环液入口；辅助换热器32冷凝液侧出口通过热交换装置3的第一出口351连通液体收集补充装置5的第一入口501，辅助换热器32的补充待处理液侧入口通过热交换装置3的第二入口302连通动力装置4的第二出口452，辅助换热器32的补充待处理液体侧出口通过热交换装置3的第三出口353连通动力装置4的第一入口401。

实际应用中，主换热器31为薄膜潜热换热器，所述辅助换热器32均为薄膜显热换热器。

图3为本实用新型所述动力装置的组成结构示意图。如图3所示，动力装置4包括用于为循环液提供循环动力的循环泵41，为补充待处理液体提供输入动力的液体输入泵42，为浓缩液提供输出动力的液体输出泵43；其中，

汽液分离室1底部出口通过管道分为两路，一路通过动力装置4的第一入口401连通循环泵41入口，另一路通过动力装置4的第三入口403连通液体输出泵43入口；循环泵41出口通过动力装置4的第一出口451连通热交换装置3的第三入口303，液体输出泵43出口通过动力装置4的第三出口453连通液体收集补充装置5的第二入口502；液体输入泵42入口通过动力装置4的第二入口402连通液体收集补充装置5的第一出口551，液体输入泵42出口通过动力装置4的第二出口452连通热交换装置3的第二入口302。

图4为本实用新型所述液体收集补充装置的组成结构示意图。如图4所示，液体收集补充装置5包括用于收集冷凝液的冷凝液槽51，用于提供补充待处理液体的液体补充池52，用于收集浓缩液的浓缩液槽53；其中，

冷凝液槽51通过所述液体收集补充装置5的第一入口501连通热交换装置3的第一出口351，液体补充池52通过液体收集补充装置5的第一出口551连通动力装置4的第二入口402，浓缩液槽53通过液体收集补充装置5的第二入口502连通动力装置4的第三出口453。

图5为本实用新型所述机械蒸汽压缩蒸发设备中汽液热循环原理示意图。如图5所示，汽液分离室1中的待处理液在电极加热的情况下吸收热量，部分待处理液由液态转化为汽态，生成蒸汽；蒸汽通过蒸汽压缩机2压缩后，由于温度进一步提高，所以压缩后的蒸汽作为再生热源；

汽液分离室1中达到预设浓度的浓缩液从底部出口流出，流出的浓缩液经管道分流，分为两部分，一部分浓缩液作为循环液，与液体收集补充装置5提供的、经过辅助换热器预热的补充待处理液一起，在循环泵41提供的动力作用下，从主换热器31的循环液侧入口进入主换热器31；另一部分浓缩液作为主要产品在液体输出泵43的推动下，被收集至液体收集补充装置5；

压缩后的蒸汽与循环液、预热的补充待处理液在主换热器31中进行充分热交换，蒸汽冷凝后的冷凝液从辅助换热器32的冷凝侧入口进入辅助换热器32，被进一步加热的循环液和补充待处理液通过汽液分离室1的循环液入口，进入汽液分离室继续进行加热；

液体收集补充装置5提供的补充待处理液在液体输入泵42的推动下，从辅助换热器32的补充待处理液侧入口进入辅助换热器32，进入辅助换热器32的冷凝液和补充待处理液进行充分热交换，冷凝液释放余热后，从辅助换热器32的补充待处理液侧出口进入冷凝液槽51，被预热的补充待处理液融入循环液。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种机械蒸汽压缩蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备包括采用电极对待处理液加热蒸发的汽液分离室(1)，用于对来自汽液分离室(1)的蒸汽进行压缩的蒸汽压缩机(2)，用于对将进入汽液分离室(1)的补充待处理液、来自汽液分离室(1)的循环液与来自蒸汽压缩机(2)的蒸汽进行热交换的热交换装置(3)，用于为补充待处理液、循环液、汽液分离室(1)经加热蒸发得到的浓缩液提供动力的动力装置(4)，用于提供补充待处理液、收集浓缩液和蒸汽冷凝后的冷凝液的液体收集补充装置(5)；其中，

汽液分离室(1)上部蒸汽出口连通蒸汽压缩机入口，蒸汽压缩机出口连通热交换装置(3)的第一入口(301)，热交换装置(3)的第一出口(351)连通液体收集补充装置(5)的第一入口(501)；汽液分离室(1)底部出口通过管道分为两路，一路连通动力装置(4)的第一入口(401)，另一路连通动力装置(4)的第三入口(403)；动力装置(4)的第一出口(451)连通热交换装置(3)的第三入口(303)，动力装置(4)的第二出口(452)连通热交换装置(3)的第二入口(302)，动力装置(4)的第三出口(453)连通液体收集补充装置(5)的第二入口(502)；热交换装置(3)的第二出口(352)连通汽液分离室(1)中部的循环液入口，热交换装置(3)的第三出口(353)连通动力装置(4)的第一入口(401)；液体收集补充装置(5)的第一出口(551)连通动力装置(4)的第二入口(402)。

2.根据权利要求1所述的机械蒸汽压缩蒸发设备，其特征在于，所述汽液分离室(1)还包括用于对所述汽液分离室(1)内生成的蒸汽进行过滤的薄雾过滤器，该薄雾过滤器位于所述汽液分离室(1)内部、蒸汽出口的下方。

3.根据权利要求1所述的机械蒸汽压缩蒸发设备，其特征在于，所述蒸汽压缩机(2)为罗茨蒸汽压缩机。

4.根据权利要求1所述的机械蒸汽压缩蒸发设备，其特征在于，所述热交换装置(3)包括用于对经过主换热器(31)换热处理后由蒸汽冷凝得到的冷凝 液与补充待处理液进行热交换的辅助换热器(32)，用于对来自所述蒸汽压缩机(2)的蒸汽与循环液、经过辅助换热器(32)预热的补充待处理液进行进一步热交换的主换热器(31)；其中，

主换热器(31)的蒸汽侧入口通过所述热交换装置(3)的第一入口(301)连通蒸汽压缩机出口，所述主换热器(31)的蒸汽侧出口连通辅助换热器(32)冷凝液侧入口，主换热器(31)的循环液侧入口通过所述热交换装置(3)的第三入口(303)连通所述动力装置(4)的第一出口(451)，主换热器(31)的循环液侧出口通过所述热交换装置(3)的第二出口(352)连通所述循环液入口；辅助换热器(32)冷凝液侧出口通过所述热交换装置(3)的第一出口(351)连通所述液体收集补充装置(5)的第一入口(501)，辅助换热器(32)的补充待处理液侧入口通过所述热交换装置(3)的第二入口(302)连通所述动力装置(4)的第二出口(452)，辅助换热器(32)的补充待处理液体侧出口通过所述热交换装置(3)的第三出口(353)连通所述动力装置(4)的第一入口(401)。

5.根据权利要求4所述的机械蒸汽压缩蒸发设备，其特征在于，所述主换热器(31)为薄膜潜热换热器，所述辅助换热器(32)均为薄膜显热换热器。

6.根据权利要求1所述的机械蒸汽压缩蒸发设备，其特征在于，所述动力装置(4)包括用于为所述循环液提供循环动力的循环泵(41)，为所述补充待处理液体提供输入动力的液体输入泵(42)，为所述浓缩液提供输出动力的液体输出泵(43)；其中，

所述汽液分离室(1)底部出口通过管道分为两路，一路通过所述动力装置(4)的第一入口(401)连通循环泵(41)入口，另一路通过所述动力装置(4)的第三入口(403)连通液体输出泵(43)入口；循环泵(41)出口通过所述动力装置(4)的第一出口(451)连通所述热交换装置(3)的第三入口(303)，液体输出泵(43)出口通过所述动力装置(4)的第三出口(453)连通所述液体收集补充装置(5)的第二入口(502)；液体输入泵(42)入口通过所述动力装置(4)的第二入口(402)连通所述液体收集补充装置(5)的第一出口(551)，液体输入泵(42)出口通过所述动力装置(4)的第二出口(452)连通所述热 交换装置(3)的第二入口(302)。

7.根据权利要求1所述的机械蒸汽压缩蒸发设备，其特征在于，所述液体收集补充装置(5)包括用于收集所述冷凝液的冷凝液槽(51)，用于提供所述补充待处理液体的液体补充池(52)，用于收集所述浓缩液的浓缩液槽(53)；其中，

冷凝液槽(51)通过所述液体收集补充装置(5)的第一入口(501)连通所述热交换装置(3)的第一出口(351)，液体补充池(52)通过所述液体收集补充装置(5)的第一出口(551)连通所述动力装置(4)的第二入口(402)，浓缩液槽(53)通过所述液体收集补充装置(5)的第二入口(502)连通所述动力装置(4)的第三出口(453)。 

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